教室灯具进行光通维持寿命试验时的常见问题

陈茂凌 张来军

国家电光源质量监督检验中心（上海）（上海 201114）

国家灯具质量监督检验中心（上海 201114）

上海时代之光照明电器检测有限公司（上海 201114）

0 引言

近年来，由于电子数码产品的普及，再加上中小学生的学习负担重、伏案时间比较长，我国儿童青少年的近视率居高不下，且呈不断攀升趋势。数据显示，目前我国儿童青少年的近视率居世界首位，小学生近视比例为45.7%，初中生近视比例为74.4%，高中生近视比例为83.3%。看到这些触目惊心的数据，除了改变学生在日常用眼时的不良习惯，改善中小学校的教室照明环境亦刻不容缓。监管机构也在不断提高教室灯具的检测标准，扩大检测范围，以推动灯具厂不断提高产品质量。

1 背景

目前，我国教室灯具的检测工作主要分为安全、性能、现场、可靠性等四大类，如表1所示。

上述第1、2、3项检测都已开展多年，灯具厂家也比较清楚相关检测要求。但第4项灯具光通维持寿命试验，仍正在逐步推广的过程中。而且在越来越多的教室灯具招标方案中，灯具的可靠性检测寿命推算结果被列入其中。由此可见，对灯具产品的可靠性检测越来越受到人们的重视。

2 标准简介

标准《LED灯具可靠性试验方法》（GB/T 33721—2017）[1]主要分为三大部分：耐久性测试、环境测试、光通维持寿命试验（包括1 000 h法和直接法）。为了验证LED灯具产品的可靠性，可以根据产品特性及工作环境，选择标准中合适的项目进行检测。

耐久性和环境测试的项目，相关人员平时接触较多，具体的测试内容和其他一些标准有较多相似的地方，文章不再赘述。关于LED灯具的光通维持寿命试验方法，即该标准第14章的1 000 h法和直接法，由于检测周期和测试样本及难易度的原因，委托方基本上都是选择用1 000 h法进行寿命验证。很多企业对灯具可靠性测试的光通维持寿命试验不太了解，因此在实际测试中遇到的问题也比较多，文章主要论述教室灯具在光通维持寿命试验过程中容易出现的问题。

表1 教室灯具检测说明

3 测试分析

3.1 测试实例A

某教室灯具正面照如图1所示。该测试样品为教室灯具，透光罩外有镀铬格栅，光学材料是聚苯乙烯（PS）、光源是型号为2835的LED颗粒。从结构上看，该灯具的光源是非用户替换光源，LED控制装置可替换。

图1 教室灯具正面照

步骤1：在进行初始光学测试前先拆开透光罩，根据LM80报告的Ts点位置，布好温度测试点，得到T’s，如图2所示。根据客户提供的电路图，测得单颗芯片的工作电流I’f为36 mA，小于LM80报告的If（60 mA）。随后完成初始光电色参数的测试。

图2 热电偶布点

步骤2：灯具厂声称灯具寿命为30 000 h，光通维持率为85%。试验条件和考核指标如表2所示。按照表2的要求，将完成初始光学测试的三份样品放入高低温试验箱进行1 000 h老炼。高低温试验箱的温度控制在（50±2） ℃、相对湿度控制在65%±5%。上述试验结束后，再进行T’s温度、灯具光电色参数的测试。

表2 试验条件和考核指标

步骤3：完成1 000 h的各项参数测试后，整理前后数据，该批次三份样品各项参数前后变化率均未超过标准限值，符合要求。

步骤4：根据LM80数据确定L1，根据灯具的声称寿命确定L’1。

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通过比较得知L’1≤L1；验证通过，测试结束。

3.2 测试实例B

某室内灯具，透光罩采用PS材料，外罩还有塑料格栅，在测试时，委托方宣称50 000 h的寿命，所以产品按60 ℃进行了1 000 h老炼。但是，该批灯具经过高温测试后，透光罩发黄，格栅发黄且产生了一定的形变，没有通过1 000 h之后的光电色测试。主要原因是格栅变形挡光影响了光输出，同时透光罩发黄，测出来的颜色有误差，光通维持率和颜色漂移这两项的数据计算后发现都超过标准限值，测试不通过。

4 常见问题分析

关于教室灯具的1 000 h法寿命测试，大致有如下几个比较常见的问题。

4.1 LM80报告的常见问题

LM80报告的常见问题是委托方提供的测试报告不符合寿命测试及验证过程要求提供的信息，诸如单颗芯片工作电流、光通维持率数据、Ts点等信息在测试开始前就应该确定清楚，以免到后期测试结束才发现没有合适的芯片测试报告可用。

目前，对于LM80的检测报告，并未要求由第三方检测机构出具。在实际测试中，大部分灯具厂家提供的LM80报告是几家知名芯片生产厂出具的报告，可以在产品官网上查到来源，一小部分是由第三方检测机构出具的报告，还有少数企业提供的是一些无法追溯的LM80检测报告，看上去报告内容比较粗糙，内容不多且有重要信息缺失，该种LM80报告的真实性无法验证。通常，CQC的LED模块节能认证、道路隧道照明节能认证等，都会应用LM80报告的数据推算产品寿命。因此，LM80报告信息的准确性以及数据的真实性都非常重要，需要适当合理监管。

4.2 LED灯珠及光学材料的选型

关于灯具的设计，如颗粒选型，若选光衰很小的灯珠，推算出的灯具寿命自然会长一些。另外，光源板的电路及结构设计，对芯片使用的电参数以及灯具的散热都会有影响。

教室灯具光学材料的选型很重要，各种材料在不同温度下的光衰不一样，这是影响L’1光衰验证的一个重要条件。一般，比较常见的黑板灯选用PC材质的光学材料，教室灯则多用PS或PMMA材质的光学材料。PC材质较多用于户外灯具，如路灯隧道灯的透镜；PS或PMMA多用于室内灯具，如筒灯的扩散板。经多次测试发现，与使用PC材质透光罩的黑板灯相比，使用PS板的教室灯具在高温老炼后发黄的情况比较多。

图3 多层光学材料板

虽然标准中验证的灯具寿命可达50 000 h，但实际上LED控制装置作为灯具的一个核心部件，其寿命通常在20 000 h左右，之所以能验证灯具50 000 h的寿命，关键在于，从结构上讲，驱动是可替换的，验证的灯具寿命没有考虑LED控制装置。如果灯具厂设计的驱动不可替换，驱动的腔体用胶封死，那么该种灯具就不适合通过标准的方法进行寿命验证。因为在该种情况下，LED光源的寿命已经不是决定灯具寿命的关键因素，LED控制装置一旦损坏只能更换灯具。

另外，对TM-28灯和灯具的预测寿命推算，相关标准也主要是测试工作电流、温度、光通量等光电参数，不考虑控制装置寿命，也没有提到灯具的结构设计变化，这对寿命推算验证可能存在影响。虽然目前在相关标准中没有明确说明驱动电源是否可替换，但在实际测试中还是应该区别对待。

对于不可替换光源的灯具结构，如透镜直接固定在LED颗粒上无法拆下，如图4所示；又如粘贴式或卡扣式的透光罩，与灯具为一体不可拆卸，强行拆卸会破坏灯具结构导致无法复原的，这些类型的灯具，都没有合理的方法进行初始状态时的温度布点测试，也不适合使用该条款进行测试验证[2-3]。

图4 灯珠与透镜一体式

4.3 灯具声称寿命的选择

灯具声称的寿命可长可短，灯具声称光通维持率可高可低，同样的一款产品，制造商声称35 000 h寿命时光通维持率为80%，或声称30 000 h寿命时光通维持率为85%都是可以的。如上述测试实例B，如果一开始按较低的测试条件（如宣称产品25 000 h时维持率为85%）去进行，40 ℃的老炼测试应该可以通过。

耐热能力相对较差且易老化的光学材料，在实际应用于室内灯具时，并不会有太大的问题，毕竟大多数室内灯具的Ta值就是25 ℃，不会像户外灯具的工作环境那么严苛。室内灯具的实际工作环境温度也相对要低很多，一般不会超过40 ℃，实际测试下来，教室灯具的芯片工作温度大都在40 ℃以下。因此，一味追求产品更长的额定寿命宣称值，而简单选用60 ℃高温老炼条件加速模拟测试，并不科学，而且产品测试情况也大多不符合标准。因此，灯具生产厂应该结合自身产品的特点，在合理的范围内宣称灯具寿命和光通维持率。

4.4 如何确定LED颗粒I’f

检测中的难点在于确认单颗LED颗粒的工作电流。在标准中，主要测定灯具内LED模块的输入电流，根据不同电路计算模块单元的I’f，以确定I’f与LM80报告给出的模块电流If的对应性。笔者认为该条应由客户提供声称的单颗芯片工作电流值，再由检测人员计算并实测验证数据的合理性。此外，还有温度数据的布点和采集。要测量光源温度，必须拆除光学部件，因此测量温度的热电偶布点应在测量初始光参数前进行，并且在测试过程中始终固定在光源板上，以保证灯具在后续各项测试时状态保持一致，尽量减少由于拆卸和安装光学部件给整个测试过程带来的影响。

5 结束语

结合上述测试实例和分析，检测人员在检测灯具的可靠性时，应根据实际情况判断，帮助灯具厂家在检测环节中发现问题，为用户提供更高质量的产品。