LED管燈產品安全性能分析和建議

摘要：目前LED管燈產品沒有國際、國家或行業標準，生產企業無所適從，各大認證機構自行設定檢驗依據，產品出口也面臨諸多問題。本文依據LED管燈產品質量國家風險監測掌握的基本數據，指出LED管燈產品存在的主要問題和原因，給出了產品設計的建議，并對LED管燈安全標準的制定提出了一些意見。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/ article/248898.htm

關鍵詞： LED管燈；IEC 62776； 產品質量；風險監測

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.6.013

用于替換雙端熒光燈的使用G5和G13燈頭的LED自鎮流管燈（以下簡稱LED管燈），市場需求大，但目前LED管燈產品缺乏國家或行業標準，國際上也沒有完成安全標準的研究，安全要求的技術標準遲遲不能正式發布，生產企業無所適從，產品質量基本無法控制，同時也給消費者使用時帶來產品安全隱患。近三年來，在歐州和美國多次發生針對中國出口的LED管燈產品的召回事件[1]。

1 國際上對LED管燈產品質量的監管

在國內，LED管燈產品缺乏國家或行業標準，產品的安全性能方面的質量監控基本處于空白。

對出口歐洲的 LED管燈，國際上各大檢測機構采用的標準不盡相同，大致分為兩類：

第一類是要求LED管燈要符合相關標準中的全部或部分條款，具體要求包括：燈具安全標準IEC 60598-1、自鎮流LED燈安全標準IEC62560、燈頭標準IEC60061、燈的控制裝置標準IEC61347-2-13、LED模塊安全標準IEC62031、雙端熒光燈安全標準IEC61195[2]。

第二類直接引用IEC62776草案，該標準是2012年4月份由TC34/SC34A小組討論得出，該標準基于文件：34A/1636/DC，現處于草案階段，計劃于2014年10月發布。

對出口美國的LED管燈，UL采用UL1993、UL8750以及UL Subject 1598C-Supplement SA。測試項目主要分為：外殼、燈頭尺寸、LED驅動電路、爬電距離與電氣間隙、發光二極管光源等項目[3]。

日本制定的JEL801-2010標準僅適用于一般照明用、帶L型（GX16.5）燈頭的直流驅動（驅動電源外置）的直管型LED管燈，該類型產品避免了與普通熒光燈管燈互換應用所可能導致的安全問題。主要的安全測試項目有：燈頭互換性、機械強度、燈頭扭矩、燈頭溫升、燈頭爬電距離和電氣間隙、防觸電保護、絕緣電阻、電氣強度、耐熱性、耐燃性等[4]。

2 LED管燈的產品質量監測結果

2013年，國家質檢總局開展了LED管燈產品安全性能的國家風險監測工作。

LED管燈產品的安全性能風險監測檢驗依據參考IEC 62776《Doublecapped LED lamps for general lighting services - Safety specifcations》（草案）。廈門市產品質量監督檢驗院共采集樣品22批，產地主要來自廣東和福建兩省。共檢驗了LED管燈產品22批，其中合格1批，不合格21批，產品合格率4.5%。LED管燈產品風險監測檢驗項目和判定原則如表1所示，主要不合格項目如表2所示。

3 LED管燈產品質量問題分析

（1）燈頭互換性

G5或G13燈頭互換性這個檢驗項目不合格原因主要是燈頭最大螺紋尺寸、最小大螺紋尺寸不符合燈頭標準要求。不合格主要表現為：引腳間距不符合不能插入量規、引腳的直徑過小、引腳長度過長，實例如圖1和圖2所示。

（2）意外接觸帶電部件的防護

意外接觸帶電部件的防護主要存在有兩個問題。首先，當LED管燈一端插入燈座后，另一端會出現電擊危險。主要原因在于燈管兩端燈頭存在電氣連接，從而產生觸電危險。其次，電源線采用了基本絕緣的線纜。由于LED管燈采用金屬外殼來散熱，基本絕緣電源線與金屬外殼直接接觸，不符合雙重絕緣或加強絕緣的要求，如圖3所示。

（3）絕緣電阻與介電強度

通過結構檢查，LED管燈產品的電氣連接方式主要有圖4的四種方式，如圖4所示。電氣連接方式a為單端供電；電氣連接方式b、c為雙端供電；電氣連接方式d兩種供電方式均可。

LED管燈帶電部件與外殼之間的介電強度測試，控制器采用隔離式電路拓撲結構的有66.7%能夠通過，采用非隔離式電路拓撲結構且使用金屬外殼的，都不能通過。不通過原因主要是因為帶電部件與可接觸部件之間的電氣間隙太小，如圖5所示。

除了電氣連接方式a的LED管燈能通過燈管兩端燈頭之間介電強度測試以外，雙端供電的電氣連接方式都不能通過燈管兩端燈頭之間介電強度測試。主要原因在于燈管兩端燈頭存在電氣連接。

（4）爬電距離和電氣間隙

采用非隔離電路拓撲結構的LED控制器、并且有金屬外殼的燈管很難滿足爬電距離和電氣間隙要求。受到燈管結構尺寸的限制，LED模塊上的銅箔與金屬外殼之間的電氣間隙與爬電距離很難滿足要求，只有2批塑料外殼包封的LED管燈符合爬電距離和電氣間隙的要求。

LED控制器與金屬部件的隔離普遍做法在LED控制器套上一層熱縮套管或襯套，但有部分產品沒有將套管、襯套與LED控制器有效固定，很難在最不利的情況下滿足爬電距離和電氣間隙要求，如圖6所示。

多數LED管燈的燈頭采用金屬螺釘固定在金屬外殼，導致燈頭和金屬外殼（螺釘）之間爬電距離不能滿足要求，如圖7所示。

4 LED管燈產品的安全設計建議

目前廠家常用的管材有鋁塑管和全塑管兩大類。鋁塑管的優點是散熱比較好，適用于貼片式、功率較大或者集群封裝形式的LED使用，鋁基板可以直接貼在管材的鋁合金材料上。全塑管則是整根管全部由塑料制成，正面使用透光的塑料，背面使用不通透塑料以遮擋燈管里的驅動電源，使整根燈管顯得輕盈、簡潔，外形接近普通的熒光燈管。在選擇燈管形式和材料方面應做以下的考慮：燈管外殼與控制器、電源線之間需要有加強絕緣或雙重絕緣，同時要滿足爬電距離和電氣間隙要求。使用全塑管外殼，要考慮LED芯片的散熱，否則會產生較大的光衰，嚴重影響LED的壽命。

5 結語

目前，LED管燈是一種非常不成熟的產品，基于替換的設計理念只是為了迎合消費者，而沒有真正體現LED照明產品的優勢。按世界各國的法規，燈具一般是強制性認證產品，是不能隨意更改的，LED管燈的設計也是不能改變燈具內部的結構和電氣線路，而且存在電子鎮流器燈具，也有電感鎮流燈具，要做到完全、安全的替代還是有一定的技術難度。這也是國際上遲遲不能出臺標準的一個原因。我們希望生產企業能從LED照明的特點出發，突破產品替換的思維，以一種全新的設計思路去設計全新的LED照明產品。

有條件的企業應該根據自行開發的LED管燈產品特點去制訂可行的企業標準。我們認為，在標準內容的制定方面應充分考慮兩種不同類型的產品：一是不改變燈具的結構，直接替代現有雙端熒光燈的LED管燈的標準；另一種是LED控制器外置LED管燈的標準。控制器外置更能充分地體現LED產品超長壽命的優點，由于目前控制器的壽命還不能與LED壽命相匹配，將控制器外置不僅有利于散熱，更可以巧妙地解決由于驅動電源損壞而導致整個LED管燈損壞的問題。

參考文獻：

[1]中國造LED產品上歐盟燈具召回黑名單[R/OL].（2013）.http：// www.ledinside.cn/news/20131024-28370.html

[2]IEC.IECEE-CTL決議DSH 0702A.2010

[3]UL 8750.Standard for Light Emitting Diode （LED） Equipment for Use in Lighting Products.UL 2009

[4]JEL801-2010.帶L型直管型LED燈系統（普通照明用）.日本燈泡工業會，2010

[5]IEC 62776.Double-capped LED lamps for general lighting services - Safety specifications（草案）.IEC，2012