151230 selv, non-selv led driver and class i- ii-iii luminaire

Luminaire Protection Class (Class I, II & III)
and LED Driver Types (SELV & non-isolated)
Tridonic China | Deputy of PM | Cole Siu | Dec 2015

Luminaire Protection Class
According to IEC 60598-1, Luminaires shall be classified according to the type of protection
against electric shock, as class I, class II or class III.
2
Source: IEC 60598 – 1 (8th Edition, 2014-05)

Insulation Model of a LED Luminaire
3
SELV Driver
DC voltage < 60/120V*
AC voltage < 25/55VRMS*
Protective separation (i.e., double
insulation, reinforced insulation or
protective screening Source: IEC 60598 – 1 (8th Edition, 2014-05)

About SELV
4
Question: What’s SELV？
Safety Extra Low Voltage
<120 Vdc / 55 Vac
SELV is a must for Class III luminaires, and
optional for Class I/II luminaires’ application
SELV
SELV Safety Extra Low Voltage
55 Vac or 120 Vdc (ripple-free)
Touchable SELV
Allow to touch both poles
Active SELV
Allow to touch single pole only
< 60 Vdc ripple-free
Max. touch current: 2 mA
(Human resistance 50k Ohm)
< 120 Vdc ripple-free

Creepage & Clearance requirement of Basic
Insulation, and Double or reinforced insulation
5
Note: Creepage and clearance
distance here serve only as
explanation purpose. They do
not conform to latest IEC
requirements.

Creepage and Clearance Requirement
6

Insulation Requirement for class I and II
7

Electrical Tests Requirement
8

Electric Strength Test
9
Cautions: The electric strength test method could
undermine the reliability of the LED. It is recommend to
applying the insulation resistance measurement method
for quality test purpose during serial production.

Insulation Resistance Test
10

So the conclusions are the following slides….
11

Non-isolated driver + LLE:
Good match for class I luminaires
12
Reason:
• With class I luminaires, even it is using non-isolated driver only basic insulation is required.

13
Reason:
• All LLE modules can suffice the insulation resistance requirement for class I luminaires (including the Best Deal).
Cautious:
• Ehen mounting the LLE modules directly with metal screws
with a big screw cap it could damage the PCB surface or
reduce the creepage & clearance distance (see picture). In
this case, it is advised to use a plastic flat washer.
• MCPCB is vey difficult to endure >1000V surge/burst voltage:
- Suggest to use FR4 or CEM3 PCB materials.

14
Reasons:
• Large metal casing where it is easy to provide the protective earth connection
• Large cavity to provide sufficient creepage and clearance distance
• Advantage of non-isolated driver compared to SELV / isolated driver:
Higher efficiency
Lower cost
Cautions:
• The construction of the luminaire prevent it from being opened without special tools
• The construction of the luminaire prevent the LED light module from being touched by an end-user

Key Points of Safety Issues
The possible path of current flow:
• Primary Input – Secondary Output – LED Module – Fixing Accessories – Fixture Housing
• Key Points:
15
Non-isolated Driver
Fixing Accessories
Secondary Output
Primary Input
LED Board
Housing / Earthing
L
N
(1) LED PCB (2) Housing and installation (3) Fixing accessories

Key Points of Safety Issues
16
LED PCB:
Ensure the necessary insulation of PCB materials.
Ensure the necessary Clearance & Creepage
Distance from PCB layout considering.
Suggest to replace MCPCB with FR4 / CEM3 PCB
materials:
Good enough thermal behavior.
Better voltage stress/insulation performance.
Lower PCB material cost.
Fixing accessories:
Metal screws may damage the PCB surface and
insulation.
Metal screws may reduce the Creepage &
Clearance Distance.
It is advised to use plastic components, including flat
washer, clip, bridge, etc. This would improve the
safety and assembly efficiency.
Housing and installation:
The protective earthing is a must for Class I fixture.
Prevent the LED module from being touched directly.
Prevent the fixture housing being opened without
special tools.

SELV driver make designing easier for class II
luminaires, compared to non-isolated driver
17

Types of luminaires where SELV driver present
big benefits
18
Typical use cases
• Extremely slim and compact luminaires(e.g. slim battens) with metal housing - limited space inside the
luminaire for creepage & clearance distance, or impossible to provide protective earth terminal.
• For lighting installation in a high risk environment of electric shock where there are frequent human
contacts or exposured to water. (e.g. ceiling or wall lights in shower room, freezer lights, shelf lights, etc.)
• Luminaire compartment (usually class III) which can be replaced on-site.

灯具防触电保护等级 (Ⅰ类，Ⅱ类，Ⅲ类）
及LED驱动器类型 (安全特低电压与非隔离)
锐高照明电子（上海）有限公司
2015年12月

灯具的防触电保护等级
依据IEC 60598-1标准，灯具应依据防触电保护类型分为Ⅰ类，Ⅱ类，Ⅲ类灯具。
20
信息来源: IEC 60598 – 1 (8th Edition, 2014-05)
Ⅰ类灯具
灯具的防触电保护不仅依靠基本绝缘，而且还包括附加的安全措施，即把易触及的导电部件
连接到设施的固定线路中的保护接地导体上，使易触及的导电部件在万一基本绝缘失效时不
致带电。
Ⅱ类灯具
防触电不仅依靠基本绝缘，而且具有附加安全措施，例如双重绝缘或加强绝缘，但没有保护
接地的措施或依赖安装条件。
Ⅲ类灯具
防触电保护依靠电源电压为安全特低电压 (SELV)，并且不会产生高于安全特低电压的灯具。

关于SELV
21
问题: 什么是SELV？
安全特低电压
<120 Vdc / 55 Vac
III类灯具的驱动必须符合，I类/II类灯具的驱动视应用而定
SELV
SELV Safety Extra Low Voltage
55 Vac 或120 Vdc (无纹波)
可接触SELV
可接触带电体两端
有源SELV
仅可接触一端
< 60 Vdc 无纹波
最大接触电流: 2 mA
(人体阻抗50k Ohm)
< 120 Vdc 无纹波

LED灯具的绝缘模型
22
电路有源部件和易触及的导电部件之间的绝缘要求
有源部件
安全特低电压驱动
直流电压< 60/120V*
交流电压< 25/55VRMS*
保护隔离(例如: 双重绝缘，加强绝缘
或保护屏蔽

基本绝缘, 双重绝缘或加强绝缘的
爬电距离和电气间隙要求
23
电气间隙爬电距离绝缘穿透距离电压应力
基本绝缘 2.0 mm 2.5 mm 无定义 1.5 kVac
(2.1 kVdc)
双重或加强绝缘 4.0 mm 5.0 mm 0.4 mm
3.0 kVac
(4.2 kVdc)
关于爬电距离和电气间隙的范例
绝缘距离
两导电部件之间在空气中的最短距离，称为电气间隙。
两导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离，称为爬电距离。
假设危险电压是230V单相供电，以下表格是通常的绝缘距离的数据。
注意: 爬电距离和电气间隙在
这里仅用于说明用途。未结合
最新的IEC标准展开讨论符合
情况。

爬电距离和电气间隙的要求
24
距离 / mm
工作电压有效值 /V 不超过
50 150 250 500 750 1000
爬电距离 2)
— 基本绝缘 PTI
1)
≥ 600 0.6 0.8 1.5 3 4 5.5
< 600 1.2 1.6 2.5 5 8 10
— 附加绝缘 PTI
1)
≥ 600 - 0.8 1.5 3 4 5.5
< 600 - 1.6 2.5 5 8 10
— 加强绝缘 - 3.2
4)
5
4)
6 8 11
电气间隙 3)
— 基本绝缘 0.2 0.8 1.5 3 4 5.5
— 附加绝缘 - 0.8 1.5 3 4 5.5
— 加强绝缘 - 1.6 3 6 8 11
1) PTI（耐起痕指数）按照 IEC 60112。
2) 爬电距离，等效的直流电压值等于正弦交流电压的均方根值。
3) 电气间隙，等效的直流电压值等于交流电压的峰值。
4) 绝缘材料 PTI ≥ 600，这时的值是减少到两倍于该材料基本绝缘时的值。
表 11.1 – 交流（50/60 Hz）正弦电压的最小距离

I 类和 II 类灯具的绝缘要求
25
控制装置有源部件和可触及导电部件之间的绝缘要求
低压电源和
次级回路之
间的绝缘
输出电压
Ⅰ类
易触及的导电部件的接
地绝缘
Ⅱ类
某个易触及的导电部件或多个
等电位连接点的绝缘
Ⅱ类
多个易触及的无等电位连接点
的导电部件的绝缘
无绝缘措施
Uout > LVsupply 基本绝缘按照 Uout 双重或加强绝缘按照 Uout 双重或加强绝缘按照 Uout
Uout ≤ LVsupply 基本绝缘按照 LVsupply 双重或加强绝缘按照 LVsupply 双重或加强绝缘按照 LVsupply
基本绝缘
高于特低电压基本绝缘按照 Uout 附加绝缘按照 Uout+LVsupply
绝缘必须满足 a) 或 b) 的更高
要求:
a) 附加绝缘按照 Uout+LVsupply
b) 双重或加强绝缘按照 Uout
特低电压 (功能
性特低电压 FELV) 基本绝缘按照 Uout 附加绝缘按照 Uout+LVsupply 附加绝缘按照 Uout+LVsupply
双重或加强
绝缘
高于特低电压基本绝缘按照 Uout 基本绝缘按照 Uout 双重或加强绝缘按照 Uout
特低电压 (安全
性特低电压 SELV)
基本绝缘按照 Uout
也可见 IEC 60598-1,
章节 8, 10 和 11的要求
也可见 IEC 60598-1, 章节 8,
10 和 11的要求
也可见 IEC 60598-1, 章节 8,
10 和 11的要求
表 X.1 – 有源部件和易触及的导电部件之间的绝缘要求

电气测试要求
26
试验
灯具的分类和合格性
Ⅰ类灯具金属外壳的
Ⅱ类灯具
电源25V (a.c.) 或60
V (d.c.) 以上无纹波
金属外壳的Ⅲ类灯具
绝缘外壳的
Ⅱ类和
Ⅲ类灯具
功能测试/电路连续性
(带灯泡或模拟灯)
一般在正常工作电压下
接地连续性
测试灯具上的接地
端子与可能变成带电的
最易触及部件之间。
可调节的灯具位于
最不利的位置。
最大电阻0.50 。
测量时通过的最
小电流为10 A, 电压
在6 V和12 V之间,
至少1 s。
不适用
a）电气强度最大断开电流5mA 最大断开电流5 mA 最大断开电流5 mA 不适用
测量时施加最小
电压1.5 kV (a.c.)，
时间至少1 s，或
1.5√2 kV (d.c.)
测量时施加最
小电压1.5 kV (a.c.)，
时间至少1 s，或
1.5√2 kV (d.c.)
测量时施加最小
电压400 V (a.c.)，时
间至少1 s，或
400√2 V (d.c.)
或或或或
b）绝缘电阻最小绝缘电阻2 M 。最小绝缘电阻2 M 。最小绝缘电阻2 M 。不适用
在带电和中性端子
连接在一起作为一个电
极与接地端子之间或Ⅱ
类和Ⅲ类灯具的导体与
金属外壳之间测量
测量时施加500 V
(d.c.)，时间为1 s。
极性
在进线端子处试验
灯具的正确工作需要
时不适用
表 Q.1 – 电气试验的最小值

电气强度测试
27
部件的绝缘
试验电压/V
Ⅰ类灯具 Ⅱ类灯具 Ⅲ类灯具
安全特低电压(SELV):
不同极性的载流部件之间 a a a
载流部件和安装表面* 之间 a a a
载流部件和灯具的金属部件之间 a a a
被固线装置夹紧的软线或电缆的
外表面和可接触的金属部件之间
a a a
第5章中描述的绝缘套管 a a a
非安全特低电压(非SELV):
不同极性的带电部件之间 b b -
带电部件和安装表面* 之间 b b 和c, 或d -
带电部件和灯具的金属部件之间 b b 和c, 或d -
通过开关的动作可以成为不同极
性的带电部件之间
b *** b *** -
被固线装置夹紧的软线或电缆的
外表面和可接触的金属部件之间
b c -
第5章中描述的绝缘套管 b c -
(a) 对SELV电压的基本绝缘 500
(b) 对非SELV电压的基本绝缘 2U ** + 1 000
(c) 附加绝缘 2U ** + 1 000 (+1 750 in GB7000.1-2007)
(d) 双重绝缘或加强绝缘 4U ** + 2 000 (+2 750 in GB7000.1-2007)
* 进行本试验时，安装表面用金属箔覆盖。
** U 在这里定义为零线接地的供电系统中的带电极-中性极之间的相电压。建议参照IEC 60664-1。
*** 在测试中，开关可能影响结果。按照IEC 61058-1:2000, 7.1.11，为了避免电子关断或微关断的
情况，有必要去除电路中的开关。
表 10.2 – 电气强度
注意: 电气强度的测试方法会降低LED的可靠性。建
议采取绝缘电阻的测试方法用于批量生产时的质量检
验用途。

绝缘电阻测试
28
部件的绝缘
最小绝缘电阻M
Ⅰ类灯具 Ⅱ类灯具 Ⅲ类灯具
安全特低电压(SELV):
不同极性的载流部件之间 a a a
载流部件和安装表面* 之间 a a a
载流部件和灯具的金属部件之间 a a a
被固线装置夹紧的软线或电缆的外表面
和可接触的金属部件之间
a a a
第5章中描述的绝缘套管 a a a
非安全特低电压(非SELV):
不同极性的带电部件之间 b b -
带电部件和安装表面* 之间 b b 和c, 或d -
带电部件和灯具的金属部件之间 b b 和c, 或d -
通过开关的动作可以成为不同极性的带
电部件之间
b ** b ** -
被固线装置夹紧的软线或电缆的外表面
和可接触的金属部件之间
b c -
第5章中描述的绝缘套管 b c -
(a) 对SELV电压的基本绝缘 1
(b) 对非SELV电压的基本绝缘 2
(c) 附加绝缘 2
(d) 双重绝缘或加强绝缘 4
* 进行本试验时，安装表面用金属箔覆盖。
** 在测试中，开关可能影响结果。按照IEC 61058-1:2000, 7.1.11，为了避免电子关断或微关断的
情况，有必要去除电路中的开关。
表 10.1 – 最小绝缘电阻 10.2.1 试验方法– 绝缘电阻
绝缘电阻应在施加约500 V直流电压1 min后测定。
对于灯具的安全特低电压部件的绝缘，用于测量的直流电压为100 V。
绝缘电阻不应低于表10.1 规定的数值。
Ⅱ类灯具，如果基本绝缘和附加绝缘能单独试验的话，则不应对灯具的带电
部件和壳体之间的绝缘进行试验。

非隔离驱动 + LLE模组
完全符合 I 类灯具应用
30
原因:
• I 类灯具，使用非隔离驱动器即可符合基本绝缘的要求。

31
原因:
• 所有LLE模组均可满足 I 类灯具的绝缘电阻要求 (包括 Best Deal 平台)
注意:
• 直接使用金属的螺丝固定LLE模组，螺丝的边缘会破坏
PCB的表面，导致爬电距离和电气间隙减小 (如图)。在此
情况下，我们建议使用塑料薄垫圈。
• MCPCB (金属基板) 很难承受 >1000V 的浪涌/突发电压:
- 建议使用 FR4 or CEM3 的PCB材料
表 10.1 – 最小绝缘电阻

32
原因:
• 足够大的金属外壳能很容易地实现保护接地的连接
• 足够大的灯具腔体能提供足够的爬电距离和安全间隙
• 非隔离型驱动，对比安全特低电压型驱动和隔离型驱动器的优点:
更高的效率
更低的价格
注意:
• 灯具结构必须防止被他人徒手打开（除非借助专用工具）
• 灯具结构必须防止最终用户触摸到LED光源模组部分

安全问题的关键点
可能电流传递方向:
• 输入端 – 输出端 – LED模组 – 支架和固定件 – 灯具外壳
• 安全关键点:
33
非隔离驱动
支架和固定件
输出端
输入端
灯板
外壳和接地
L
N
(1) LED PCB (2) 外壳和接地 (3) 支架和固定件

安全问题的关键点
34
LED PCB:
确保材料具备足够的耐压/绝缘性
确保Lay-out 有足够的电气间隙和爬电距离
建议使用纤维板 (FR-4 / CEM-3) 代替金属板
足够的散热能力
更佳的耐压/绝缘性和抗耦合性能
更低的成本
支架和固定件:
金属螺丝会破坏PCB表面
金属螺丝会影响电气间隙和爬电距离
建议使用塑料配件，提高安全性和装配效率
外壳和安装方式:
灯具必须保护性接地
LED光源模组部分不可被直接接触
外壳不可被徒手打开 (必须借助专用工具)

相比非隔离驱动，SELV驱动可以使 II 类灯具
的设计更简单
35

使用SELV驱动有更大优势的
灯具类型
36
典型应用
• 非常纤细紧凑的、带有金属外壳的灯具 (例如: 条形灯具或灯带) - 灯具内有限的空间难以满足爬电距离和电
气间隙要求，或无法提供保护接地。
• 安装在有高触电风险的场所的灯具，可能会频繁地被人接触或被暴露于潮湿环境下 (例如: 浴室的吸顶灯或壁
灯，冷柜灯，货柜灯等)。
• 需要在现场执行维护更换的灯具 (通常为 III类灯具) 。

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