各种LED灯具技术、应用范畴、UL安全评估标准介绍

　　由于LED所使用的技术及产品属性已与传统灯具大不相同，因此现行的一般灯具安全标准规范显然已不适用。为协助业者正视此项议题，本期将以LED灯具所使用的技术、可能应用的范畴、及目前UL所使用的安全评估来对此进行说明。
　　LED灯具技术及特性
　　所谓的LED灯具，顾名思义，是指灯具产品采用LED(Light-emittingDiode，发光二极管)技术做为主要的发光源。LED是一种固态的半导体组件，其利用电流顺向流通到半导体p-n结耦合处，再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后，而产生光子发射，不同种类的LED能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。近几年的新发展则是在蓝光LED上涂上萤光粉，将蓝光LED转化成白光LED产品。此项操作一般需要搭配驱动电路(LEDDriver)或电源供应器(PowerSupply)，驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源，并同时完成与LED相符合的电压和电流，以驱动相配合的组件。

　　LED灯具的灯泡体积小、重量轻，并以环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎，且亮度衰减周期长，所以其使用寿命可长达50，000-100，000小时，远超过传统钨丝灯泡的1，000小时及萤光灯管的10，000小时。由于LED灯具的使用年限可达5~10年，所以不仅可大幅降低灯具替换的成本，又因其具有极小电流即可驱动发光的特质，在同样照明效果的情况下，耗电量也只有萤光灯管的二分之一，因此LED也同时拥有省电与节能的优点。
　　不过因为LED的部份技术尚嫌不足，所以起初使用在灯具上的缺点包括光品质(演色性、一致性、色温)较差、散热不易、且价格偏高，而其中不当的散热，则会导致LED灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。
　　随着制造技术在近十年来的突飞猛进，上述缺点，包括LED的热阻逐渐降低、光品质也在提升中。2008年，除了LED白冷光的发光效率已达到100Lm/W，而LED暖白光的发光效率，预计在2010年，也可从目前的70Lm/W提高至100Lm/W。与目前其它通用光源相较，钨丝灯泡约15Lm/W、萤光日光灯约45~60Lm/W、HID灯约120~150Lm/W，LED的发光效率显然已渐具优势；以下是针对LED及其它常见灯具的灯性比较：
　LED灯具的安全规范
　　随着技术的改善，LED灯具的用途已由过去数十年单纯应用在指示灯、信号灯等，逐步使用在手机背光源、车内用照明、煞车灯、LCD电视、手提电脑背光源等辅助照明；而在近两年内，其开始成为主照明系统，所应用的范畴可涵盖建筑、户外、商业、及居家等，产品则分别有：
　　LED灯具的安全规范
　　有感于LED光源制造技术的提升、应用层面的变广，且现行的UL灯具产品安规标准，对于LED光源并无明确的规范，因此在2005年，UL即着手草拟LED光源产品的安全规范—Subject8750，以规范一般性的基本结构评估，来补充灯具产品安规标准的不足，并计划未来将正式生效成为UL8750安规标准，做为所有以LED为光源的灯具类产品安全检测的主要依据。
　　LED灯具在UL标准的分类
　　以下首先针对LED灯具、LED灯泡及LED驱动器等三种基本产品分类，及其分别沿用至各成品或零件时，所应参考的UL安规标准及应特别注意事项，以做为业者欲进行产品安规检测的基本指南。不过该表仅供读者参考，产品实际的归类，仍须依产品的用途及其使用环境来决定。
　　Subject8750的安全评估与测试
　　在大略了解各产品应参考的标准后，以下将简单说明与上述标准互补的Subject8750。Subject8750目前已更新至第3修订版，内容共分为12章，其中第1-4章为：包含范畴，定义等总章；第5-9章为：结构要求；第10-11章为：测试评估；第12章则为：产品标示。以下即针对“结构要求”与“测试评估”等两大内容架构陈述。不过在此特别提醒读者，由于每一本安规标准的产品用途与使用环境规定有所不同，因此采用Subject8750条文规范的程度自然也不尽相同。
　一、结构要求
　　1.使用环境考量：产品使用在不同环境下，如干燥(Dry)、潮湿(Damp)、户外(Wet)等场所，安规标准对于带电体的间距、塑料外壳、测试、警示标语(Marking)等，会有不同的要求。
　　2.机械性结构要求：此部份首重外壳的安全要求，并着重在防火、防电击、防碰撞等性能；另在金属外壳的厚度、**蚀性及塑料外壳的物理特性也有所要求，其它还有对隔板、内线保护、抗拉、灌胶等规定。
　　3.电气性结构要求：包括危险带电体的避免接触、外露的结线端子、内部结线、供电端与负载端的连结、电路的隔离、绝缘材质的使用、印刷电路板的规格、带电体的间距、电子零件、保护装置、及Class2或LPS安全回路的能量限制等，皆在此部份的规范范围内。
　　4.其它要求：如LED电源、LED数组、LED模块及LED控制模块等安全及外壳要求等。LED的电源可以是下列标准所验证的电源供应器，包括UL1012，UL1310及UL60950-1。基本上，LED数组、LED模块及LED控制模块只要位于LPS/Class2安全回路上，就没有任何电气外壳的要求。LED灯具对于电源输出方式的规定为基本绝缘，与完全没有隔离是一样的。对于LED数组、LED模块及LED控制模块，如果使用的电源不用大到超过LPS/Class2，建议最好要符合LPS/Class2。反之，若使用的能量将大于LPS/Class2，则有没有提供隔离一次侧与二次侧电源电路的绝缘，对塑料外壳的要求上，是没有差别的。
　　二、测试评估(10-11章)
　　在Subject8750的测试项目部份，UL对产品常进行的测试如后：输入测试(InputTest)、温升测试
　　(LEDModuleNormalOperationsTemperatureTest)、绝缘耐压测试(DielectricVoltageWithstandTest)、异常操作测试(AbnormalConditionTests)、电子零件异常测试(UnreliableComponentAbnormalTest)、50瓦电路量测(50-WPointPowerMeasurementTest)等。
　　LED灯具最新产品类别(CCN)
　　因为LED灯具应用范围的日渐广泛，所以在今年度，UL定义了一些与LED应用有关的新的产品类别(CCN)，如OOQA2(LED模块，UL8750)、FKSZ(LED驱动器，UL935)、OOLV(节能灯泡，UL1993)、QOVZ(可携式LED灯具，UL153)，QOVA(LED厨柜灯，UL153)、IFAM(LED固定式灯具，UL1598)、IFAO(LED？灯，UL1598)等，业者可根据不同产品类别进行UL安规的申请。在此例举目前与业者较为息息相关的CCN，包括OOQA2与FKSZ的定义如下：
　　备注：经由UL1012，UL1310与UL60950-1所验证的电源供应器，也可以通过申请成为FKSZ的LED驱动器。
　　虽然LED应用在灯具的技术上，尚有发光效率不足、散热限制等议题尚待克服，然而在迈入绿色能源的时代，LED光源市场的发展前景仍是十分可期。虽然LED灯具的安规标准尚处于磨合的阶段，但如果业者在进行产品研发时，可以主动积极注入新的安全思维，并随时留意国际市场上的产品检测信息，势必能够提升产品在未来的竞争力。