LED光源安全要求.docx
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LED光源安全要求
美国市场技术准入要求
LED光源安全要求——ULSubject8750
由于LED光源与传统电光源有着很大的不同，且现行的UL照明安规标准对于LED光源并无明确的规范，因此早在2005年，UL即着手草拟LED光源产品的安全规范——ULSubject8750《照明产品中使用的LED光源的调研框架》，以补充传统照明产品安规标准在LED照明适用上的不足，并计划未来正式生效成为UL8750安规标准，作为所有以LED为光源的灯具类产品安全检测的主要依据。
现行的ULSubject8750为2008年7月22日发布的第3版。
对于出口北美地区的LED企业而言，ULSubject8750将成为其需要遵循的主要安全规范。
ULSubject8750（3版）内容共分12章，其中第1至4章为适用范围、通用要求、定义等；第5至9章为环境考量、机械结构、电气结构、LED电源、LED阵列/模块和控制模块；第10至11章为性能测试、异常条件测试；第12章为产品标识。
本节将对其中的主要内容进行介绍。
1.适用范围
ULSubject8750对照明器具中使用的发光二极管（LED）光源确立了最低安全要求。
其中的LED光源包含下列零组件：
将电能转化成光（400至700nm）或UV辐射（180至400nm）或红外辐射（700至3000nm）及热能的LED封装、阵列或模块；
提供适当的电压与电流使LED运作的电源；
可以进行开关、调光或相反控制LED电能的控制电路。
ULSubject8750所适用的照明器具一般在依照美国国家电工法规（ANSI/NFPA70）所列的非危险的环境下使用，并适用于600V及其以下的电源分支。
此外，该规范也适用于与诸如电池、燃料电池等类似的隔离式电源连接的LED光源。
ULSubject8750所适用的照明器具包括如下几类：
灯具，UL1598；
便携式电子灯具，UL153；
舞台与工作室照明，UL1573；
潜水用照明，UL676；
游泳池照明，UL676；
轨道照明系统，UL157；
信号灯，UL48；
紧急照明灯与出口标示灯，UL924；
自镇流灯，UL1993；
逃生出口路径标示系统照明，UL1994；
小夜灯，UL1786；
柔性照明产品，UL2388；
低压照明系统，UL2108；
灯座配件，UL496；
低压景观照明，UL1838；
用于危险场所的灯具，UL844。
2.环境考量
这一部分主要对产品使用在不同环境下，如干燥（Dry）、潮湿（Damp）、泡水（Wet）等场所的有关带电体的间距、塑料外壳、测试、警示标语等方面的安全要求。
（1）干燥环境下使用：
如果相关产品仅仅在干燥环境下使用，则需标识“仅适用于干燥场所”；产品的纸箱或设备上不能以标识、指示或图例等任何信息形式暗示或描述该产品可在潮湿或泡水的环境下使用。
（2）在潮湿环境，例如置于室外照明器具内，必须符合以下要求：
根据UL935《荧光灯镇流器》的第23节，进行标准中针对荧光灯镇流器的湿度测试；
电气部件间距符合潮湿或泡水环境下的要求，或者达到本规范“电气部件间距”要求中阐述的污染等级2；
标识“适应潮湿环境”。
（3）泡水环境下使用：
根据UL935的第23节，进行标准中针对荧光灯镇流器的湿度测试；
电气部件间距符合潮湿或泡水环境下的要求，或者达到本规范“电气部件间距”要求中阐述的污染等级3；
具有符合UL746C《电气设备评定中使用的聚合物材料》第57节关于UV等级要求的聚合物外壳；
根据UL1598第16.5.2条进行洒水测试；
具有符合UL746C第56节低温测试要求的聚合物外壳；
标识“适应泡水环境”。
（4）持续与水接触的产品，例如安装在信号灯底部，或室外信号灯的外壳，或浸水环镜中的产品：
除了（3）中的前3条及第5条需要满足外，还要根据UL746C进行水暴露及浸泡测试。
3.机械结构
该部分对金属外壳的安全要求、外壳的聚合物材料、阻绝层、导体保护、抗拉、灌封胶等方面进行了严格要求。
（1）金属外壳
在外壳厚度方面，应满足UL1310《2类电源》的表8.1“外壳材料最低厚度”中的要求（见表3.1）。
表3.1金属外壳最低厚度要求（引自UL1310）
金属在小的、平的、无钢筋表面以及其形状或尺寸能提供足够机械强度的表面上（mm）在相对大的无钢筋表面上（mm）
铸模1.22.0
可锻铸铁1.62.4
其他浇铸金属2.43.2
无涂层钢片0.660.66
镀锌钢片0.740.74
除铜外的非铁金属片0.910.91
铜0.840.84
以铁或钢制的外壳，应该采用电镀、油漆或类似方法抗腐蚀。
但当外壳内部完全充满灌封胶，或平整金属表面紧紧地夹在一起时，金属外壳无需采用保护性的涂层。
（2）外壳及电气绝缘的聚合物材料
聚合物材料包含热塑性、热固性以及与有机材料结合成的复合材料。
热固性材料，如酚树脂与环氧树脂是铸造而非塑造的材料。
聚合物材料的相对温标（RTI）或额定温度必须不低于本规范在常规温度测试下所测量的温度。
评估聚合物外壳时，还需考虑其材料的燃烧特性、抗电弧特性及吸湿性。
此外，诸如外壳内非金属表面导电涂层、黏合外壳的黏胶等都应该参考UL746C中的相应要求。
（3）阻绝层
提供电气间距的绝缘层或内衬应符合UL746C第7节中的要求，且厚度不能低于0.71mm。
此外，规范还规定了几种材料厚度可以低于0.71mm，但不可以低于0.305mm或0.25mm的情形。
（4）导体保护
通过金属边缘或金属开口的导体必须锁定，以避免接触该金属边缘，或避免导体被切断和磨损。
对于厚度小于1.1mm的金属片，可以采用以下方式进行保护：
卷起金属边缘，角度不可低于120度；
橡胶以外材金的垫材厚度至少为1.2mm；
玻璃套管厚度至少为0.25mm。
（5）抗拉
电源线与输出线均必须提供抗拉功能。
抗拉装置，包括带整体式抗拉功能的衬套，应该可以限制拉力，防止线缆护套与导体间绝缘材料受到损害。
装置的设计也必须防止线缆由线孔被推到外壳内的移位而造成下列问题：
造成电源线的机械性损害；
将电源线曝露在高于额定温度的环境下；
降低绝缘间距（如金属的抗拉夹）到低于最小绝缘间距要求；
损害到内部的电路连结或零组件。
（6）灌胶（Pottingcompound）
灌胶材料不能太软以至于不能在正常或异常操作的温度下行使其功能。
在常规温度测试下的热塑灌胶的最大操作温度应至少比该灌胶材料软化点温度低15℃。
4.电气结构
该部分主要规定了危险带电体的避免接触、内部结线、供电端与负载端的连结、电路的隔离、绝缘材质的使用、印刷电路板的规格、带电体的间距、电路零件、保护装置等内容。
（1）通用要求
带电流的部件必须是银、铜、铜合金、电镀铁、电镀钢、不锈钢或是其他适用的抗蚀合金；
必须固定未绝缘的带电体，避免弯折或是移动并造成绝缘间距低于最小可接受值；
除了锁定的垫圈以外，不可以表面间的摩擦力作为减少带电体滑动或弯折的方式。
（2）危险带电体的接触性
危险带电体应该被固定或被绝缘包覆以降低接触风险。
（3）内部配线
内部配线必须包含具有足够机械强度、耐电压与通电流量的绝缘导体。
每个分叉与连接点都必须以机械方式固定，并提供可靠的电气连接，除非在分叉点与其他金属部品之间能保持有足够的永久绝缘间距，否则必须具有至少与该导线等效的绝缘材料。
导体及印刷线路板之间的焊接点应该在焊接之前就进行机械固定。
除非评估为没有绝缘的带电体，否则，包含接地导体在内的内部配线必须依照使用情况对内部电线考量下列情况：
电线可能被使用的温度与电压；
可能接触到的油脂、清洁剂或是其他可能造成绝缘破坏的物质；
其他可能的操作环境条件。
（4）电源与负载的连接
电源单元的输出与输入连接必须以电线、导线、端子或是输出连接器作连接。
连接的绞线或是单股线绝缘层厚度不可低于0.33mm，也必须能永久地与输出电路连接。
接线长度至少要足够延伸到电源单元外150mm，且还必须符合本规范中的抗拉要求。
当电源单元以绝缘被覆的多芯复合导线作为输出接线时，当导线符合下列要求时，个体导体间的绝缘厚度可低于0.33mm。
个体导体间的绝缘厚度加上被覆的绝缘厚度不低于0.33mm；
电源单元需符合UL1310第28节的最大输出电压测试要求，且符合30.2.1节的内建限制电流的测试要求。
母接线座的设计不可接触到标准插头的刀片，公接线座的设计不可接触到标准插座的带电体。
用于固定接线的螺丝钉或螺栓端子座材质必须为黄铜或其他非铁金属，或电镀钢，厚度不可以低于0.76mm，用于连接的螺丝钉不可以少于两个完整的螺纹。
压线螺丝钉或端子螺栓尺寸不可少于3.5mm，且每25.4mm不应有超过32个螺纹。
同轴电缆的连接器不可以作为电力输出的连接用途。
（5）电路的分隔
可任意接触的限制功率线路与分支电路线路必须具有符合整个电路中最高电压状况的绝缘能力，否则就必须永久并可靠地分开，相距至少6.44mm以免接触的风险。
将绝缘导体分开的方式可以是夹住、透过管线、加上阻绝或者其他等效的方式，能够将不同线路间有绝缘或无绝缘的带电体永久分开。
分隔内部线路的阻绝材料必须具有足够的机械强度。
将2类线路与分支电路火线分离的阻绝材料，必须具有足够的厚度，以符合其使用目的。
阻绝材料也必须具有适当的支撑，以免因为变形而破坏了原有的绝缘功能。
（6）绝缘材料
如绝缘垫圈、衬套以及支撑带电体的部件，必须是不吸湿材料，并且在实际使用中不会受到操作温度和压力的破坏。
绝缘材料必须依照UL746C来评估下列项目：
机械强度；
点火源的抗力；
介电强度；
绝缘电阻；
在老化前后的耐热性；
被包覆的程度；
产品在非干燥环境下使用时的耐水性；
其他任何会导致火灾与电击的因素。
例外：
云母、陶瓷或一些模塑化合物通常可以作为带电体的唯一支撑材料。
7）印刷电路板
黏在载板上的铜箔，最小导线宽度与最大无穿孔面积均必须符合UL796要求。
完全透过封装材料或是绝缘涂布材料包覆起来的电路板就不需要符合UL796的要求。
印刷电路板载板的耐燃等级不可以低于UL94中的V-1。
没有涂层的印刷电路板，铜箔导体间最小绝缘间距必须符合表3.1所列要求。
绝缘涂布层的聚合物质必须符合UL746C的要求，以确保其安全性。
黏附在印刷电路板边缘的零件，无绝缘且极性相反导体之间、无绝缘带电体与接地的无带电导体之间，或者是人体可接触到的暴露金属部品，其空间裕度均必须将印刷电路板与零件本身的可动情况纳入考虑。
（8）电子部件的绝缘间距
非绝缘带电部件的相反两级之间，以及非绝缘带电部件和可能带电的不带电导体之间的电气间隙和爬电距离应符合表3.2的要求：
表3.2在干燥、潮湿与泡水环境下的绝缘间距
位置零部件间的最大电压，Vrms（Vpeak=1.4Vrms）
[空隙/爬电距离]
50150300450600
尺寸（mm）
封装或后继涂层部件-/0.18-/0.3-/0.7-/0.8-/0.8
干燥及潮湿环境：
带电体可靠固定以及绝缘体
CTI≥600（PLC=0）0.2/0.60.5/0.81.5/1.52.25/2.253.0/3.0
干燥及潮湿环境：
带电体可靠固定以及绝缘体
CTI＜600（PLC=3或4）0.2/1.20.5/1.61.5/3.02.25/4.53.0/6.1
泡水环境：
带电体可靠固定以及绝缘体
CTI≥600（PLC=0）0.2/1.50.5/2.01.5/3.72.25/5.63.0/7.5
泡水环境：
带电体可靠固定以及绝缘体
CTI＜600（PLC=3或4）0.2/1.90.5/2.71.5/4.72.25/7.13.0/9.5
焊接到电路板上面的零件，但在焊接之前该零件可以移动未定义3.0/-3.9/-4.7/-5.6/-
在一般的线圈尺寸因为任意缠绕或是线圈摆放位置可以依据产品需要而变动的磁性装置内的带电体与不带电导体之间3.2/6.43.2/6.46.4/9.56.4/9.59.5/9.5
固定带电或不带电导体部位对接的现场安装用接线端子之间未定义6.4/6.46.4/9.59.5/9.59.5/9.5
除了上表的绝缘间距要求方式以外，也可以采用UL840关于电气间隙与爬电距离的标准要求。
表3.2就是摘录自UL840关于电源与LED模块的绝缘间距要求。
（9）电路零部件
评估这些零部件的因素如下：
操作环境温度的影响；
电压水平；
瞬波影响；
抗湿性。
（10）保护装置
保护装置可以设计在一次线路或二次线路中，除非可以同时中断接地与非接地的导体，否则设计在一次线路端的保护装置不可以连接到中性线（接地线）。
保护装置可包含共熔材料、保险丝、过温或过电流保护装置、热保护装置或其他可以中断或限制电流的类似装置。
产品中采用的温度调节器、热切断开关、正或负温度系数热敏电阻，不可以因为操作不当而增加火灾或电击危险。
当一次线路上只有一个保护装置时，必须连接到非接地线路的导体上。
过电流保护装置应该设计在单元外壳的内部，在外壳受到破坏时也不可以被接触到。
如果产品有保险丝预定接上标准120V电路分支的电路导体上，也有保险丝接到接地线路上的导体时，接地线路上保险丝的额定电流不可低于非接地线路上保险丝的额定电流值。
此外，该部分还对外露的结线端子、判定2类或LPS的方法等进行了规定。
5.LED电源
这部分主要对LED电源的一些要求进行了补充规定。
（1）通用要求
电源必须在其额定的输入与输出范围内操作。
没有一体式外壳的电源必须被符合最终产品电气绝缘外壳标准要求的外壳所包覆。
电源可以有一个以上的输出。
电源输出可以标示为“输出类型：
隔离式”、“输出类型：
直接”和“输出类型：
2类”。
（2）电源外壳
作为电源外壳的聚合物材料应该符合本规范“机械结构”下有关聚合物材料的要求，同时还需要满足下表要求（见表3.3）：
表3.3LED电源聚合物外壳要求摘要
固定式电源，在外壳0.8mm内没有危险的带电体固定式电源，在外壳0.8mm内有危险的带电体通过电源线连接或插入式电源，在外壳0.8mm内没有危险的带电体通过电源线连接或插入式电源，在外壳0.8mm内有危险的带电体
相对温标（RTI）参考本规范中的6.3.2参考本规范中的6.3.2参考本规范中的6.3.2参考本规范中的6.3.2
室温下5ft-lb冲击测试要要不要不要
室温下3英尺坠落冲击测试不要不要要要
对于潮湿环境在0℃、泡水环境在-35℃的5ft-lb冲击测试要——额定为泡水环境下要——额定为泡水环境下不要不要
模具硬力松弛测试要要要要
UV稳定性要——额定为泡水环境下要——额定为泡水环境下不要不要
最低阻燃等级5VA5VAV-1V-1
比较电弧指数不适用PLC=4或更少不适用PLC=4或更少
热线点燃等级不适用PLC=3或更少不适用PLC=3或更少
高电流电弧不适用PLC=2或更少不适用PLC=2或更少
注：
上表仅为UL746C的摘要，并不是完整的要求，其他的要求以UL746C内所列为准。
（3）电源
电源应符合UL1310、UL60950或UL1012中的相应要求，然后根据本规范进行补充性的评估。
标示为“室内使用”的插墙式或通过电源线连接的电源，只能适用于可携式灯具设备；标示为“仅信息设备使用”的插墙式或通过电源线连接的电源，只能适用于信息设备的灯具设备。
LED光源连接到标示为“2类”的插墙式或通过电源线连接电源的零件，不需要被包含在电气外壳内。
在永久性连接到电路分支方面：
连接到符合UL60950安全超低电压或超低电压输出要求电源的LED模块与控制电路，如果该电源超过火灾危险限制时，必须要连接到“1类”的电路的二次线路端。
连接到符合UL60950安全要求电源的LED模块与控制电路，如果该电源有二次线路而且是限制功率的电源时，必须要连接到符合“2类”电路要求的线路。
以污染环境等级2评估的电源供应器，只能适用于室内或是干燥环境下操作的灯具；但如果以绝缘涂布材料或是其他模铸材料完全包覆时，或者安装在NEMA类别为3、3S或4X的外壳内时，可以适用于室外或是在潮湿或是泡水环境下操作的灯具。
以污染环境等级3评估的电源供应器，安装在NEMA类别为3R的外壳或可以满足终端产品泡水环境要求的外壳内时，可以适用于室外或是泡水环境下操作的灯具。
（4）变压器
符合下列标准要求之一的变压器，只需要再针对本指南所列的额外适用补充要求评估即可：
UL5085-1《低压变压器标准—第1部分：
通用要求》以及UL5085-3《低压变压器标准—第3部分：
2类及3类变压器》；
UL1411《无线、声频与电视类家用设备的变压器标准》；
UL5085-2《低压变压器标准—第2部分：
通用变压器》；或
UL1561《干燥型通用及功率型变压器标准》
此外，变压器必须在额定输入与输出条件下操作使用。
6.LED阵列、模块与控制模块
（1）外壳
除了前述要求外，作为LED模块及控制模块外壳还需满足下表要求（见表3.4）：
表3.4LED模块及控制模块的外壳要求摘要
电源电源类型
2类隔离式或直接连接
LED模块或控制模块是否需要封装不要要
与电弧或带电体的绝缘间距不适用在外壳0.8mm内无危险带电体在外壳0.8mm内有危险带电体
相对温标（RTI）不适用参考本规范中的6.3.2参考本规范中的6.3.2
室温下5ft-lb冲击测试不适用要——额定为固定/静止和干燥/潮湿环境要——额定为固定/静止和干燥/潮湿环境
室温下3英尺坠落冲击测试不适用要——便携式要——便携式
对于潮湿环境在0℃、泡水环境在-35℃的5ft-lb冲击测试不适用要——额定为固定/静止和泡水环境要——额定为固定/静止和泡水环境
模具硬力松弛测试不适用要要
UV稳定性不适用要——额定为泡水环境要——额定为泡水环境
最低阻燃等级不适用固定——5VA固定——5VA
便携——V-1便携——V-1
比较电弧指数不适用不适用PLC=4或更少
热线点燃等级不适用不适用PLC=3或更少
高电流电弧不适用不适用PLC=2或更少
（2）外壳开孔
控制模块的电气绝缘外壳任何表面，必须要开孔通风；
通风孔的最大尺寸需符合UL1598要求，以附有停止网的设计来防止探棒接触到无绝缘带电体或者是漆包线；
允许看到铁心与线圈零件的通风孔，必须以天窗或挡板方式设计。
7.标识
（1）通用要求
标识的方法有以下几种：
有文字的自黏卷标；
利用油漆图板标示文字；
利用油墨印章机械印刷文字；
利用油墨印章手工印刷文字；
以磨去的方式印刷文字；
以模印方式印刷文字；
以浮雕方式显示文字；或
以模铸方式形成文字。
在利用以上方式进行标识时，还需注意以下几点：
利用浮雕、模铸形成的文字，无论是突出还是凹陷都至少要有0.25mm的高度或深度；
文字大小至少要有1.6mm高，大写，并采用标楷体、细明体、新细明体或是以粗体字表示；
利用黏胶固定的自黏标签或是永久性的铭版，必须符合UL969《标识和标签系统》的要求；
利用黏胶固定的自黏标签或是永久性的铭版，必须符合黏贴表面材料及相关温度要求，要考虑产品所使用环境的特性。
（2）所要求的标识内容
所有标识上应有以下内容：
厂商名称；
型号；
工厂的标识符；
制造日期。
与其他LED光源零件分开的LED光源应该提供以下标识内容：
输出类型：
隔离式或直接；
环境位置：
干燥、潮湿或泡水；
输入电压；
输入电流和功率因素，或输入功率；
最大输出电压；
最大输出电流；
最大输出功率；或
预期的LED负载的信息。
与LED光源零件一体式的LED光源应提供以下标识内容：
环境位置：
干燥、潮湿或泡水；
输入电压；
输入电流和功率因素，或输入功率。
电源如果采用压入式（无螺丝）的端子，必须标上在连接时可以看到的下列连接指示：
将接线由连接端子移开；
标识为适用电线尺寸规格的电线；
标识为“仅适用单股铜电线”的电线，除非端子可以接上单股式电线或是多股缠绕式电线；
将一段长度的绝缘外被从导体上移除；
接上适当尺寸规格的电线；以及
标识连接灯的端子位置。
8.其他
ULSubject8750还对产品的性能测试进行了规定，例如输入测试、温升测试、绝缘耐压测试、异常操作测试、电子零件异常测试、50瓦电路测试等。
总之，ULSubject8750是LED产品进入北美地区的一个重要的安全评定标准。
UL强调UL8750是一个与其它标准并列的标准（并不隶属于哪一个具体的灯具标准），在评定产品时，除了用该标准评估LED的安全性外，整个灯具产品仍然以现有的灯具标准为评定依据。
因此，企业需要将ULSubject8750与其他UL的灯具标准综合进行考量。
UL8750也处于不断地更新中，2009年UL又对UL8750作了一定的修订。
2009年11月18日，UL公布了8750正式标准的第一版：
照明产品中使用的LED设备的安全性的UL标准。
该版标准和ULSubject8750相比有一定变化。
电源安全要求
电源首要的要求是效率高，效率高的产品，发热较低并且稳定性高。
通常LED照明产品的电源驱动模块分为线性电源和开关电源，而开关电源又分为隔离式和非隔离式。
隔离式电源相对于非隔离式电源，体积偏大，效率较低，在使用和安装上都会产生很多问题。
表3.8比较了三种电源驱动模块的特点：
表3.8三种电源驱动模块的特点
电源驱动模块的类型特点
线性电源输入电压范围窄、输出不稳定；初级电路与次级电路相隔离，次级电路属于SELV，安全可触及；体积大，重量重，成本低。
隔离式开关电源输入电压范围宽、输出稳定；初级电路与次级电路相隔离，次级电路属于SELV，安全可触及；体积小，成本高，重量轻。
非隔离式开关电源输入电压范围宽、输出稳定；初级电路与次级电路不隔离，次级电路不属于SELV，不可触及；体积小，成本高，重量轻。
现行的ULSubject8750提到，电源及LED驱动可以根据UL1310《2类电源设备安全标准》、UL1012《非2类电源设备安全标准》和UL60950-1《信息技术设备的安全》中所适用的要求进行评估，并且结合ULSubject8750中所列出的补充规定以判定其符合性。
因此，除了ULSubject8750外，UL1310、UL1012和UL60950-1对LED电源的安全要求也具有一定的参考价值。
以下主要对UL1310和UL1012的部分内容进行简单介绍。
1.UL1310
UL1310主要对户内和户外使用的2类电源和电池充电器的安全要求进行规定，现行版本为UL在2005年5月3日发布的第5版，该版标准在2008年7月17日作了修订。
该标准适用于：
插头规格为15A、使用在标称120～240V交流分支电路、最大对地位能为150V的便携式和半永久装配的直插式设备；
插头规格为15或20A、使用在标称120～240V交流分支电路、最大对地位能为150V的软线和插头连接设备；和
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