基于电气安全的LED路灯检测项目

杨朝记 田云海

摘要：现阶段，由于国家“节能减排”政策的推动以及“绿色环保”概念的提倡，LED在道路照明上的发展最为迅猛。与传统路灯（如高压钠灯）相比，LED路灯具有节能、安全环保、寿命长等特点，使得全國各地兴起一股“LED路灯节能改造热”，越来越多的城市照明使用LED路灯，目前LED道路照明的节能改造越来越受到重视。本文通过LED路灯的结构及各部件组成，检测过程中如何对LED路灯产品的安全关键点质量进行把控。

关键词：电气安全;LED路灯;检测

前言

照明与我们的生活息息相关，城市道路照明是必不可少的。LED路灯逐渐取代传统路灯。LED路灯的电气安全越来越受到各大厂商、经销商和招标方的重视。

1安全

LED路灯的安全要求目前依据的是国家标准：GB 7000.1-2015灯具第一部分的一般要求和试验及其固有的特殊标准GB 7000.203-2013灯具第2-3部分：有特殊要求的道路路灯。对于电气安全要求，值得注意的是：

1.1结构

所有路灯灯具的外壳防护等级至少应达到IPX3，对于道路照明灯具来说外壳防护等级有的还需至少达到IPX5的，那就是隧道照明灯具和柱式合成灯具带的侧开式外部部件配玻璃件，另外对柱式合成灯具，包括门孔，IP类别做了以下规定：2.5m以下的部件IP3X，在标准GB16895.28-2008中有详细说明;2.5m以上的部件，IP2X（当外部部件是侧开式的情况下，配玻璃件的IP分类应为IP5X）。

将灯具或外部部件固定到支撑物上的装置应与灯具或外部部件的重量相适应，连接件的设计应使组合件的投影面积能承受150km/h的风速而没有过度变形。各生产厂在为了防止任一灯具部件或外部部件在使用或维护时因振动而位移，支承灯具或外部部件和内部附件重量的固定装置应提供可靠装置。除了至少用两个装置固定以外，例如螺钉、螺栓，灯具部件或外部部件应有附加的防护，例如钢丝绳，目的是防止万一在正常条件下一个固定失效导致这些部件坠落，危及人、动物和周围的环境。

安装在桅杆电线杆和杆顶的灯具或外部部件的静态载荷试验，这一试验是为了验证灯具连接件的设计应使组合件的投影面积能承受150km/h的风速而没有过度变形。试验时，使其最严酷表面承受载荷，最严酷表面由公式Cd×S的最大值来确定。其中：Cd为拖动系数，S为承受载荷的面积m2，拖动系数由表面形状而定。如Cd不进行测量，对于灯具或外部部件，Cd应取值1.2。试验时根据制造厂的说明书锁紧固定装置，在最严酷的表面上施加均匀分布的恒定载荷10min，载荷分布等有效方法。如果使用袋子，可以装入沙粒、铅沙粒和铅小球，载荷的计算公式应等于F=1/2Rh×S×Cd×V2（单位：N）

其中：

Rh：等于1.225kg/m3（空气密度）;

V：风速（m/s）;

相对于灯具或外部部件安装高度的风速应为：

安装高度不超过8m，V=45m/s（163km/h）;

安装高度超过8m，不超过15m，V=52m/s（188km/h）;

安装高度超过15m，V=57m/s（205km/h），

在某些国家，风速由国家标准规定，例如日本。

试验后，灯具应无危害安全的可见的失效，固定点的永久变形不能超过2cm/m的倾斜，并且不得绕固定点转动。

1.2防尘防水

作为户外灯具，防尘防水是检验其产品质量的重要指标之一，LED路灯的外壳防护等级至少应达到IPX3，普遍来讲，大多数厂家都把防护等级做到了IP65。

以防护等级为IP65的试验为例，试验前准备：路灯应按正常使用安装和接线，并置于最不利位置，如果有排水孔，将最低的排水孔敞开。做IP第1位特征数字为5的时候，把路灯放入相似的粉尘试验箱内试验，箱内气流使滑石粉保持悬浮状态，箱内每立方米含滑石粉2kg，所用的滑石粉要经筛子筛过，筛网的标称线径为50μm，网丝间标称自由距离为75μm，使用过20次以上的滑石粉不得用来试验。具体试验程序如下：

1）路灯挂在粉尘箱外面，在额定电源电压下工作直至达到工作温度;

2）将正在工作的路灯以最小的扰动放入粉尘箱内;

3）关上粉尘箱的门;

4）开启风扇或风机，使滑石粉悬浮;

5）1min后关掉路灯电源，并使路灯在滑石粉保持悬浮的状态下冷却3小时。

注：在开启风扇或风机与关掉路灯电源之间有1min的时间间隔，是为了保证在路灯开始冷却时，在其周围的滑石粉完全的处于悬浮状态，尤其对较小的路灯最为重要。试验开始的时候，做第Ⅰ条操作是为了保证试验箱不会过热。

IP第2位特征数字为5的防喷水试验，关掉路灯电源开关，立即经受用带喷嘴的软管从各方向喷水15min，（試验水温15℃±10℃）喷嘴形状和尺寸如图3所示，喷嘴离样品距离应保持3m。试验时，调节喷嘴处水压，使水流速率达到12.5×（1±5%）L/min（约30kN/m2）

试验结束后，路灯要经受住电气强度试验，不同极性带电部件之间、带电部件与安装表面之间、带电部件与路灯的金属部件之间施加电压2U+1000V，试验期间不应发生闪络或击穿;其次检查第一位特征数字为6的路灯外壳内部无滑石粉沉积，第二位特征数字为5的路灯载流部件或可能造成危害的地方无水迹。

2 绝缘电阻、电气强度、接触电流以及保护导体电流

绝缘电阻的定义：在规定条件下，用绝缘材料隔开的两个导电元件之间的电阻。试验是检验路灯绝缘性能的常规手段，通过对载流部件、电气零部件、电路等之间来验证产品的绝缘电阻是否达到标准或者企业规定;

电气强度，衡量路灯的绝缘结构在电场作用下耐击穿的能力，正常情况下电力系统中的电压波形是正弦波，路灯在正常工作中由于雷击、操作、故障以及电力系统电压不稳定等原因，可能会引起路灯输入电压突然升高，大大超过了额定电压，在这些过电压的作用下，路灯绝缘材料的内部结构将发生变化，当电压数字较高时，其电场强度会把绝缘击穿，路灯将不能正常工作，而且更换、维护、操作者可能触电而危及人身安全;

接触电流，当人或动物接触装置或设备的一个或多个可触及的部件时，通过人体或动物的电流;

保护导体电流，在保护导体内流过的电流;

电灼伤，电流经过皮肤或器官表面时所引起的灼伤，目前正在考虑中。

具体试验如下：①潮湿试验：放入潮湿箱之前，样品放在环境温度为t～（t+4）℃的房间内4小时，然后将徒手可以取下的部件，比如电气部件、盖罩、防护玻璃等取下，放入潮湿箱，箱内湿度保持在91%～95%，空气温度保持在20℃～30℃任一适宜值，放置48h，覆盖样品的地方空气温度误差保持在1℃之内。试验完成后，将取下的部件重新装配好，同等条件下进行试验。②绝缘电阻试验：带电部件与壳体（可触及金属部件、可触及固定螺钉和与可触及绝缘材料部件接触的金属箔）之间，以及可触及金属部件与内部的绝缘衬垫和绝缘挡板上的金属箔之间的绝缘。对于非SELV部件的绝缘测量使用的直流电压为500V，时间1min;对于SELV部件的绝缘测量使用的直流电压为100V，时间1min。③电气强度试验：将基本为正弦波、频率为50Hz或60Hz，将规定的电压施加在表中所列举的绝缘两端，如果路灯还有电子控制装置，施加的试验电压应用标记在控制装置上的高值电压，例如路灯额定电压为220V～50Hz，控制装置标记的电压为100-240V～，50Hz，这时应用U=240V计算电气强度的试验电压。开始试验时，施加的电压不超过规定值的一半，然后逐渐增至规定值。试验期间不应发生闪络或击穿，包括放置金属箔时使绝缘体的边缘也不应发生闪络，不引起电压下降的辉光放电可忽略不计。④接触电流和保护导体电流：用接触电流测试仪选择的网络图进行接触电流值测试，用接触电流测试仪选择的网络图进行保护导体电流值测试。

3结束语

综上所述，文章通过LED路灯产品电气安全检测过程中的项目，总结了LED路灯产品质量控制的重点项目，并详细说明了该项目的测试方法和要求。为企业前期研发、生产工艺、质检部门、政府招标要求项目、企业检驗项目提供参考。

参考文献

[1]李东，高晓建，于亚彬.LED照明的质量可靠性研究分析[M]，北京，电子工业出版社，2018：47.

[2]IEC 60598-2-3：2002+A1：2011 灯具 第2-3部分：特殊要求 道路与街道照明灯具