自鎮(zhèn)流LED燈性能及國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求

0 前言

隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的迅速發(fā)展，以LED 作為光源的各式各樣的燈和燈具大量出現(xiàn)，特別是出現(xiàn)了很多替代傳統(tǒng)光源的LED 燈，例如，代替普通白熾燈和自鎮(zhèn)流熒光燈的LED 球泡燈，代替反射型白熾燈的LED-R 燈和LED-PAR 燈，代替MR16 鹵素?zé)舻腖ED-MR16，由于它們可在不需要更換傳統(tǒng)燈具的情況下，就能方便地替換光源，迅速被廣大消費者接受。

自鎮(zhèn)流LED 燈，就是指帶燈頭把穩(wěn)定燃點部件集成為一體的LED 燈。實際上LED 的穩(wěn)定燃點部件并不屬于鎮(zhèn)流部件，由于IEC 62560《Self-ballastedLED-lamps for general lighting services > 50V – Safetyspecifications》草案采用了與自鎮(zhèn)流熒光燈相同的“Self-ballasted”，即用“鎮(zhèn)流”來描述LED 的驅(qū)動，所以我國國家標(biāo)準(zhǔn)也直譯為“自鎮(zhèn)流LED 燈”。而美國ENERGY STAR( 能源之星) 標(biāo)準(zhǔn)中則稱之為“IntegralLED Lamp”，即整體式LED 燈。

1 自鎮(zhèn)流LED 燈( 整體式LED 燈) 的主要性能指標(biāo)

1. 1 燈功率

這里所指的燈功率是整燈的輸入總功率，它不僅僅是LED 發(fā)光器件消耗的功率。有的企業(yè)誤將LED器件的功率認(rèn)為是燈的功率，例如，采用了3 顆1W的LED 光源，額定功率就定為3W 了，這樣的錯誤會造成實測功率超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。實際上燈功率還應(yīng)包括驅(qū)動控制電路消耗的功率。

1. 2 功率因數(shù)

功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值。功率因數(shù)低，說明無功功率大，會增加線路供電消耗。

1. 3 光通量

光通量指人眼所能感覺到的輻射能量，它是照明光源的最重要指標(biāo)。

1. 4 光效

光效( 發(fā)光效率) 即單位功率可發(fā)出的光通，由光通量除以實際消耗功率計算得出。它體現(xiàn)燈將電能轉(zhuǎn)換為光能的效率，燈光效越高則越節(jié)能。

1. 5 顏色特征

顏色特征由色表和顯色性確定。燈實際發(fā)出光的顏色稱為色表，由CIE1931 ( x，y) 色度圖的色品坐標(biāo)來確定;燈發(fā)射的光的光譜特性對于被照物表面的影響稱為顯色性。在實際應(yīng)用中，顯色性用一般顯色指數(shù)Ra 來表示。

1. 6 光通維持率

光通維持率是指燈在規(guī)定的條件下燃點，在壽命期間內(nèi)某一特定時間的光通量與該燈初始光通量之比，以百分?jǐn)?shù)來表示。

1. 7 開關(guān)試驗

開關(guān)試驗是對燈進(jìn)行反復(fù)的開啟和關(guān)斷的一種試驗，用來考核燈耐開關(guān)沖擊的能力。LED 燈在開關(guān)性能方面比傳統(tǒng)光源有明顯的優(yōu)勢。

1. 8 壽命

壽命分為單只燈壽命和平均壽命。

單只燈壽命指一只燈從燃點至失效，或者工作至其光通維持率低于規(guī)定值時的累計時間。

平均壽命是指燈的光通量維持率達(dá)到規(guī)定要求并能繼續(xù)燃點至50% 的燈達(dá)到單只燈壽命時的累計時間。

燈雖然能夠工作但光通維持率很低時，可以認(rèn)為燈已失去有效的照明功能，所以光通維持率低于某個規(guī)定值時判定為失效，這個規(guī)定值有的為70% ，也有的為50%。

應(yīng)注意產(chǎn)品規(guī)格書上宣稱的壽命是指平均壽命，不是每只燈的壽命。

2 關(guān)于自鎮(zhèn)流LED 燈( 整體式LED 燈) 性能的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求的差異對比

我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB /T 24908 - 2010 《普通照明用自鎮(zhèn)流LED 燈性能要求》、美國ENERGY STAR( 能源之星) 標(biāo)準(zhǔn)《ENERGY STAR ? ProgramRequirements for Integral LED Lamps ENERGY STAREligibility Criteria(2009 年12 月發(fā)布)》以及國際電工委員會的IEC /PAS 62612 《Self-Ballasted LEDLampsfor General Lighting Services PerformanceRequirements》標(biāo)準(zhǔn)( 草案) ( 下文分別簡稱為:GB /T24908、能源之星標(biāo)準(zhǔn)、IEC 草案) 都是關(guān)于自鎮(zhèn)流LED 燈性能要求的標(biāo)準(zhǔn)，但這3 個標(biāo)準(zhǔn)的具體要求存在差異，本文對這些差異作詳細(xì)說明，以便相關(guān)人員能正確理解和使用這些標(biāo)準(zhǔn)。

2. 1 燈功率

GB /T 24908 的5. 3 條要求:“燈在額定電壓和額定頻率下工作時，其實際消耗的功率與額定功率之差不應(yīng)大于15% 或0. 5W。”

考慮到額定功率比較小的燈，其額定功率的15% 數(shù)值比較小，不易控制，允許功率偏差放寬到0. 5W，例如:額定功率為2W 的燈，額定功率的15%為0. 3W，小于0. 5W，允許最大功率偏差0. 5W;若額定功率的15% 大于0. 5W 時，則取15%。

“實際消耗的功率與額定功率之差不應(yīng)大于15% 或0. 5W”，也就是說實際消耗功率無論是大于額定功率還是小于額定功率，功率的正負(fù)偏差都應(yīng)該滿足要求。

IEC 草案的第7 條款要求“LED 燈的功率損耗不得超出額定功率的15%”，只是對實際消耗功率高出額定功率的范圍進(jìn)行限制，也就是規(guī)定上限值，對于功率負(fù)偏差并沒有限制。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)中雖未對燈功率進(jìn)行要求，但標(biāo)準(zhǔn)中提到還應(yīng)符合UL1993 - 1999，而UL1993 對功率正偏差作了規(guī)定:不高于額定功率的10% + 0. 5W。

2. 2 功率因數(shù)

GB /T 24908 的5. 4 條要求“燈在額定電壓和額定頻率下工作時，其實際功率因數(shù)不得比制造商的標(biāo)稱值低0. 05。”標(biāo)準(zhǔn)中并未規(guī)定功率因數(shù)的具體值，要求制造商應(yīng)自我標(biāo)稱，但對實際功率因數(shù)小于標(biāo)稱值的作了下限規(guī)定，例如，標(biāo)稱功率因數(shù)為0. 95，則實測值不低于0. 90。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)第4 條款要求:燈功率小于等于5W 的功率因數(shù)不做規(guī)定，燈功率大于5W 的功率因數(shù)的平均值需大于等于0. 7。因為提高功率因數(shù)會對成本和效率造成影響，且小功率的燈對電網(wǎng)的影響較小，這樣規(guī)定相對合理。

IEC 草案沒有針對功率因數(shù)的要求。

2. 3 光通量

GB /T 24908 的第5. 5 條要求“燈的初始光通量可由制造商或銷售商宣稱，但其實測值不應(yīng)低于標(biāo)稱值的90%”，也就是說沒有規(guī)定一定要宣稱，但一旦宣稱，實測值不應(yīng)偏低10% 以上，高于宣稱值是允許的。沒有具體規(guī)定光通量應(yīng)為多少。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)要求: 非標(biāo)燈( Non-StandardLamps) 最低光通量為200 lm。替代燈( ReplacementLamps) 則按照被替代的目標(biāo)燈原有的光通量分別規(guī)定最小光通量。所謂的非標(biāo)燈是沒有指明要替代現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電燈的LED 燈;替代燈是有指明替代現(xiàn)有某一款標(biāo)準(zhǔn)電燈的LED 燈。例如，宣稱可替代60W 白熾燈的LED 燈，其光通不得低于800 lm。

IEC 草案的第8 條款要求:“0h 所測得的光通量不得小于標(biāo)稱光通量的90%”，也就是說實際的初始(0h) 光通量不能比標(biāo)稱的光通量偏低10% 以上，高于標(biāo)稱是允許的，但對光通量應(yīng)為多少也未作規(guī)定。

在第4 條要求燈上和包裝上必須要標(biāo)出光通量的值。

2. 4 光效

GB /T 24908 的第5. 5 條要求:“燈的初始光效等級可由制造商或銷售商宣稱，但其實測值不應(yīng)低于的規(guī)定，如制造商或銷售商未宣稱則按Ⅲ級考核。”

按4 個功率段、2 個顏色范圍、3 個等級分別規(guī)定光效最低值。光效分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，Ⅲ級光效最低?？梢孕Q這三個等級之一，未宣稱則按Ⅲ級考核。例如，一只日光色的5W 自鎮(zhèn)流LED 燈宣稱達(dá)到Ⅰ級能效，按Ⅰ級要求考核，其實測光效值不得低于60 lm /W;未宣稱則按Ⅲ級不低于40 lm /W 考核。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)要求: 非標(biāo)燈小于10W 的光效不低于50 lm /W，大于等于10W 的光效不低于55lm /W。替代燈又分為3 種:全方向燈、裝飾燈、定向燈。LED 球泡燈屬于全方向燈，PAR 燈、R 燈、MR 等反射型的LED 燈屬于定向燈，蠟燭形、小球泡裝飾照明用LED 燈屬于裝飾燈。全方向燈小于10W 的光效不低于50 lm /W，大于等于10W 的光效不低于55lm /W;裝飾燈光效不低于40 lm /W;定向燈直徑小于等于20 /8 in 的光效不低于40 lm /W，燈的直徑大于20 /8in 的光效不低于45 lm /W。[!--empirenews.page--]

IEC 草案對光效未作規(guī)定。

2. 5 顏色特征

2. 5. 1 色溫、色品坐標(biāo)、色品容差

GB /T 24908 給出了6 個典型色調(diào)及其色坐標(biāo)目標(biāo)值、相關(guān)色溫，色品容差( SDCM) 采用馬克亞當(dāng)橢圓，要求小于等于7。目前LED 燈的顏色控制比較困難，所以標(biāo)準(zhǔn)有適當(dāng)放寬。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的色溫只有4 個，比我國國家標(biāo)準(zhǔn)少了5 000K 和6 500K 這2 個高色溫，并規(guī)定了色溫的容差范圍，要求色溫在四邊形內(nèi)。色坐標(biāo)的容差要求采用CIE1976 ( U’，V’) 色度圖的色坐標(biāo)(U’，V’) 的偏差值Duv 來表示，要求Duv 小于0. 006。對色保持(Color Maintenance) 作了要求，即燈燃點到6000h 時顏色變化Duv 在0. 007 以內(nèi)。

IEC 草案第9. 1 條也推薦了6 個色溫，色溫分別在0h 和標(biāo)稱壽命25% 時( 最高6 000h) 進(jìn)行測試，兩次實際測量的色溫數(shù)值應(yīng)在規(guī)定的色品容差范圍內(nèi)。

色品容差( SDCM) 采用馬克亞當(dāng)橢圓，分為Cat3 ～Cat8 的6 個等級，Cat3 色容差小于等于3;Cat4 色容差小于等于4;……;Cat 7 色容差小于等于7;Cat8 色容差不在7 以內(nèi)( 即等于不作考核了) ，具體哪個等級由制造商或銷售商宣稱，在產(chǎn)品和包裝上標(biāo)出。對色溫不僅僅考核初始值，也像能源之星標(biāo)準(zhǔn)一樣考核壽命期間色溫的變化，增加了標(biāo)稱壽命25% 作為一個監(jiān)控時間點，如果標(biāo)稱壽命25% 超過6 000h，就在6 000h 時測試。由于目前用于照明的白光LED 光源基本上都是采用藍(lán)光LED 芯片覆蓋黃色熒光粉的方式合成白光，在壽命燃點期間藍(lán)光LED 芯片和熒光粉都會有可能衰變，二者衰變的不同步就會引起色漂移，所以考核壽命期間顏色的變化很有必要。

2. 5. 2 顯色指數(shù)

GB /T 24908 的第5. 6 條規(guī)定“燈一般顯色指數(shù)Ra 的初始值不應(yīng)比規(guī)定值低3 個數(shù)值”。規(guī)定值為80，也就是說實測值不低于77 就可以符合標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)定正偏差。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)第4 條款對所有燈( 無論非標(biāo)燈還是替代燈) 要求一般顯色指數(shù)Ra 最小值為80?？己朔椒镽a 平均值不低于80，單只最低值不低于77。而且要求飽和紅色的特殊顯色指數(shù)R9 大于0。

IEC 草案的第4 條款對顯色指數(shù)應(yīng)為多少也未作規(guī)定。但要求燈上和包裝上必須標(biāo)出顯色指數(shù)。

在9. 2 條中要求“LED 燈的顯色指數(shù)分別在0h 和標(biāo)稱壽命25% 時( 最高6 000h) 進(jìn)行測試，實際測量的顯色指數(shù)數(shù)值偏差不得超過標(biāo)稱值5 個數(shù)值。”它不僅考核初始值也考核標(biāo)稱壽命25% 時的值，且偏差無論正負(fù)都不許超過5 個數(shù)值。

2. 6 光通維持率

GB /T 24908 第5. 7. 2 條規(guī)定“燈在燃點3 000h時其光通維持率應(yīng)不低于92% ;在燃點6 000h 時，其光通維持率應(yīng)不低于88% ;在燃點70% 額定壽命時，其光通維持率應(yīng)不低于70%。”

能源之星標(biāo)準(zhǔn)對非標(biāo)燈、全方向燈和定向燈要求燃點到25 000h 時光通維持率大于等于70%。為縮短驗證時間，增加燃點6 000h 時平均光通維持率大于等于91. 8% 考核點。而且對于功率大于等于10W的燈要求燃點在45℃ 高溫環(huán)境中。對裝飾燈，在25℃正常試驗溫度下，要求燃點到15 000h 時光通維持率大于等于70% ，考核6 000h 時平均光通維持率( 大于等于86. 7% )。在第8 條款“光通維持率測試和壽命宣稱”中還規(guī)定，如果宣稱壽命較長( 非標(biāo)燈、全方向燈和定向燈宣稱壽命大于25 000h、裝飾燈宣稱壽命大于15 000h) ，光通維持率要求要提高。

IEC 草案在第10. 1 條中給出了5 個等級的光通維持率，6 000h 與0h 的光通量比較，光衰不大于10% 的為CatA;不大于20% 的為CatB;……;不大于50% 的為CatE。光衰是光通維持率的反義指標(biāo)，1減去光通維持率就是光衰，比如，光通維持率90% 也就是光衰10%。這個標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定必須到達(dá)的等級，僅要求制造商宣稱并標(biāo)識出。

2. 7 開關(guān)試驗

GB /T 24908 的第5. 7. 2 規(guī)定:“在額定輸入電壓下，將燈開啟和關(guān)閉各30s，此循環(huán)重復(fù)進(jìn)行15 000次，在試驗結(jié)束后燈應(yīng)能正常工作15min。”

能源之星標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 循環(huán)周期是2min 開2min關(guān)，循環(huán)次數(shù)須達(dá)到壽命小時數(shù)的一半。比如，宣稱壽命是30 000h，開關(guān)次數(shù)不得低于15 000 次。

IEC 草案在第10. 2. 1 條款b 中規(guī)定:“在額定輸入電壓下，將燈開啟和關(guān)閉各30s，開關(guān)循環(huán)至額定壽命的一半( 例如: 若額定壽命為20 000h 則開關(guān)10 000 次)。在測試結(jié)束后LED 燈還能工作并保持點亮15min。”

2. 8 壽命

在壽命的定義中，除了燈熄滅算壽終外，燈的光通維持率低于規(guī)定值也認(rèn)為是燈壽終。GB /T 24908 第3. 2“失效”定義中規(guī)定光通維持率低于50% 為失效。

IEC 草案中以低于50% 的光通維持率作為壽終判據(jù)，但對于專業(yè)化的照明應(yīng)用，則可選擇70% 的光通維持率作為壽終判據(jù)。對光通維持率的選擇可由制造商決定，但采用50% 的必須在產(chǎn)品和包裝上標(biāo)注出，采用70% 的在產(chǎn)品說明書中標(biāo)注。能源之星標(biāo)準(zhǔn)是采用L70 壽命，即光通維持率達(dá)70% 時為壽命終了。

GB /T 24908 的第5. 7. 1 條規(guī)定:“燈的平均壽命不應(yīng)低于25 000h。”

能源之星標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 裝飾LED 燈最低壽命15 000h;其他LED 燈最低壽命為25 000h。允許宣稱較高的壽命等級。裝飾燈可以宣稱20 000h，所有類型的燈都可以宣稱30 000h、35 000h、40 000h、45 000h、50 000h。但宣稱壽命較高時，6 000h 時的光通維持率要求也相應(yīng)提高，而且對于宣稱壽命大于25 000h 的還要加測其他時間點的光通維持率。例如:宣稱壽命35 000h 的，要求6 000h 的光通維持率要達(dá)到94. 1% ，比宣稱壽命25 000h 的91. 8% 高出2. 3% ，而且要加測8 750h 時的光通維持率，要求此時光通維持率還要達(dá)到91. 5%。

IEC 草案規(guī)定燈的壽命由制造商決定并在燈上標(biāo)出。壽命以光通維持率和內(nèi)置電子鎮(zhèn)流器的壽命共同考核。由于自鎮(zhèn)流LED 燈是一個整體，除非永久破壞否則無法拆除，因此使用完整的燈進(jìn)行測試。

內(nèi)置電子鎮(zhèn)流器壽命測試包括開關(guān)試驗、溫度循環(huán)沖擊試驗、高溫壽命試驗。溫度沖擊試驗為:不通電的LED 燈首先放置在- 10℃ 下1h，然后立刻移到50℃烘箱內(nèi)1h，如此循環(huán)5 次。高溫壽命試驗為:LED 燈在標(biāo)稱電壓、45℃ 環(huán)境溫度下工作到標(biāo)稱壽命25%時( 最高6 000h) ，在測試結(jié)束且溫度降至室溫后，燈還應(yīng)保持點亮15min。

3 結(jié)束語

本文對3 個LED 燈性能標(biāo)準(zhǔn)的對比僅涉及LED燈性能要求的一部分，供行業(yè)內(nèi)的相關(guān)人員參考。目前半導(dǎo)體照明發(fā)展速度飛快，LED 照明產(chǎn)品日新月異，性能指標(biāo)提高很快，新的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等也不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也會不斷地更新，相關(guān)方應(yīng)持續(xù)予以關(guān)注。