２０１１年６月 照明工程学报 ＺＨＡ０ＭＩＮＧ Ｇ０ＮＧＣＨＥＮＧ ＸＵＥＢＡＯ Ｊｕｎ． ２０１１ 第２２卷第３期 Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．３ ＬＥＤ灯具及控制装置绝缘电阻和电气强度试验要求 郭卫军 俞安琪 （国家电光源质量监督检验中心（上海），国家灯具质量监督检验中心 上海时代之光照明电器检测有限公司，上海２００２３３） 摘 要：文章介绍了国际／国内采用ＬＥＤ的灯具及ＬＥＤ控制装置绝缘电阻和电气强度试验原理和试验要求。分析 了采用ＬＥＤ及控制装置的灯具内各电极之间的绝缘电阻和电气强度试验等级。文章还介绍了具有调光端子的ＬＥＤ 控制装置及灯具的附加的绝缘电阻和电气强度试验要求以及照明电器产品标准对高压仪器的要求。 关键词：绝缘电阻；电气强度；ＳＥＬＶ；隔离；调光 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｔｅｓｔ ０ｆ ＬＥＤ Ｌｕｍｉｎａｒｉｅｓ ａｎｄ ＬＥＤ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇｅａｒ Ｇｕｏ Ｗｅｉｊｕｎ Ｙｕ Ａｎｑｉ （Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｒｅ（Ｓｈａｎｇｈａｉ）， Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｔｔｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｒｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｌｐｈａ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｉｕｍ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ／ｄｏｍｅｓｔｉｃ ＬＥＤ ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｇｅａｒｓ ｆｏｒ ＬＥＤ．Ｉｔ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｉｖｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅ ＬＥＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅａｒ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔ ｏｆ ＬＥＤ ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｅａｒｓ ｆｏｒ ＬＥＤ ｗｉｔｈ ｄｉｍｍｉｎｇ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ＳＥＬＶ；ｉｓｏｌａｔｉｎｇ；ｄｉｍｍｉｎｇ 般有两种情况，一种是电气间隙不够，在高压作用 １原理与一般要求 绝缘电阻和电气强度试验条款看似很简单，并 且大部分行业内人士都认为对该条款能理解，但实 际在操作执行中往往存在较多的错误现象。 下发生空间击穿放电，此类击穿一般不会造成永久 性的绝缘破坏。另一种击穿是绝缘介质被击穿，由 于绝缘介质通常是有机物，当有机物被高压击穿后， 击穿点处的绝缘物被高压放电所碳化，因此造成永 久性的电绝缘被破坏。照明电器的高压击穿大部分 为后者。在ＩＥＣ标准中对一般电器电击穿的定义是 首先应分清电气强度中的高压击穿与绝缘电阻 和泄漏电流的不同之处。在电器使用中，其绝缘层 会受到感性电器断、通时产生的高压脉冲冲击，也 会受到触发脉冲和雷电感应脉冲的冲击，电气强度 在高压作用下，高压造成的电流≥ｌＯＯｍＡ时才认为 是电气强度不符合要求，而用电器一旦发生电击穿 后一般是不可恢复的，并且是直接危及人身安全的。 而绝缘电阻以及泄漏电流是考核在一定的电压作用 指标是为了考核绝缘层抗电击穿的能力，电击穿一 第２２卷第３期 郭卫军等：ＬＥＤ灯具及控制装置绝缘电阻和电气强度试验要求 ２７ 下，透过绝缘物产生的漏电流，这一漏电流并不会 （１）采用输出为安全特低电压（ＳＥＬＶ）或隔 使绝缘物失效。当这一漏电流较大时（按人的对电 感觉灵敏性不同大约在０．５ｍＡ～５ｍＡ），会使人产 生麻电的感觉，这一漏电流是不会对健康人直接产 生危害的，但如在高空作业时人会因为感到麻电而 本能的躲闪，可能造成高空跌落伤害。另外，对某 些心脏病人可能会产生明显的危害，因此要进行限 制。大部分采用兆欧表测量绝缘电阻的方法来限制 控制装置和灯具某些部位的漏电流，但是，要求在 测量绝缘电阻时断开影响测量结果的电容和电感 （见ＧＢ ７０００．１标准ｌ０．２），而用具有加权网络的泄 漏电流仪来测量整个灯具的泄漏电流，整个灯具的 离式控制装置的灯具 在进行绝缘电阻和电气强度试验时，首先应关 注ＬＥＤ控制装置的标志。 图１所示的控制装置输出为隔离式安全特低电 压（ＳＥＬＶ），所以其内部输入与输出间也一定采取 了隔离措施。 泄漏电流的测量结果不仅包括了在电压作用下，透 过绝缘物产生的漏电流，而且还包括了灯具的电容 性感应产生的漏电流（见ＧＢ ７０００．１标准１０．３）。 了解上述的电气强度试验内涵后，我们还应注 意ＩＥＣ标准对照明电器电气强度的要求。在标准中 所说的工作电压的含义是照明电器在工作时，包括 正常状态和异常状态情况下任何接线端子间或接线 端对地间产生的最大稳态有效值电压（不包括瞬态 值）。由于照明行业的发展，目前已有较多的光源 控制装置的输出端在工作状态或者是异常状态时按 上述的要求检查，其工作电压完全可能超出输入电 压（在标志项目中也要求标出光源控制装置的工作 电压值）。因此，在进行电气强度试验时，对每一 光源控制装置的试验电压２Ｕ＋１０００Ｖ中的ｕ应按标 图１ ＬＥＤ控制装置标志 对于采用此类ＬＥＤ控制装置的灯具，应按照 ＧＢ ７０００．１第１０章表１０．１和表１０．２的要求进行如 下试验。 图２是比较典型的采用ＬＥＤ光源的Ｉ类灯具各 电极示意图。 １）因为输出端为ＳＥＬＶ，所以输出端对安装表 称的工作电压来计算。 面及灯具金属外壳（大多情况这两者是同一电位连 接在一起）的绝缘电阻应≥１ＭＩ＇Ｉ，电气强度所施加 的电压是５００Ｖ／１ｍｉｎ不击穿。 ２ 采用ＬＥＤ光源的灯具电气强度 试验要求 采用ＬＥＤ光源的灯具电气强度试验大多比一般 的灯具要复杂，按灯具内所用的控制装置不同以及 灯具防触电分类的不同，基本可分成以下几个情况： 输出侧的不同极性之间试验只能把接线端子Ｂ 上的控制装置和ＬＥＤ模块接线拆下后，在接线端子 Ｂ上进行，绝缘电阻也应≥１Ｍｌｑ。电气强度试验所 施加的电压也是５００Ｖ／Ｉ ｍｉｎ。 ２）因为输入端为非ＳＥＬＶ，并且为Ｉ类结构， 图２采用ＬＥＤ光源的Ｉ类灯具各电极示意图 照明工程学报 ２０１１年６月 所以输入端对安装表面及灯具金属外壳（大多情况 两者为同一电位）应按基本绝缘考核，即绝缘电阻 应≥２Ｍ１１，电气强度所施加的电压应为（２Ｕｉ ＋ １ ０００Ｖ）／１ｍｉｎ。 如果灯具内存在电源的开关Ｓ，则应在开关处 于断开位置状态对Ｌ和Ｎ进行不同极性带电部件的 绝缘电阻和电气强度试验。还应把接线端子Ａ上的 电源线和控制装置线拆除后，对接线端子Ａ进行不 同极性带电部件的绝缘电阻和电气强度试验。由于 后两种情况都只需基本绝缘就能满足要求，所以试 验限值和电压与本条第一种情况相同。 ３）从图２可看出，输入端子电极到人可触及 的导电部件有两条可能的通道： ａ）人一灯具外壳（接地）一（基本绝缘）一 输入电源端及有关线路 ｂ）人一输出端子一ＬＥＤ控制装置（双重或加 强绝缘）一输入电源端及有关线路 注：因为当输出电压为ＳＥＬＶ且负载电压≤２５Ｖ 时，输出端可外露，人可触及。 对于ａ）通道，属于Ｉ类结构，比较好理解， 是属于基本绝缘加保护接地的形式。对于ｂ）通道， 因为输出端电压为ＳＥＬＶ，且当负载电压≤２５Ｖ时， 输出端可外露，并且输出端无法实现保护接地，所 以属Ｉ类灯具中的局部Ⅱ类结构。这一通道中的加 强绝缘是由ＬＥＤ控制装置内部的强化隔离来实现 的，所以对此类灯具，应进行输入／输出间的绝缘电 阻和电气强度试验，绝缘电阻应≥４Ｍｎ，并进行 ４Ｕ。 ＋２７５０Ｖ的加强绝缘电气强度试验。 这里应注意，既使对于输出电压＞２５Ｖ但仍属 于ＳＥＬＶ输出，因为输出端子对人可触及的灯具外 壳，只要求１ ＭＱ的绝缘电阻且只进行５００Ｖ的电气 强度试验，这并不具备基本绝缘和附加绝缘的基本 要求，所以其输入／输出间仍应按加强绝缘的要求进 行绝缘电阻和电气强度试验。如果对于电器箱与光 源腔分开的情况（光源腔为Ⅲ类），ＬＥＤ控制装置 内部更要具有强化隔离功能。 值得指出的是，在ＧＢ ７０００．１标准１０．２．２中指 出，“对于既有加强绝缘又有双重绝缘的Ⅱ类灯具， 应注意施加于加强绝缘的电压不应使基本绝缘或附 加绝缘受到过高的电压。”我们知道，大多数高压 仪的输出端都具有一个对地的高电位极和低电位极， 并且其低电位极一般都接地（或与潮湿箱的机壳相 连），这时如果该灯具已进行完潮态处理，并在潮 湿箱内，高压仪的高电位端出极输出的强化试验电 压不管连接在输入端还是输出端，都将发生把强化 电压直接强施加在基本绝缘上的情况。正确的做法 是，把高压仪的对地低电位极与“地”连接切断， 并确认高压仪内部也不存在该电极与地连接的情况， 把两个输出电极直接引出施加到上述灯具的输入端 与输出端。 ４）在ＬＥＤ控制电路中，如果输出端属于 ＳＥＬＶ，则其内部输入／输出间一定得符合强化隔离 的要求，但输入／输出间属于隔离的，输出电压还一 定满足ＳＥＬＶ要求，对于这种情况，输出端对壳绝 缘电阻应≥２Ｍ１２并进行（２Ｕ＋１０００Ｖ）的电气强度 试验。值得指出的是，千万不要以为灯具内ＬＥＤ控 制装置输出端的输出电压都低于电源电压，为了提 高转换效率且简化控制装置电路，有的ＬＥＤ控制装 置的输出电压可达４００Ｖ左右（１００颗ＬＥＤ串联）， 所以一定要关注隔离式非ＳＥＬＶ控制装置的标志中 有关输出电压的内容以确定ｕ值，必要时可通过输 出端开路来测量ｕ的值来确定。 对于隔离式输出非ＳＥＬＶ的控制装置，其输入／ 输出间只要求具有基本绝缘功能，即潮态绝缘电阻 ≥２ＭＱ，电气强度２Ｕ＋１０００Ｖ，只是要注意，这里 的ｕ应取ｕ； 或ｕ 中较高的值。 （２）采用自耦式（非隔离）ＬＥＤ控制装置的灯 具 这种自耦式ＬＥＤ控制装置输出端既无ＳＥＬＶ标 志，又无 安全隔离标志，就属于自耦式，自耦 式ＬＥＤ控制装置其内部的电路结构类似于荧光灯电 子镇流器，输入电路与输出电路存在内部的电连接。 对于采用此类控制装置的Ｉ类灯具，不需要进行输 入／输出间的绝缘电阻和电气强度试验，也不需要输 出对壳的试验。 （３）具有独立调光控制端子的照明电器的绝缘 电阻和电气强度试验要求 在迄今为止的各类人造光源中，ＬＥＤ是最适合 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，唯一具有与控制电路配 合且当输出功率减小时，寿命延长且光效反而升高 第２２卷第３期 郭卫军等：ＬＥＤ灯具及控制装置绝缘电阻和电气强度试验要求 ２９ 的光源。 ＬＥＤ这种优良的调光特性，使人们都跃跃欲试 地想尝试制造各种具有调光功能的ＬＥＤ控制装置来 实现调光。但在调光ＬＥＤ控制装置的设计时，必须 注意ＬＥＤ控制装置中控制电路与主电路的隔离绝缘 问题。一般的具有调光功能的ＬＥＤ控制装置，在其 控制端都采用一个低压直流电压源（一般为０～ １０Ｖ）来实现控制（外接一个调光电位器本质上也 是利用控制装置的内部电路，实现调整直流电压来 控制调光的功能）。科技的进步使人们都广泛采用 电脑及相应的配套电路来实现调光的自动化（ＯＬ）， 如果我们把ＬＥＤ控制装置的控制端直接连接到智能 化的电脑控制网络端口就能实现既有舒适照明，又 能自动节电的效果，但这一系统中，如果控制装置 内部的电源电路和控制电路发生电连接或击穿，将 ３ 对于高压仪的要求以及施加高 压的要求 （１）对于高压仪的要求 对高压仪标准中规定，应在输出额定高电压时， 保证有２００ｍＡ的高压短路输出电流。这句话的含义 是：当灯具中的控制装置的工作电压（ｕ）最高为 １０００Ｖ时，２Ｕ＋１０００Ｖ的电压值应为３０００Ｖ，４Ｕ＋ ２７５０Ｖ的电压值应为６７５０Ｖ，要保证在３０００Ｖ时具 有２００ｍＡ的输出电流则高压仪的输出功率应≥ ６００ＶＡ，要保证在６７５０Ｖ时具有２００ｍＡ的输出电流 则高压仪的输出功率应≥１３５０ＶＡ，如果考虑到高压 仪内为了显示击穿而在高压变压器输入或输出端串 人的取样电阻阻抗，实际的高压仪内的变压器功率 还应稍微加大，这样才能保证在试验时如发生少量 的极间辉光放电，不会使输出高压有明显的跌落现 象。还有，要求高压仪显示的高压值误差应≤３％， 这样才能保证电气强度试验的准确性。当输出电流 低于１００ｍＡ时，过电流继电器不应跳闸，即高压造 成电击穿电流≥１００ｍＡ时才认为是电气强度不符合 要求。 会使电源电压“窜人”到电脑的低压控制系统中， 这将严重危及人们的防触电安全性。为此，国际国 内有关灯的控制装置标准中特别规定了“控制端子 与电源电路之间起码具有基本绝缘，当控制端子声 称能直接连接安全特低控制电压时（ＳＥＬＶ），则控 制装置内控制电路与电源电路之间应具有强化绝缘 功能”。这意味着，具有调光功能的ＬＥＤ的控制装 置，其内部控制电路与电源电路之间在线路板上、 元器件之间以及具有隔离作用的变压器内部的爬电 （２）施加高压的试验要求 在绝缘电阻的测量完成之后，立即对灯的控制 距离、电气间隙、电气强度都要达到基本绝缘或加 强绝缘的指标要求。在这一方面，采用光电隅合器 和合适的隔离变压器是解决这一问题的较好方案。 从这一点可以引申到，对于具有触摸开关和／或触摸 装置进行电气强度试验。试验电压施加持续ｌｍｉｎ。 不会造成电压降的辉光放电可忽略不计。 试验电压为５０Ｈｚ或６０Ｈｚ正弦波电压，其值应 与ＧＢ ７０００．１表１所示之值相符。最初施加的电压 调光的照明电器，其触摸点与照明电器内的电源电 路之间也必须按加强绝缘的要求进行绝缘电阻和电 气强度试验。 不应超过规定值的１／２，然后，再将电压逐渐提高 至规定值。 参考文献 ［１］ＧＢ ７０００．１／ＩＥＣ ６０５９８—１灯具．第１部分：一般要求 与试验 对于采用电源线载波输入控制信号方式或者采 用各种日光、红外、声控等感应器的输入控制信号 方式则不需要单独进行控制端子的绝缘电阻和电气 强度试验。 ［２］ＧＢ １９５１０．１４／ＩＥＣ ６１３４７—２—１３灯的控制装置．第１４部 分：ＬＥＤ模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求． ２０１１第七届广州国际照明技术高峰论坛召开 ６月９日至１１日，２０１１第七届广州国际照明技术高峰论坛在广州琶洲的中国进出口商品交易会展馆举行，来自中、英、 美、法的１２位顶级照明设计师、建筑师再次为照明行业带来了一场饕餮盛宴，吸引了将近１５００名城市照明管理者、照明设 计师、工程师、产品供应商、研究者等听众，论坛由广州仰光文化传播有限公司主办。 设计专场：从崭新的角度解读照明设计；专业发展专场：将职业、学科和市场连成一线；行业互动专场：挖掘边缘学科 的深度；案例分析专场：以光描绘建筑的姿态；技术专场：让ＬＥＤ更理性、更人性。