北美灯具安全要求

安全要求美国市场对于半导体照明产品的安全要求主要体现在LED模块、控制模块、电源、灯具及相关配件上。其中，ULSubject8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细的安全要求，此外，电源安全还可参照UL1310、UL1012或UL60950-1中的相应规定。而UL1598、UL1993、UL1574等系列UL有关传统照明设备的标准为半导体照明的终端产品提出了安全规范。如果要顺利进入美国市场，企业需要将以上要求综合进行考量。LED光源安全要求——UL8750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——UL8750《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，并于2009年11月正式发布第一版，作为所有以LED为光源的灯具类产品安全检测的主要依据。对于出口北美地区的LED企业而言，UL8750将成为其需要遵循的主要安全规范。UL8750内容共分9章，其中第1至3章为适用范围、通用要求、定义等；第5至7章为环境考量、机械结构、电气结构；第8章为性能测试；第9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UL8750标准涵盖了工作在可见光400nm-700nm范围内，作为灯具或其它照明器具中的LED设备。本标准也涵盖了LED设备的零部件，包括本标准中定义的LED驱动、控制器、阵列、模块和封装。UL8750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。UL8750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)预定能在潮湿环境中使用的产品应满足：能承受标准中所述的环境试验，除非带电部件和印刷电路板的带电部件和线路被覆膜和涂层覆盖。被标记为适合潮湿地点，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泡水的环境下使用。(3)预定能在泡水环境中使用的产品应满足：能承受标准中所述的环境试验，除非带电部件和印刷电路板的带电部件和线路被覆膜和涂层覆盖。如果提供了聚合物外壳，需符合UL746C中关于UV光照和低温测试的要求。标识“适于泡水环境中使用”。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）在布线系统被接地的表面上（mm）在相对大的无钢筋表面上（mm）铸模1.2-2.0可锻铸铁1.6-2.4其他浇铸金属2.4-3.2无涂层钢片0.660.810.66镀锌钢片0.740.860.74除铜外的非铁金属片0.911.140.91除去预加工铁板、封闭钢管、悬轴位置上的边缘、穿孔、焊点外，所有金属零件，包括铰链、螺钉和紧固件，装配完成后应以油漆、涂料或电镀方式防止腐蚀。铜、铝、铜铝合金、不锈钢和类似对大气腐蚀性有抵抗力的材料无需做额外的腐蚀保护。当外壳内部完全充满灌封胶，平整金属表面紧紧地夹在一起，或部件之间没有实际粘接的金属外壳无需采用保护性的涂层。(2)具有电气绝缘功能的聚合物外壳外壳的聚合物材料的电气和机械强度的相对热指数（relativethermalindex,RTI）或者UL746C中规定的高分子材料的通用热指数，不得低于标准中8.3温度测试时所测得的温度。外壳中的聚合物材料应满足标准中所列的材料特性要求。(3)外壳开孔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)拉拔测试对于工作在2级电路或LVLE限值以上的可触及导体，防推拉装置指的是应能满足8.8防拉拔测试中的要求，防止电线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）灌胶材料不得渗漏、滴出或在测试情况下从某产品中释放，在测试时不得超过9.3温度试验中的相对热指数（RTI）。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.电气结构预定用在1.3中某个标准灯具的LED单元应满足标准灯具的电气结构要求。如果终端应用未被明确或者其特定的构造不符合以上标准，则应按本标准的电气结构要求。该部分主要规定了危险带电体的避免接触、内部配线、电源与负载端的连结、电路的隔离、绝缘材料、印刷电路板的规格、电气间距、电路零部件、保护装置、线圈绝缘等内容。(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，用UL探针进行测试时，不可接触。用于防止接触带电部件的绝缘层厚度应不小于0.71mm。(3)内部配线内部配线必须包含具有足够机械强度、耐电压与电流的绝缘导体。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。其各内部配线必须遵守标准中规定的规格。(4)电源与负载的连接电源与负载之间的连接需要满足内部配线的要求。预定用于单位外部接线或建筑布线的有限功率线路应符合UL13有限功率电路电缆标准中的CL2或CL3等级。永久性线路连接须采用套管连接方式，套管的无螺纹开口和开口附近的区、套管上的螺纹开口应符合表7.1、7.2的要求。出线盒、接线盒、布线盒或其他类似在现场连接的设备，都不应有锋利的边缘，包括螺纹、毛刺、翅片、可移动的部件等，以及其它可能导致绝缘磨损或以其他方式损害连线的装置。现场接线引线不得小于18AWG（0.82mm2），现场接线引线的自由长度应至少为15.2cm。用于接地的导线（普通或中性）的引线绝缘全部都应用白色或灰色标示，用于连接不接地（发热）导体的引线绝缘应以不同于白色、灰色、绿色、黄绿条纹的颜色标示，用于连接至接地导体的引线（非绝缘）应以绿色、黄绿条纹的颜色标示。用于与交流电源的接地导体相连的终端应以绿色或银色充分标示出来或者以“NERTRAL”、“N”，“W”、“White”字标记。其它类型的终端不应以大幅银色或白色标示。用于与接地导体连接的终端应有一个绿色头，或者与终端临近的区域以接地符号标示。保护引线的脱离会导致电击风险或使得所需的间距减少。接线板所用的紧固螺钉或螺栓应以铜、其他有色金属或不锈钢制成，厚度不超过0.76mm，并应提供不小于两个全程螺纹长度。连接电源导线的压入式端子只能允许分支电路导体的接触，不可以还有其它的连接，除非压入式端子具有负载分支电路全电流负载的能力。压入式端子在进行温升实验时，温升不得超过30℃。不打算连接至分支电路电源的单元，其电源线应至少为18AWG，1.5m长。制定供单元使用的电源线，用于干燥环境下只能使用SP-2、SPE-2、SPT-2或更好的线材。制定供单元使用的电源线，用于潮湿环境下只能使用供室外使用的线材，其外表面标识有“W”或“防水”。另外标准还对分支电路以外的引线、端子和连接器，绝缘穿刺式连接进行了规定。(5)电路的分隔不同线路的绝缘导线，包括在接线盒或隔间电线，可能会互相连接，必须具有符合整个电路中最高电压状况的绝缘能力，或者相距至少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。在产品的外壳配线中有class2或LVLE电路的现场配线时，应在2类、LVLE和非2类电路中提供至少6.44mm的电气隔离距离。(6)绝缘材料如绝缘垫圈、衬套以及支撑带电体的部件，必须是防潮材料，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。粘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，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。当应用表3.1所述的限值时，应考虑在印刷电路板上，当部件移动时，在该方向上的最小距离。表3.2印刷电路板和板上安装组件的距离位置部件间（空间距离/沿面距离）的最高电压，峰值0-5051-150151-300301-450451-600尺寸，单位mm被完全包覆或者有涂层的部件-/0.18a-/0.3a-/0.7-/0.8-/0.8干燥和潮湿情况下：可靠定位的带电部件和CTI=600（PLC=0）的绝缘体，例如：二极管或三极管的引线与其载板之间c0.2/0.60.5/0.81.5/1.52.25/2.253.0/3.0干燥和潮湿环境：可靠定位的带电部件和CTI600（PLC=3或4）的绝缘体，例如：印刷电路板中的锡箔之间、二极管或三极管的引线与其载板之间d0.2/1.20.5/1.61.5/3.02.25/4.53.0/6.1泡水环境：可靠定位的带电部件和CTI600（PLC=0）的绝缘体，例如：二极管或三极管的引线与其载板之间e0.2/1.50.5/2.01.5/3.72.25/5.63.0/7.5泡水环境：可靠定位的带电部件和CTI600（PLC=3或4）的绝缘体，例如：印刷电路板中的锡箔之间、二极管或三极管的引线与其载板之间f0.1/2.90.5/2.71.5/4.72.25/7.13.