1、引言

　　目前，固態(tài)照明產(chǎn)品主要應(yīng)用限于運輸行業(yè)，如汽車照明、機場照明、艦船照明、水上照明、交通信號和應(yīng)急車輛報警燈等。然而，在居住照明、商業(yè)照明、戶外街道和區(qū)域照明產(chǎn)品方面固態(tài)照明產(chǎn)品還沒有被廣泛采用。據(jù)國際權(quán)威的策略無限公司研究認為，“從現(xiàn)在到2012年LED照明市場將以28%的年平均速度增長。”

　　性能測試是固態(tài)照明產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化成功的關(guān)鍵，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，通過性能測試可以降低產(chǎn)品次品數(shù)、減少保修問題、評價產(chǎn)品的供應(yīng)鏈，從而改善整體產(chǎn)品質(zhì)量；其次，可以通過測試區(qū)別你與競爭對手的產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品性能差異化；再次，可以減少更換模具，重新設(shè)計、包裝、運輸、搬運的成本，從而節(jié)約資金;最后，可以增加消費者對產(chǎn)品的信心，擴大產(chǎn)品的市場占有率。

　　2、美國固態(tài)照明產(chǎn)品性能測試的標準化現(xiàn)狀

　　美國在制定LED標準規(guī)范方面，起步較早，發(fā)展很快，目前已形成了較為完善的安全、電磁兼容規(guī)范。美國電氣制造商協(xié)會、北美照明協(xié)會針對LED光源的特點，制定了有關(guān)電氣、光度和色度方面的要求及測試方法。本部分將對這些標準進行介紹與分析。

　　2.1 安全要求

　　美國市場對于半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的安全要求主要體現(xiàn)在LED模塊、控制模塊、電源、燈具及配件上。其中UL Subject 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細安全要求。此外，電源安全還可參照UL1310、UL1012或UL 60950-1中相應(yīng)規(guī)定。而UL 1598、UL1993、UL1574等系列傳統(tǒng)照明設(shè)備標準為半導(dǎo)體終端產(chǎn)品提出了安全規(guī)范。如果要進入美國市場，企業(yè)需要將以上要求進行綜合考量。

　　2.1.1 LED光源安全要求

　　現(xiàn)行的UL Subject 8750為2008年7月發(fā)布的第3版，對照明器具中使用的發(fā)光二極管光源確立了最低安全要求，共分12章，從適用范圍、適用要求、環(huán)境考量、機械結(jié)構(gòu)、性能測試等方面做了規(guī)定?？傮w上，UL subject 8750是LED產(chǎn)品進入美國一個重要的與其他安全評定標準并列的標準，在評定產(chǎn)品時，除了用該標準評估LED的安全性外，整個燈具產(chǎn)品仍然按照現(xiàn)有產(chǎn)燈具標準為評定依據(jù)。因此，企業(yè)需要將UL 8750與其他UL燈具標準綜合進行考慮。此外，企業(yè)也應(yīng)關(guān)注UL 8750的不斷更新和修訂。

　　2.1.2 LED終端產(chǎn)品及配件安全要求

　　UL Subject 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細安全要求，對于終端LED照明產(chǎn)品，最終還需結(jié)合UL有關(guān)終端照明設(shè)備的標準進行安全考核。這些標準主要包括：UL 1598《固定式燈具》、UL 153《便攜式燈具》、UL 1573《舞臺燈》、UL 48《信號燈》、UL 924《應(yīng)急燈》、UL 1993《自鎮(zhèn)流燈》、UL 1786《小夜燈》、UL 2108《低壓燈系統(tǒng)》、UL 1574《軌道燈》、UL 676《水下燈具》、UL 1838《低壓景觀燈》、UL 588《圣誕燈串》、UL 2388《水管燈》等。此外，關(guān)于燈頭可以參照UL 496《燈頭》進行考量。

　    1、引言

　　目前，固態(tài)照明產(chǎn)品主要應(yīng)用限于運輸行業(yè)，如汽車照明、機場照明、艦船照明、水上照明、交通信號和應(yīng)急車輛報警燈等。然而，在居住照明、商業(yè)照明、戶外街道和區(qū)域照明產(chǎn)品方面固態(tài)照明產(chǎn)品還沒有被廣泛采用。據(jù)國際權(quán)威的策略無限公司研究認為，“從現(xiàn)在到2012年LED照明市場將以28%的年平均速度增長。”

　　性能測試是固態(tài)照明產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化成功的關(guān)鍵，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，通過性能測試可以降低產(chǎn)品次品數(shù)、減少保修問題、評價產(chǎn)品的供應(yīng)鏈，從而改善整體產(chǎn)品質(zhì)量；其次，可以通過測試區(qū)別你與競爭對手的產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品性能差異化；再次，可以減少更換模具，重新設(shè)計、包裝、運輸、搬運的成本，從而節(jié)約資金;最后，可以增加消費者對產(chǎn)品的信心，擴大產(chǎn)品的市場占有率。

　　2、美國固態(tài)照明產(chǎn)品性能測試的標準化現(xiàn)狀

　　美國在制定LED標準規(guī)范方面，起步較早，發(fā)展很快，目前已形成了較為完善的安全、電磁兼容規(guī)范。美國電氣制造商協(xié)會、北美照明協(xié)會針對LED光源的特點，制定了有關(guān)電氣、光度和色度方面的要求及測試方法。本部分將對這些標準進行介紹與分析。

　　2.1 安全要求

　　美國市場對于半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的安全要求主要體現(xiàn)在LED模塊、控制模塊、電源、燈具及配件上。其中UL Subject 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細安全要求。此外，電源安全還可參照UL1310、UL1012或UL 60950-1中相應(yīng)規(guī)定。而UL 1598、UL1993、UL1574等系列傳統(tǒng)照明設(shè)備標準為半導(dǎo)體終端產(chǎn)品提出了安全規(guī)范。如果要進入美國市場，企業(yè)需要將以上要求進行綜合考量。

　　2.1.1 LED光源安全要求

　　現(xiàn)行的UL Subject 8750為2008年7月發(fā)布的第3版，對照明器具中使用的發(fā)光二極管光源確立了最低安全要求，共分12章，從適用范圍、適用要求、環(huán)境考量、機械結(jié)構(gòu)、性能測試等方面做了規(guī)定?？傮w上，UL subject 8750是LED產(chǎn)品進入美國一個重要的與其他安全評定標準并列的標準，在評定產(chǎn)品時，除了用該標準評估LED的安全性外，整個燈具產(chǎn)品仍然按照現(xiàn)有產(chǎn)燈具標準為評定依據(jù)。因此，企業(yè)需要將UL 8750與其他UL燈具標準綜合進行考慮。此外，企業(yè)也應(yīng)關(guān)注UL 8750的不斷更新和修訂。

　　2.1.2 LED終端產(chǎn)品及配件安全要求

　　UL Subject 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細安全要求，對于終端LED照明產(chǎn)品，最終還需結(jié)合UL有關(guān)終端照明設(shè)備的標準進行安全考核。這些標準主要包括：UL 1598《固定式燈具》、UL 153《便攜式燈具》、UL 1573《舞臺燈》、UL 48《信號燈》、UL 924《應(yīng)急燈》、UL 1993《自鎮(zhèn)流燈》、UL 1786《小夜燈》、UL 2108《低壓燈系統(tǒng)》、UL 1574《軌道燈》、UL 676《水下燈具》、UL 1838《低壓景觀燈》、UL 588《圣誕燈串》、UL 2388《水管燈》等。此外，關(guān)于燈頭可以參照UL 496《燈頭》進行考量。

　　3、電源安全要求

　　UL Subject 8750提到，電源及LED驅(qū)動可以根據(jù)UL 1310、UL 1012和UL 60950-1適應(yīng)的要求進行評估，并且結(jié)合UL Subject 8750中列出的補充規(guī)定以判定其符合性。UL 1310主要對戶內(nèi)和戶外使用的2類電源和電池充電器的安全要求進行了規(guī)定，現(xiàn)行版本為UL在2005年5月發(fā)布的第5版，并在2010年04月作了修訂。UL 1012主要對非2類電源的安全要求進行規(guī)定。該標準涵蓋輸入額定電壓小于等于600V、直流或交流電、至少一個輸出不為2類、并且預(yù)期用于美國NEC(ANSI/NFPA 70)普通位置的便攜式、駐立式和固定電源設(shè)備。

　　3.1 光電、色度性能測試要求

　　作為一種新型光源，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品在其光電和色品特性與其他光源有著較大差異，因此不能完全引用傳統(tǒng)光源的標準對其進行測量。其中，美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)和美國國家標準照明集團(ANSLG)聯(lián)合發(fā)布了ANSI C 78.377-2008《固態(tài)照明產(chǎn)品色度規(guī)范》；此外，北美照明工業(yè)協(xié)會IESNA發(fā)布的IESNA LM-79-08《批準的固態(tài)照明產(chǎn)品電氣和光度測量方法》和IESNA LM-80-08《批準的LED光源流明維持測量方法》，在半導(dǎo)體照明電氣和光度測量、光衰維持方面起著里程碑作用。

　　3.1.1 IESNA LM-79-08

　　LM-79-08《批準的固態(tài)照明產(chǎn)品電氣和光度測量方法》規(guī)定了標準條件下進行光通量、電功率、光強分布、色品的可重現(xiàn)性測量的程序和預(yù)防措施。標準適用于基于LED的帶電子控制裝置和散熱器的SSL產(chǎn)品，用交流或直流驅(qū)動的SSL產(chǎn)品。本標準不適用于要求有外部驅(qū)動電路或外部熱沉(LED芯片、LED插件或LED組件)的SSL產(chǎn)品。

　　標準介紹了產(chǎn)品在測量時的各種要求。在測量時，環(huán)境溫度應(yīng)保持在25℃±1℃。SSL產(chǎn)品的支撐裝置應(yīng)采用熱傳導(dǎo)性較差的材料(如聚四氟乙烯)。測量裝置內(nèi)的空氣流動應(yīng)足夠小，以免影響到裝置所產(chǎn)生的正常的空氣對流。測量時還應(yīng)當注意SSL產(chǎn)品的老化和穩(wěn)定問題。在測量總光通量時，可采用積分球系統(tǒng)或測角光度計。

　　此外，該標準還對流明強度分布測量、流明效率計算以及色度坐標、相關(guān)色溫和顏色指數(shù)的測試方法進行規(guī)定。

　　3.1.2 IESNA LM-80-08

　　LM-80-08《批準的LED光源流明維持測量方法》適用于測量LED封裝、陣列和模組光通量的維持。與傳統(tǒng)光源不同，LED光源的光通維持率是逐步下降的，當下降到標準規(guī)定的數(shù)值時，便認為其壽命已終結(jié)。

　　該標準提供流明維持測試方法(L70 =Time to 70% Lumen Maintenance);LED光源在三種溫度下運行時進行光度測試：55℃、85℃和XX(由制造商選擇);測試時間：至少工作6000小時，每1000小時采集一次數(shù)據(jù)。本標準并不提供關(guān)于預(yù)測或推斷的指導(dǎo)。目前正在制定的IES TM-21-XX標準將會涉及。

        3.1.3 ANSI C 78.377-2008

　　ANSI C 78.377-2008《固態(tài)照明產(chǎn)品色度規(guī)范》規(guī)定了日常固態(tài)照明產(chǎn)品(SSL)建議使用的色度范圍。標準適用于基于LED的、集成了控制電路和散熱槽，因此只需要交流或直流電源便可運行的SSL產(chǎn)品。標準適用于整個照明產(chǎn)品，即包括光源和支撐裝置，但是不適用于不帶光源的單獨銷售的支撐裝置。同時只適用于室內(nèi)日常照明用的產(chǎn)品，而不適用于室外和一些有意發(fā)出彩光的產(chǎn)品。對于非日常照明，色度要求可適當放寬。

　　該標準使用的色度坐標和色溫是基于國際照明委員會色度體系。標準主要要求參考了ANSI C 78.376 對于熒光燈的色度要求，但是對其進行了適當修改以符合SSL產(chǎn)品的特點。對于SSL產(chǎn)品，其額定相關(guān)色溫(CCT)應(yīng)屬于2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K的一種。

　　3.2 EMC要求

　　半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的電磁兼容要求目前適用的還是傳統(tǒng)的照明設(shè)備的相關(guān)標準。當設(shè)備工作時產(chǎn)生的射頻信號的頻率大于9kHz時，應(yīng)使用FCC Part 18來進行測試。為了判定是使用FCC part 18 還是part 15，必須先檢查從電源端輸入至產(chǎn)品本身的工作頻率。對于LED照明產(chǎn)品，如果產(chǎn)品使用開關(guān)電源作為電源供應(yīng)，而電源的工作頻率大于9kHz(整流前)，則必須滿足FCC part 18的要求。FCC part 18規(guī)定了設(shè)備的通用技術(shù)要求和工作條件、設(shè)備的許可和識別、設(shè)備的工作頻率等內(nèi)容。其中，F(xiàn)CC part 18.305 和FCC part 18.307具體規(guī)定了照明設(shè)備的輻射和傳導(dǎo)限值。如果電源工作頻率小于9kHz或是使用直流供電，則適用FCC part 15。FCC part 15規(guī)定了有意和無意發(fā)射體輻射騷擾和傳導(dǎo)騷擾的測量方法、限值等技術(shù)要求，還明確規(guī)定了相關(guān)產(chǎn)品的認證流程、市場管理條例以及處罰辦法等。當然，由于9kHz以下的LED照明器具極少，因此企業(yè)主要需要考慮FCC part 18的要求。

　　3.3 能效要求

　　隨著能源、低碳經(jīng)濟成為世界各國關(guān)注的重點領(lǐng)域，對新型半導(dǎo)體照明產(chǎn)品制定能效規(guī)范越來越迫切。美國能源之星計劃于2007年9月頒布，2008年12月該計劃又進行了重大修訂，目前最新的1.1版已經(jīng)在2009年2月正式生效。該計劃首先對燈具、LED模塊/陣列/電源提出通用要求，然后對近期應(yīng)用燈具及未來性能目標分別提出要求。同時，該認證計劃還提出了固態(tài)照明產(chǎn)品2011年9月之后需要達到的性能目標。在光效方面，要求至少達到70lm/W。此外，能源之星還計劃對眩光做出要求，但“最低光輸”及“區(qū)間流明密度要求”這兩項指標在未來性能目標中不使用。

　　2009年1月，“能源之星”發(fā)布了有關(guān)整體式LED燈能效認證的草案。2009年5月能源部又對草案進行修訂。草案2共分三部分：面向所有整體式LED燈的要求;非標準燈的能效要求;替換燈的能效要求。

　　3.4 正在起草的標準

　　美國標準技術(shù)研究院(NIST)正在制定節(jié)溫(Junction Temperature)評估測試方法和IESNA的《大功率LED電氣和光度測量方法》。另外，CIE TC1-69《白光源顯色》、ANSI C82.SSL1《固態(tài)照明電源和驅(qū)動運行特征和電氣安全》也正在制定當中。

　　4、美國固態(tài)照明產(chǎn)品性能測試標準化趨勢

　　隨著固態(tài)照明技術(shù)和市場的成熟，固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)對測試和標準的理解也在最近幾年獲得了極大的發(fā)展?，F(xiàn)在，產(chǎn)業(yè)界有很多固態(tài)照明性能標準譬如LM-79和ANSI C78.377可供使用，因此，美國固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)內(nèi)的專家更多地將精力用于填補標準空白。對于元組合件測試，專家已經(jīng)形成了如何確定測試條件、如何使不同測試方法建立相互關(guān)聯(lián)的具體想法;對于SSL燈測試，專家也就LM-79標準的修改和擴展達成了一致建議，以改善實施的連續(xù)性和擴展對燈引擎的覆蓋。對于元組合件和燈，有些情況需要考慮進行系列測試以描述運行條件(如溫度、驅(qū)動電流)下的照明產(chǎn)品性能。

　　2009年3月美國能源部資助的“舊金山固態(tài)照明研討會”以及基準項目的圓桌會議都討論了政府資助固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)的研究方向，從標準制定的角度，會議也給出了今后研究的關(guān)鍵領(lǐng)域：

　　(1)能效——需要與當前的熒光技術(shù)進行對比測試。

　　(2)光測量與顏色——不同的照明應(yīng)用需要不同的光輸出分布和色溫。

　　(3)LED的熱量管理——發(fā)熱效應(yīng)引起的性能下降(光輸出和流明衰減)和可靠性問題。

　　(4)流明維持和壽命——流明值隨時間衰減的快慢;建立壽命測試參數(shù)以更好的管理LED壽命。

　　5、美國固態(tài)照明產(chǎn)品性能測試的標準開發(fā)項目與方法

　　5.1 美國能源部基準項目(DOE’s CALiPER Program)

　　基準項目旨在技術(shù)發(fā)展初期向公眾提供客觀的產(chǎn)品性能信息，幫助買方對新的固態(tài)照明產(chǎn)品建立信心，并指導(dǎo)開發(fā)、篩選和采納可靠的、標準化的固態(tài)照明產(chǎn)品測試程序和測試方法，項目中涉及的性能特征評估包括：光輸出和分布、色彩品質(zhì)、電性能、可靠性包括熱量管理和流明衰減。

　　參與基準項目測試的獨立測試實驗室必須提前獲得資格，完成LM-79固態(tài)照明光源和燈具的積分球法和(或)分布光度計法的循環(huán)測試認證(round-robin verification)。獲得資格的實驗室必須和基準項目簽訂合同，且每年更新。附加基準項目測試也可以按照需要在美國國家標準技術(shù)研究院(NIST)或太平洋西北國家實驗室(PNNL)完成。

　　獲得資格的獨立實驗室有Gamma Scientific –San Diego, CA(循環(huán)測試認證進行中)、Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder, CO、Lighting Research Center. Rensselaer Polytechnic Institute-Troy, NY(僅積分球法)、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、OnSpeX/CSA International-Atlanta, GA(僅積分球法)、Orb Optronix Inc.-Kirkland, WA(循環(huán)測試認證進行中)。

　　2008年基準項目有認證資格的實驗室：

　　積分球法實驗室包括Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder,CO、Intertek-Cortland,NY、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ、OnSpeX/CSA International-Atlanta, GA;

　　分布光度計法實驗室包括Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder, CO、Intertek-Cortland,NY、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ。

　　照明研究中心(Lighting Research Center，LRC)的固態(tài)照明系統(tǒng)和技術(shù)聯(lián)盟項目(ASSIST Program)成立于2002年，旨在推動有效使用固態(tài)照明產(chǎn)品和促進市場認可，同時，為推動和促進LED技術(shù)提供教育、研究和示范工具。

　　5.2 標準化測試方案

　　美國基準項目推薦制造商，在制定性能測試計劃之前，優(yōu)先考慮5個問題：產(chǎn)品用于做什么;產(chǎn)品的使用環(huán)境;產(chǎn)品內(nèi)在設(shè)計特征;對買家、定購商和終端用戶而言，最重要的產(chǎn)品性能特征;如何規(guī)劃產(chǎn)品使其從競爭中脫穎而出。

　　在此基礎(chǔ)之上，按4個階段去制定適合產(chǎn)品的性能測試方案，具體包括：

　　研究和開發(fā)測試，用于新產(chǎn)品設(shè)計評估;

　　供應(yīng)商驗證測試，用于評估可替代的元件/材料和監(jiān)控產(chǎn)品供應(yīng)鏈;

　　申明驗證測試，用于支持你的產(chǎn)品營銷宣傳和性能測試項目獲得批準;

　　對比測試，用于對比評估你和競爭者的產(chǎn)品。

　　6、結(jié)語

　　固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)作為新興高科技產(chǎn)業(yè)，正朝著高光效、穩(wěn)定性、可靠性方向不斷前進。我國在制定LED標準時，首先要解決LED光源在照明中的特性要求，確定LED光源的技術(shù)要求，并且通過對LED的檢測尋找LED的主要技術(shù)特性和技術(shù)參數(shù)，確定我國照明LED的技術(shù)水平和相關(guān)的技術(shù)指標及技術(shù)要求。

　　美國標準、認證在國際上的認可度非常高，參考其進行固態(tài)照明產(chǎn)品性能測試，有助于我國企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、開拓國際市場。

　　參考文獻

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　　[2] 施曉紅.美國能源部對固態(tài)照明產(chǎn)品能源之星認證的試驗方法[C].LED道路照明燈具研討會論文集,2009.

　　[3] 屈素輝.LED技術(shù)標準和檢測方法探討[C].全國半導(dǎo)體照明技術(shù)與應(yīng)用研討會,2004.

　　[4] 李愛仙.美國的照明系統(tǒng)及照明產(chǎn)品能效標準[J].中國照明電器,2001(3):21~23.

        作者：深圳標準技術(shù)研究院 詹煒 陳展展