海峽兩岸LED照明產品標準對比研究

林立南

1 前言

作為新興產業,LED照明產業發展很快,產品應用也越來越廣泛。相關國際標準化組織,歐、美、日,中國和中國臺灣等國家和地區標準化組織都加強了相關基礎性標準、應用產品標準的研究和編制工作,取得一些成果。通過對LED照明標準采集、翻譯整理、研究,建立國內外LED照明產品分類標準動態信息庫,掌握標準、技術、相關政策發展趨勢,建立LED照明標準化研究體系,為 LED照明行業按國際標準和國外先進標準組織技術創新、生產提供服務。在此基礎上通過參與海峽兩岸LED照明標準化的交流與協作,為研發兩岸共通標準奠定技術基礎。

2 海峽兩岸LED照明標準化體系

臺灣LED照明標準化體系分為3個層級:

臺灣地區標準:由“經濟部標準檢驗局”依規定程序制定,可供公眾使用的標準(以CNS為標準代號);

團體標準:有相關協會,公會等專業團體制定或采用的標準;

公司標準:由各企業公司制定及推行。

臺灣有關標準化部門重視LED及相關照明標準的制定工作,依據相關標準、技術法規以及科研、產業、應用等意見和建議,在LED材料標準、LED芯片標準、LED標準、LED照明產品標準、LED照明系統標準以及LED照明相關標準方面已制定近百份的CNS標準及團體標準。近幾年在LED照明產品標準方面,臺灣有關標準化部門制定了包括CNS 15174—2008《LED模組之交、直流電源電子式控制裝置-性能要求》、CNS 15247—2009《照明用發光二極體元件與模組之一般壽命試驗方法》、CNS 15250—2009《發光二極體模組之光學與電性量測方法》、CNS 15357—2010《一般照明用LED模組-安全性規范》、CNS 15233—2008《發光二極體道路照明燈具》、CNS 15438—2010《雙燈帽直管型LED光源-安全性要求》等一系列標準。

在中國政府各部門、標準化組織、行業和企業的共同努力下,近幾年完成大量的LED及相關照明標準的研究和制定工作,逐步形成了涉及LED材料標準、LED芯片標準、LED標準、LED照明產品標準、LED照明系統標準以及LED照明相關標準的幾百份國家標準、行業標準、地方標準和企業標準。近幾年在LED照明產品標準方面,有關標準化部門發布實施了包括GB/T 24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置 性能要求》、GB 19510.14—2009《燈的控制裝置 第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》、GB/T 24823—2009《普通照明用 LED模塊 性能要求》、GB/T 24824—2009《普通照明用LED模塊測試方法》、GB 24819—2009《普通照明用 LED模塊 安全要求》、GB 24906—2010《普通照明用50 V以上自鎮流 LED燈安全要求》、GB/T 24908—2010《普通照明用自鎮流 LED燈 性能要求》、GB/T 24907—2010《道路照明用LED燈 性能要求》、GB/T 24909—2010《裝飾照明用LED燈》等一系列標準。

3 海峽兩岸LED照明產品標準對比

(1)CNS 15250—2009《發光二極體模組之光學與電性量測方法》、CNS 15247—2009《照明用發光二極體元件與模組之一般壽命試驗方法》與GB/T 24824—2009《普通照明用LED模塊測試方法》標準對比

CNS 15250—2009《發光二極體模組之光學與電性量測方法》主要引用標準CIE 127—2007《Measurement of LEDs》[發光二極管(LED)測量],而GB/T 24824—2009《普通照明用 LED 模塊測試方法》非等效采用 CIE127—2007標準。CNS15250—2009在量測條件中,增加了對系統不確定度的規定。

CNS15250—2009中注意事項(7.1.4),規定等待時間(tw)由廠商提供;GB/T24824—2009標準在4.4中給出判定LED模塊穩定工作條件為:15min內、光通量或光強變化小于0.5%。

CNS15250—2009中光強度空間分布[Iv(θ,ψ)](7.3)規定量測配置——LED 模組光強度的量測架構和量測程序,用于光強分布和光束角量測,基礎方法,適應性廣;GB/T24824—2009中光強分布和光束角的測量(5.3)規定選用A7.2中的分布光度計測量LED模塊的空間光強和光束角,多種方法供選用、明確,可選擇。

CNS15250—2009中全光通量采用積分球量測法(7.4.2.2)與測角光度計量測法(光照度積分法(7.4.2.1.1)、光強度積分法(7.4.2.1.2)與GB/T24824—2009采用的總光通量的基準測量方法(5.2.1)、光強積分法測量光通量(5.2.2)、積分球法測量光通量(5.2.3)基本一致。

CNS15250—2009中發光光譜分布(7.5)與GB/T24824—2009顏色特性測量(5.4)基本一致。

在壽命試驗方面,GB/T24824—2009中開關、壽命和發光維持特性試驗(5.5)規定了試驗方法。

其開關試驗,以30s開和30s關為一個開關循環,如被測LED模塊能正常點亮,則記為一次有效開關,記錄被測LED模塊的連續的有效累計開關試驗次數。如被測LED模塊連續3次不能正常點亮或LED模塊失效,則終止試驗。

其壽命試驗應在25℃±5℃的環境溫度中進行,試驗時至少每隔300h記錄照度,LED模塊每點燃2h45min之后,應關閉15min試驗,關閉時間不計入壽命時間。

在規定條件下正常點燃 LED模塊,當時間達到3000h和6000h時,測量LED模塊的總光通量和平均顏色,并與LED模塊的初始值(1000h)比較,計算LED模塊在該時間點上的光通維持率和顏色漂移。

GB/T24824—2009中附錄 D(規范性附錄)——LED的模塊推算壽命測量方法,其外推計算,是以LED模塊1000h的光通量的相對值為外推起始值,利用1000h到6000h的光通量的相對值數據,外推出LED模塊光通量下降到外推起始值的70%或50%的時間,即為推算壽命值。

而CNS15247—2009《照明用發光二極體元件與模組之一般壽命試驗方法》標準中LED模組之一般壽命試驗方法(7.2)規定了 LED模組之一壽命試驗方法。其中壽命試驗應分別在3個參考點溫度(Tref)下進行,建議Tref45℃±2℃、65℃±2℃及85℃±2℃。LED模組光電特性量測之間隔時間,由衰減程度決定,衰減嚴重時,則建議每168h量測1次,量測3次后,再由衰減程度決定間隔時間,建議每衰減1%即量測1次。

在CNS15247—2009標準中量測儀器與裝置(6.3),規定了LED散熱座與環境溫度之溫差應小于試驗所需之容許誤差值。

CNS15247—2009標準附錄 A(參考)——進行LED元件與模組一般壽命推估之指導方針,其LED模組壽命推估試驗采用在試驗的LED模組群體中衰減最慢的LED模組,其相對光輸出衰減至初始值(1000h)的90%時停止試驗,將相對光輸出實驗數據(應大于15點)以合適的數學式近似,推算個別L70或L50,再以適當之統計分配模型計算LED模組群體壽命。

顯然,GB/T24824—2009與 CNS15247—2009對LED模塊(模組)有關壽命的試驗方法有明顯差異,試驗結果就會不一樣,應加以關注。

CNS15247—2009中有關 Tref45℃±2℃、65℃±2℃及85℃±2℃和LED散熱座與環境溫度之溫差的規定為以后具體LED照明應用產品標準的要求和試驗研制引用提供了便利。

(2)CNS15174—2008《LED模組之交、直流電源電子式控制裝置 性能要求》與GB/T24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置 性能要求》、GB19510.14—2009《燈的控制裝置 第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》標準對比CNS15174—2008標準中規定“本標準中所有之控制裝置,應符合IEC61347-2-13之要求(4.7)”與GB19510.14—2009(IEC61347-2-13:2006,ITD)相一致。

盡管CNS15174—2008標準在表述上與GB/T24825—2009標準不盡一致、但在內容上基本一致,其實際上包含了產品的性能、耐久性、安全性、電磁兼容性等要求,所不同的是GB/T24825—2009中增加了能效等級(1級、2級、3級)、將附錄B產品壽命及產品失效率的評估指南確定為規范性附錄,而在CNS15174—2008中規定為附錄B評估產品壽命及故障之指引(參考)(預期壽命與故障率)。

(3)CNS15233—2008《發光二極體道路照明燈具》標準與GB/T24907—2010《道路照明用LED燈 性能要求》標準對比

CNS15233—2008中量測條件(4)包括溫度、濕度、穩定狀態、試驗用電源、光強度或光通量測定之應注意事項。在特性要求中安全性(5.1)應符合燈具安全標準——CNS14335《燈具安全通則》及CNS14335.2.3—2009《燈具 第 2-3部:道路及街道照明用燈具之安全規定》;基本特性(5)中規定功率因數須在0.90以上,總消耗功率須在標示值之±10%以內,規定了色溫、色坐標,未規定顯色指數;配光特性及發光效率(5.3)中針對不同燈具型式(垂直角/水平角、二方向型/全方向型)規定配光特性,并與 CNS9118—2008《道路照明燈具》CNS10779—2006《道路照明》相適應;發光效率中分為3級(初始和3000h);電壓變動特性(5.4)中規定了電壓變動引起的中心光強度漂移限值;溫度循環(5.5)中規定循環溫度-5℃至50℃,試驗循環2次;點滅(5.6)中規定點滅(開關)8000次;耐久性(5.7)中規定了50℃下,通電工作360h;耐濕點滅(5.8)中規定了濕度(40℃、93%)條件下持續點滅(開關)160次;突波保護(5.9);光束維持率試驗(6.10)中規定 3000h,發光效率與初始值(1000h)之值相比,應在其95%以上;電磁雜訊(6.11);防塵防水(5.12)中規定了LED路燈之發光室(安裝及放置LED光源之空間)為IP65、控制室(放置控制裝置及內部配線連接與外部配線鏈接之間)為IP45;振動試驗(5.13);標志(7)中規定了(a)～(n)12項標志內容,主要為性能方面標志,其安全方面標志含在安全性(5.1)要求之中;附錄A(參考)中規定了系列型式之認定原則及試驗要求。

GB/T24907—2010在技術要求中安全要求(5.1)中規定燈的應符合安全標準為GB24819—2009《普通照明用 LED模塊 安全要求》,未引用GB7000.1—2007《燈具 第 1部分:一般要求與試驗》和GB7000.5—2005《道路與街路照明燈具安全要求》規定,燈的防護等級為 IP65,由于GB24819—2009(IEC 62031:2008,IDT) 與GB7000.1—2007(IEC60598-1:2003,IDT)和GB7000.5—2005(IEC60598-2-3:2002,IDT)在安全方面的要求(包括安全標志)存在一定的差異,GB7000.1—2007、GB7000.5—2005中的安全規定更加詳盡和適用,且作為燈具類產品,在安全性方面還是應引用 GB7000標準為宜,故GB/T24907—2010《道路照明用LED燈 性能要求》中安全要求(5.1)的規定值得商榷;在CNS15233—2008防塵防水中規定了LED路燈之發光室(安裝及放置LED光源之空間)為IP65、控制室(放置控制裝置及內部配線連接與外部配線鏈接之間)為IP45,更好地考慮到LED路燈的結構和應用特點;GB/T24907—2010燈功率(5.3)規定燈實際消耗的功率與標稱值之差應不大于 10%,與CNS15233—2008一致;GB/T24907—2010功率因數(5.4)規定燈功率因數實測值應不低于10%,而CNS15233—2008規定功率因數須在0.90以上,也更合理;GB/T24907—2010電磁兼容(5.5)要求與CNS15233—2008基本一致;GB/T24907—2010光度分布(5.6)規定燈的光度分布應符合CJJ45《城市道路照明設計標準》中的要求,與CNS15233—2008類似;GB/T24907—2010初始光效和光通量(5.7)中規定初始光效分為 3個等級,未規定3000h光效要求;GB/T24907—2010顏色特性(5.8)與CNS15233—2008基本一致,其增加了燈的顯色指數的初始值不低于70,其實測值不低于額定值的三個數值,但燈的顏色標準色品坐標規定應符合GB/T10682《雙端熒光燈性能要求》,而不是引用GB/T24823—2009《普通照明用LED模塊性能要求》中5.6.4.1條規定的模塊的顏色特征;GB/T24907—2010平均壽命(5.9)規定燈的平均壽命不應低于20000h,光通維持率(5.10)規定3000h應不低于90%、6000h應不低于 85%,開關次數(5.11)規定為 5000次,其試驗應按GB/T24824—2009中開關、壽命和發光維持特性試驗(5.5)規定的方法測量,而CNS15233—2008中規定點滅(開關)8000次、光束維持率3000h,發光效率與初始值(1000h)之值相比,應在其95%以上、未規定平均壽命。GB/T24907—2010中的平均壽命實際上只是LED燈具的流明維持壽命(Lx),而LED燈具實際平均壽命應至少包括Lx和LED驅動電器失效率(Fx)組合因素,因此有必要進一步進行LED燈具可靠性試驗方案的研究,客觀反映LED燈具實際平均壽命;CNS15233—2008與GB/T24907—2010相比較,在標準中增加了規定電壓變動特性、溫度循環、耐久性、耐濕點滅、振動試驗等要求,更全面、更合理。

(4)CNS15438—2010《雙燈帽直管型 LED光源 安全性要求》標準中,針對產品特性和使用情況,規定了分類、一般要求、標示及說明、尺寸要求、輸出光輻射、構造要求、機械性要求、零部件及附屬配件、燈帽之機械性要求、消耗功率、絕緣電阻及絕緣耐電壓、正常溫升、接觸電流、異常條件、機械強度、耐熱及阻燃、沿面距離及空間距離、針對安裝者資訊、附錄A(規定)G5及G13燈帽進行扭矩試驗之試驗用燈座、附錄B(規定)接觸電流之量測、附錄C(參考)制程中之符合性試驗等內容。標準適用于直管型、作為一般照明使用、兩端各配備一只G5或G13燈帽之LED光源。標準顯著特點是:1)分類(4)中,按LED燈管配合電源方式分為安全超低電壓直流型LED燈管、安定器內藏型LED燈管、直接替換型LED燈管;按LED燈管防電擊保護分為Ⅲ級(安全超低電壓直流型)、Ⅱ級(安定器內藏型和直接替換型)。2)標示及說明(6.1)中,包括本體上極性符號或帶電端記號、更換LED燈管時警語等12項、包裝上多達11項警語;構造要求(9)中,LED燈管的電氣提出具體要求;機械性要求(10)中,對LED燈管的重量提出限值;異常條件(17)中,對 LED燈管進行異常條件試驗,包括誤裝試驗;沿面距離及空間距離(20)中,規定具體限值。

目前大陸直管型LED燈已在推廣應用,而且部分產品開始進入家庭,由于目前沒有相應的產品標準加以規范,該類產品在使用中存在不少質量、安全隱患,應引起有關部門和社會的關注。近期福建省質量技術監督局已將直管型LED燈標準列入研制計劃。

(5)CNS 15357—2010《一般照明用LED模組安全性規范》標準與GB 24819—2009《普通照明用LED模塊 安全要求》標準在主要內容和形式是一致的;CNS 15436—2010《安定器內藏式發光二極管燈泡(一般照明用) 安全性要求》與GB 24906—2010《普通照明用50 V以上自鎮流LED燈 安全要求》標準在主要內容和形式基本上是一致的,CNS 15436—2010中第14條規定沿面距離及空間距離應符合IEC 60598-1第11節要求,而GB 24906—2010中無此規定;CNS未公布普通照明用自鎮流 LED燈性能要求標準,而GB/T 24908—2010《普通照明用自鎮流LED燈性能要求》已發布實施;GB/T 24909—2010《裝飾照明用LED燈》中規定了室內外使用的裝飾照明用LED燈技術要求、試驗方法、檢驗規則等,CNS未公布相應標準;CNS 15437—2010《輕鋼架天花板(T-bar)嵌入型發光二極管燈具》中規定了適用于室內、供一般照明用途之輕鋼架天花板(T-bar)嵌入型發光二極管燈具的特性要求、試驗及量測方法等,而大陸未見國家或行業相關標準發布。GB/T 20145—2006《燈和燈系統的光生物安全性》與IEC 62471:2006《Photobiological safety of lamps and lamp systems》(燈和燈系統的光生物學安全性)基本一致,而CNS未公布相應標準。

(6)兩岸(或閩臺兩地)共通標準

近幾年,兩岸(或閩臺兩地)在LED照明標準化領域的交流和合作日益加強,取得了一些具體成果,包括中國電子工業標準化技術協會與臺灣華聚產業共同標準推動基金會共同編制的《海峽兩岸半導體照明術語對照表》、福建省光電子行業協會與臺灣LED路燈產業聯盟共同發布的閩臺LED互認標準(MTHR 001—2011《道路照明用功率發光二極管》和MTHR 002—2011《大功率LED路燈》)。

4 海峽兩岸LED照明標準化合作的重大意義

2009年12月,大陸海峽兩岸關系協會與臺灣財團法人海峽交流基金會簽署了《海峽兩岸標準計量檢驗認證合作協議》,為兩岸相關行業和主管部門提供一個合作、協商和信息交換的平臺。LED照明技術標準是推動LED照明技術進步和產業發展的重要動力,也是產業合作的重要技術基礎,面對來自日本、韓國、歐洲和美國的強烈競爭,通過對海峽兩岸LED照明產品標準對比研究,為海峽兩岸研究制定有關共通標準提供參考和建議,有利于擴大兩岸的LED照明技術標準領域的交流合作,有利于擴大和深化兩岸企業間的合作,也有利于推動兩岸產業鏈的整合,提升兩岸產業在國際產業分工中的地位。

CNS 15250—2009 發光二極體模組之光學與電性量測方法

CNS 15247—2009 照明用發光二極體元件與模組之一般壽命試驗方法

CNS 15174—2008 LED模組之交、直流電源電子式控制裝置 性能要求

CNS 15233—2008 發光二極體道路照明燈具

CNS 15438—2010 雙燈帽直管型 LED光源安全性要求

GB/T 24824—2009 普通照明用LED模塊測試方法

GB/T 24825—2009 LED模塊用直流或交流電子控制裝置 性能要求

GB 19510.14—2009 燈的控制裝置 第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求

GB 24819—2009 普通照明用LED模塊 安全要求

GB 7000.1—2007 燈具 第1部分:一般要求與試驗

GB 7000.5—2005 道路與街路照明燈具安全要求

GB/T 24907—2010 道路照明用LED燈 性能要求

IEC 61347-2-13:2006 Lamp controlgear—Part 2-13:Particular requirements for d.c.or a.c.supplied electronic controlgear for LED modules

IEC 62031:2008 LED modules for general lighting—Safety specifications

IEC 62560:2011 Self-ballasted LED-lamps for general lighting services by voltage＞50 V—Safety specifications

IEC/PAS 62612:2009 Self-ballasted LED-lamps for general lighting services—Performance requirements

IEC 62471:2006 Photobiological safety of lamps and lamp systems