LED燈具標準體系建設研究

　　LED 進(jìn)入照明領(lǐng)域，在照明領(lǐng)域中出現了各種各樣的LED 產(chǎn)品，比如LED 替代白熾燈、MR16、PAR
燈、熒光燈的光源和一系列燈具，如裝飾燈具、道路燈具、投光燈具、嵌入式燈具和臺燈等等。在LED
產(chǎn)品出現和應用的同時(shí)，用戶(hù)對LED 燈具產(chǎn)品的質(zhì)量也提出了要求，經(jīng)常有人問(wèn)：LED 燈具有考核標準
嗎？

作為一種受人矚目的新的照明產(chǎn)品，使用 LED 光源的燈具如何滿(mǎn)足應用的要求，并對其在安全、激
光安全、性能和能效方面的表現進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)，是目前LED 燈具產(chǎn)品面臨的一大課題。
要解決這一問(wèn)題，應從了解現有燈具標準體系開(kāi)始，明確制定燈具標準的基本原則，當以科學(xué)的眼光
看清LED 燈具的特性時(shí)，我們就會(huì )了解，現有燈具標準已經(jīng)覆蓋了LED 燈具，由于LED 燈具的一些特性，
還需要對LED 燈具提出附加要求，制定LED 燈具的特殊要求標準。

　　一、我國燈具標準體系已經(jīng)基本建立并在逐步完善

在 LED 光源尚未進(jìn)入照明領(lǐng)域時(shí)，我國的燈具標準體系已經(jīng)基本建立完成。內容涉及到燈具的電氣安全、燈具的光度測量、個(gè)別常用燈具的性能要求和電磁兼容要求[1]，以及重要燈具另部件的技術(shù)要求。近年來(lái)，隨著(zhù)國家能源政策的出臺和節能減排要求的公布，目前還正在對常用燈具的能效進(jìn)行研究并制訂相應的節能要求和標準。

我國在制訂上述標準中基本上采用下列原則：凡是涉及人身和財產(chǎn)安全的安全標準都等同采用國際標準，如IEC，對光度標準和個(gè)別常用燈具的性能要求以及重要燈具另部件的技術(shù)要求根據國際標準(有CIE-國際照明委員會(huì )和IESNA-北美照明學(xué)會(huì ))和國內的具體情況制訂適合國情的標準。至于當前開(kāi)展的常用燈具的節能要求—能效指標及其評價(jià)，也參考國內和國外的標準制定適合我國情況的標準[2]。

二、在制訂上述標準中一些基本看法和掌握原則

燈具是與人類(lèi)活動(dòng)和社會(huì )發(fā)展息息相關(guān)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，規范它的質(zhì)量水準是一件涉及國計民生的重要事情，因此在以往的標準制訂過(guò)程中始終貫徹以下幾個(gè)原則:

　　1.光源發(fā)光和燈具用光的兩分離原則

任何場(chǎng)合照明使用的光線(xiàn)都是光源發(fā)出的，而不是燈具，燈具只是為了使光發(fā)散得更好、使用上更安全方便而提供的一種設備，因此燈具的標準僅規定如何用好光源的內容，不涉及對光源本身的要求，如發(fā)光和構造等方面。

2.燈具命名與光源分離的原則

燈具是利用光源發(fā)出的光線(xiàn)，而光線(xiàn)就是為了照明服務(wù)，因此燈具的取名與標準命名的走向與光源無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)不會(huì )制訂“白熾燈投光燈具和金鹵燈投光燈具”之類(lèi)的標準。

3.燈具標準的命名就是為了照明服務(wù)的原則

采用光源發(fā)出的光用來(lái)照明服務(wù)一定要通過(guò)燈具，直接在現場(chǎng)工作的各種光源也是以燈具形式出現的，我們稱(chēng)呼的是燈具而不是光源，只是在需要說(shuō)清楚時(shí)才在后面加上一句采用什么光源的補充的話(huà)，因此燈具的命名直接體現它的服務(wù)能力、對象和場(chǎng)所。

4.安全和性能兩分離的原則

燈具是電器產(chǎn)品，用電安全是頭等大事，況且國際上也見(jiàn)安全要求看成應該統一的內容并出現和實(shí)施了許多國際性、地區性或國家的基礎標準，如IEC、CIE[3],以及歐洲、韓國以及臺灣地區等的標準。至于燈具的性能標準，大多是各國根據自己的特點(diǎn)和要求加以規范或制訂，沒(méi)有強制要統一，因此，內容上有時(shí)會(huì )差異較大。

　　5.強調在燈具標準中要用好光源的原則

許多光源在不同的工況條件下有不同的表現，有的變亮了，有的變暗了，有的會(huì )縮短壽命，如此等等。關(guān)鍵的問(wèn)題是光源的性能與環(huán)境溫度有關(guān)。為了用好光源，規定燈具提供的環(huán)境是極其重要的內容。

三、LED 發(fā)展并應用于照明后，采用LED 為光源的一些情況

（一）LED 的一些表現和人們對它的揣測

　?。?）LED 與傳統光源不同的地方
一種怕熱的光源；
一種2π方向發(fā)光的光源；
一種光源和燈具基本不能分開(kāi)的燈具。
　?。?）LED 在節能和環(huán)保上的表現使人們更為重視的心態(tài)和期待從發(fā)揮LED 的功效、用好LED 上與傳統燈具有不同的內容。
（3）LED 還有不少不盡如人意的地方尚未了解深和透，造成不少未知世界。讓人猜測……

　?。ǘ┎捎肔ED 的燈具的一些特性

不論是傳統光源燈具還是LED 燈具，其功能是相同的，都是為各類(lèi)場(chǎng)所提供安全舒適的功能照明或五光十色的裝飾照明。燈具設計的任務(wù)是從光源出發(fā)，通過(guò)光學(xué)系統、電氣配件、散熱措施和機械部件和結構的良好合，形成一個(gè)既具有環(huán)境適應性、又具有良好照明性能、同時(shí)還能和諧地存在于一個(gè)環(huán)境中的照明器具。

LED 具有與傳統光源不同的特性，LED 燈具也呈現出與傳統燈具不同的方面。

　　1.光學(xué)系統

燈具的光學(xué)系統是燈具的靈魂，其目的是根據選定光源的特性設計一套符合照明要求的燈具光學(xué)系統。通常燈具的光學(xué)系統由光源、燈座、反射器和透光罩組成。

與傳統光源燈具的光學(xué)系統相比，LED 燈具光學(xué)系統具有如下特性：

（1）光學(xué)系統一般由LED 芯片和透鏡組成LED 單元或LED 單元陣列組成，陣列有時(shí)排列在平整的鋁基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上，燈具使用、或不使用透光罩。

由于 LED 單元具有2π發(fā)光的光度特性，燈具的光度系統與傳統光源燈有很大區別。

制造商根據照明需求，將多個(gè) LED 單元或數十個(gè)LED 單元組合在基板上，而這種組合是由燈具制造商完成的，所以必須控制組合后LED 單元光色的一致性，考核LED 燈具的色空間均勻度。

（2）由于LED 的光電特性對PN 結溫度的變化非常敏感；封裝樹(shù)脂在高溫和強光照射下會(huì )快速劣化；長(cháng)期的光輻射會(huì )使熒光粉的光致轉換率逐漸降低，并導致色座標會(huì )偏移。

在給出 LED 燈具壽命評價(jià)方法時(shí)，應考慮溫度的影響，并在限制色偏移的條件下，考核LED 燈具的流明維持率。

　　2.電氣配件

LED 驅動(dòng)電源是構成LED 燈具性能優(yōu)劣的關(guān)鍵要素，也是燈具選擇或設計要件之一。

LED 是2V—3V 的低電壓恒流源驅動(dòng)，所以不象普通的白熾燈泡可以直接連接220V 的交流市電，必須要設計復雜的變換電路驅動(dòng)LED。

LED 燈具電氣設計應考慮燈具要使用LED 特性和數量、燈具的安裝地點(diǎn)，以及燈具在電網(wǎng)中的位置來(lái)考慮電氣安全、恒流驅動(dòng)、抗擾度和EMI，選擇或設計合適的LED 驅動(dòng)電源。

LED 驅動(dòng)電源的可選擇參數包括與內部元器件工作溫度相關(guān)的測溫點(diǎn)與溫度、驅動(dòng)方式（恒壓型、恒流型、或恒壓恒流混合型）、功率因數、輸出電流和輸出電壓的穩定性、單一功率負載或功率范圍負載、能效等級。如是獨立式安裝，外殼防護等級、防觸電類(lèi)型、浪涌和雷擊防護的適宜性也是重要參數。

除了驅動(dòng)電源本身以外，它與LED 模組的電氣連接也是LED 燈具電氣系統的重要組成部分，應充分考慮這些電氣連接的安全性，包括應采用標準的連接件、充分絕緣、防觸電保護等，特別應注意的是，由于可能存在多路連接，未來(lái)保證安裝和維護是電氣連接的正確可靠，應對連接件進(jìn)行識別，如電源極性標記等。

　　3.散熱措施

與傳統光源燈具一樣，LED 燈具也是會(huì )發(fā)熱的，LED 燈具的熱來(lái)自L(fǎng)ED 光電轉換中的損耗以及LED驅動(dòng)電源。

傳統電光源按發(fā)光原理分為典型白熾燈的熱幅射光源和熒光燈等的氣體放電光源兩大類(lèi)，前者是利用物體加熱時(shí)輻射發(fā)光的原理做成的光源，而后者是在高溫和電場(chǎng)雙重作用下，直接激發(fā)形成分子發(fā)光，兩者的發(fā)光過(guò)程都需要熱，同時(shí)，產(chǎn)生的熱與發(fā)出的光一起向周?chē)椛洹?BR>
LED 的發(fā)光原理是在外加電能量作用下，芯片中PN 結電子和空穴的輻射復合發(fā)生電致發(fā)光，由于轉換效率的問(wèn)題，最終大概只有30％的輸入電能轉化為光能，其余70％的能量主要以非輻射復合發(fā)生的點(diǎn)陣振動(dòng)的形式轉化熱能。需要說(shuō)明是LED 發(fā)光過(guò)程中產(chǎn)生的熱并不是LED 達到標稱(chēng)工作狀態(tài)所需要的，相反，LED 亮度輸出與溫度成反比，而且熱傳遞的方式不是輻射而是傳導。

從 LED 發(fā)光原理和熱傳遞特性考慮，與傳統燈具有很大不同的熱管理是LED 燈具散熱設計的重要任務(wù)，其目標有效地將LED 芯片的