自鎮(zhèn)流LED燈性能及國(guó)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(fèi)者接受。

自鎮(zhèn)流LED 燈，就是指帶燈頭把穩(wěn)定燃點(diǎn)部件集成為一體的LED 燈。實(shí)際上LED 的穩(wěn)定燃點(diǎn)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(lái)描述LED 的驅(qū)動(dòng)，所以我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也直譯為“自鎮(zhèn)流LED 燈”。而美國(guó)ENERGY STAR( 能源之星) 標(biāo)準(zhǔn)中則稱(chēng)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(cuò)誤會(huì)造成實(shí)測(cè)功率超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。實(shí)際上燈功率還應(yīng)包括驅(qū)動(dòng)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(shuō)明無(wú)功功率大，會(huì)增加線路供電消耗。

1. 3 光通量

光通量指人眼所能感覺(jué)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(shí)際消耗功率計(jì)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(shí)際發(fā)出光的顏色稱(chēng)為色表，由CIE1931 ( x，y) 色度圖的色品坐標(biāo)來(lái)確定;燈發(fā)射的光的光譜特性對(duì)于被照物表面的影響稱(chēng)為顯色性。在實(shí)際應(yīng)用中，顯色性用一般顯色指數(shù)Ra 來(lái)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(diǎn)，在壽命期間內(nèi)某一特定時(shí)間的光通量與該燈初始光通量之比，以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

1. 7 開(kāi)關(guān)試驗(yàn)

開(kāi)關(guān)試驗(yàn)是對(duì)燈進(jìn)行反復(fù)的開(kāi)啟和關(guān)斷的一種試驗(yàn)，用來(lái)考核燈耐開(kāi)關(guān)沖擊的能力。LED 燈在開(kāi)關(guān)性能方面比傳統(tǒng)光源有明顯的優(yōu)勢(shì)。

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(diǎn)至失效，或者工作至其光通維持率低于規(guī)定值時(shí)的累計(jì)時(shí)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(diǎn)至50% 的燈達(dá)到單只燈壽命時(shí)的累計(jì)時(shí)間。

燈雖然能夠工作但光通維持率很低時(shí)，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(gè)規(guī)定值時(shí)判定為失效，這個(gè)規(guī)定值有的為70% ，也有的為50%。

應(yīng)注意產(chǎn)品規(guī)格書(shū)上宣稱(chēng)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(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求的差異對(duì)比

我國(guó)國(guó)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(guó)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(guó)際電工委員會(huì)的IEC /PAS 62612 《Self-Ballasted LEDLampsfor General Lighting Services PerformanceRequirements》標(biāo)準(zhǔn)( 草案) ( 下文分別簡(jiǎn)稱(chēng)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的具體要求存在差異，本文對(duì)這些差異作詳細(xì)說(shuō)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(shí)，其實(shí)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(shí)，則取15%。

“實(shí)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(shuō)實(shí)際消耗功率無(wú)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(mǎn)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(duì)實(shí)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(duì)于功率負(fù)偏差并沒(méi)有限制。

能源之星標(biāo)準(zhǔn)中雖未對(duì)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(duì)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(shí)，其實(shí)際功率因數(shù)不得比制造商的標(biāo)稱(chēng)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(chēng)，但對(duì)實(shí)際功率因數(shù)小于標(biāo)稱(chēng)值的作了下限規(guī)定，例如，標(biāo)稱(chēng)功率因數(shù)為0. 95，則實(shí)測(cè)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?yàn)樘岣吖β室驍?shù)會(huì)對(duì)成本和效率造成影響，且小功率的燈對(duì)電網(wǎng)的影響較小，這樣規(guī)定相對(duì)合理。

IEC 草案沒(méi)有針對(duì)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(xiāo)售商宣稱(chēng)，但其實(shí)測(cè)值不應(yīng)低于標(biāo)稱(chēng)值的90%”，也就是說(shuō)沒(méi)有規(guī)定一定要宣稱(chēng)，但一旦宣稱(chēng)，實(shí)測(cè)值不應(yīng)偏低10% 以上，高于宣稱(chēng)值是允許的。沒(méi)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(méi)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(chēng)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(cè)得的光通量不得小于標(biāo)稱(chēng)光通量的90%”，也就是說(shuō)實(shí)際的初始(0h) 光通量不能比標(biāo)稱(chēng)的光通量偏低10% 以上，高于標(biāo)稱(chēng)是允許的，但對(duì)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(jí)可由制造商或銷(xiāo)售商宣稱(chēng)，但其實(shí)測(cè)值不應(yīng)低于的規(guī)定，如制造商或銷(xiāo)售商未宣稱(chēng)則按Ⅲ級(jí)考核。”

按4 個(gè)功率段、2 個(gè)顏色范圍、3 個(gè)等級(jí)分別規(guī)定光效最低值。光效分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)，Ⅲ級(jí)光效最低?？梢孕Q(chēng)這三個(gè)等級(jí)之一，未宣稱(chēng)則按Ⅲ級(jí)考核。例如，一只日光色的5W 自鎮(zhèn)流LED 燈宣稱(chēng)達(dá)到Ⅰ級(jí)能效，按Ⅰ級(jí)要求考核，其實(shí)測(cè)光效值不得低于60 lm /W;未宣稱(chēng)則按Ⅲ級(jí)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(duì)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(gè)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(gè)，比我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)少了5 000K 和6 500K 這2 個(gè)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(lái)表示，要求Duv 小于0. 006。對(duì)色保持(Color Maintenance) 作了要求，即燈燃點(diǎn)到6000h 時(shí)顏色變化Duv 在0. 007 以?xún)?nèi)。

IEC 草案第9. 1 條也推薦了6 個(gè)色溫，色溫分別在0h 和標(biāo)稱(chēng)壽命25% 時(shí)( 最高6 000h) 進(jìn)行測(cè)試，兩次實(shí)際測(cè)量的色溫?cái)?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(gè)等級(jí)，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?xún)?nèi)( 即等于不作考核了) ，具體哪個(gè)等級(jí)由制造商或銷(xiāo)售商宣稱(chēng)，在產(chǎn)品和包裝上標(biāo)出。對(duì)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(chēng)壽命25% 作為一個(gè)監(jiān)控時(shí)間點(diǎn)，如果標(biāo)稱(chēng)壽命25% 超過(guò)6 000h，就在6 000h 時(shí)測(cè)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(diǎn)期間藍(lán)光LED 芯片和熒光粉都會(huì)有可能衰變，二者衰變的不同步就會(huì)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(gè)數(shù)值”。規(guī)定值為80，也就是說(shuō)實(shí)測(cè)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(duì)所有燈( 無(wú)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(duì)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(chēng)壽命25% 時(shí)( 最高6 000h) 進(jìn)行測(cè)試，實(shí)際測(cè)量的顯色指數(shù)數(shù)值偏差不得超過(guò)標(biāo)稱(chēng)值5 個(gè)數(shù)值。”它不僅考核初始值也考核標(biāo)稱(chēng)壽命25% 時(shí)的值，且偏差無(wú)論正負(fù)都不許超過(guò)5 個(gè)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(diǎn)3 000h時(shí)其光通維持率應(yīng)不低于92% ;在燃點(diǎn)6 000h 時(shí)，其光通維持率應(yīng)不低于88% ;在燃點(diǎn)70% 額定壽命時(shí)，其光通維持率應(yīng)不低于70%。”

能源之星標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非標(biāo)燈、全方向燈和定向燈要求燃點(diǎn)到25 000h 時(shí)光通維持率大于等于70%。為縮短驗(yàn)證時(shí)間，增加燃點(diǎn)6 000h 時(shí)平均光通維持率大于等于91. 8% 考核點(diǎn)。而且對(duì)于功率大于等于10W的燈要求燃點(diǎn)在45℃ 高溫環(huán)境中。對(duì)裝飾燈，在25℃正常試驗(yàn)溫度下，要求燃點(diǎn)到15 000h 時(shí)光通維持率大于等于70% ，考核6 000h 時(shí)平均光通維持率( 大于等于86. 7% )。在第8 條款“光通維持率測(cè)試和壽命宣稱(chēng)”中還規(guī)定，如果宣稱(chēng)壽命較長(zhǎng)( 非標(biāo)燈、全方向燈和定向燈宣稱(chēng)壽命大于25 000h、裝飾燈宣稱(chēng)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(gè)等級(jí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定必須到達(dá)的等級(jí)，僅要求制造商宣稱(chēng)并標(biāo)識(shí)出。

2. 7 開(kāi)關(guān)試驗(yàn)

GB /T 24908 的第5. 7. 2 規(guī)定:“在額定輸入電壓下，將燈開(kāi)啟和關(guān)閉各30s，此循環(huán)重復(fù)進(jìn)行15 000次，在試驗(yàn)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(kāi)2min關(guān)，循環(huán)次數(shù)須達(dá)到壽命小時(shí)數(shù)的一半。比如，宣稱(chēng)壽命是30 000h，開(kāi)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(kāi)啟和關(guān)閉各30s，開(kāi)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(kāi)關(guān)10 000 次)。在測(cè)試結(jié)束后LED 燈還能工作并保持點(diǎn)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(duì)于專(zhuān)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(duì)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(shuō)明書(shū)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(shí)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(chēng)較高的壽命等級(jí)。裝飾燈可以宣稱(chēng)20 000h，所有類(lèi)型的燈都可以宣稱(chēng)30 000h、35 000h、40 000h、45 000h、50 000h。但宣稱(chēng)壽命較高時(shí)，6 000h 時(shí)的光通維持率要求也相應(yīng)提高，而且對(duì)于宣稱(chēng)壽命大于25 000h 的還要加測(cè)其他時(shí)間點(diǎn)的光通維持率。例如:宣稱(chēng)壽命35 000h 的，要求6 000h 的光通維持率要達(dá)到94. 1% ，比宣稱(chēng)壽命25 000h 的91. 8% 高出2. 3% ，而且要加測(cè)8 750h 時(shí)的光通維持率，要求此時(shí)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(gè)整體，除非永久破壞否則無(wú)法拆除，因此使用完整的燈進(jìn)行測(cè)試。

內(nèi)置電子鎮(zhèn)流器壽命測(cè)試包括開(kāi)關(guān)試驗(yàn)、溫度循環(huán)沖擊試驗(yàn)、高溫壽命試驗(yàn)。溫度沖擊試驗(yàn)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(yàn)為:LED 燈在標(biāo)稱(chēng)電壓、45℃ 環(huán)境溫度下工作到標(biāo)稱(chēng)壽命25%時(shí)( 最高6 000h) ，在測(cè)試結(jié)束且溫度降至室溫后，燈還應(yīng)保持點(diǎn)亮15min。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)3 個(gè)LED 燈性能標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)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(guó)內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷地更新，相關(guān)方應(yīng)持續(xù)予以關(guān)注。