全球LED照明產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展趨勢(shì)

1、背景：

LED半導(dǎo)體照明作為一種新型的行業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)行認(rèn)證的引用標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足快速的發(fā)展趨勢(shì)。2009年11月18日UL發(fā)布的第一版UL870為業(yè)界提供了一個(gè)的用于LED發(fā)光器件為光源的燈具安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。在UL8750中規(guī)定電源模塊(Power suplies)或驅(qū)動(dòng)器(LED Drivers)可選擇使用滿足UL1310的CLASS 2電源、滿足信息技術(shù)類安全UL60950-1要求的電源和除了UL1012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以外的CLASS 2電源，在LED光源燈具的電氣結(jié)構(gòu)評(píng)估時(shí)對(duì)CALSS 2電源和LVLE電路可豁免較多的電氣測(cè)試項(xiàng)目。雖歐盟到目前為止未制定一套針對(duì)LED光源燈具產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)，但歐盟一些國家(法國、丹麥等)已開始要求使用滿足CLASS 2電源的LED道路照明燈具。國內(nèi)LED戶外照明燈具雖有UL認(rèn)證，但基本上使用UL60950標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的電源，隨著LED半導(dǎo)體行業(yè)的的深入發(fā)展，LED光源產(chǎn)品使用CLASS 2的電源驅(qū)動(dòng)是將來的發(fā)展趨勢(shì)。

2、什么CLASS 2 ：

UL60950-1(信息技術(shù)類設(shè)備的一般安全要求)中按其電擊危險(xiǎn)保護(hù)措施的程度將電子設(shè)備分為CLASS 1、CLASS 2和CLASS 3三類。CLASS 1類設(shè)備指除了基本絕緣為電擊保護(hù)措施外，還采用了其它如接地等保護(hù)性措施;CLASS 2類設(shè)備指不只依靠基本絕緣，還采取了雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣為電擊保護(hù)措施，其絕緣保護(hù)效果不依賴于保護(hù)性接地或安裝條件;CLASS 3類設(shè)備指使用特低安全電壓(SELV)方式供電且沒有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生。在UL8750和UL1310標(biāo)準(zhǔn)涉及的CLASS 2電源都是滿足UL60950中CLASS 2設(shè)備防電擊安全保護(hù)規(guī)定的。

3、CLASS 2電源的定義：

LED燈具安全標(biāo)準(zhǔn)UL8750定義的Class 2電源(Class 2 Power Source)是指符合UL1310標(biāo)準(zhǔn)(UL1310是包含在室內(nèi)和戶外使用的CLASS 2電源單元的安全標(biāo)準(zhǔn)要求)要求的隔離電源供電，或符合UL5085-3的要求的低壓Class 2和Class 3變壓器供電的電路。UL1310定義CLASS 2電源單元(CLASS 2 POWER UNITS)為：與國際電碼ANSI/NFPA70一致的，連接到15A或20A的120-240Vac分支電路中與少于150V接地，采用絕緣隔離變壓器的提供直流和交流電能源，預(yù)期用于提供能源予低壓、用電操作的裝置。且CLASS 2電源是有限制輸出電壓和能源容量的設(shè)備，在任何情況的輸出負(fù)載下，輸入的電源不超過660W。UL1310對(duì)CLASS 2電源的裝配機(jī)械結(jié)構(gòu)、性能測(cè)試要求及產(chǎn)品標(biāo)示等方面進(jìn)行了規(guī)定，以下針對(duì)CLASS 2電源主要的電氣性能要求及測(cè)試規(guī)范進(jìn)行解析，為LED光源燈具用電源模塊的UL認(rèn)證提供相關(guān)參考。

4、CLASS 2電源的可接觸帶電部件的電壓限值：

UL1310標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定CLASS 2電源設(shè)備的輸出端應(yīng)提供輸出軟線、接線端子、絕緣引線或輸出接線端子。在電源的防護(hù)罩、隔板或不用工具就可被拆卸的護(hù)具在拿走后，根據(jù)不同試針(圖1)、活節(jié)探測(cè)器(圖2)或可觸性探測(cè)器(圖3)可接觸帶電部件的程度，對(duì)輸出端最大電壓有不同的要求。在測(cè)試前需要確認(rèn)無絕緣的帶電部件必須固定在基板或配件表面，不能因產(chǎn)生回旋或位移而導(dǎo)致可接受的最小間距較少，同時(shí)會(huì)引致電擊危險(xiǎn)的帶電部件必須被圍起或置于減少可接觸危險(xiǎn)的地方。

4.1 CLASS 2電源外露接線端可接觸的最大電壓要求及測(cè)試方法：

CLASS 2外露接線端可接受的帶電部件最大電壓在使用探測(cè)器(圖2所示)不超過25N(5.62磅)力作用下，不可有超過以下電壓的帶電部件觸碰到探測(cè)器：1)、正弦或非正弦的交流電峰值42.4V;2)、連續(xù)直流電42.4V;3)、受相等或少于200Hz頻率，約50%占空比的直流電峰值24.8V;4)、直流與交流電混合峰值42.4V;

4.2 CLASS 2電源非外露接線端可接觸的帶電部件的最大電壓要求及測(cè)試方法：

CLASS 2電源非外露接線端可接受的帶電部件最大電壓為：在使用試針(圖1)和活節(jié)探測(cè)器(圖2)不超過4.4N(1磅)力作用下，不可有以下電路和超過電壓的帶電部件碰觸到試針和活節(jié)探測(cè)器：1)初級(jí)電路;2)正弦或非正弦的交流電峰值42.4V;3)連續(xù)直流電60V;4)受相等或少于200Hz頻率，約50%占空比的直流電峰值24.8V;5)圖4所示的直流與交流電混合峰值;

5、CLASS 2電源的最大輸出電流和功率限值及測(cè)試方法：

CLASS 2電源的最大輸出電流和功率分為能量固有限定電路(ENERGY LIMITING CIRCUIT)和非固有限定電路(NOT ENERGY LIMITING CIRCUIT)兩種限值要求，測(cè)試的最大輸出電流和輸出伏安值應(yīng)使用電流計(jì)和功率計(jì)來判定，在無負(fù)載調(diào)節(jié)時(shí)，測(cè)試樣品須斷電并冷卻至室溫狀態(tài)。

5.1、固有限定電源最大輸出電流和功率的限值和測(cè)試方法：

能量固有限定電路是指把電源的輸出限制在CLASS 2級(jí)別或限制于可接受的能量級(jí)別，帶有固有限定電路的電源為固有限定電源(LPS)，固定限制電源在任何負(fù)載條件下(包括短路和標(biāo)簽上未注明時(shí)的輸出線相互連接)的最大輸出電流不能超過表1列明的數(shù)值，最大輸出功率不能大于100伏安。

同時(shí)在測(cè)試時(shí)需要注意以下情況：

1) 當(dāng)設(shè)備使用無保護(hù)裝置的變壓器時(shí)，須通電60S后測(cè)試;

2) 當(dāng)設(shè)備使用變壓器和能量限制阻抗(如電阻、PTC裝置或相似電路)或能量限制電路保護(hù)時(shí)，須通電5S后測(cè)試;

3) 當(dāng)設(shè)備使用變壓器和熱斷器、保險(xiǎn)絲、或兩者時(shí)保護(hù)時(shí)，須通電60S后測(cè)試，同時(shí)將所有保護(hù)裝置在測(cè)試期間失效;

4) 當(dāng)設(shè)備使用變壓器、能量限制阻抗或能量限制電路和保護(hù)裝置(如一個(gè)熱斷器、一個(gè)保險(xiǎn)絲，或兩者都用)保護(hù)時(shí)，通電5S后測(cè)試，同時(shí)須將所有的保護(hù)裝置在測(cè)試期間失效;

5) 當(dāng)設(shè)備使用直流供電，同時(shí)使用能量限制阻抗或能量限制電路和保護(hù)裝置(如一個(gè)熱斷器、一個(gè)保險(xiǎn)絲，或兩者都用)保護(hù)時(shí)，通電5S后測(cè)試，同時(shí)須將所有的保護(hù)裝置在測(cè)試期間失效;

5.2、非固有限定電源最大輸出電流和功率的限值和測(cè)試方法：

非固有限定電源電路中無能量固有限定電路，需要有包含有限制輸出能效和使輸出端斷電的離散性過載保護(hù)裝置，輸出電流和伏安限值不可超過表2所列明的數(shù)值。為判斷非固有限定電源是否符合要求，主線連接到電源的設(shè)備需要提供測(cè)試電流給電阻負(fù)載，同時(shí)將設(shè)備的外表須裹上兩層粗棉(炭化材料、灼熱或炙熱可燃的粗棉不可接受的)。

6、過載保護(hù)裝置的限值及測(cè)試要求：

非固有限定設(shè)備中的過載保護(hù)裝置的次級(jí)特定輸出電流不可超過表3所列明的時(shí)間，測(cè)試過程中外殼不可有火焰或熔化金屬物，不能引起有火災(zāi)或電擊危險(xiǎn)產(chǎn)生，同時(shí)過載保護(hù)裝置的初級(jí)和次級(jí)繞組之間以及初級(jí)和外露不通電金屬零件之間能承受介電電壓測(cè)試。

7、CLASS 2電源的耐壓限值及測(cè)試要求：

UL標(biāo)準(zhǔn)中的耐壓測(cè)試相對(duì)于其他安規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(如：IEC或EN標(biāo)準(zhǔn))的要求偏低，但耐壓測(cè)試的點(diǎn)比較多。UL1310規(guī)定CLASS 2電源設(shè)備能承受以下電壓加在標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)點(diǎn)之間測(cè)試一分鐘而不出現(xiàn)擊穿或拉弧現(xiàn)象是安全可靠的。

1)、初級(jí)電路和可觸及不通電金屬零件之間，初級(jí)和次級(jí)電路之間測(cè)試電壓為1000Vac加上兩倍的最大額定電壓;

2)、有多路輸出且互聯(lián)輸出的設(shè)備，次級(jí)電路之間測(cè)試電壓為1000Vac加上次級(jí)電壓的總和;

3)、次級(jí)電路和不通電的金屬零件直接按測(cè)試電壓為500Vac;

4)、消除無線電干擾和抑制電弧的電容之間測(cè)試電壓為1.414倍(2U+1000)的直流電勢(shì)，V值是電源電壓的有效值。

需要注意的是：如果電容會(huì)導(dǎo)致交流電有超漏時(shí)，電容應(yīng)拿掉后再做交流耐壓測(cè)試。

8、CLASS 2電源在LED光源產(chǎn)品中的應(yīng)用分析：

led照明作為繼白熾燈、熒光燈之后照明光源的第三次革命，節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。全球各個(gè)國家產(chǎn)業(yè)推進(jìn)迅速，如日本的”21世紀(jì)照明”計(jì)劃、韓國的”固態(tài)照明計(jì)劃”、臺(tái)灣的”新世紀(jì)照明光源開發(fā)計(jì)劃”、中國的“半導(dǎo)體照明產(chǎn)品應(yīng)用示范工程”計(jì)劃，這些國家級(jí)半導(dǎo)體照明的規(guī)劃都折射出各國對(duì)LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境能源效益的重視。現(xiàn)時(shí)各國正積極推動(dòng)LED照明計(jì)劃當(dāng)中，LED燈泡將列為優(yōu)先導(dǎo)入照明產(chǎn)品;LED路燈切換計(jì)劃亦如火如荼，預(yù)估2013年全球LED照明產(chǎn)值滲透率將進(jìn)一步提升近2成。

相比，隨著led照明應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展，包括Philips、Osram、GE、SPARK、COOPER、THORN等在內(nèi)的全球LED照明知名廠商已逐漸在LED戶外照明產(chǎn)品中嘗試使用CLASS 2驅(qū)動(dòng)電源。相比國內(nèi)LED照明廠商——基于LED光源產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺失、燈具集成技術(shù)及驅(qū)動(dòng)電源設(shè)備技術(shù)要求較高、CLASS 2驅(qū)動(dòng)電源較傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源成本弱勢(shì)等客觀因素，真正在LED戶外照明產(chǎn)品中應(yīng)用CLASS 2電源驅(qū)動(dòng)的企業(yè)尚屬少數(shù)。

9、小結(jié)：

由UL1310對(duì)CLASS 2電源的電氣性能要求可知：1)使用開放式裸板電源模塊(電源的防觸電保護(hù)必須依靠燈具外殼)的LED光源燈具UL認(rèn)證時(shí)，其電源模塊采用UL1310做CLASS 2電源認(rèn)證時(shí)須以隨機(jī)方式測(cè)試，認(rèn)證后的電源只能用在隨機(jī)測(cè)試指定產(chǎn)品上，不可作為CLASS 2電源單獨(dú)銷售;2)使用獨(dú)立外置電源模塊(電源的防觸電保護(hù)以自身外殼防護(hù)，且脫離燈具可單獨(dú)工作)的LED光源燈具UL認(rèn)證時(shí)，其電源模塊可做帶有CLASS 2電源標(biāo)志的UL認(rèn)證單獨(dú)銷售;3)UL1310的CLASS 2電源的輸出可接觸的電壓限值為42.4V;4)固有限定電源輸出最大伏安值為100VA;5)非固有限定電源的過載保護(hù)裝置的次級(jí)電流為10A;6)CLASS 2電源的最高耐壓測(cè)試值為2U+1000Vac。

Leo