了解LED灯具标准体系建设研究

欢迎交流\指正[e-mail]了解LED灯具标准体系建设研究---原文上海市质量监督检验技术研究院国家灯具质量监督检验中心国家电光源质量监督检验中心（上海）全国照明电器标准化技术委员会灯具分技术委员会上海时代之光照明电器检测有限公司二、在制订上述标准中一些基本看法和掌握原则灯具是与人类活动和社会发展息息相关的一个产业，规范它的质量水准是一件涉及国计民生的重要事情，因此在以往的标准制订过程中始终贯彻以下几个原则:1.光源发光和灯具用光的两分离原则任何场合照明使用的光线都是光源发出的，而不是灯具，灯具只是为了使光发散得更好、使用上更安全方便而提供的一种设备，因此灯具的标准仅规定如何用好光源的内容，不涉及对光源本身的要求，如发光和构造等方面。灯具的标准仅规定光源按照设计提供需要的照明，这样更具体些！2.灯具命名与光源分离的原则灯具是利用光源发出的光线，而光线就是为了照明服务，因此灯具的取名与标准命名的走向与光源无关，也就是说不会制订“白炽灯投光灯具和金卤灯投光灯具”之类的标准。3.灯具标准的命名就是为了照明服务的原则采用光源发出的光用来照明服务一定要通过灯具，直接在现场工作的各种光源也是以灯具形式出现的，我们称呼的是灯具而不是光源，只是在需要说清楚时才在后面加上一句采用什么光源的补充的话，因此灯具的命名直接体现它的服务能力、对象和场所。4.安全和性能两分离的原则灯具是电器产品，用电安全是头等大事，况且国际上也见安全要求看成应该统一的内容并出现和实施了许多国际性、地区性或国家的基础标准，如IEC、CIE[3],以及欧洲、韩国以及台湾地区等的标准。至于灯具的性能标准，大多是各国根据自己的特点和要求加以规范或制订，没有强制要统一，因此，内容上有时会差异较大。安全与性能不应该两分离，不同服务能力、对象和场所的灯具就应该有不同的安全与性能等级！5.强调在灯具标准中要用好光源的原则许多光源在不同的工况条件下有不同的表现，有的变亮了，有的变暗了，有的会缩短寿命，如此等等。关键的问题是光源的性能与环境温度有关。为了用好光源，规定灯具提供的环境是极其重要的内容。灯具提供的环境直接与服务能力挂勾，光源与灯具既然区分开来的话，最终只要求灯具可也。LED的一些表现和人们对它的揣测1)LED与传统光源不同的地方一种怕热的光源；一种2π方向发光的光源；一种光源和灯具基本不能分开的灯具。矛盾了2)LED在节能和环保上的表现使人们更为重视的心态和期待从发挥LED的功效、用好LED上与传统灯具有不同的内容。3)LED还有不少不尽如人意的地方采用LED的灯具的一些特性不论是传统光源灯具还是LED灯具，其功能是相同的，都是为各类场所提供安全舒适的功能照QQ:307422980章驰3/28/2010欢迎交流\指正[e-mail]明或五光十色的装饰照明。灯具设计的任务是从光源出发，通过光学系统、电气配件、散热措施和机械部件和结构的良好组合，形成一个既具有环境适应性、又具有良好照明性能、同时还能和谐地存在于一个环境中的照明器具。与传统光源灯具的光学系统相比，LED灯具光学系统具有如下特性：（1）光学系统一般由LED芯片和透镜组成LED单元或LED单元阵列组成，阵列有时排列在平整的铝基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上，灯具使用、或不使用透光罩。由于LED单元具有2π发光的光度特性，灯具的光度系统与传统光源灯有很大区别。传统光源灯—混淆，光源、灯。制造商根据照明需求，将多个LED单元或数十个LED单元组合在基板上，而这种组合是由灯具制造商完成的，所以必须控制组合后LED单元光色的一致性，考核LED灯具的色空间均匀度。（2）由于LED的光电特性对PN结温度的变化非常敏感；封装树脂在高温和强光照射下会快速劣化；长期的光辐射会使荧光粉的光致转换率逐渐降低，并导致色座标会偏移。在给出LED灯具寿命评价方法时，应考虑温度的影响，并在限制色偏移的条件下，考核LED灯具的流明维持率。实际树脂封装的LED不适于照明，小功率的装饰尚可。用户并不会理解色坐标的概念，且现在的应用照明多只提供LED的色坐标，做为光源这个参数与灯具是两个概念，最简单的说法是讲色温。3.散热措施与传统光源灯具一样，LED灯具也是会发热的，LED灯具的热来自LED光电转换中的损耗以及LED驱动电源。传统电光源按发光原理分为典型白炽灯的热幅射光源和荧光灯等的气体放电光源两大类，前者是利用物体加热时辐射发光的原理做成的光源，而后者是在高温和电场双重作用下，直接激发形成分子发光，两者的发光过程都需要热，同时，产生的热与发出的光一起向周围辐射。LED的发光原理是在外加电能量作用下，芯片中PN结电子和空穴的辐射复合发生电致发光，由于转换效率的问题，最终大概只有30％的输入电能转化为光能，其余70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。需要说明是LED发光过程中产生的热并不是LED达到标称工作状态所需要的，LED亮度输出与温度成反比，而且热传递的方式不是辐射而是传导。从LED发光原理和热传递特性考虑，与传统灯具有很大不同的热管理是LED灯具散热设计的重要任务，其目标有效地将LED芯片的热有效地传导出去，并有效地控制灯具的微环境，将LED结温控制在可接受的范围内。LED结温是灯具光电性能的关键，但由于灯具中LED结温测量比较困难，可行的评价方法是测量与LED结温相关的灯具上点的温度，如焊点、基座、灯具外壳等。通过控制这些LED结温相关点的温度来控制LED结温。制造商需确定其灯具产品的LED结温相关的温度控制点和温度，如LED模块的焊点、基座、灯具外壳等等，制造商确定的这些参数应以产品信息的方式随灯具提供。强制要求这些参数，对不同灯具、不同测试仪器、测试环境都可列出标准。不过灯具到用户手中时，用户怎么知道相应参数的准确？特别是结温--在光源内部工作稳定时的参数。LED灯具中的驱动电源也是发热部件，为了保证具有与LED光源协调的寿命，LED驱动电源的热控制也非常重要，灯具应选用具有相应温度适宜性的LED驱动电源，采用内装或独立安装的驱动电源，灯具都应根据其内环境温度及可能的环境温度选择标有相应tc的驱动电源。4.机械部件和结构机械的作用是通过结构设计把灯具的光学系统、电气系统和热系统的位置和相互关系确定下来，使灯具得以在设定的环境中固定并安全的使用。QQ:307422980章驰3/28/2010欢迎交流\指正[e-mail]传统灯具的机械系统由固定光源、反射器、灯的控制装置等部件的结构、软缆或软线的走线结构、密封结构、机械防护结构、灯具固定结构和灯具调节结构等部分构成，具体由灯座或光源连接器、灯座安装支架、软线固定架、接线端子座、载线座、密封圈、外壳、灯罩、调节手柄和灯具安装架等组成。由于LED光源的特性，LED光源有LED模组、自镇流LED模组和带有灯头自镇流LED模组等几种形式，除了自镇流LED模组形式以外，其他两种LED模组不带有灯头，相应的LED灯具中没有传统的灯座，而是采用连接件。有详细资料我已记在《从光源到灯再到灯具》（一）目前LED灯具标准的现状正因为对LED的认识水平不一，正因为对国外还没有比较完整的标准可供参考，正因为国内各地对LED的期盼热情十分高涨，目前已出现了不少类似标准。其实，目前已有的灯具国家标准都适用于LED灯具，包括安全、性能、电磁兼容和能效等，只是LED灯具的一些已知的特性在现有标准中尚无具体体现，所以应在现有标准的基础上，为保证LED灯具具有良好的性能和能效，针对LED灯具的特性，制定LED灯具特殊的性能和能效标准。标准不在于多，而在于能被广泛应用，从而形成科学的统一的技术评价平台，为技术和贸易服务。当我们考虑制定的LED灯具性能标准时，应坚持制定灯具标准的原则，研究如何保证灯具用好LED光源、如何满足各类场合照明的需求、如何满足中国国情的需要。在现有灯具国家标准体系的范畴内，已有两个灯具的性能要求，即读写台灯性能要求和道路照明性能要求，这两个标准也同样适用于LED灯具。也就是说，当我们评价LED读写台灯时，应使用的国家标准是：-GB7000.204-2008灯具第2-4部分：特殊要求可移式通用灯具-GB7000.1-2007灯具第1部分:一般要求与试验-GB9473-2008读写作业台灯性能要求-GB17743-2007电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法-GB17625.1-2003电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)-GB17625.2-2007电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制-GB/T18595-2001一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求评价道路照明灯具的国家标准是：-GB7000.5-2005道路与街路照明灯具安全要求-GB7000.1-2007灯具第1部分:一般要求与试验-GB/T24827-2009道路照明灯具性能要求-GB17743-2007电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法-GB17625.1-2003电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)-GB17625.2-2007电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制-GB/T18595-2001一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求当然，在我们需要评价其他灯具时，除了安全和电磁兼容标准，就没有相应的照明应用的产品性能标准了，当我们需要评价使用LED光源的灯具时，我们还没有LED是否得到很好应用的LED灯具特殊的性能要求的国家标准，而这就是我们要做的。（二）完善灯具标准体系的建议在现有灯具标准体系中，补充需要的灯具性能要求标准和LED性能特殊要求标准。1.灯具性能要求QQ:307422980章驰3/28/2010欢迎交流\指正[e-mail]在已有灯具性能要求的基础上，根据应用的需求，补充不同照明需求的性能标准，规定灯具的光度分布要求，灯具的小环境温度要求，灯具的可维护性要求，灯具的环境适宜性要求，等等。如隧道照明灯具性能要求，学校教室照明灯具性能要求。LED灯具的可维护性区分内置电源与外置电源，内置电源的灯具可维护性就只能是整体更换了，也就是自镇流LED模块不具备可维护性。2.LED灯具性能要求对LED灯具特殊性能要求，我们应从LED灯具的特性考虑，必要时还应从灯具的照明应用需要考虑，那么就可以满足LED灯具性能要求标准的需求，制定LED灯具性能要求的考虑如下：1．从LED灯具的特性出发，规定LED灯具性能的一般要求，包括流明维持率、正常工作条件下结温相关点的温度监测、色空间稳定性和色品的空间不均匀度、功率因数和效能等。2．灯具应用照明需求的标准从LED应用的热点，考虑相应的LED灯具性能要求，如LED道路灯具性能特殊要求、嵌入式LED灯具3．特殊性能要求、LED台灯特殊性能要求，包括灯具的功率、光通量等。（三）将来灯具标准的应用这样，当上述灯具标准的性能要求和LED灯具性能要求标准建立完成以后，当我们评价道路灯具性能时，除了上述标准以外，还应使用《LED灯具性能的一般要求》、《LED道路灯具性能要求》，当我们评价读写台灯时，还应使用《LED灯具性能的一般要求》、《LED台灯性能特殊要求》。QQ:307422980章驰3/28/2010