LED燈具接地保護(hù)的特殊性

張佰軍 錢劉星

上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海201114

國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海），上海201114

0 引言

LED燈具的光源不同于傳統(tǒng)光源。除部分使用螺口燈座的LED球泡燈以及帶有標(biāo)準(zhǔn)接口的自鎮(zhèn)流LED模塊外，很少有普通用戶可自行更換的LED產(chǎn)品。通常，LED產(chǎn)品大都設(shè)計(jì)成非用戶替換或者不可替換型，這在一定程度上也體現(xiàn)了LED燈具長壽命、免維護(hù)的特點(diǎn)。然而，光源使用方式的變化也引出了接地保護(hù)的一些特殊情況，文章以接地連續(xù)性作為線索，展開對(duì)LED燈具的分析。

1 I類防觸電結(jié)構(gòu)

GB 7000.1—2015[1]定義：“Ⅰ類燈具的防觸電保護(hù)不單單是依靠基本絕緣，還包括附加的安全措施，即易觸及的導(dǎo)電部件連接到固定布線的保護(hù)（接地）導(dǎo)體上，目的在于萬一易觸及的導(dǎo)電部件上基本絕緣失效，易觸及的導(dǎo)電部件不至于帶電。”常用的Ⅰ類結(jié)構(gòu)的燈具有：路燈/隧道燈、投光燈、吸頂燈等，如圖1所示。

LED燈具通常會(huì)用鋁基板和PCB板（纖維板）作為LED光源的基材，如圖2所示。

圖1 一些常見的Ⅰ類燈具

圖2 LED光源板的基材

2 LED模塊使用的鋁基板

為得到更好的散熱，很多大功率LED燈具或長壽命LED燈具，會(huì)選擇鋁基板作為LED模塊的基材。鋁基板已被CTL（IEC標(biāo)準(zhǔn)解釋的國際組織）定義為僅能達(dá)到基本絕緣的基材[2]。根據(jù) CTL第 DSH1086號(hào)決議書：“目前已知的MCPCB（Metal Core PCB），也就是鋁基板絕緣系統(tǒng)，僅僅是作為一個(gè)單獨(dú)級(jí)別的絕緣（基本絕緣或附加絕緣）”，如圖3所示。

圖3 鋁基板的絕緣特性

3 鋁基板在I類燈具中的使用

鋁基板作為一種金屬材料，僅敷設(shè)銅箔的地方有一層薄薄的絕緣，模塊的側(cè)面和底面一般都是鋁材。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的定義，更換光源過程中，能夠觸及的基本絕緣金屬部件應(yīng)“永久可靠”的接地。然而，如果是非用戶替換光源，光源最終要被取下，其上的接地導(dǎo)體也肯定會(huì)被取下，那便無法保證“永久可靠”的接地，鋁基板很有可能成為帶電部件?；阡X基板的現(xiàn)實(shí)狀況，分析它在燈具中的兩種應(yīng)用場景。

3.1 不可替換光源

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1—2015[1]的定義：“除非破壞燈具或其部件，光源是不可替換和觸及帶電部件的。”目前，常見的不可替換光源大多設(shè)計(jì)成由一次性密封材料封閉的燈具部件，或拆卸即破壞的擋板。對(duì)于不可替換光源，基本是從結(jié)構(gòu)判斷的。理論上認(rèn)為，不可替換光源是安全的，因?yàn)椴僮魅藛T只需要更換整個(gè)燈具而不需要去更換光源。所以，只要滿足不可替換光源的要求，僅對(duì)鋁基板接地就行。

3.2 非用戶替換光源

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1—2015[1]的定義：“光源的罩蓋是使用至少兩個(gè)獨(dú)立的固定件可靠地保持在位，例如兩個(gè)螺釘，每個(gè)固定件應(yīng)使用工具才能移動(dòng)?！蓖瑫r(shí)，在對(duì)鋁基板提供防觸電保護(hù)的罩蓋上貼上閃電符號(hào)“警告，觸電危險(xiǎn)”，能夠避免普通用戶觸及非用戶替換光源的帶電部件，并為專業(yè)人士提供必要的提醒（閃電符號(hào)告知本腔體內(nèi)有帶電部件）。然而，在更換光源的過程中，無法對(duì)鋁基板的接地提供必要的保障，在鋁基板斷開接地線的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生觸電風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要對(duì)非用戶替換光源結(jié)構(gòu)中，腔體內(nèi)載流部件的電壓進(jìn)行分類討論。

（1）Ⅲ類非用戶替換光源

當(dāng)燈具光源輸入電壓為不超過120 V DC的安全特低電壓（SELV）時(shí)，無需接地。燈具可使用類似于圖4的LED控制裝置。

圖4 SELV輸出的LED控制裝置

（2）Ⅰ類非用戶替換光源

當(dāng)光源輸入電壓是大于120VDC的高壓或者LED控制裝置上無SELV標(biāo)記的，則輸出一般為帶電部件，即使它輸出的電壓只有50V，那也只是正負(fù)極之間50V，每個(gè)極到金屬外殼（0電位）之間的“線電壓”還是高的，如圖5所示的控制裝置。因?yàn)楣庠幢旧砗袔щ姴考?，則需要在安裝完成后，更換光源的過程中，都能保證光源鋁基板的接地良好。

燈具安裝完成后，光源鋁基板接地實(shí)現(xiàn)起來較為簡單，但由于燈具設(shè)計(jì)為非用戶替換光源的結(jié)構(gòu)，在更換光源的過程中，如何保證鋁基板的接地則是需要重點(diǎn)考慮的問題。普通的連接方式為光源供電的正負(fù)極采用無螺紋端子或直接焊接在光源板上，然后通過防松螺釘提供接地連續(xù)性。但是，為了更換光源，勢(shì)必會(huì)拆卸螺釘導(dǎo)致接地失效，而且沒有結(jié)構(gòu)上的措施保證一定先拆供電2極，再裝接地螺釘。因此，應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)專用的連接器去保證接地連續(xù)性。

圖5 高壓輸出的LED控制裝置

4 總結(jié)

根據(jù)上文的論述，得出以下建設(shè)性的結(jié)論：

（1）LED燈具使用SELV輸出的控制裝置，可以使光源腔成為Ⅲ類結(jié)構(gòu)，避免了接地問題；

（2）使用不可替換光源的結(jié)構(gòu)，可以使光源沒有被拆卸的可能，同樣避免了接地被斷開的可能；

（3）做不到以上兩點(diǎn)的燈具，燈具光源板則應(yīng)該特別設(shè)計(jì)一個(gè)接插件（如圖6所示），含有接地插片，且接地插片較L、N更長，能保證在更換光源的時(shí)候接地永遠(yuǎn)是最先接通和最晚斷開的，這樣才能最大限度地保證安全。

圖6 接插件示意圖