海峡两岸LED照明产品标准对比研究

2011-02-19林立南

中国质量与标准导报 2011年12期

林立南

1 前言

作为新兴产业,LED照明产业发展很快,产品应用也越来越广泛。相关国际标准化组织,欧、美、日,中国和中国台湾等国家和地区标准化组织都加强了相关基础性标准、应用产品标准的研究和编制工作,取得一些成果。通过对LED照明标准采集、翻译整理、研究,建立国内外LED照明产品分类标准动态信息库,掌握标准、技术、相关政策发展趋势,建立LED照明标准化研究体系,为 LED照明行业按国际标准和国外先进标准组织技术创新、生产提供服务。在此基础上通过参与海峡两岸LED照明标准化的交流与协作,为研发两岸共通标准奠定技术基础。

2 海峡两岸LED照明标准化体系

台湾LED照明标准化体系分为3个层级:

台湾地区标准:由“经济部标准检验局”依规定程序制定,可供公众使用的标准(以CNS为标准代号);

团体标准:有相关协会,公会等专业团体制定或采用的标准;

公司标准:由各企业公司制定及推行。

台湾有关标准化部门重视LED及相关照明标准的制定工作,依据相关标准、技术法规以及科研、产业、应用等意见和建议,在LED材料标准、LED芯片标准、LED标准、LED照明产品标准、LED照明系统标准以及LED照明相关标准方面已制定近百份的CNS标准及团体标准。近几年在LED照明产品标准方面,台湾有关标准化部门制定了包括CNS 15174—2008《LED模组之交、直流电源电子式控制装置-性能要求》、CNS 15247—2009《照明用发光二极体元件与模组之一般寿命试验方法》、CNS 15250—2009《发光二极体模组之光学与电性量测方法》、CNS 15357—2010《一般照明用LED模组-安全性规范》、CNS 15233—2008《发光二极体道路照明灯具》、CNS 15438—2010《双灯帽直管型LED光源-安全性要求》等一系列标准。

在中国政府各部门、标准化组织、行业和企业的共同努力下,近几年完成大量的LED及相关照明标准的研究和制定工作,逐步形成了涉及LED材料标准、LED芯片标准、LED标准、LED照明产品标准、LED照明系统标准以及LED照明相关标准的几百份国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。近几年在LED照明产品标准方面,有关标准化部门发布实施了包括GB/T 24825—2009《LED模块用直流或交流电子控制装置性能要求》、GB 19510.14—2009《灯的控制装置第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》、GB/T 24823—2009《普通照明用 LED模块性能要求》、GB/T 24824—2009《普通照明用LED模块测试方法》、GB 24819—2009《普通照明用 LED模块安全要求》、GB 24906—2010《普通照明用50 V以上自镇流 LED灯安全要求》、GB/T 24908—2010《普通照明用自镇流 LED灯性能要求》、GB/T 24907—2010《道路照明用LED灯性能要求》、GB/T 24909—2010《装饰照明用LED灯》等一系列标准。

3 海峡两岸LED照明产品标准对比

(1)CNS 15250—2009《发光二极体模组之光学与电性量测方法》、CNS 15247—2009《照明用发光二极体元件与模组之一般寿命试验方法》与GB/T 24824—2009《普通照明用LED模块测试方法》标准对比

CNS 15250—2009《发光二极体模组之光学与电性量测方法》主要引用标准CIE 127—2007《Measurement of LEDs》[发光二极管(LED)测量],而GB/T 24824—2009《普通照明用 LED 模块测试方法》非等效采用 CIE127—2007标准。CNS15250—2009在量测条件中,增加了对系统不确定度的规定。

CNS15250—2009中注意事项(7.1.4),规定等待时间(tw)由厂商提供;GB/T24824—2009标准在4.4中给出判定LED模块稳定工作条件为:15min内、光通量或光强变化小于0.5%。

CNS15250—2009中光强度空间分布[Iv(θ,ψ)](7.3)规定量测配置——LED 模组光强度的量测架构和量测程序,用于光强分布和光束角量测,基础方法,适应性广;GB/T24824—2009中光强分布和光束角的测量(5.3)规定选用A7.2中的分布光度计测量LED模块的空间光强和光束角,多种方法供选用、明确,可选择。

CNS15250—2009中全光通量采用积分球量测法(7.4.2.2)与测角光度计量测法(光照度积分法(7.4.2.1.1)、光强度积分法(7.4.2.1.2)与GB/T24824—2009采用的总光通量的基准测量方法(5.2.1)、光强积分法测量光通量(5.2.2)、积分球法测量光通量(5.2.3)基本一致。

CNS15250—2009中发光光谱分布(7.5)与GB/T24824—2009颜色特性测量(5.4)基本一致。

在寿命试验方面,GB/T24824—2009中开关、寿命和发光维持特性试验(5.5)规定了试验方法。

其开关试验,以30s开和30s关为一个开关循环,如被测LED模块能正常点亮,则记为一次有效开关,记录被测LED模块的连续的有效累计开关试验次数。如被测LED模块连续3次不能正常点亮或LED模块失效,则终止试验。

其寿命试验应在25℃±5℃的环境温度中进行,试验时至少每隔300h记录照度,LED模块每点燃2h45min之后,应关闭15min试验,关闭时间不计入寿命时间。

在规定条件下正常点燃 LED模块,当时间达到3000h和6000h时,测量LED模块的总光通量和平均颜色,并与LED模块的初始值(1000h)比较,计算LED模块在该时间点上的光通维持率和颜色漂移。

GB/T24824—2009中附录 D(规范性附录)——LED的模块推算寿命测量方法,其外推计算,是以LED模块1000h的光通量的相对值为外推起始值,利用1000h到6000h的光通量的相对值数据,外推出LED模块光通量下降到外推起始值的70%或50%的时间,即为推算寿命值。

而CNS15247—2009《照明用发光二极体元件与模组之一般寿命试验方法》标准中LED模组之一般寿命试验方法(7.2)规定了 LED模组之一寿命试验方法。其中寿命试验应分别在3个参考点温度(Tref)下进行,建议Tref45℃±2℃、65℃±2℃及85℃±2℃。LED模组光电特性量测之间隔时间,由衰减程度决定,衰减严重时,则建议每168h量测1次,量测3次后,再由衰减程度决定间隔时间,建议每衰减1%即量测1次。

在CNS15247—2009标准中量测仪器与装置(6.3),规定了LED散热座与环境温度之温差应小于试验所需之容许误差值。

CNS15247—2009标准附录 A(参考)——进行LED元件与模组一般寿命推估之指导方针,其LED模组寿命推估试验采用在试验的LED模组群体中衰减最慢的LED模组,其相对光输出衰减至初始值(1000h)的90%时停止试验,将相对光输出实验数据(应大于15点)以合适的数学式近似,推算个别L70或L50,再以适当之统计分配模型计算LED模组群体寿命。

显然,GB/T24824—2009与 CNS15247—2009对LED模块(模组)有关寿命的试验方法有明显差异,试验结果就会不一样,应加以关注。

CNS15247—2009中有关 Tref45℃±2℃、65℃±2℃及85℃±2℃和LED散热座与环境温度之温差的规定为以后具体LED照明应用产品标准的要求和试验研制引用提供了便利。

(2)CNS15174—2008《LED模组之交、直流电源电子式控制装置性能要求》与GB/T24825—2009《LED模块用直流或交流电子控制装置性能要求》、GB19510.14—2009《灯的控制装置第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》标准对比CNS15174—2008标准中规定“本标准中所有之控制装置,应符合IEC61347-2-13之要求(4.7)”与GB19510.14—2009(IEC61347-2-13:2006,ITD)相一致。

尽管CNS15174—2008标准在表述上与GB/T24825—2009标准不尽一致、但在内容上基本一致,其实际上包含了产品的性能、耐久性、安全性、电磁兼容性等要求,所不同的是GB/T24825—2009中增加了能效等级(1级、2级、3级)、将附录B产品寿命及产品失效率的评估指南确定为规范性附录,而在CNS15174—2008中规定为附录B评估产品寿命及故障之指引(参考)(预期寿命与故障率)。

(3)CNS15233—2008《发光二极体道路照明灯具》标准与GB/T24907—2010《道路照明用LED灯性能要求》标准对比

CNS15233—2008中量测条件(4)包括温度、湿度、稳定状态、试验用电源、光强度或光通量测定之应注意事项。在特性要求中安全性(5.1)应符合灯具安全标准——CNS14335《灯具安全通则》及CNS14335.2.3—2009《灯具第 2-3部:道路及街道照明用灯具之安全规定》;基本特性(5)中规定功率因数须在0.90以上,总消耗功率须在标示值之±10%以内,规定了色温、色坐标,未规定显色指数;配光特性及发光效率(5.3)中针对不同灯具型式(垂直角/水平角、二方向型/全方向型)规定配光特性,并与 CNS9118—2008《道路照明灯具》CNS10779—2006《道路照明》相适应;发光效率中分为3级(初始和3000h);电压变动特性(5.4)中规定了电压变动引起的中心光强度漂移限值;温度循环(5.5)中规定循环温度-5℃至50℃,试验循环2次;点灭(5.6)中规定点灭(开关)8000次;耐久性(5.7)中规定了50℃下,通电工作360h;耐湿点灭(5.8)中规定了湿度(40℃、93%)条件下持续点灭(开关)160次;突波保护(5.9);光束维持率试验(6.10)中规定 3000h,发光效率与初始值(1000h)之值相比,应在其95%以上;电磁杂讯(6.11);防尘防水(5.12)中规定了LED路灯之发光室(安装及放置LED光源之空间)为IP65、控制室(放置控制装置及内部配线连接与外部配线链接之间)为IP45;振动试验(5.13);标志(7)中规定了(a)～(n)12项标志内容,主要为性能方面标志,其安全方面标志含在安全性(5.1)要求之中;附录A(参考)中规定了系列型式之认定原则及试验要求。

GB/T24907—2010在技术要求中安全要求(5.1)中规定灯的应符合安全标准为GB24819—2009《普通照明用 LED模块安全要求》,未引用GB7000.1—2007《灯具第 1部分:一般要求与试验》和GB7000.5—2005《道路与街路照明灯具安全要求》规定,灯的防护等级为 IP65,由于GB24819—2009(IEC 62031:2008,IDT) 与GB7000.1—2007(IEC60598-1:2003,IDT)和GB7000.5—2005(IEC60598-2-3:2002,IDT)在安全方面的要求(包括安全标志)存在一定的差异,GB7000.1—2007、GB7000.5—2005中的安全规定更加详尽和适用,且作为灯具类产品,在安全性方面还是应引用 GB7000标准为宜,故GB/T24907—2010《道路照明用LED灯性能要求》中安全要求(5.1)的规定值得商榷;在CNS15233—2008防尘防水中规定了LED路灯之发光室(安装及放置LED光源之空间)为IP65、控制室(放置控制装置及内部配线连接与外部配线链接之间)为IP45,更好地考虑到LED路灯的结构和应用特点;GB/T24907—2010灯功率(5.3)规定灯实际消耗的功率与标称值之差应不大于 10%,与CNS15233—2008一致;GB/T24907—2010功率因数(5.4)规定灯功率因数实测值应不低于10%,而CNS15233—2008规定功率因数须在0.90以上,也更合理;GB/T24907—2010电磁兼容(5.5)要求与CNS15233—2008基本一致;GB/T24907—2010光度分布(5.6)规定灯的光度分布应符合CJJ45《城市道路照明设计标准》中的要求,与CNS15233—2008类似;GB/T24907—2010初始光效和光通量(5.7)中规定初始光效分为 3个等级,未规定3000h光效要求;GB/T24907—2010颜色特性(5.8)与CNS15233—2008基本一致,其增加了灯的显色指数的初始值不低于70,其实测值不低于额定值的三个数值,但灯的颜色标准色品坐标规定应符合GB/T10682《双端荧光灯性能要求》,而不是引用GB/T24823—2009《普通照明用LED模块性能要求》中5.6.4.1条规定的模块的颜色特征;GB/T24907—2010平均寿命(5.9)规定灯的平均寿命不应低于20000h,光通维持率(5.10)规定3000h应不低于90%、6000h应不低于 85%,开关次数(5.11)规定为 5000次,其试验应按GB/T24824—2009中开关、寿命和发光维持特性试验(5.5)规定的方法测量,而CNS15233—2008中规定点灭(开关)8000次、光束维持率3000h,发光效率与初始值(1000h)之值相比,应在其95%以上、未规定平均寿命。GB/T24907—2010中的平均寿命实际上只是LED灯具的流明维持寿命(Lx),而LED灯具实际平均寿命应至少包括Lx和LED驱动电器失效率(Fx)组合因素,因此有必要进一步进行LED灯具可靠性试验方案的研究,客观反映LED灯具实际平均寿命;CNS15233—2008与GB/T24907—2010相比较,在标准中增加了规定电压变动特性、温度循环、耐久性、耐湿点灭、振动试验等要求,更全面、更合理。

(4)CNS15438—2010《双灯帽直管型 LED光源安全性要求》标准中,针对产品特性和使用情况,规定了分类、一般要求、标示及说明、尺寸要求、输出光辐射、构造要求、机械性要求、零部件及附属配件、灯帽之机械性要求、消耗功率、绝缘电阻及绝缘耐电压、正常温升、接触电流、异常条件、机械强度、耐热及阻燃、沿面距离及空间距离、针对安装者资讯、附录A(规定)G5及G13灯帽进行扭矩试验之试验用灯座、附录B(规定)接触电流之量测、附录C(参考)制程中之符合性试验等内容。标准适用于直管型、作为一般照明使用、两端各配备一只G5或G13灯帽之LED光源。标准显著特点是:1)分类(4)中,按LED灯管配合电源方式分为安全超低电压直流型LED灯管、安定器内藏型LED灯管、直接替换型LED灯管;按LED灯管防电击保护分为Ⅲ级(安全超低电压直流型)、Ⅱ级(安定器内藏型和直接替换型)。2)标示及说明(6.1)中,包括本体上极性符号或带电端记号、更换LED灯管时警语等12项、包装上多达11项警语;构造要求(9)中,LED灯管的电气提出具体要求;机械性要求(10)中,对LED灯管的重量提出限值;异常条件(17)中,对 LED灯管进行异常条件试验,包括误装试验;沿面距离及空间距离(20)中,规定具体限值。

目前大陆直管型LED灯已在推广应用,而且部分产品开始进入家庭,由于目前没有相应的产品标准加以规范,该类产品在使用中存在不少质量、安全隐患,应引起有关部门和社会的关注。近期福建省质量技术监督局已将直管型LED灯标准列入研制计划。

(5)CNS 15357—2010《一般照明用LED模组安全性规范》标准与GB 24819—2009《普通照明用LED模块安全要求》标准在主要内容和形式是一致的;CNS 15436—2010《安定器内藏式发光二极管灯泡(一般照明用) 安全性要求》与GB 24906—2010《普通照明用50 V以上自镇流LED灯安全要求》标准在主要内容和形式基本上是一致的,CNS 15436—2010中第14条规定沿面距离及空间距离应符合IEC 60598-1第11节要求,而GB 24906—2010中无此规定;CNS未公布普通照明用自镇流 LED灯性能要求标准,而GB/T 24908—2010《普通照明用自镇流LED灯性能要求》已发布实施;GB/T 24909—2010《装饰照明用LED灯》中规定了室内外使用的装饰照明用LED灯技术要求、试验方法、检验规则等,CNS未公布相应标准;CNS 15437—2010《轻钢架天花板(T-bar)嵌入型发光二极管灯具》中规定了适用于室内、供一般照明用途之轻钢架天花板(T-bar)嵌入型发光二极管灯具的特性要求、试验及量测方法等,而大陆未见国家或行业相关标准发布。GB/T 20145—2006《灯和灯系统的光生物安全性》与IEC 62471:2006《Photobiological safety of lamps and lamp systems》(灯和灯系统的光生物学安全性)基本一致,而CNS未公布相应标准。

(6)两岸(或闽台两地)共通标准

近几年,两岸(或闽台两地)在LED照明标准化领域的交流和合作日益加强,取得了一些具体成果,包括中国电子工业标准化技术协会与台湾华聚产业共同标准推动基金会共同编制的《海峡两岸半导体照明术语对照表》、福建省光电子行业协会与台湾LED路灯产业联盟共同发布的闽台LED互认标准(MTHR 001—2011《道路照明用功率发光二极管》和MTHR 002—2011《大功率LED路灯》)。

4 海峡两岸LED照明标准化合作的重大意义

2009年12月,大陆海峡两岸关系协会与台湾财团法人海峡交流基金会签署了《海峡两岸标准计量检验认证合作协议》,为两岸相关行业和主管部门提供一个合作、协商和信息交换的平台。LED照明技术标准是推动LED照明技术进步和产业发展的重要动力,也是产业合作的重要技术基础,面对来自日本、韩国、欧洲和美国的强烈竞争,通过对海峡两岸LED照明产品标准对比研究,为海峡两岸研究制定有关共通标准提供参考和建议,有利于扩大两岸的LED照明技术标准领域的交流合作,有利于扩大和深化两岸企业间的合作,也有利于推动两岸产业链的整合,提升两岸产业在国际产业分工中的地位。

CNS 15250—2009 发光二极体模组之光学与电性量测方法

CNS 15247—2009 照明用发光二极体元件与模组之一般寿命试验方法

CNS 15174—2008 LED模组之交、直流电源电子式控制装置性能要求

CNS 15233—2008 发光二极体道路照明灯具

CNS 15438—2010 双灯帽直管型 LED光源安全性要求

GB/T 24824—2009 普通照明用LED模块测试方法

GB/T 24825—2009 LED模块用直流或交流电子控制装置性能要求

GB 19510.14—2009 灯的控制装置第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求

GB 24819—2009 普通照明用LED模块安全要求

GB 7000.1—2007 灯具第1部分:一般要求与试验

GB 7000.5—2005 道路与街路照明灯具安全要求

GB/T 24907—2010 道路照明用LED灯性能要求