固定式灯具之IEC标准和UL标准的比对研究

王万成 高松波 叶亦旭 胡益群

(宁波出入境检验检疫局 浙江宁波 315000)

1 前言

在电气安全标准领域，灯具产品主要存在IEC标准和UL标准两大标准体系。IEC的宗旨是促进电工标准的国际统一，其标准以推荐的形式供各国使用，并得到IEC各国家委员会的认可。UL标准是美国保险商实验室公司的标准，自成一体，是个区域性标准体系，美国和加拿大等北美地区使用。中国的灯具国家标准GB7000系列是基于IEC60598标准体系制定的。目前我国灯具出口最大的两个市场是欧盟和北美。灯具进入欧盟市场，生产商必须保证产品完全符合低电压指令(LVD)，而LVD在认证中规定所采用的协调标准EN其所引用的文件也是IEC标准。而灯具进入北美市场，采购商一般都要求产品要取得UL认证，只有UL标志的产品才能顺利买产品保险，美国一些大型连锁店基本上不销售未取得UL安全认证的电器，有UL认证的产品将更受欢迎。对国内灯具制造商来讲，两套截然不同的标准体系势必会对企业的研发和生产带来不便，科学合理地分析两套标准体系的差异，对于提高企业对标准的认知程度和减少因标准混淆带来的损失，具有十分重要的现实意义。本文以最常见的固定式灯具产品为例，分别解析这两种标准之间的一些重要差异。

2 固定式灯具的IEC标准和UL标准差异

2.1 概述

IEC60598标准系列是灯具的安全标准，目前该系列标准共有23项。IEC60598－1《灯具 第1部分:一般要求与试验》是适用于各种类型灯具的通用安全要求。该标准规定了使用电光源、工作电源电压不超过1000V的灯具的一般要求。内容包括:灯具的分类、标志、机械结构和电气结构的要求，及相关的安全性试验和试验方法。IEC 60598－1标准不能单独使用。IEC60598－2－1～IEC60598－2－27是有关某一特定类型灯具的特殊安全要求标准，是IEC 60598－1的补充文件，用以确定、删除、修改或增加前者的要求，这些标准也不能单独使用，应与IEC60598－1一起使用。因此，固定式灯具应同 时 符 合 最 新 的 IEC60598 － 1:2008［1］和IEC60598 －2 －1:1979+A1:1987［2］标准要求。

UL灯具标准包括 UL1598［3］固定式灯具、UL153可移式灯具、UL588圣诞灯串等一系列灯具标准。每个UL标准的结构都是一般要求－补充要求－试验要求－标志要求，其中一般要求是适用于该标准所涵盖的所有灯具的要求，补充要求是对具体类型的灯具如荧光灯具、HID灯具、杂类灯具、特殊环境使用灯具的特殊要求，试验要求包括温度试验、机械试验、电气试验、工厂的生产试验、以及试验程序和装置。这些标准是各自独立的，可以单独使用。固定式灯具最新版本是第3版的January 11，2010修订版。

可见，对比IEC60598和UL1598标准体系，两者存在两点差异。第一，结构排布方式不同。前者将考核要求和相对应的试验放在一起，而后者将所有试验集中放在“试验要求”版块中;第二，标准整合方式不同，前者需要通标和特标相结合使用，后者则是在一份标准里完成全部考核。

2.2 结构

2.2.1 外壳

灯具外壳应具有足够的机械强度，使灯具正常使用时经过可以预料的粗糙搬运后仍然安全，同时外壳又要有耐热、防火的要求，防止因自身的火灾引起周围环境的不安全。

在IEC60598里，机械强度方面要求经受冲击试验:使用 IEC60068－2 －75［4］规定的弹簧冲击试验装置，或用能得到相同结果的其他适当的装置，对试样最薄弱处实施三次冲击来检验其合格性，具体要求详见表1。对于聚合材料外壳，要满足耐热、防火的要求，进行球压试验、针焰试验和灼热丝试验。

表1 IEC60598中对不同种类灯具冲击能量的要求

在UL1598标准里，冲击试验是通过一个直径为51mm(2in)且质量为 0.54kg(1.18lb)的钢球从被要求产生相应的冲击能量的高度跌落产生，除水平面外的表面，钢球应被悬吊在一根绳缆上，通过象钟摆一样的垂直摆动来产生所需要的冲击能量。如对于嵌入式灯具，作为外壳使用的聚合材料应能承受7J的冲击能量;对于HID灯具，紫外线防护屏应能承受2.7J的冲击能量而不会破裂，地埋式安装的灯具的紫外线防护屏或被标明适合安装在地下1.22m(4ft)的灯具的防护屏应能承受6.8J的冲击而不会破裂。此外，对于无镀层金属薄片、冲压铝材外壳和铸件金属外壳还有最小厚度的要求。对于作为外壳使用的玻璃材料要根据外露面积有最小厚度的要求，其中钢化玻璃还要进行钢化玻璃冲击试验。对于聚合材料外壳，还要测试其防火性能，进行灼热丝试验、水平燃烧试验、垂直燃烧试验、针焰试验、燃油试验、灼热丝燃烧(HWI)试验和5－in火焰试验。

对比IEC60598和UL1598对外壳的要求的差异，可以归结为以下两点。第一，两者考核的尺度不同。后者对材料本身的要求，不论是在机械强度还是在耐热防火特性方面都明显要高于前者;第二，考核的对象不同。前者是针对成品的测试，而后者针对的是具体某部分的材料。

2.2.2 电气间隙和爬电距离

爬电距离是指两导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离;电气间隙是指两导电部件之间在空气中的最短距离。标准中都对两者做了最低要求。

对照分析UL1598和IEC60598的要求规定，发现前者对这方面的要求明显高于后者。以120V灯具为例，UL1598中规定，电气距离不低于3.2mm，爬电距离不低于6.4mm，而在IEC60598中，即使对于最高绝缘等级的加强绝缘，电气距离也只是要求不低于1.6mm，爬电距离不低于3.2mm，如果是基本绝缘，则分别只需0.8mm和1.6mm。2.2.3 防尘、防固体异物和防水

在IEC60598中，以IP数字的形式表示不同的防护等级，从IP20到IP68，同时根据IP数字来进行相应要求的试验。IP数字后第1位数字代表防固体异物等级或防尘等级，IP数字后第2位数字代表防水等级，各代表灯具不同的防尘、防固体异物和防水能力。

UL标准体系和IEC标准体系有着不同的归类和试验方法。在UL1598里，灯具按照特定环境安装分为干燥、湿润、潮湿场所使用灯具。同时根据灯具类型规定了12种安装场所，分别按照对应的规定要求选择性地进行淋雨、洒水、沉浸三种方式的试验。

2.3 电气

2.3.1 电气强度

电气强度测试是确定绝缘材料足以抵抗高电压的一个破坏性的测试。进行电气强度测试还可以查产品出可能存在的瑕疵，比如在制造过程期间造成的爬电距离和电气间隙不够。

在IEC60598里，需要在潮湿箱或在使样品达到规定温度房间内试验，施加的试验电压分别如下:基本绝缘为2U+1000、附加绝缘为2U+1000、双重绝缘为4U+2000、加强绝缘为4U+2000，其中U是工作电压。

在UL1598里，白炽灯灯具的试验电压为1000V，所有其他类型灯具的试验电压为额定输入电压的两倍加上1000V。

可见，针对灯具，UL绝缘耐压测试的测试电压是根据产品光源的类别来决定，而IEC电气强度测试则是基于产品的绝缘类型，而且后者对施加的试验电压要求相对更严酷些。

2.3.2 泄漏电流.

物理学上，泄漏电流可以定义为从带电部件(通过绝缘)流到导电部件的电流，由接触电流和保护导体电流组成。泄漏电流的测试是灯具安全测试中非常重要的一项。泄漏电流测量方法包括在正常条件和某些故障条件下的有关生理效应和安装场合的电流测量方法。泄漏电流有接触电流定义为当在正常条件或在故障条件下，人体或动物体接触电气设备或设施的一个或者多个可触及部件时，流过人体或动物体的电流。

保护导体电流定义为用内阻可忽略不计的电流表测得的保护导体中的电流。保护导体电流是在设备接地线上流过的泄漏电流。

IEC60598标准中对泄漏电流具体要求值见表2、表3。

表2 IEC60598标准中对泄漏电流的要求1

表3 IEC60598标准中对泄漏电流的要求2

对于打算永久连接的灯具，如果其保护导体电流超过10 mA，则还需要制造商在说明书里声明其保护导体电流值。

在UL1598标准中，并没有规定泄漏电流具体值。但并不代表UL灯具标准体系里对所有灯具都没有泄漏电流限值的规定，例如在UL153［5］可移式灯具标准里，就对使用绝缘材料的便携式泛光灯的泄漏电流限值作了0.5mA的要求规定。

2.3.3 接地电阻

接地电阻试验的目的是保证产品上的所有在单一绝缘失效的情形下会变成带电体，并且可以被使用者接触到的导电性部件被可靠连接到电源输入的接地点。基于考虑人体电阻和外部接地电阻的情况，标准要求灯具内部的接地电阻连接应有较低电阻值。灯具的接地电阻具体值需通过接地电阻试验来测的。

在IEC60598中，将从空载电压不超过12V产生的至少为10A的电流分别接在接地端子或接地触点与各可触及金属部件之间。测量接地端子或接地触点与各可触及金属部件之间的电压降，并由电流和电压降算出电阻，该阻值不得超过0.5Ω。

在UL1598中规定，阻抗测试应在被测部件至接地端子之间通以30A的电流2min，要求试验结束后所测电阻不超过0.1Ω，如若超过，则需要测量两者之间的电压降，且电压降结果不应超过4V。

虽然UL1598考核的方式可以选择，但总体而言其要求还是比IEC60598要严酷一些。

2.4 线缆

2.4.1 电源线规格

从使用和安全方面考虑，电源线的选取是相当有讲究的，选择不当，会引起各类不安全，如触电、火灾等情况发生。

在IEC60598中，普通灯具导体标称截面积至少0.75mm2;其他灯具至少 1.0 mm2，且不能用聚氯乙烯线，只能用橡胶线。但对于澳大利亚、奥地利和日本，室外使用聚氯乙烯线是允许的。对于灯具内部线，正常工作电流大于2A的，至少0.5 mm2，绝缘层厚0.6mm;正常工作电流小于2A的，至少0.4 mm2，绝缘层厚0.5mm。

在UL1598中，导线的最小线规为18AWG，且应标明额定电压、电流、温度和使用场所。但以下三种情况可以使用规格小于18AWG的导线，分别是:完全被闭合的地方;在正常使用中不发生移动的地方;变压器的次级电路中或在固定的电路装置中。

可见，在电源线规格这个考核上，IEC显得较绝对化，其对某些要求不高的场合并没有作特殊对待，而一律按照统一规定的线径要求。在有些室外使用的带变压器的LED灯具，其次级不管在电流还是电压上，都不具太大危险性，而如果按照IEC规定，又必须使用1.0 mm2线，生产成本对企业构成了很大的负担。UL正是考虑了这种情形，并做了较为合适的规定。

2.4.2 电源线和导线拉力测试

灯具提供或设计成电源线或外部软线的，应配有软线固定架，使连接到接线端子的导体免受应力，包括绞扭，并保护其保护层被磨损。

在IEC60598中，根据电源线所有导体的总标称截面积来判定所需施加的拉力和扭矩值，试验时，电源线承受25次拉力(60N/80N/120N)，每次1s，试验后，电源线位移距离不能超过2.0mm，且软线不能损坏。

在UL1598中，应力释放装置应使软缆软线或在灯具安装完后导线能经受推拉力或扭曲。对于软缆软线的试验，在垂直于灯具入口平面方向上施加于软缆156 N(35 lb)的拉力1min。试验后，软缆位移距离不超过1.6mm(0.063in)，并且灯具外壳内部的导线不能损坏或连接线松动。对于导线的试验，在垂直于导线连接入口平面方向上施加于导线89 N(20 lb)的拉力1min，应不存在导线损坏或连接线松动。并且在UL1598中，UL结这种防拉装置是可以接受的。

对比IEC60598和UL1598，前者对拉力测试所涉对象规定比较笼统，并没有指明对导线的考核，且对拉力和位移距离的要求也稍弱，而后者对电源线和导线界定比较明确，且对于防拉装置的形式也更多样化。

2.5 标记

标记是指示使用者正确选用、安装、使用和维护的重要依据，是确保人身安全的极其重要的安全要求内容。

在IEC60598中，对标记做了非常细致的要求，尤其是在灯具的分类上，将灯具按照防触电保护型式分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类;按照防尘、防固体异物和防水等级，分为防固体异物灯具、防尘灯具、尘密灯具、不防水灯具、防滴灯具、防淋灯具、防溅灯具、防喷灯具、防强喷灯具、水密灯具、压力水密灯具;按照使用环境分类，分为正常条件下使用的灯具、恶劣条件下使用的灯具。不同类别的灯具各有相应的标记要求，如一个IP等级为IP54、防触电保护型式为Ⅱ类，建筑工地上用的投光灯，它就必需同时标有 IP54、、，并且针对尺寸大小都有详细的要求。

UL1598对灯具标记的要求与IEC60598差异较大，其并没有对灯具的分类做非常细致的划分，对标记的要求也基本上是文字表示，如干燥、湿润、潮湿场所使用灯具分别以文字“DRY LACATIONSONLY”、“SUITABLE FOR DAMP LOCATIONS”、“SUITABLE FOR WET LOCATIONS”表示。也允许部分能表示文字的象形符号作为文字的替代，如干燥、湿润、潮湿场所使用灯具可以用、、分别替代表示，但同样有尺寸大小的规定。

2.6 热试验

热试验是考核产品在正常工作或非正常状态下是否能引起周围环境产生不安全因素的一个测试。

在IEC60598里，需要测量温升并作出判断的部位考虑到了整个器具的大部分位置，并且在温升测量结束之后，不能有超过规定值的温升。而UL1598里，对温升的规定值则更倾向于对材料方面的考核，在测量过程中，灯具的温度不允许达到材料的着火点或损坏材料，在测试的任何时间其上升的温度不能超过规定值。

对表面安装灯具，UL1598对热试验使用的安装面和接线盒都规定了具体的尺寸和材料要求。而IEC60598中没有提出安装用接线盒的要求，对安装表面的要求也是原则性的，没有UL的规定具体。

IEC60598标准规定灯具应符合耐久性要求，同时还规定了耐久性试验的程序和方法，而UL 1598中未对灯具的耐久性提出要求。

2.7 材料

2.7.1 球压测试与烤箱测试

IEC球压测试是一种通过球压装置置于材料上，并放在烤箱中烤一个小时来判定材料软化度的测试。UL烤箱测试是一种针对成品的测试，通过7h的烤箱烘烤，来判定外壳部件会否因此破裂或变形。

2.7.2 灼热丝测试

IEC要求不固定带电部件就位的、但提供防触电保护的绝缘材料的部件，以及固定安全特低电压部件就位的绝缘材料部件应经受650℃的灼热丝测试。对于UL标准，其试验是按照绝缘材料使用场合来确定具体温度。如保证部件被点燃而引起危险的最低级别，采用的是550℃ ±10℃;在严酷条件下正常使用设备、打算用于建筑电源点附近的设备，采用的是750℃ ±10℃;在严酷条件下持续负载的无人看管使用的设备，采用的是950℃ ±10℃。

2.7.3 灼热丝燃烧(HWI)测试

UL灼热丝燃烧测试是一种材料测试，UL 746C［6］允许使用灼热丝测试来做为代替判断材料的HWI要求。

2.7.4 针焰测试

IEC规定固定载流部件就位的绝缘材料部件应经受针焰测试，针对的选取的某块材料，而在UL标准中，UL针焰测试是一种针对成品的测试，试验是进行在整个样品上。

3 结论

UL标准体系更为注重材料、防火等方面的考核，而IEC标准体系则对防触电方面进行了较为严酷的规定，这也与地区使用环境是有一定关系。在UL标准体系中，电器的额定电压多为120 V，对于同样功率的灯具，电压低意味着电流大，发热量也厉害一些，又加之家庭的房屋多采用木质结构这一特点，因此，对于材料和防火的考核就着重一些，非金属材料审查以及试验和外壳的高机械强度要求就是很好的例证。而对于IEC标准体系，由于电压较高，对于防触电方面就应该更加重视一些，对材料和结构的耐受高电压击穿的电气绝缘性能方面有较严格的规定，从绝缘耐压测试的试验电压值的比较上可见一斑。

［1］ IEC60598－1:2008 Luminaires– Part 1:General requirements and tests［S］.

［2］ IEC60598－2－1:1979+A1:1987 Luminaires Part 2:Particular requirements Section One– Fixed general purpose luminaires［S］.

［3］ UL1598 Luminaires ，third edition，Revisions:January 11，2010［S］.

［4］ IEC60068－2－75 Environmental testing– Part 2－75:Tests–Test Eh:Hammer tests［S］.

［5］ UL153，Portable Electric Luminaires，twelfth edition，Revisions:March 24，2011［S］.

［6］ UL746C Polymeric Materials– Use in Electrical Equipment Evaluations，sixth edition，Revisions:October 28，2010［S］.