解读标准GB/T 29294—2012《LED筒灯性能要求》

张 璐

(国家电光源质量监督检验中心 (上海)，国家灯具质量监督检验中心，上海时代之光照明电器检测有限公司，上海 201114)

1 引言

LED筒灯是应用新型LED照明光源在传统筒灯基础上改良开发的产品，比传统筒灯更加节能、低碳、长寿，而且可设计成更加美观轻巧，光源不外露，无眩光，人的视觉效果柔和、均匀。LED筒灯属于定向式照明灯具，只有它的对立面才能受光，光束角属于聚光类，光线较集中，明暗对比强烈。越来越多的办公室甚至家庭都使用上了LED筒灯照明。LED筒灯对于室内照明的适应性已越来越被人们知道，并越来越受到人们的欢迎。筒灯一般应用于商场、办公室、工厂、医院等室内照明，安装简单方便为人们所喜爱。

本文通过LED筒灯的自身的特点来解读GB/T 29294—2012《LED筒灯性能要求》的相关条款要求。

2 使用范围

本标准规定了以LED为光源、电源电压不超过250V的一般照明用LED筒灯的性能要求。

一般照明是指为照亮某个场所而设置的均匀照明。是充满房间的非定向照明，为房屋空间中所有活动创造一个通用的基础照明。

需要注意的是，不是所有类型的LED筒灯本标准都适用。本标准不包括使用一体化自镇流的LED灯的筒灯。这句话是指LED筒灯中的LED模块与LED控制装置是一体化的或LED控制装置分离式的筒灯。对LED驱动电源未安装在灯具内，此类产品可以更换使用其他类型的一体化自镇流光源的筒灯不属于本标准的范围。

3 本标准适用的LED筒灯类型

(1)按照出光口面的几何形状分类，有圆形或其他形状。一般筒灯的出光口面以圆形居多，特别是嵌入式LED筒灯。

(2)标准按照安装方式将LED筒灯分为两类:嵌入式LED筒灯，灯具的全部或部分嵌入到天花板内安装;固定式LED筒灯，灯具在天花板表面吸顶安装或悬挂安装。

(3)本标准适用额定光通量是300lm、400lm、600lm、800lm、1100lm、1500lm、2000lm、2500lm、3000lm、4000lm或5000lm的LED筒灯。也就是说，制造商在铭牌标志上的额定光通量只能是以上中的一个。

我们都知道，在节能环保的要求之下，一般的制造商在制造灯具的时候，都会追求更高的节能特性，节能特性最普遍最直观的考核标准之一，也就是灯具的效能。制造商都希望自己的产品功率低，光通量高。这样的话，势必会出现厂家将功率标低，表示产品消耗的功率小，但是实际上不然，消耗的功率很有可能比标称的高，因此，本标准要求LED筒灯的输入功率不应超过额定值的1.1倍。采用了单边上限值的方法，这样对厂商进行限制，杜绝乱标功率的行为。额定光通量存在的问题是往往被标高，因此要求初始光通量允许比标称值高，但是不能太低，标准要求初始光通量不应低于90%额定光通量，采用了单边下限值。

LED筒灯的效能要求是初始效能不低于90%额定值，而且其初始效能不应低于35lm/W。LED筒灯一般是雾面罩，雾面罩可以控制眩光，保证照明的舒适度，但是是以降低能效为代价的。按照目前市场上做的LED筒灯进行统计分析，效能值主要集中在30lm/W～80lm/W，将初始效能限值定在35lm/W，可以保证80%的LED筒灯达到效能要求。

(4)按照LED筒灯的口径尺寸，圆形嵌入式LED筒灯分类为 51mm、64mm、76mm、89mm、102mm、127mm、 152mm、 178mm、 203mm 或254mm。这里是针对圆形的嵌入式LED筒灯而言的，是嵌入天花板安装的筒灯，因为这种分类跟安装开口有关。固定式LED筒灯不适用。我们按照习惯，筒灯的口径尺寸是根据英寸来规定的。

(5)按照使用的LED光源的类型分类，LED筒灯可以分类为使用一体化LED模块、半一体化LED模块、非一体化LED模块、半一体化LED灯或非一体化LED灯。

采用一体化LED灯的筒灯是不适用本标准的。

4 一般试验要求

带有调光控制的LED灯具应调节到最大输出功率进行所有试验。

带有可调色温的LED灯具应按制造商或责任销售商的要求调节/设置到一个功率最大的固定值。

本标准要求的试验样品数量为3个。

本标准的初始值是不需要经过老炼直接测得的，而是在稳定时测得的光度和电学特性。判断被测样品是否达到稳定状态可以参考《LED筒灯性能测量方法》标准，该标准所述:达到稳定所需时间取决于被测样品的类型，稳定时间一般为30min到2h或更长。每隔15min测量一次光输出和电功率，当30min内光输出和电功率中的各3个读数值的差异(最大－最小)小于3个读数平均值的0.5%时认为达到稳定。样品的稳定时间应在测试报告中说明。这一点和之前出节能认证时的要求是不一样的，节能认证要求LED筒灯在老炼1000h(连续点灯)后所测得的光电色参数。本标准没有要求老炼后再测试初始值，其实是对LED灯具测量的一种规范化。传统灯具中的光源几乎都是可以替换的，但是使用LED模块的灯具大多数是不可替换的，LED灯具和LED光源的界限也比较模糊。但是，按照灯具的定义，采用整体式不可替换光源的发光器被视作一个灯具，使用LED模块的灯具也是灯具，不能算作光源。要测量光源的初始值，要经过老炼以后再测得，而这一要求对灯具却不适用。

5 电性能要求

本标准要求LED筒灯的输入功率不应超过额定值的110%，这里的输入功率是既包括LED光源，还包括LED控制装置所消耗的总功率。

LED筒灯的输入电流与额定值的偏离不应超过10%。

LED筒灯的功率因数不应低于额定值0.05。

LED筒灯使用的LED模块控制装置输出电参数与LED模块的输入电参数应匹配。LED的参数要求很严格，参数不匹配时会出现很多问题，电压太高，电流太大会使LED模组光衰加快，严重时甚至会烧毁LED模组。

6 光度性能要求

标准中对LED筒灯的光度性能除了规定初始光通量，灯具效能，光强分布相关色温等光源常见的性能要求以外，还有一些灯具特有的性能要求。

(1)光通量维持率是指LED灯具寿命期间某一给定时间的灯具维持光通量除以灯具的初始光通量，并以百分比表达。在25%额定寿命 (最大持续时间6000 h)时所测得的光通量维持率不应低于与额定寿命相关的光通量维持率要求值。该要求不适用于使用一体化自镇流灯LED灯的LED筒灯。根据声称的寿命，光通量维持率的要求值用式 (1)计算。

其中 Φ0——初始光通量，单位:lm;

Φ——维持光通量，单位:lm;

α——衰减系数;

t——光通量维持率试验的时间，单位:h。

α的计算方法如下:

其中 t0——额定寿命，单位:h。

这里的声称的寿命是L70(光通量达到初始光通量的70%)寿命，一般企业声称的L70寿命达到25000h以上。与传统光源不同，各种型号规格封装组成的LED模块或LED阵列的厂商都没有提供与产品声称寿命相关的光通量维持率的参数。由于光源没有提供数据，因此LED灯具要进行长时间的光通量维持率的试验。

在进行光通维持率试验时，还提到了一个灯具性能的环境温度 (tq)的概念，试验环境温度应为tq±2℃。若制造商未提供tq，则认为tq为25℃。这里我们应该弄清楚tq的具体意义。

tq的定义是与灯具性能相关的灯具周围的环境温度。在这里我们很容易就想到跟灯具标准要求有关的其他常见温度:ta，tp，tc。

额定最高环境温度ta的定义来自GB 7000.1—2007《灯具第1部分:一般要求与试验》，由制造商规定的灯具在正常条件下可以工作的最高持续温度。tq和额定最高环境温度ta比较类似，但是tq是从灯具的性能要求考虑，ta是用于灯具的安全要求。这两者之间的关系是tq≤ta。

关于tq和tp，前者是LED灯具针对性能的灯具环境温度要求，后者是针对LED模块性能的特征温度点要求。与LED模块性能相关的tp点的温度，对于灯具设计者，应确保当灯具在声称的最高环境温度tqmax下连续工作达到热平衡后，其内部LED模组上所测得的tp值不大于模组所声称的tpmax值。

额定最高温度tc的定义来自GB 24819《普通照明用LED模块安全要求》，正常工作条件和在额定电压/电流/功率或最大额定电压/电流/功率范围工作时，模块的外表面 (如标记的话，在指定的部位)可能出现的最高允许温度。tq和tc之间也有区别，tq是LED模块性能要求的考虑，tc是LED模块安全要求的考虑。两者之间的关系是tp≤tc，这是仅当tp点与tc点位置相同时的情况。tp与tc的位置可以不同，但tc值是主要的。在同一位置tp点的数值可能多于一个，取决于声称的寿命时间，对于给定的寿命时间，tp温度是一个定值，不是变值。

对LED灯具进行光通维持率的试验消耗大量的时间和成本，人们已经做出了很多研究性工作，目前正在考虑如何减少试验时间。

(2)光输出比

此条仅对光源可更换的灯具而言。灯具的光输出比是灯具发出的光通量与灯具内光源裸露点燃时发出光通量之比，用百分数表示。测试方法也跟传统灯具一样的。此条款适用于使用可更换LED光源的筒灯。标准还要求光输出比≥90%。

光输出比是衡量灯具对光通量的利用率质量的主要指标之一，与光学系统的设计、选材和加工等因素有关。

(3)距高比

室内安装灯具既要求节约用电和达到要求的照度数值指标，还要求一定的照度均匀度。照度的均匀性与灯具的布置关系很大，而灯具的布置又涉及灯具的配光。因此，为了保证一定的照度均匀度，不同配光的灯具应有不同的布置方式。距高比就是在安装灯具时，相邻灯具间的安装距离与灯具的安装高度之比。在很多国外标准和文献中，距高比也可以用SC表示。

距高比是根据灯具的配光曲线计算得出的。仅以直接照明为基础 (忽略室内各表面间的相互反射)，不能应用于间接照明。具体的计算方法见GB/T29293—2012《LED筒灯性能测量方法》中的8.4。

LED筒灯最普遍的是旋转对称配光，也就是说空间各个方向的光强分布是基本一样的，同时也就是各个方向的距高比数据是一样的。这种情况下，只有一个距高比数据。也有少部分透明透光罩的LED筒灯，发出的光强分布是按照内部光源的布点方式的不同而不同的。呈现出两面对称配光。这时应该给出C0-C180平面的距高比数据和C90-C270平面的距高比数据。

灯具距高比是表征灯具配光特性的指标，距高比大小不同的灯具应用于不同的照明用途，具体按室内设施的高低布局来选择合适的距高比。而且，在较大范围内均匀照明，应配合灯具的出光度选择合适距高比的灯具。

7 眩光控制

灯具的亮度限制和保护角对照明质量的影响较大，它是评价灯具视觉舒适感所必需的参数。

(1)为了避免直接眩光，应选择合适的灯具保护角。灯具的保护角实际上反映的是灯具的遮挡光源直射光的范围，因此又称为遮光角。保护角是通过测量具体的灯具，计算得出的。

a)测量灯具内光源的发光边界和不发光的灯罩边缘的连线长度a;

图1 保护角示意图Fig.1 Pictorial drawing of shielding angle

b)测量光源发光边界至灯具口面的高度b;

c)保护角S由以下公式求得:

灯具的保护角愈大，光分布就愈窄，效率也愈低。由于灯具的保护角的实际意义在于限制光源的直射光，从而防止或限制直接眩光，所以为了控制灯具在45°～85°垂直角范围内的亮度值，一般灯具应选取10°～30°的保护角。本标准还根据灯具出光口平均亮度值来规定允许的最小保护角。

(2)亮度限制

本条款适用在VDT作业环境下考核亮度限制

VDT(Visual Display Teminal)作业是使用计算机系统的视觉显示终端VDT和个人电脑进行数据、文字、图像等信息处理工作的总称，是伴随着计算机在各个领域的广泛应用而出现的一种新型的作业形式，正在成为现代社会的主要劳动形式之一。VDT作业是典型的视觉作业，视觉负担显著大于传统的桌面作业。

本标准规定LED筒灯在65°及以上γ角的平均亮度不应大于声称值。

图2 VDT作业环境亮度限制角度示意图Fig.2 Pictorial drawing of limited viewing angle in VDT

分别在γ65°、γ75°和 γ85°的横向(C0 和C180)、纵向 (C90和C270)、以及45°方向 (C45、C135、C225和C315)测量和计算平均亮度，9个平均亮度值均应满足要求。具体的测量方法见GB/T 29293—2012《LED筒灯性能测量方法》。

应该注意的是，如果在灯具说明书内有“灯具不适于安装在VDT视觉作业环境”提示的，本要求就不适用。

8 色度

(1)显色指数 (CRI)

LED产品的颜色质量是至关重要的，人们对其关注的程度在增加。传统显色指数的评价已经有40年的历史了，但是人们已经发现，将它用于目前蓝光LED加黄色荧光粉的系统时有很多问题，比如说，CRI的数值的大小在很多情况下往往不能与眼睛的感觉相一致。CRI是通过计算一套预先选定的色样分别用待测光源和参考照明体照明时的色差来评估颜色的保真度的，目前白光LED基本是用蓝光LED+黄色荧光粉YAG，因此，它产生的白光是缺少红光的，而R9是饱和红色的样板，如果缺乏红光，R9呈负值，影响实际的显色性，使显色指数不能达到80。因此本条款对 LED产品提出了提出R9＞0的要求。

本标准还提出初始CRI值不应小于 (额定值－3)。6000小时显色指数维持率不应小于 (额定值－5)。

(2)相关色温

ANSI C78.377标准中明确的规定了Duv和CCT之间的联系，Duv和CCT的计算是在同一个色度图CIE 1960UCS上。Duv的定义是，在 (u'，2/3v')色度图上靠近黑体轨迹的最短距离，“+”表示位于黑体轨迹上方，“－”表示位于黑体轨迹下方。

Duv的计算公式:

(3)色差异

标准要求取3个样品，每个LED筒灯都要测量空间平均色品坐标 (u'，v')，在CIE 1976UCS色品图上，利用加权平均计算平均色品坐标 (xa，ya)。

加权平均计算平均色品坐标xa见式 (5)。ya的计算与xa相同。

其中Δγ——γ角的测试间隔，当测试间隔为10°时，Δγ =10°;

n与测试间隔有关，当间隔Δγ=10°时，n=19;

wi(γi)——γi角的加权系数;I(γi)是同一个γi角上所有C平面测得光强的算术平均值;

Ω(γi)——关于γi角的环带立体角。

再通过转换公式:

将 (xa，ya)转换成 (u'，v')。

最后将三个样品的 (u'，v')在CIE1976UCS色品图上的距离不应超过0.004。

(4)空间色品不一致性

空间色品不一致性Δu'v'是，在大于峰值光强10%的区域内，所有测量点的空间色品坐标与按照式 (5)，式 (6)得出的平均空间色品坐标在CIE1976UCS色品图上的最大距离不应超过0.004。

(5)色维持

LED照明产品的主要优点之一在于极长的工作寿命，但这也导致了色度漂移的问题。白光LED在点燃过程中CCT会发生变化，随着荧光粉和封装材料的变化而变化，它与LED的结温及硅胶和荧光粉的质量有关。因此，在光通量维持率试验结束时，LED筒灯的色度与初始值的偏差在CIE1976UCS色品图上的最大距离不应超过0.007。

根据以上的分析解读，我们可以看出，相关色温和Duv值是在CIE1960UCS色度图上计算得出的。而色差异，空间色品不一致性 (Δu'v')，色维持都是在CIE1976UCS色品图上计算得出的。

9 其他要求

结构要求对可替换部件，防眩光结构进行结构检查，用目测和手工试验检验。

热试验要求按照说明书规定的安装方式进行热试验，如果没有安装方式的说明，这应进行嵌入安装和固定安装两种安装方式的热试验。热试验要与GB 7000.1第12.4要求一起考虑。

可靠性的试验方法正在研究中。

为了满足LED筒灯低温工作的要求，规定LED筒灯应在－20℃或声称的更低的温度下启动并正常工作。具体试验方法按照 GB/T 2423.1—2008第5.3试验Ad:散热试验样品温度渐变的低温试验——试验样品在温度开始稳定后通电的要求进行试验，见GB/T 29293—2012《LED筒灯性能测试方法》第12条。

10 总结

针对不同LED灯具的性能标准以及配套的测试方法标准正在逐一制定，LED筒灯毕竟属于灯具产品，考核灯具的性能，和考核LED光源的性能要求有相同点也有区别。对LED筒灯而言，我们不能片面追求灯具效能，而忽略了它作为室内灯具的照明舒适度的要求，因此配光，距高比，亮度限制，LED灯具效能，色度，结构，热试验相关的tp温度等都是我们需要注意的方面。

［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 29294—2012 LED筒灯性能要求［S］.北京:中国标准出版社，2013.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 29293—2012 LED筒灯性能测量方法［S］.北京:中国标准出版社，2013.

［3］陈超中，施晓红，杨樾，李为军.厘清LED光源光效与LED灯具效能的本质［J］.中国照明电器，2011(12).

［4］陈超中，施晓红，李为军，杨樾.关注LED灯具性能的IEC/PAS的进展［J］.照明工程学报，2012，23(3).

［5］American National Standard Lighting Group ANSI C78.377—2008 Specification for the Chromaticity of Solid State Lighting Products［S］.USA:American National Standard Lighting Group，2008.