出处:liuyanxu发布于:2010-09-1310:58:41
(一)LED控制装置的分类及适用场合
1、自耦式控制装置
LED自耦式控制装置是指其内部输出电路与电源电路有内在连接的一种控制装置(例如通过电容、电感限流等电路)。这种控制装置的输出电压虽然也可以做到与安全特低输出电压相同的电压水平,但是由于其内部的非隔离输出特性,所以尽管两个输出端子之间的电压值符合安全特低输出电压的要求,但每一输出端子的对地电压却不可能在各种使用场合满足安全特低电压(SELV)的要求。此类控制装置不属于SELV标志的LED控制装置,其输入、输出端子与可以触及的外部金属之间,对内装式控制装置,其防触电保护起码达到基本绝缘的要求;对于独立安装式控制装置,则应达到Ⅰ类或Ⅱ类的防触电保护要求。
适用范围:
此类控制装置由于内部没有采用隔离措施,所以其转换效率相对高一些,一般适用于对输出电压不需要达到SELV的场合和(或)灯具附加防触电保护较充分的场合。
2、等效安全特低电压或隔离式控制装置
此类LED控制装置就其防触电功能来说,整体上可看作为初级/次级之间具有双重或加强绝缘功能的隔离变压器。在其内部的输出电路与电源电路之间(包括印制线路板上的电路和元件之间以及隔离变压器内部),对不高于250V电压的电源网络(1)其爬电距离和电气间隙应不小于6~7mm(根据污染等级不同)。(2)输入端在额定电源电压下时,其输出电压应不高于SELV电压的限值(有效值≤50V)。如果带额定负载时,输出电压应≤25V(有效值),空载输出电压≤33V(有效值)并且峰值≤33√2V时,输出端子可外露。(3)输出端子和电源电路之间。为了EMC防护或控制要求所跨接双重或加强绝缘的电容器应是Y1电容或两个串联的且参数相同的Y2电容。
此类控制装置应安装在灯具或具有类似防护功能的壳体内,但是在满足上述有关条件时,输出端子可以没有防触电保护,可外露。
3、独立式安全特低电压控制装置
独立式安全特低电压控制装置除了应满足上述“等效安全特低电压或隔离式控制装置”的要求外,还需满足下述要求:
(1)标志
独立式安全特低电压控制装置在产品标志上有下列独特之处:
ta-因为是独立安装方式,所以可以理解成是灯具的电器箱部分,按灯具要求,应有工作时环境温度标志ta值,如不标,则默认为ta=25℃。
--表示该控制装置属于安全隔离式。
F--表示该控制装置失效(内部短路)时具有自动保护不发生安全性故障的功能。
--表示该控制装置输出端不具有耐短路保护的功能。
--表示该控制装置输出端具有耐短路保护的功能。
(2)控制装置内部及支撑件的发热限值
LED控制装置在声称的ta环境温度和1.06倍的额定电源条件下正常工作,其变压器绕组温度应不超过表1.
(3)控制装置在短路或过载状态下温升值的限值
LED控制装置在额定电源电压的0.94~1.06倍处于短路或过载状态下温升值不得超过表2.
(4)控制装置的磁芯和绕组的周期试验
独立式安全特低电压LED控制装置的变压器(包括磁芯和绕组)要进行指定对应温度下的加热--潮态试验--振动--绝缘和耐压的10个周期试验。试验样品为3个,10个周期试验完成后,只允许其中一个样品可发生绕组内部的短路情况,但不允许出现绕组对磁芯以及各绕组之间的击穿情况。
独立式安全特低电压LED控制装置适用于没有灯具附加防护的场合,如果具有合适的IP(防尘防水)等级,也可以直接安装在室外。此类控制装置一般可作为Ⅲ类灯具的电器箱部分,直接与Ⅲ类灯具配合使用。如果其输出电压控制在≤12V时,可供游泳池和戏水池(普通人和灯具同在水中的情况)用灯具直接使用。
(二)调光
2、各类高强度气体放电灯(高压钠灯,石英金卤灯,陶瓷金卤灯等)简称HID以及所配合的电子镇流器一般也需在满功率位置上启动,另外当灯的工作状态稳定时才适合调光。当HID灯的功率下降时,电弧管内的气压也随之下降,灯的效率也会随之下降,所以HID灯的调光范围基本控制在50%~100%范围内,否则将使HID灯在低功率输出时,系统效率大大下降。尤其是石英管芯的金卤灯,当其电弧功率下降时,电弧管内的气压也明显下降,这将明显造成汞放电的紫外成份增大,使光输出成份中的紫外分量超标,此时如果没有灯具相应的防护措施,必将明显造成对被照射的人和物的紫外危害。
3、在迄今为止的各类人造光源中,LED是适合于在调光状态下工作的,其宽广的动态工作范围只要求控制流过其的工作电流就能方便地并且在不损害其寿命的前提下实现0~100%的调光。另外,LED也是各类人造光源中,具有与控制电路配合且当输出功率减小时,光效反而升高的产品。
注:作为强化绝缘的变压器内隔板或光电隅合器的光/电器件间的绝缘物质厚度应≥0.4mm.
(三)LED控制装置雷电防护方面的问题
图1是LED的道路灯具采用的一个LED控制装置(驱动电路)的电路图,在目前LED道路灯具中80%左右都采用这一电路。这一电路在电磁兼容的功能方面,采用了有源功率因数校正电路和共模、差模滤波电路,所以其谐波和电源端子干扰(EMI)等指标都能可靠达到标准要求。但在兼顾安全和防雷电干扰方面却存在明显的缺陷。
1、雷电的差模干扰、防护要求和对策
在电路中,EMI防护的LC电路对雷电感应信号稍有一些削弱的作用,但主要是依靠并联在电路输入端的压敏电阻(图中MOV1和MOV4)来防护雷电感应的差模干扰。控制装置对差模防雷电感应的需求是,压敏电阻在正常工作时应处于高阻状态,当差模雷电信号到来时,削弱这一信号的幅值使雷电信号小于整流二极管的反向耐压,这一电路在这一方面显然是比较成功的。
2、雷电的共模干扰防护需求及对策
LED控制装置共模防感应雷电的需求是,因为电路(基本都在PCB板上)与壳之间应具备基本绝缘,所以在基本绝缘的介电强度阀值(2U+1000V,基本为1440V)下,是其自身能抵抗的,不需要防感应雷电电路过早地起作用,防感应雷电电路过早地起作用降低了基本绝缘的抗电抗度要求,从理论上讲,防感应雷电电路的动作阀值应在2U+1000V以上才起作用。在实际应用中,控制装置线路板及各元件与壳之间的电气间隙应保持在3mm以上,在外壳较薄易形变的位置及电气间隙可能变化的场合还应加有抗电强度达3000V以上的绝缘内衬(聚酯薄膜),使LED控制装置的抗电强度能可靠达2200V(有效值)以上。而把防雷电感应器件的动作阀值控制在2500V(峰值)左右,即基本绝缘能力和防感应雷电的动作阀值有一个交叉的区域,这样就能保证LED控制装置既具有良好的防感应雷电的功能,又具有完全符合标准要求的抗电强度及防触电特性。
人类的防雷电的能力是有限的,只能基本防止感应雷电对LED控制装置的破坏作用,而如果是雷电直接击中,是无法防止其损坏的。
(四)各类LED控制电路的区分及对应适用的安全标准
在GB19510.14/IEC61347-2-13标准发布前,LED控制装置采用的安全标准有GB19510.12/IEC61347-2-11标准,也有采用IEC61347-2-2标准的,目前GB19510.14/IEC61347-2-13标准已颁布,所以对照明用LED的控制装置,按照IEC61347系列标准的含义,应按如下原则选用对应的检验标准:
(1)仅具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置,应采用GB19510.14/IEC61347-2-13安全标准检验。
(2)仅具有控制LED亮暗、闪动、颜色等逻辑变化功能的控制装置,应采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全标准检验。
(3)如果一个控制装置兼有上述二者功能的(不可分开的一个整体),应按照GB19510.14/IEC61347-2-13标准进行试验。(因为GB19510.14/IEC61347-2-13的内容大于等于GB19510.12/IEC61347-2-11的内容)。
(4)单一采用已获CCC的开关电源不能免除灯具内LED附加的限流电路的试验,这类灯具中LED附件的限流电路试验应采用的标准仍应按照上述(1)~(3)的原则。
尤其是这类灯具内的LED限流元件采用电阻时,并且这些电阻被直接安装在印制线路板上时,应模拟LED短路异常状态,随后测量电阻的发热温度,此温度应低于印制线路板的耐温极限。
对于各类电器来说,安全指标是确保正常使用时不对使用者和周围环境产生各种危害的更高标准要求(强制性要求)LED控制装置只有在满足各项安全要求的前提下,才有意义来衡量其性能指标的优劣。本文所介绍的LED的有关标准内容,只相当于冰山露在水面上的部分,只有对LED的标准要求读解全了、懂了,LED照明产业是才会在它的长项领域得到长足的发展的。