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如何確定LED照明驅(qū)動電源直流輸出安全特低電壓限值

文檔作者：蔣春旭文檔來源：中國賽寶實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月12日
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如何確定LED照明驅(qū)動電源直流輸出安全特低電壓限值
How to Definite the SELV(Safety Extra Low Voltage)Limit Value for Dc Output Voltage of the LED
Lighting Power Supply Driver
蔣春旭(中國賽寶實驗室，廣東廣州510610)
Jiang Chun-xu(China CEPREI Lab．，Guangdong Gsangzhou 510610)
摘要：依據(jù)我國即將實施的照明用LED驅(qū)動電源安全標(biāo)準(zhǔn)GBl9510．14—2009．參照最新的
IEC60364-4-41：2005標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合GBl6895．28—2008、GBl6895．30—2008．GB／'F3805—2008等標(biāo)準(zhǔn)。從照明
裝囂電擊安全防護的基本要求和安全特低電壓的基本原理H{發(fā)。確定LED照明驅(qū)動電源直流輸HJ電
琢的安全特低電壓限值。
關(guān)鍵詞：LED照明；驅(qū)動電源；SEI．v(安全特低電壓)；無紋波；載流部件
中圖分類號：TN312+．8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-0107(2010)09-0060-03
Abstract：According to the future regulatory and legal effects stander of OUr countryfor the LED lighting power supply driv一
科．the GBl9510 14—2009．refer to the latest IEC60364—4—41：2006，GBl6895 28—2008．GBl6895 30—2008 GB／T3805—2008
and other standards．from hghting devtce protect；on agamst electncal shock of the bas；c requirements and SELV(safaty e×一
ira low voltage)of the besJc prinopte．definffe the SELV(safety extra low voltage)limit value for dc output voltage of the LED
lighting power supply driver
I(ov words：LED lighttng；Powef supply driver：SELV(safety extra low voftage)；Ripple free；Current—carrying parts
CLc mmd懈,TN312+．8 Deeumlmt eodlo：A ／btit“I伍1003—0107(2010)09—0060-03
1引言
進入21世紀(jì)，隨著Ⅲ、V族化合物半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)
展，以第i代半導(dǎo)體材料氮化鎵、磷化鋼等作為半導(dǎo)體照明光
源的固態(tài)照明，帶來了繼火把和白熾燈之后的第三次照明領(lǐng)
域的革命，在同樣亮度下其耗電量僅為普通白熾燈的l／lO，壽
命可以達到8萬小時以上。LED光源以其飽滿光色、節(jié)能、耐
震、耐潮、長壽命等優(yōu)勢，已成為全球最熱門、最矚目的光源。
LED照明的安全、可靠及其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點要得充分的
發(fā)揮，離不開其低壓隔離驅(qū)動電源，目前市面主流的LED照明
基本都是用低壓直流驅(qū)動的，將驅(qū)動電源的直流輸出設(shè)計成
安全特低電壓，發(fā)揮電子信息等高新技術(shù)的優(yōu)勢，可以更加充
分地體現(xiàn)LED特低電壓照明裝置的安全性和大大方便后續(xù)智
能控制功能的擴展。
2 LED照明驅(qū)動電源直流輸出滿足安全特低電壓
要求的重要性
LED照明驅(qū)動電源作為半導(dǎo)體照明系統(tǒng)中最重要的安全
部件，不但起到提供恒定電流保證LED穩(wěn)定發(fā)光的功能，同時
其提供的直流輸出電壓是否為安全特低電壓也是關(guān)系到系統(tǒng)
防觸電安全設(shè)計的重要基礎(chǔ)。如果LED驅(qū)動電源的直流輸出
電壓不是安全特低電壓，則LED及其導(dǎo)熱散熱的鋁基板、散熱
器等金屬部件不能直接觸及，至少需要與操作者和安裝表面
絕緣，這在大功率LED照明中幾乎是不可能實現(xiàn)的。由于散熱
圇t·矗{
系統(tǒng)不能直接敞露，將影響LED的散熱從而導(dǎo)致LED的熱管
理困難，造成LED結(jié)溫升高而降低可靠性。即使在散熱器之
外額外增加規(guī)定的絕緣達到防觸及保護的要求，也將大大增
加安全設(shè)計的復(fù)雜性和成本，不利于大功率LED照明的推廣
和普及。反之，如果LED驅(qū)動電源的直流輸出電壓是安傘特
低電壓，則LED及其導(dǎo)熱散熱的鋁基板、散熱器等金屬部件
滿足一定條件后均可直接觸及和敞露，將有利于改善LED的
熱管理和簡化安傘設(shè)計，降低成本，提高可靠性和實用性。但
由于LED照明是近幾年快速發(fā)展的技術(shù)。國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)都
明顯滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而傳統(tǒng)照明中又很少用到直流安全
特低電壓直接驅(qū)動光源，造成LED電源制造企業(yè)、LED燈具
設(shè)計部門、LED照明應(yīng)用單位及LED照明質(zhì)茸檢測監(jiān)督部門
在選取LED照明電源的直流輸出電壓的安全特低電壓限值
時容易混亂。
3確定直流安全特低電壓限值的誤區(qū)
依據(jù)GBl9510．14—2009，LED照明用的驅(qū)動電源的安全
應(yīng)滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求，輸出為安全特低電壓或等效安全特低
電壓的控制裝置需滿足該標(biāo)準(zhǔn)第8章”防止意外接觸帶電部
件的措施”的要求，但第8章并未直接給出安傘特低電壓或
等效安全特低電壓的限值，而是用注”安全特低電壓或等效
安全特低電壓控制裝置的輸出電壓限值按照1EC60364—4—
4l”指向其他標(biāo)準(zhǔn)，該IEC標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的我國國家標(biāo)準(zhǔn)為
GBl6895．21—2004，GBl6895．21—2004第410．3．4．8條規(guī)定”按
萬方數(shù)據(jù)
照411．1．4采用SELV或按照411．1．5采用PELV，被認(rèn)為是適
用于各種場所間的間接接觸防護措施”。同時，該條給出r一
個注1”在某些情況下，IEC364—7將特低電壓限值限制在低于
50V、25V或12V”，再者LED電源配合相應(yīng)的LED及其他附
件制造成的燈具的安傘基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB7000．1—2007第1．2．42條
安全特低電壓(sEI．v)的定義給出”在通過有單獨繞組的安全
隔離變壓器或轉(zhuǎn)換器與供電電源隔離開來的電路中，導(dǎo)體之
間或任何導(dǎo)體與地之間，不超過50V的交流有效電壓值(見注
11。注1：直流電壓數(shù)值正在考慮中”，基于這兩條，既有LED
電源需滿足的電氣防護的安全基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，又有LED電源應(yīng)用
的終端應(yīng)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。很多人都認(rèn)為，LED照明驅(qū)動電源直流
輸出的安全特低電壓限值也應(yīng)參考交流輸出電壓限值取為
50V。其實這是不準(zhǔn)確的，是一些人利用傳統(tǒng)照明的思維對標(biāo)
準(zhǔn)的誤讀，由于傳統(tǒng)照明行業(yè)原來很少應(yīng)用電子信息技術(shù)，早
期傳統(tǒng)照明行業(yè)如果也以50V作為直流安全特低電壓的限值
不會帶來很大的行業(yè)沖擊，但LED照明廣泛應(yīng)用電子信息技
術(shù)，電子信息技術(shù)為新興照明帶來了前所未有的變革，如果仍
然以50V作為LED照明驅(qū)動電源直流輸出的安全特低電壓
的限值，則跟電子信息行業(yè)通行的直流安全特低電壓的限值
不一致，不利于LED照明行業(yè)和電子信息行業(yè)之間相互
融合。
4確定直流安全特低電壓限值的正確方法
首先根據(jù)防電擊的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB／T13870．1—2008和
GB／I'3805—2008可知：直流電流比交流電流易于擺脫，當(dāng)電擊
時間大于心搏周期時，直流電流的心室纖維顫動閾比交流電
流高很多；與交流電流不同，在感知閾的水平時，直流電流只
有在接通和斷開時有感覺，而電流流動期間不會有其他感覺，
直流電流的反應(yīng)閾約為2mA；與交流電流不同，直流電流沒有
確定的擺脫閾，只有在直流接通和斷開時，才會引起肌肉疼痛
和痙攣似的收縮；交流與直流電流對人體效應(yīng)的主要差別是
直流電流的刺激作用(刺激神經(jīng)和肌肉，誘發(fā)心房或心室纖維
性顫動)與電流量的變化有關(guān)，特別是接通和斷開電流時，恒定
不變的直流電流量須比交流大二至四倍，才能產(chǎn)生同樣的刺
激效應(yīng)。直流／交流等效系數(shù)K系指直流電流與能誘發(fā)相同
心室纖維顫動概率的等效交流電流(有效值)值之比；以電擊時
間超過一個心搏周期，并且心室纖維性顫動概率為50％為依
據(jù)，其等效系數(shù)約為K=3．75。
基于上述直流電與交流電對人和動物效應(yīng)的區(qū)別。
GBfI'3805—2008將3種環(huán)境狀況規(guī)定的穩(wěn)態(tài)接觸電壓限值如
表l所示。
從表1可知，LED照明驅(qū)動電源一般處于環(huán)境狀況3，穩(wěn)
態(tài)接觸直流電壓通常不應(yīng)取與交流電壓限值相同的值。
然后從建筑物電氣裝置的電擊防護的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
IEC60364--4--4l：2005fGBl6895．21—2004對應(yīng)IEC60364-4-41：
2001)第414．1．1條可知，SELV電路的電壓限值是交流50V和
直流120V，從第414．4．5條可知，在干燥條件(環(huán)境狀況3)下，
如果SELV電路的電壓不超過交流25V和直流60V，則SELV
表1穩(wěn)態(tài)電壓限值
認(rèn)證與實驗室
電壓限值，、r
環(huán)境狀況正常(無故障) 單故障雙故障
交流直流交流直流交流直流
l O O O O 16 35
2 16 35 33 70 不適用
3 334 70h 55a 140b 不適用
a．對接觸面積小于lcm的不町握緊部件，電壓限值分別為66V和80V。
b．在電池充電時，電壓限值分別為75V和150V。
環(huán)境狀況l：皮膚阻抗和對地電阻均可忽略不計(例如，人體浸沒條件)；
環(huán)境狀況2：皮膚阻抗和對地電阻均降低(例如，潮濕條件)；
環(huán)境狀況3：皮膚阻抗和對地電阻均不降低(例如，干燥條件)。
電路不需要提供基本保護，反之則需要與可觸及件之間提供
基本保護。從現(xiàn)行的困家強制標(biāo)準(zhǔn)GBl6895．21—2004(雖然該
版本比現(xiàn)行的IEC版本落后。但基本的安全原則是相同的)第
411．1．4．3條的規(guī)定”如果標(biāo)稱電壓不超過交流方均根值25V
或無紋波直流60V，一般不需要直接接觸防護”和第
411．1．5．2條的規(guī)定”SELV電路與保護接地已可靠連接構(gòu)成
PELV電路并且設(shè)備只用于干燥場所，預(yù)計人體不會大面積觸
及帶電部分時，如果標(biāo)稱電壓不超過交流方均根值25V或無
紋波直流60V，則不需要直接接觸防護”也可知，在干燥條件
下，與可觸及件無基本防護的SELV電路的直流電壓限值可
取為無紋波60V。
再從專門針對照明用建筑電氣裝置的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GBl6895．
28—2008和GBl6895．30—2008確認(rèn)，由GBl6895．30_2008第
715．41 1．1條的規(guī)定”特低電壓照明系統(tǒng)應(yīng)僅采用SELV，當(dāng)采
用裸導(dǎo)體時，按照GBl6895．21—2004的411．1．4．3，最高電壓應(yīng)
是25V交流或60V直流”可知，與可觸及件無基本防護的
SELV電路的直流電壓限值可取為無紋波60V。
最后從LED照明驅(qū)動電源最終應(yīng)用的終端燈具產(chǎn)品最
新國際通用標(biāo)準(zhǔn)IEC60598一l：2008(GB7000．1-2007對應(yīng)
IEC60598—1：2003)第1．2．42條SELV的定義可以看出，直流
SELV電路的無紋波直流電壓限值為120V直流，交流SELV
電路的交流電壓限值為50V交流有效值，當(dāng)可以直接觸及載
流部件時可能需要更低的限值(具體在燈具的特殊標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)
定)，同時IEC60598—1：2008第8．2．3條規(guī)定：普通燈具的SELV
電路的正常負(fù)載時電壓不超過25V交流有效值或60V無紋
波直流值，空載時電壓不超過35V交流峰值或60V無紋波直
流值，則SELV電路的載流部件可以裸露；如果正常負(fù)載時電
壓超過25V交流有效值或60V無紋波直流，或空載時電壓超
過35V交流峰值或60V無紋波直流值，但無論正常負(fù)載或空
載時不超過50V交流有效值或120V無紋波直流，則該SELV
電路的接觸電流不能超過0．7mA交流峰值或2mA直流值，并
且該電路應(yīng)有能承受500Vr．m．s Irain介電強度的絕緣，保證其
裸露載流部件不能直接接觸。除普通燈具以外的其他燈具，
SELV的正常電壓不超過交流12V有效值或30V無紋波直流
萬方數(shù)據(jù) 2010第09期團
值時，其SELV電路中的載流部件才允許裸露。
5結(jié)論
綜上所述，從LED照明驅(qū)動電源主要應(yīng)用的氣候環(huán)境和
終端產(chǎn)品類別考慮，除非應(yīng)用在存在高溫高濕的熱帶氣候環(huán)
境(環(huán)境狀況2)或者液體浸沒下使用(比如水下使用)，一般用
于干燥條件(環(huán)境狀況3)的LED照明驅(qū)動電源，其可直接觸及
(裸露的)的SELV電路直流輸出電壓限值應(yīng)取為60V，而不是
統(tǒng)一跟交流一樣簡單地取為50V。這從目前電子信息技術(shù)中
廣泛使用的電源的安全標(biāo)準(zhǔn)GB8898(IEC60065)和GB4943
(IEC60950一1)等標(biāo)準(zhǔn)中也可得到印證。按直流輸出SELV電路
60V限值設(shè)計和制造的LED照明驅(qū)動電源，可以廣泛應(yīng)用于
各種普通燈具中，而不必在燈具后端針對這些電路作防觸電
的絕緣設(shè)計，簡化了設(shè)計制造，降低了成本。
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．1．q叫卜l_卜十十0叫—卜卜十十十十十+-’；叫卜卜卜十+q卅■}-卜十．}．叫叫卜}-卜十十oq—卜卜十十十啼1．|卜}-卜十÷q··}—{．
上接59頁≥
圖2用友ERP提供的企業(yè)組織機構(gòu)圖
律文件、背景情況、人員流向等來進行核實，這一過程同樣也
是對電磁質(zhì)量記錄的真實性和完整性的現(xiàn)場審核。
總之，在用友ERP環(huán)境下，既提供了有效進行企業(yè)
IS09001質(zhì)量管理體系認(rèn)證的手段，同時由于電子質(zhì)量記錄自
圇毛·疊{
身的特點，也會導(dǎo)致利用電子質(zhì)量記錄得出正確審核結(jié)論的
風(fēng)險卜升。除了利用上述針對性的審核方法來降低審核風(fēng)險，
提高審核有效性外，還有一個十分重要的因素——營造宏觀
環(huán)境，即營造一個以企業(yè)提供真實完整的電子質(zhì)量記錄為榮，
以企業(yè)提供不真實不完整的電子質(zhì)量記錄為恥，甚至為罪的
宏觀環(huán)境。當(dāng)然，這個宏觀環(huán)境的形成，除了輿論、經(jīng)濟、行政
和法律手段的綜合運用外。還要長期運用教育的宣傳手段，乃
至文化娛樂的手段來作用于人的觀念，這將有待于我們這些
認(rèn)證領(lǐng)域的工作者的長期努力。
參考文獻：
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