简述LED灯泡“能源之星”规范的创新与可借鉴之处

本文选自《半导体照明》杂志2013年第9期（总第43期）转载请注明：

普通照明用白炽灯泡，是历史最悠久、应用场所最广、数量最大的照明产品，但由于其光效较低，许多国家都已出台取代白炽灯泡的法令和措施。在已有技术中，荧光灯和LED灯是替代白炽灯较好的选择;荧光灯产品推向市场的时间早于LED灯，市场规模也大于LED灯泡，从这两个方面看，荧光灯是兄，LED灯是弟;其间，冷阴极荧光灯和无极灯都是荧光灯同类的改进产品，但正赶上LED照明产品风起云涌、蓬勃发展的年代，冷阴极荧光灯泡和无极灯泡变得相对不为普通大众所关注和了解。当然，现在LED灯的性能已大大超越了荧光灯泡(包括冷阴极荧光灯泡和无极灯泡)和白炽灯泡，全面取代荧光灯泡和白炽灯泡在产业上已成事实，这是照明历史上一件非常了不起的技术变革和产业变革。

历史上的荧光灯取代白炽灯，并未十分普及，至少在荧光灯上市之初的数十年，并不那么成功。为此，早在2006年美国能源部(DOE)对照明进行过市场与技术的研究，其中有一项研究成果是《美国紧凑型荧光灯通往市场之路的教训》，其总结了紧凑型荧光灯(CFL)在美国取代白炽灯的市场化道路上，为什么紧凑型荧光灯不成功?这份文件是其后制定LED标准规范的一份方向性经验指南。在多次提到的紧凑型荧光灯取代白炽灯泡市场不成功的原因中，一个重要的因素就是紧凑型荧光灯的性能规范和早期质量不佳，未能满足消费者的预期;因此，完备的LED产品性能规范和验证规范，对促进快速成长的LED照明技术进步和市场发展至关重要。

一、中国和国际IEC已出台和即将出台LED灯标准

下列有关LED灯泡的标准都是IEC标准和国家层面的国标或轻工业行业标准：

1.已有的国家标准和IEC标准

(1)GB24906-2010普通照明用50V以上自镇流LED灯安全要求(正在做与以下IEC 62560等同性修订);

(2)IEC62560-Self-ballasted LED-lamps for general lighting services>50V–Safety specifications;

(3)GB /T 24908-2010普通照明用自镇流LED灯性能要求(在做与以下IEC/PAS 62612等同性修订);

(4)IEC/PAS 62612 Self-Ballasted LED Lamps for General Lighting Services Performance Requirements;

(5)GB/T 29295-2012反射型自镇流LED灯性能测试方法;

(6)GB/T 29296-2012反射型自镇流LED灯性能要求;

2.已有的中国质量认证中心的节能认证标准

(1)CQC3129-2010反射型自镇流LED灯节能认证技术规范;

(2)CQC3130-2011普通照明用非定向自镇流LED灯节能认证技术规范;

3.在制订的国际IEC标准

(1)IEC 62663-1 Ed.1.0非自镇流LED灯第1部分安全要求(预计出版日2013-10);

(Non-ballasted LED-lamps-Part 1: Safety specifications(Forecast Publication Date 2013-10));

(2)IEC 62663-2 Ed.1.0非自镇流LED灯第2部分性能要求(预计出版日2014-09);

(Non-ballasted LED lamps-Performance requirements (Forecast Publication Date 2014-09));

(3)IEC62838 Ed. 1.0普通照明用电源电压不大于50Vr.m.s交流电压或120V无纹波直流电压的自镇流LED灯安全要求(预计出版日2014-12) (Self-ballasted LED-lamps for general lighting services with supply voltages not exceeding 50 V a.c. r.m.s. or 120 V ripple free d.c.-Safety specifications (Forecast Publication Date 2014-12);

(4)IEC 62776 Ed.1.0普通照明用双端LED灯安全要求(预计出版日2014-04)

(Double-capped LED lamps for general lighting services-Safety specifications(Forecast Publication Date 2014-04));

(5)IEC/TS 62861 Ed1.0LED产品的主要元件的可靠性测试(预计出版日2014-03)(Principal component reliability testing for LED-based products(Forecast Publication Date 2014-03));

4.制订中的国家标准(全国照明电器标准化技术委员会)

(1)20130035-Q-607非自镇流LED灯第1部安全要求(等同IEC 62663-1 Ed.1.0);

(2)20130042-Q-607 普通照明用电源电压不大于50Vr.m.s交流电压或120V无纹波直流电压的自镇流LED灯安全要求(等同IEC 62838 Ed.1.0);

(3)20130044-Q-607普通照明用双端LED灯安全要求(等同IEC 62776 Ed. 1.0);

(4)20130043-T-607普通照明用非定向自镇流LED灯规格分类;

(5)20130045-T-607普通照明用双端LED灯性能要求;

5.在制订的中国节能认证标准(全国能源基础与管理标准化技术委员会)

20130024-Q-469普通照明用LED射灯能效限定值及能效等级。

6.在制订的行业标准(工业和信息化部轻工行业标准)

QBCPZT 1157-201 LED球泡灯性能要求。

二、LED灯泡“能源之星”规范的创新与可借鉴处

我国的标准体系与欧洲、南美洲、阿拉伯国家(地区)、澳大利亚、南非、日本、韩国等大多数国家一样，加入了国际标准ISO、IEC体系。因此，我们的国家标准与IEC标准，基本上是等同的，如果有差异，还要向国际组织陈述理由，并向WTO发布公告，征询各国意见。

美国能源部(DOE)、北美照明学会(ANSI)、北美电器加工者协会(NEMA)等机构，在SSL固态照明技术和标准上早于其他国家进行投入很多，也产出很多。此外，LM-79、ANSI NEMAC78.377、LM-80、LM-82、TM-21等能源之星规范经过多次修订，都确保了美国在LED照明标准所处的先进地位。

美国LED照明标准不仅是技术研究的成果、产品发展与实践经验的总结，也是由利益关方进行自由、公开、民主评议投票的结果。如果我们仅习惯于自己已有的标准体系，不去兼容并蓄，积极关注和采用美洲标准体系，完善和发展我们自己的标准体系，这与我国作为世界照明产品加工基地和即将成为世界照明产品研发基地是不匹配的;此外，关注和研究美洲标准，对我国产品出口美洲会起到有益的帮助和引导作用。

2013年8月27日，美国能源署EPA公布了能源之星“灯泡(Lamp)”规范最终版本V1.0，试图将“LED一体式灯泡”与“紧凑型荧光灯灯泡(CFL)“两个规范进行整合成一个“灯泡”规范。该规范公开后，即可以有效采用;旧版本“LED一体式灯泡V1.4”和“紧凑型荧光灯CFL-V4.3”，过渡使用到2014年5月30日，依据这2个能源之星旧规范认可的产品，在2014年9月30日之后生产，不能再贴能源之星的标志上市，已有的能源之星网上列名也将取消。规范中有几项LED灯泡性能要求和测试方法，是我国标准体系和IEC标准中没有呈现的地方，或是能源之星规范的创新之处(相对我国与IEC体系)，值得关注和借鉴。[!--empirenews.page--]

1.光维持寿命测试

能源之星要求“灯泡”规范和“灯具”规范，光维持率都需要测试6000小时，相关的IES标准LM-80，TM-21也是设定这个最少的测试时间，这是基于寿命推导统计方法和LED寿命属性的研究结果，是美国固态照明技术研究对世界的一个贡献。

在国际电工委员会(欧洲)的LED标准，“IEC/PAS 62612-2009自整流通用照明LED灯泡性能要求” 和“IEC/PAS 62717-2011通用照明的LED模组性能要求”，这两本标准中，有关寿命方面的性能，除了IEC首次提出了额定寿命的1/4时间为寿命测试时间外，也注明了最大寿命测试时间是6000小时，在我国LED标准中，也陆续采用了6000小时的寿命测试时间，这些都体现了美国提出的6000小时光维持率，已被其他国家和组织广泛地认可。

6000小时，尤其在LED产品蓬勃发展更新换代很快的阶段，不是最好的办法。因此，各国都在寻找更快的寿命测试方法，北美照明学会也不例外，据说灯具的寿命测试时间有望简化到3000小时，以下是相关的北美照明学会在制订中的有关光维持寿命测试标准：

(1)IES LM-84LED灯泡、引擎和灯具的光通维持测试方法(Method for Measuring Lumen Maintenance of LED Lamps，Light Engines，and Luminaires);

(2)IES LM-85大功率LED灯泡测量方法 (Approved Method for the Measurements of High Power LEDs);

(3)IES LM-xx5LED可靠性测试(LED Reliability Tests);

(4)IES TM-26LED产品额定寿命的预估方法 (Method for Estimating the Rated Life of an LED Product);

(5)IES TM-28LED灯泡、灯具的光通维持预测方法(Prediction of Lumen Maintenance of LED Lamps and Luminaires)。

2.高温下光输出测试

美国LM-79测试标准是全世界第一部有关LED灯泡与LED灯具的测试标准，已被英国ECA、新西兰、澳大利亚、南美洲、以色列、IEA-4E等广为接受。LM-79的测试条件是被测试的LED产品周围1米处的环境温度保持为25℃，然而LED灯泡或LED光引擎在实际使用中周围的温度不止25℃，这就是LM-79测试结果的局限性，常温下25℃所测的光通数据不一定能反映LED光源(包括灯泡或引擎)在实际使用时的高温环境下的光学数据，因此，美国又率先制定了一本LM-82—LED光源或光引擎在高温下的测试方法标准。

能源之星“灯泡”规范规定：使用条件下的高温，例如55℃的环境下，测得的光输出(按照LM-82)与在常温环境下温度25℃时(按照LM-79)测得灯泡的光通相比，前者不得低于后者的90%。这条性能要求，以及该“灯泡”规范中列出的保持高温环境的几种方式，相比其他组织的LED标准在高温下进行老化而常温下测试光输出的方式，美国能源之星的规范更切合实际，更先进和科学，值得我国LED照明行业的标准借鉴和参考。

图 1 积分球内做光源的 LM-82 测试的高温控制盒

3.灯泡的光输出频率(Operation Frequency)与闪烁(Flicker)

LED灯作为照明用时，光输出的闪烁频率是照明舒适性的重要参数，图2的LED灯频闪测试图，其光输出大小并非恒定不变而是波动的，也有波幅、频率等参数，需要用来界定其光舒服程度;灯泡的能源之星规范草案4规定了LED灯泡的光输出频闪频率不低于120Hz;有调光(Dimming)功能的灯泡，其闪烁指数(Flicker Index)要低于0.001倍的光输出频率，在LED灯泡光输出频率不确定时，LED灯泡的闪烁指数要低于30%。闪烁指数计算，如图2，等于区域1/(区域1+区域2);闪烁测试标准IEEE PAR1789还在完善中，因此，该处与草案4不同，最终版本的灯泡 V1.0能源之星规范，没有规定闪烁指数的具体限值，只需要产品申请能源之星时，向审核机构报告光输出的频率周期，最大闪烁百分比，最大闪烁指数。

能源之星灯泡规范也公布了测试推荐方法。LED照明的操作频率与闪烁在北美NEMA标准中、美国IES参与主导的IEA-4E文件中，也有光输出频率与闪烁要求，在我国有关LED的标准中，据了解，尚未提出光输出频率与闪烁的要求。

图 2 LED 灯泡频闪测试图(Flash Photometer)

图 3 闪烁指数(Flicker Index)计算图

4.LED驱动的声学噪音(Noise)

能源之星“灯泡”和“灯具”规范中都有LED驱动的听觉噪音不得超过24db的要求，以前能源之星规范都没有明确的听觉噪音测试方法，这次灯泡的能源之星规范，第一次公布了测试方法指南和测试参照的有关国际标准ISO7574-4:1985 B.2.1和ANSI s12.55-2006/ISO 3745:2003，并规定测试6个方位和测试距离在1m以内，这样要求的噪音测试隔音室，预留的空间比较大，听觉噪音测试设备的成本很高。

能源之星此项要求，有效规范与预防LED照明的驱动电源在调光状态下可能造成声学噪音，因为传统的白炽灯泡没有声学噪音。据了解，在我国有关LED标准中，还没有提出LED驱动的噪音要求。因此，LED驱动电源、LED调光器、LED灯泡、LED灯具，以及LED室内照明设计的验收规范，都应该参考和借鉴。

在我国的标准体系中，基于已有的欧洲标准体系，多借鉴、吸收些美国的标准经验，对形成我国照明行业自己的标准体系有非常实际的帮助。此外，美洲市场作为重要的出口市场，借鉴其标准有着更迫切的实际需求。