一． 相关定义
1．灯具：凡是能分配，透出或转变一个或多个光源发出的光线的一种器具，并包括支撑、 固
定和保护光源必需的部件（但不包括光源本身），以及必需的电路辅助装置和将它们与电源
连接的设施。
2．普通灯具：提供防止与带电部件意外接触的保护，但没有特殊的防尘、防固体异物和防
水等级的灯具。
3．可移动式灯具：正常使用时，灯具连接到电源后能从一处移动到另一处的灯具。
4．固定式灯具：不能轻易的从一处移动到另一处的灯具，因为固定以致于这种灯具只能借
助于工具才能拆卸。
5．嵌入式灯具：制造商指定完全或部分嵌入安装表面的灯具。
6．带电部件：在正常使用过程中，可能引起触电的导电部件。中心导体应当看作是带电部
件。
7．EN安全特低电压（SELV－safety extra-low voltage）：在通过诸如安全隔离变压器或转换
器与供电电源隔离开来的电路中，在导体之间或在任何导体与接地之间，其交流电压有效值
不超过50V。
8．UL低压线路：开路电压不超过交流电压有效值30V的线路。
9． 基本绝缘（EN）：加在带电部件上提供基本的防触电保护的绝缘。耐压应在2U+1000V
以上（U：当地的电网电压）。
10．补充绝缘（EN）：附加在基本绝缘基础上的独立的绝缘，用于基本绝缘失效时提供防触
电保护。耐压值应在2U+1750V以上（单层）。
11．双层绝缘（EN）：基本绝缘与补充绝缘组成的绝缘，耐压值应在4U+2750V以上（即基
本绝缘与补充绝缘耐压之和）。
12．增强绝缘（EN）：绝缘效果与双层绝缘相当的一种加强性绝缘。从总体上看，一般只为
一层，但也可由多层组成，且各层不可明确进行分割并单独测量。耐压值应在4U+2750V以
上。
13．CLASS O级灯（EN）：仅以基本绝缘为电击保护措施的灯具，无接地等保护措施。
14．CLASS I级灯（EN）：除了基本绝缘为电击保护措施外，还采用了其它如接地等保护性
措施的灯具。
15．CLASS II级灯具（EN）：采取双重绝缘或增加绝缘为电击保护措施的灯具。其绝缘效
果不依赖于接地或安装条件。
16．CLASS III级灯（EN）：使用特低安全电压（SELV）为防电击保护方式的灯具。
17．普通可燃材料（normally flammable material）：材料的引燃温度至少为200℃，并且在此
温度时该材料不至于变形或强度降低。例如木材及厚度大于2mm的以木材为基质的材料。
18．易燃材料（readily flammable material）：普通可燃材料和非可燃材料以外的一种材料。
例如木纤维和厚度小于2的以木材为基质的材料。
19．非可燃材料（non-combustible material）：不能助燃的材料。例如金属、水泥等。
20：定型试验（type test）：对定型试验样品进行测试，其目的是检验某一给定产品的设计是
否符合有关标准的要求，但通过定型测试后的产品在生产阶段是否符合标准要求，需要以测
试报告及相关文件来保证。
二． 灯泡简介
1．钨丝灯泡，包括白炽灯泡、石英灯泡及卤素灯泡等。
常用白炽灯泡有：Type A，B，C，G，R，T、
欧洲灯泡base – E14，E27。其中，英国亦可用B15，B22；
北美灯泡base Type – E12，E17，E26。
E-Edison(爱迪生式螺丝口)；B-Bayonet（卡口）
A． 常用石英灯泡有Type T（JC），MR，JDR-C（GU10）。
2．荧光灯管，常用有FL（T5，T8，T12…），PL-S，PL-C，2D以及节能灯管。
注：对钨丝灯泡及FL荧光灯管通常的表示方法为：表示类型（Type）的字母加上阿拉伯数
字，例如：A19，B10，C7，G25，S11，T8…，其中阿拉伯数字表示灯泡的大概直径，如
A19灯泡的直径D=19*1/8”，再乘以25.4即为以mm为单位的灯泡直径。
特例：欧规R泡所跟的数字为灯泡实际尺寸，如R50，R80…
常见灯泡形状：
三． 灯具分类
（一）按安装方式：
可移动式灯具：台灯，挂式壁灯，落地灯
固定式灯具：天花灯（吸顶灯），吊灯，壁灯，嵌入式灯，轨道灯。
（二）使用环境：
1．EN规格
1)户内使用：用符号 表示，金属件外表面要作防腐处理；
2)户外使用：用符号 表示，金属件外表面要作防腐处理；
特别要求：喷水测试（即要求有最小Ф3.2mm漏水孔），金属件内外表面要作防腐处理。
2．UL/CSA规格
1)干环境（DRY LOCATION）：至多暂时湿气较大。例如起居室、客厅、厨房 等室内环境。
2)潮环境（DAMP LOCATION）：至少会周期性出现湿气液化现象。例浴室、地窖冷冻库等
室内潮湿的环境以及在阳台天蓬内、大门遮雨罩等有上盖的户外环境。
3)湿环境（WET LOCATION）：至少会遭受雨滴或水溅。例如地下、水中及所有户外环境和
洗车场等可以淋到水的户内环境。
注：潮环境、湿环境主要特别要求：喷水测试（即要求有漏水孔最小3.2mm），金属件内外
表面要作防腐处理，灯头导电触片需耐腐蚀（铜端片）。
(三)按使用标准类别
1．北美体系：主要是UL/CSA规格体系。电压为AC100V～127V，60HZ，包括北美洲、南
美洲的部分国家以及日本、菲律宾、台湾等前美国殖民地区。
UL Lab.按CSA标准对产品进行测试，合格则可用cUL MARK出口加拿大。
2．国际电工委员会（IEC－International Electrotechnical Commission）体系：包括、欧洲、
亚洲、澳洲、非洲、东南亚的绝大多数国家和地区。所列规格都为引用EN60598系列标准
再加上本国（本地区）的一些特别要求（如电压，插头类型等）。我国于1957年参加IEC，
目前是IEC理事局、执委会和合格评定局的成员。灯饰行业的国家标准GB7000系列对应于
IEC60598系列。
其中IEC（EN）产品还可细分为如下类别：
（1）按防电击保护程度：
A．CLASS 0级灯，无代表符号。
特征：电源电压为50V以上高压/单层绝缘/无接地。
B．CLASS I级灯，无代表符号。单层绝缘结构，外露可触金属需接地。CLASS I 灯中可有
部分结构为CLASS II结构。
特征：电源电压为50V以上高压/单层绝缘/有接地。
C．CLASS II级灯，用符号“ ”表示。II级灯通常为双重绝缘结构，但可以有部分结构为CLASS
III结构（如变压器之后的低压部分）。（内置式变压器应设计为二类灯具）。
特征：电源电压为50V以上高压/双重绝缘/无接地。
D．CLASS III 级灯。用符号“ ”表示，供电为安全特低电压SELV（外置变压器直插式灯具）
特征：电源电压为50V以下低压/单层绝缘/无接地。
（2）按防尘防固体异物、防潮能力IP指数区分：IPXX
第一位数：防尘防固体异物指数，分0-6七个等级。数字愈大防尘防固体异物能力愈强。
0：无防护； 1：防大于50mm的固体异物；
2：防大于12mm的固体异物； 3：防大于2.5mm的固体异物；
4：防大于1mm的固体异物； 5：防尘； 6：尘密
第二位数：防潮能力指数，分0-8九个等级。数字愈大防潮能力愈强；
0：无防护； 1：防滴（垂直）； 2：防滴（倾斜15度）；
3：防淋水（60度范围）； 4：防溅水； 5：防喷水：
6：防猛烈海浪； 7：防浸水影响； 8：防潜水影响。
说明：1）普通灯具防护等级为IP20，一般不用标示。
2）户外使用灯具的防护等级IP#一般都在IP23或以上，且需要标示。
（3）按安装面可燃性区分：
A．仅适宜于直接安装在非可燃表面的灯具，用符号“ ”表示。
B．适宜安装在普通可燃表面的灯具，用符号“ ”表示。
C．可安装在普通可燃表面且隔热材料可能盖住灯具的场合(即嵌入式)，用“ ”
表示。
四． 主要电气元件
材质要求：
UL/cUL/CAS规格：
电流的载体(导电体)必须是铜、铜合金、镍合金，或不锈钢。
EN规格：
载流部件(导电体)须由铜或含铜至少80%以上的铜合金或至少具有相同导电性能的材料制
成。
1．灯头：
1．1 UL/cUL/CAS规格（AC120V 60HZ）
规格为E26、E17、E12，多用陶瓷和电木灯头，不能使用铝灯头。E26灯头多为带开关， E17、
E12灯头不带开关。要求有UL认证。
1．2 EN规格（AC220V～230V 50HZ）
规格为E14、E27螺纹灯头，多为塑料灯头，也有陶瓷灯头，较少电木灯头。E27灯头一般
耐温度210℃（60W或60W以下），100W一般采用陶瓷灯头。一般灯头不带开关。要求有
VDE或相应认证
1．3 SAA/BS规格（AC240V 50HZ）
常用B22和B15卡口灯头，不分极性，也用E27、E14螺纹灯头，一般不带开关。
1．4 GB规格（AC220V 50HZ）
常用E14、E27螺纹灯头，也有B22卡口灯头。要求有CQC认证。
2．开关
2．1 UL/cUL/CAS规格：
A、旋转开关：如灯头开关，底座开关。
B、 中途开关：从中途开关到出线位长度不小于20cm。
C、 长方形拔动开关：多用于石英灯，部分台灯也用，一般安装要求为上开下关，前开后
关，左开右关，但要以满足客户要求为原则。
D、 调光器：有旋转式：即逐渐由暗到亮，无级调光。
三位式：即弱亮→亮→灭
E、触摸开关：四位式→弱亮→亮→强亮→灭
2．2 EN规格
A、灯头按动开关
B、底座拔动开关安装方向同UL要求
C、方形拔动开关安装方向同UL要求
D、中途开关（单刀制）：一般要中途开关至出线位长度不小于20cm；
脚踏开关（按动开关或调光器）：一般出线位至脚踏开关距离不小于30cm。
2．3 SAA/BS规格
SAA开关一般用双刀开关，分底座开关和中途开关（双刀制），但客户有特别要求除外；BS
用单刀制，同VDE要求。
2．4 GB规格
用有CQC、CCC认证的开关，台灯、夹灯用按动开关，开关至出线位长度不小于20cm；落
地灯用脚踏开关；出线位至脚踏开关距离不小于30cm。
3．电源线：
3．1 UL/cUL/CAS规格：
一般用SPT-2透明电源线大小脚有孔插头，要求插片材质为铜质镀镍，有字唛线连到小脚为
L极，条纹线连大脚为N极，开关要切断有字唛的电线。也有用黑色插头线，大小脚双直
脚扁插头，N极电线外径较粗且有直棱纹，L极电线外径较细且光滑。灯体内部用黑白引线，
一般黑引线接L极，白引线接N极。
出线长度为由出线位到插头不小于6英尺，公司规定不短于1.80m，接线方式一般用闭端接
线器(奶嘴)、旋入式接线器(牙膏盖)。
3．2 EN规格
两芯双重绝缘线，双脚圆插头。内有啡色线、蓝色线，啡色线接L极，蓝色线接N极；三
芯双重绝缘线，三脚圆插头，内有啡色、蓝色及黄绿双色引线，其中黄绿双色线为接地线，
装开关时一定要控制火线，电源线出线长度要求为1.85m，接线方式一般用接线座。
3．3 SAA/BS规格
SAA用双重绝缘带插头电线，插头为两片扁脚八字形（不分大小），BS用双重绝缘BS规格
装线，不带插头，BS插头设计为I类，由生产线或由客人装上去，插脚为三片扁脚呈“品”
字形，插头内压线码螺丝要求承受0.5Nm扭力，电源线出线长度同VDE要求。
3．4 GB规格：
用双重绝缘带双直脚扁插头电源线，插脚不分大小，不带孔，电源插线一定要有CCC认证
标志，其出线长度同VDE要求。
4．变压器
4．1 UL/cUL/CAS规格
UL/CSA变压器的初级电压是120V，次级根据需要有不同，一般为12V，由于次级电压低，
电流大，所以次极出线较粗。变压器要求有UL/cUL/CAS认证。
4．2 EN规格
初级输入电压230V，次极输出电压多为12V，保险丝接在初级。要求有VDE认证。
4．3 GB规格
要求有CQC或CCC认证的供应商。我司采用的是日升公司的环型电感式变压器，也有少
部分是采用的电子式变压器。
五． 灯具产品主要技术要求
1． 高压测试：
A． UL/cUL规格：
普通固定式灯具：1500V/1.0mA/1秒；
可移动式灯具：1500V/0.5mA/1秒；
B．EN规格：
CLASS：2U+1000V/1mA/1秒；（U为电网电压值）
CLASS II：4U+2750V/1mA/1秒；
CLASS III：500V/0.5mA/1秒；
高压测试时，UL规格要求频率40～70Hz，泄露电流不超过0.5mA，而EN规格要求50/60Hz，
泄露电流：O类II灯具0.5mA；I类可移动式灯具1.0mA；I类固定式灯具1.0mA，额定输
入功率大于1kVA的I类固定式每1kVA，泄露电流增加1.0mA，最大值5.0mA。
我司采用的是等效测试值：CLASS I 2000 V/1mA/1秒；CLASS II 4000V/1mA/1秒
2．接地电阻测试：
A． UL/cUL规格：用12V，25A电流，测得的地阻不大于0.1Ω（100mΩ）；
B．EN规格：将空载电压不小于12V及不小于10A的电流加载于可触及金属及接地端子之
间，测得的地阻不大于0.5Ω（500mΩ）。
3．拉力测试（电源线离开灯体位置或分拆包装时内部接线的接线点）
A． UL/cUL规格：35Lbs/1分钟，位移不能超过1.6mm。
防拉装置：拉力圈、UL结、压线码、迷宫结构
B．EN规格：13.5Lbs，1分钟内拉25次，每次维持1秒，位移不能超过2mm。
防拉装置：拉力圈、压线码、迷宫结构
4．扭力测试
螺丝连接部位一定要保证相应之扭力以确保其功能及电器性能不受影响。
灯头要承受一定扭力1分钟。
E26、E27和B22灯头：2.0Nm
E14和B15灯头（蜡烛灯头除外）1.2Nm
E14和B15蜡烛灯头0.5Nm.
连接处有STOP位防止360˙旋转，承受2.5Nm每转的扭力；
M10螺纹以下连接处承受扭力为2.5Nm，M10螺纹以上为5.0Nm扭力
5．电线号数：
A． UL/cUL规格：最小为18AWG。
特例：1)被完全覆盖住的、
2)使用不会移动的、
3)变压器次极接线、
可以使用18AWG～24AWG电线。
轨道灯：
1)ADAPTOR（适配器）及灯身部分：18AWG。
2)CONNECTOR（连接器）及轨道部分：12AWG或截面积不小于3.3mm2。
B． EN规格：
主体电源线：
1)普通灯具：至少0.75mm2
2)其它灯具：至少1.0mm2（户外灯、恶劣环境使用的灯具）
3)当带10/16A插座时，至少1.0mm2
灯具内部引线：
1)正常工作电流大于2A：至少0.5mm2，绝缘层厚0.6mm。
2)正常工作电流小于2A：至少0.4mm2，绝缘层厚0.5mm。
6．电线的连接方式：
A． UL/cUL规格：电源线与内部引线或内部引线之间的连接可以用闭端接线器(奶嘴)、旋
入式接线器(牙膏盖)、焊锡连接，同一个旋入式接线器内接线不能超过5根。
B．EN规格：电源线与内部引线或内部引线之间的连接可以用接线座、闭端接线器(奶嘴)、
焊锡（不接受牙膏盖）。
注：接线座固定在金属件上时，需能通过多股线之一股的8mm逃逸测试。通常在接线座和
金属件之间加块青壳纸作为补充绝缘。接线座留给用户接线端，需标识L、N或L、N、接
地符号 。
7．极性区分：
火线(L极)：接灯头中心导电触片，开关切断电源L极。
UL：黑色及双芯电源线中不带凸脊的电线；
EN：棕色或红色线；
零线(N极)：接灯头侧触片或螺套；
UL：白色或两芯电源线中带凸脊的电线；
EN：蓝色或黑色线；
8．电线开线处理：
A． UL/cUL规格：开线小于7mm，线端可浸锡，浸锡长度不大于3.2 mm
B． EN规格：端子为弹弓式连接时，才可浸锡。非弹弓式，必须包铜端子，且≧5mm。
9．过线保护：
电线穿过金属零件，在过线处要加保护线套(如胶粒)，或电线加套管(硅胶管、黄蜡管等)；
10．万向摇头等过线零件的防转及扭力测试：
A． UL/cUL规格：可活动的连接点，活动时不能影响到导体的绝缘，旋转要限制在360°
以内，或符合旋转测试(6000次)。扭2.26Nm/1分钟和吊35 LBS或4倍重量/1分钟（UL1598）
B． EN规格：连接处直径≦M10mm，要能通过2.5Nm扭转测试；连接直径≥M10mm，要
能通过5.0 Nm扭转测试。
11．螺丝连接：
A． UL/CSA规格：自攻螺丝需通过灯体重量的4倍重量的吊重测试。
B． EN规格：如螺纹直径小于3.0mm，则连接螺丝必须植入金属物中，另外，螺丝要能通
过松/紧5次测试≦2.8mm，0.4mm；≦3.0mm，0.5Nm；≦3.2，0.6 Nm；0.8Nm…
12．吸顶灯/壁灯吊重测试：
A． UL/cUL规格：灯体重量4倍重/1小时，零件无明显变形或损坏。
B． EN规格：灯体重量4倍重/1小时，零件无明显变形或损坏。
13．倾倒测试（针对可移动式灯具）：
A．UL/cUL规格：可移动式灯具必须通过8°倾倒测试。
B．EN规格：
1)6°倾倒测试：所有可移动式灯具必须通过此测试；
2)15°倾倒测试：通过6°测试但不能通过非正常温度测试（灯具倾倒后光源照射面温度高于
175℃）的可移动式灯具必须通过此测试。
倾倒测试时，按照最不利于将灯具稳定的方向将灯具放置到测试台上。
14．夹持力（针对夹灯）：
A． UL/cUL规格：分别夹1.6mm厚的铁板和38mm厚的木板，吊灯具自重1小时不跌落。
B． EN规格：
1）分别夹在：
a）10mm玻璃，
b）能夹持之最厚玻璃（20mm or 30mm…，最厚40mm），
用20N力拉电源线，夹不能移动；
2）夹直径20mm金属棒，用20N力拉电源线，灯不能跌落。当夹玻璃板能通过，而夹金属
圆棒不能通过时，可在说明书中注明不准夹在圆棒上。
15．石英灯防爆/防紫外线UV：UV FILTER（紫外线过滤器）
A．UL/cUL规格：除非用本身防UV的低气压灯泡，石英台灯/落地灯（5英呎高的Torchiere
除外）需加UV镜片—100W以下，2.4mm；≥100W，3.2mm。
B．EN规格：除非用本身防UV的低气压灯泡，石英台灯/落地灯需加防爆镜片，防爆镜片
要能通过0.35Nm的冲击测试。
16．电气间隙（Clearance）和爬电距离(Creepage Distance)
A．UL/cUL规格：6.4mm。注：灯头，开关及CLASS II 变压器次极不考虑。
B．EN规格：
1)基本绝缘—50V：0.2mm；1.2mm；250V：1.7mm；2.5mm。
2)补充绝缘—250V：3.6mm。
3)增强绝缘—250V：6.5mm。
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选购节能灯应注意什么事项？
LED路灯与常规路灯不同的是，LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于道路。外罩可用制作，耐高温达135度，耐低温达-45度。LED路灯设计有以下要求：
1、照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能，因为功率型LED几乎都装有反射器，并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外，LED的光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED的定向发射光的特性，使道路灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域，再利用灯具反射器的辅助配光，来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说，道路灯具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求，灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。而带反射器的并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内，能按照路灯具高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器，只作为辅助的三次配光手段，来保证道路照度更好的均匀度。
在实际的道路照明灯具的设计中，可采用在基本设定每一个LED设射方向的前提下，把每一个LED用球形万向节固定在灯具上，当灯具使用于不同的高度和照射宽度时，可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时，可根据E（lx）=I(cd)/D(m)2(光强和照度距离平方反比定律)，分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率，并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED不同的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的，充分利用这些特点就能实现在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度，达到节能的目的。
2、LED路灯的电源系统也与传统光源不同，LED所特需的恒流驱动电源，是保证其正常工作的一大基石，简单开关电源的方案常会带来LED器件的损伤。如何使紧密压缩在一起的一组LED安全、也是考察LED路灯的一个指标。LED对驱动电路的要求是能保证恒流输出的特性，因为LED正向工作时结电压相对变化区域很小，所以保证了LED驱动电流的恒定也就基本保证了LED输出功率的恒定。对于我国电源电压供应不稳定的现状，道路灯具LED的驱动电路具有恒流输出特性是十分必要，可保证光输出恒定并且防止LED的超功率运行。
要想使LED驱动电路呈现恒流特性，从驱动电路的输出端向内看，其输出内阻抗一定是高的。工作时，负载电流也同样通过这一输出内阻抗，如果驱动电路由降压、整流滤波后加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成，在其上必定也消耗很大的有功功率，所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下，效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED，采用上述两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下，仍具有很高的转换效率。
我国的道路灯具，基本都采用HID光源加配触发器和电感镇流器的模式，这一模式虽说存在能效较低及频闪的问题。而采用电子驱动电路的LED灯具，在野外照明场合使用时，威胁其可塑性的一个重要方面是雷电感应问题。
众所周知，空中的闪电发射的是一广谱的无线电波，而架空的道路灯具供电线路，是良好的接受无线。两根电源线接收的同一闪电发出的无线电波，对驱动电路来讲是属于共模干扰信号，这种共模干扰对地可达数佰伏到数千伏，很容易击穿驱动电路内的EMC接地电容或较小的对地（对外壳）的电气间隙，造成驱动电路的损坏。
另外由于我国的供电线路是三相四线制中性线接地的极性电源，所以在两根架空供电线的各段，在感应到闪电的无线电波的瞬间，由于两根供电线对地的瞬时阻抗不同而使两根供电线间产生一个差模的干扰电压，这一瞬时差模干扰电压也可达到数百伏至3000多伏，这一电压往往会击穿驱动电路的电源整流二极管和印制线路板上的不同极性电极间的电气间隙，LED控制器同样会使驱动电路损坏。
要解决这一问题，必须在LED的驱动电路中的输入端，并接快速响应的压敏电阻，以保证差模干扰的泄放。由于闪电的感应干扰是重复多次的，当干扰电压高时，压敏电阻瞬时导通泄放的电流可能很大，所以采用的压敏电阻不仅应具有快速的响应能力，还应具备瞬时导通数十安培的泄放能力而不损坏。除了采用压敏电阻外，LED的驱动电路的输入端还应结合传导干扰（EMI）的防护，设计有复合的LC网络，使这些LC网络不仅能阻碍内部的EMI对电网的泄露，而且能对闪电的干扰信号起到明显的抑制作用。
还有，LED驱动电路各点对地的电气间隙应保持在7mm以上，EMI防护的接地电容以及驱动电路的对地绝缘强度，应达到强化绝缘（4V+2750V）的要求，这样能使LED的驱动电路具有良好的抗差模和共模雷电感应的能力。
资料来源：三雄极光
采用LED光源的道路照明灯具应关注的焦点
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(200012)
摘 要：由于我国计划经济产业布局的影响，LED的专业知识和照明电器综合知识在从业人员中普及的不足，造成了实际的设计
和应用中，没有针对LED的特点进行扬长避短的应用，出现了许多不合理、不合格的应用产品。本文就LED应用于道路
照明灯具中目前存在的问题进行了分析，也给出了解决问题的思路和实例，供广大行业人士参考。
关键词：LED光源 道路照明 灯具设计 关注焦点
LED作为一种新颖的固体照明光源，生产过程以及产品几乎无污染，不怕震动，可轻易实现0～100%的连续调光，能在安全特低电压下工作，可连续工作于开关闪断的工作状态，其光输出具有定向性——诸多独特的优势，是目前我国乃至世界照明界的热门话题。通过从业人员的不断努力，目前照明用白光LED在通常的照明工作条件下的系统效率（包括驱动电路），已达到40lm/w，再加上照明用LED制造成本的大幅下降，所以照明用白光LED已具备应用到一些照明领域的商用条件。
但是，由于我国计划经济时代以来很多年的产业结构分布所造成的局面，使得目前制造照明LED的产业群体往往缺乏对照明电器基本知识和要求的了解，而传统的照明灯具生产群体也往往缺乏对照明用LED特性的深入了解，在设计和应用中没有充分地利用LED的特点，进行扬长避短的使用，所以造成了在照明LED应用到照明装置中时，产生很多不合理的错误设计。本文就目前照明用LED应用于道路照明灯具中的一些主要问题，提出如下的见解。
一、LED在道路照明灯具中使用的特长
1．普通道路照明灯具的现状和缺陷
目前道路照明灯具中普遍采用的光源是高压钠灯或金属卤化物灯，这两种光源的最大特点是，发光的电弧管尺寸小，由尺寸很小的电弧管产生很大的光输出，并且具有很高的光效，前者包括配套电器，可达110lm/w，后者包括配套电器可达80lm/w。但这类光源应用在道路照明灯具中时，只有40%左右的光是直接透过玻璃罩到达路面的，其他的光是通过灯具反射器再投射出灯具的，目前普遍采用此类光源的传统灯具基本都存在两个不足，一是灯具直接照射的方向上照度很高，在次干道上可达50lx以上，这一区域属于明显的过度照明，而两个灯具的光照交叉处的照度仅为灯下照度的40%～20%。二是此类灯具的反射器的效率一般仅为50%～60%，所以有60%左右的光输出在灯具内，是在损失了40%～30%后再投射到路面上的。
此类灯具的总体效率一般都在70%左右（只有国际著名品牌的此类道路灯具其效率可达到80%），并且上述的过度照明区域中过多的照度也属于浪费。综合分析上述传统的道路照明灯具其综合的有效照明效率（扣除过度照明部分）仅为50%。也因为上述原因，目前我国次干道的照明效果（路面照度和照度均匀度）基本都达不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的要求。
2．目前采用LED光源的道路照明灯具的配光现状
目前LED在道路照明灯具中使用的最普遍形式主要有两类，一类是采用传统的道路照明灯具外壳，只是在灯具内，在一个几乎是平板的安装面（也是反光面）上，装上了矩阵式的LED，这种设计方式是不可能得到良好的灯具配光的。另一类是把多个LED集成在一个圆形的区域内（区域直径大约为30mm～40mm），使这一小区域的光输出密度接近高强度气体放电灯，再利用灯具反射其进行配光，但这种设计方式的灯具分布光度也不会优于传统的道路照明灯具，并且由于在一个很小的区域内集成了高密度的LED，使LED的散热情况明显不良，不仅影响到LED的发光效率，而且也往往影响到LED的使用寿命。
3．照明用LED的特长及应用
目前照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能，因为目前功率型LED几乎都装有反射器，并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外，LED的光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路照明灯具应尽可能地利用LED的定向发射光的特性，使道路照明灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域，再利用灯具反射器的辅助配光，来实现很合理的道路照明灯具的综合配光。应该说，道路照明灯具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求，灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。而带反射器的并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内，能按照路灯高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器，只作为辅助的三次配光手段，来保证道路照度更好的均匀度。
2006年9月下旬，笔者参加了由上海市照明学会组织的，对威海市次干道采用LED光源灯具的试验道路的验收，试验道路的灯具及布局就是采用上述原理设计的。从现场实测结果看，这一试验路段充分利用了LED合适的定向发光功能，采用了三次配光方式，不仅使次干道道路的照度和路面的照度均匀度达到了国家标准的要求，而且在灯具的主要照明方向上，防止了局部的过度照明。由于充分利用了LED的特点，用合理的配光方式充分地利用了LED的光输出，从而弥补了LED本身光效不如HID光源的不足，使整个道路单位面积在达到标准要求的前提下，其能耗仅为采用高压钠灯灯具的原照明设计能耗的70%左右，取得了明显的节能效果。
目前各级政府都大力推行节能减排，在室内照明中，已经强制执行照明功率密度（LPD）的限值。我国道路照明节能认证的技术标准《道路照明灯具节能认证技术要求》将在明年初完成，该技术要求提出了道路照明功率密度（LPD）的考核要求，其核心部分是在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下尽可能地降低照明功率密度（单位：W/m2），从而达到节能的目的。
上述采用LED的道路照明灯具的设计思路正是迎合了《道路照明灯具节能认证技术要求》的考核要求。目前加拿大政府已经按道路照明功率密度（LPD）的要求，推行其道路照明节能工作，估计在不远的将来会有更多的国家按LPD的要求推行其道路照明节能工作。
在实际的道路照明灯具的设计中，可在基本设定每一个LED投射方向的前提下，把每个LED用球形万向节固定在灯具上，当灯具使用于不同的高度和照射宽度时，可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时，可根据E(lx)=I(cd)/D(m)2（光强和照度距离平方反比定律），分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率，并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED不同的功率来使每一个LED光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路照明灯具所特有的，充分利用这些特点就能实现在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度，达到节能的目的。
二、采用LED的灯具设计的其他问题及解决方案
1．LED的散热工况和IP防护
LED的工作工况和散热不仅直接关系到LED实际工作时的发光效率，而且还关系到LED的使用寿命。因为在户外使用的道路灯具，应具有一定等级的防尘防水功能IP，良好的IP防护往往会妨碍LED的散热。解决这相互矛盾但又都得解决的两个问题是道路照明灯具设计时应关注的一个重要方面。在这一方面也是国内把LED应用于道路照明中时出现不合格、不合理的情况最多的。国内目前使用中出现的不合格、不合理的情况基本有：
对LED采用了散热器，但LED连线的接线端子及散热器的设计无法达到IP45及以上等级，无法满足GB7000.5/IEC6598-2-3标准的要求。
采用普通的灯具外壳，在灯具出光面内用矩陈式LED，这种设计虽说能满足IP试验，但是由于灯具内不通风、会造成工作时灯具内腔的温度升高到50℃—80℃，在如此高的温度下，LED的发光效率是不可能高的，同时LED的使用寿命也将大打折扣。
在灯具内采用了仪表风扇对LED及散热器进行散热，其进风口设计在灯具的下方，以避免雨水的进入，出风口设计在下射LED光源的四周。这样也能有效避免雨水的进入，另外散热器和LED（光源腔）不处于同一空腔内，这种设计如做得好，按灯具的IP试验要求，能顺利通过。（有一企业采用了上述设计思路，其产品还通过了VDE的IP65试验）这一方案不仅解决了LED的散热问题，而且同时满足了IP等级的要求。但是这种看似良好的设计，实际上存在明显的不合理情况。
因为在我国绝大多数道路照明灯具的使用场合，空中的飞尘量是较大的，有时会达到很大（例如起沙尘暴），这类灯具在一般条件下使用一段时间后（约三个月至半年），其内部散热器的缝隙内就会塞满灰尘，使散热器效果大打折扣，最后还会使LED因工作温度过高而使用寿命明显缩短。这一方案的不足使灯具不能持久良好地使用。
要兼顾道路灯具中的LED的散热及IP防护，较合理的设计一是关键的散热问题，采用导热板，在金属板的内部均布有供冷媒流动的细导管，并在细导管内充有冷媒，当导热板的某一部位受热时，细导管内的冷媒会快速流动而使热量快速地传导。好的导热板的热传导系数可以达到同厚度铜材板的8～12倍，虽说价格较高，但如在关键部位使用，对LED的散热将起到事半功倍的作用。二是把灯具的外壳设计成散热器状。目前大部分的道路灯具外壳是铝材的，直接利用灯具外壳外面作为散热器既可以保证IP防护等级的要求，也可以得到很大的散热面积，另外，灯具外壳组成的散热器在有落尘时，可通过自然风雨冲洗，可保证散热器工作的持续有效性。
2．LED驱动电路的效率和输出特性
LED对驱动电路的要求是能保证恒流输出的特性，因为LED在工作时结电压相对变化区域很小，所以保证了LED驱动电流的恒定也就基本保证了LED输出功率的恒定。对于我国电源电压供应不稳定的现状，道路照明灯具LED的驱动电路具有恒流输出特性是十分必要的，可保证光输出恒定并防止LED的超功率运行。
要想使LED驱动电路呈现恒流特性，从驱动电路的输出端向内看，其输出内阻抗一定是高的。工作时负载电流也同样通过这一输出内阻抗，如果驱动电路由降压、整流滤波后加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成，在其上必定也消耗很大的有功功率，所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下，效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED，采用上述两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下，仍具有很高的转换效率。
3．室外照明灯具中电子驱动电路的防雷电感应
目前我国的道路照明灯具，基本都采用HID光源加配触发器和电感镇流器的模式，这一模式虽说存在能效较低及频闪的问题，但其可靠性是很高的。而采用电子驱动电路的LED灯具，在室外照明场合使用时，威胁其可靠性的一个重要方面是雷电感应问题。
控制闪电发射的是一个广谱的无线电波，而架空的供电线路，是良好的接收天线。两根电源线接收的同一闪电发出的无线电波，对驱动电路来讲是属于共模干扰信号，这种共模干扰对地可达数百伏到数千伏，很容易击穿驱动电路内的EMC接地电容或较小的对地（对外壳）的电气间隙，造成驱动电路的损坏。
另外由于我国的供电线路是三相四线制中性线接地的极性电源，所以在两根架空供电线的各段，在感应到闪电的无线电波的瞬间，由于两根供电线对地的瞬时阻抗不同而使两根供电线间产生一个差模的干扰电压，这一瞬时差模干扰电压也可达到数百伏至3000多伏，这一电压往往会击穿驱动电路的电源整流二极管和印制线路板上的不同极性电极间的电器间隙，同样会使驱动电路损坏。
要解决这一问题，必须在LED的驱动电路中输入端并快速响应的压敏电阻，以保证差模干扰的泄放。
由于闪电的感应干扰是重复多次的，当干扰电压高时，压敏电阻瞬时导通泄放的电流可能很大，所以采用的压敏电阻不仅应具有快速的响能力，还应具备瞬时导通数十安培的泄放能力而不损坏。除了采用压敏电阻外，LED的驱动电路的输入端还应结合传导干扰（EMI）的防护，设计有复合的LC网络，使这些LC网络不仅能阻碍内部的EMI对电网的泄露，而且能对闪电的干扰信号起到明显的抑制作用。
还有，LED驱动电路各电对地的电气间隙应保持在7毫米以上，EMI防护的接地电容以及驱动电路的对地绝缘强度，应达到强化绝缘（4V+2750V）的要求，这样能使LED的驱动电路具有良好的抗差模和共模雷电感应的能力。
结论
LED作为一种新颖的固体光源，具有生产过程及产品几乎无污染、不怕震动、可实现0～100%的连续调光，可在特低电压下工作，可连续工作于开关、闪断的状态及输出光具有定向性等诸多的独特优势。近年来在其光效和光色上的明显进步已使它能进入商业化应用，但是在设计使用时一定要充分了解LED的特点，扬长避短，才能取得预期的应用效果。
目前的LED应用在道路照明灯具中，应充分发挥其具有定向光输出的功能，利用每一单个LED特定光束输出角度和不同的光强输出以及安装方向的合理设计和灯具的作用，实现三次配光，最大限度地利用LED的直射光和定向性来保持LED发射光的充分利用，保持道路照明的均匀性，防止局部区域的过度照明，弥补自身发光效率的不足，使系统效率得到可观的提高，在次干道上可取得在照度满足标准要求的前提下，其单位面积的照明能耗比采用高压钠灯的灯具节能约30%的成绩。但LED就现在的能效水平以及输出光强水平，应用在主干道路作为主照明，尚有不少差距。
另外，采用LED作为光源的道路照明灯具，在设计时应在满足IP防护的前提下，保证散热的可靠和持续有效，LED驱动电路应具有高效率且完善的EMI和EMS的防护特性。具备这些特点的LED道路照明灯具不仅照明功率密度（LPD）指标好，而且具有输出光无频闪的优点，这对于运动物体的照明是十分有益的。
（摘自《中国照明》2008.No.7）
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