國(guó)內(nèi)外LED產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系研究

王萬(wàn)成 高松波 葉亦旭 胡益群

(寧波出入境檢驗(yàn)檢疫局電氣安全檢測(cè)中心，浙江寧波 315000)

1 前言

LED是半導(dǎo)體制成的光電器件，可將電能轉(zhuǎn)換為光能，廣泛應(yīng)用于裝飾燈、城市景觀照明、交通信號(hào)燈、大屏幕顯示、儀器儀表指示燈、汽車用燈、手機(jī)及PDA背光源、電腦及普通照明等領(lǐng)域。半導(dǎo)體照明相同亮度的能耗僅為普通白熾燈的十分之一，而壽命卻為其100倍，被譽(yù)為“21世紀(jì)新固體光源時(shí)代的革命性技術(shù)”。

目前，LED照明產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)涉及電氣安全、電磁兼容、光色要求、壽命要求、生物安全要求等。LED照明標(biāo)準(zhǔn)具有強(qiáng)制和自愿標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合、制定部門多、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為三維矩陣結(jié)構(gòu)、包含范圍廣等特點(diǎn)。

一直以來，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)都把標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)放到極其重要的地位，以規(guī)范市場(chǎng)、加快半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用。美國(guó)在這方面投入了大量的人力物力，以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST為首，對(duì)半導(dǎo)體照明檢測(cè)技術(shù)展開了深入研究，而且多個(gè)組織和機(jī)構(gòu)也分別或聯(lián)合出臺(tái)了12項(xiàng)LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，另有十余項(xiàng)正在研究制定過程中，其中北美照明學(xué)會(huì)(IESNA)發(fā)布的LM-79和LM-80等技術(shù)規(guī)范在全球范圍內(nèi)有著廣泛而深入的影響力。德國(guó)則秉承著一貫嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，由德國(guó)物理技術(shù)研究院 (PTB)帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界斥巨資進(jìn)行著檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化的研究。更重要的是，美國(guó)和德國(guó)等都利用自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和在國(guó)際化組織的影響力，爭(zhēng)取半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán)。在國(guó)際照明委員會(huì) (CIE)和國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)等組織中，美國(guó)、歐洲和亞洲爭(zhēng)取標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)相當(dāng)激烈［1］。

2 國(guó)際LED標(biāo)準(zhǔn)體系

2.1 國(guó)際照明委員會(huì)CIE標(biāo)準(zhǔn)

由于LED光源與其他電光源存在顯著差異，因此近幾年來，CIE也在積極制定與LED相關(guān)的技術(shù)報(bào)告和規(guī)范。目前它已經(jīng)推出的技術(shù)報(bào)告有:CIE127:2007《LED測(cè)量方法》、CIE177:2007《白光LED的顯色性》等，標(biāo)準(zhǔn)有CIE S 009/D:2002《燈與燈系統(tǒng)的光生物安全性》、CIE/IEC 62471:2006《燈與燈系統(tǒng)的光生物安全性》等。此外，CIE也在進(jìn)行有關(guān)LED光強(qiáng)測(cè)量、LED輻射及亮度測(cè)量、LED串及陣列的光學(xué)測(cè)量等規(guī)范的制定。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與報(bào)告見表1。

表1 CIE制定的LED照明產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與報(bào)告［1］

2.2 國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)由三個(gè)技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)制定:TC 34(燈和相關(guān)設(shè)備)、TC 76(光輻射安全和激光設(shè)備)和CISPR(國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì))。以下分別對(duì)這三個(gè)技術(shù)委員會(huì)及其制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

(1)TC 34

TC 34成立于1948年，其下設(shè)的SC 34A、SC 34B、SC 34C和SC 34D四個(gè)分技術(shù)委員會(huì)SC，分別負(fù)責(zé)電燈、燈頭和燈座、燈的控制裝置、燈具的標(biāo)準(zhǔn)化工作。TC 34為這些分技術(shù)委員會(huì)提供協(xié)調(diào)作用，其目的是確保上述這些部件的安全性、可靠性及互換性。TC 34及其下設(shè)的SC與LED照明產(chǎn)品相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 TC 34制定的LED照明產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［2］

(2)TC 76

TC 76主要負(fù)責(zé)制定激光基礎(chǔ)技術(shù)、激光器件和材料、激光設(shè)備和發(fā)光二極管、激光應(yīng)用及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此外，TC 76還負(fù)責(zé)制定有關(guān)由國(guó)際非離子輻射防護(hù)委員會(huì) (ICNIRP)和國(guó)際照明委員會(huì)等組織確定的、對(duì)來自人造光且輻射范圍在100 nm到1 mm之內(nèi)的人體暴露限值的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。TC 76與LED照明設(shè)備相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 TC/SC 76已制定的LED照明設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［2］

(3)CISPR

CISPR負(fù)責(zé)頻率范圍在9 kHz～400 GHz的無(wú)線電通訊設(shè)備的產(chǎn)品發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)的制定，下設(shè)7個(gè)分委會(huì)，其中LED照明設(shè)備應(yīng)符合的EMC標(biāo)準(zhǔn)CISPR 15:2009《無(wú)線電干擾特性.極限值和測(cè)量方法》由F分會(huì) (家用設(shè)備工具、照明設(shè)備及類似設(shè)備的干擾)制定。

2.3 美國(guó)LED產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)是全球LED產(chǎn)業(yè)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，也是我國(guó)最大的出口市場(chǎng)。美國(guó)在LED標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定方面，一直居于世界領(lǐng)先地位，除了目前已經(jīng)形成了較為完善的安全、電磁兼容規(guī)范外，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)、北美照明協(xié)會(huì)還針對(duì)LED光源的特點(diǎn)，制定了有關(guān)電氣、光度和色度方面的要求及測(cè)試方法。此外，美國(guó)的“能源之星”計(jì)劃也在迅速推進(jìn)有關(guān)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的能效標(biāo)準(zhǔn)，以提高其發(fā)光效率和相關(guān)性能。

美國(guó)市場(chǎng)對(duì)于半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的安全要求主要體現(xiàn)在LED模塊、控制模塊、電源、燈具及相關(guān)配件上。其中，UL Subject 8750為L(zhǎng)ED模塊、控制模塊、電源提出了詳細(xì)的安全要求，此外，電源安全還可參照UL 1310、UL1012或UL 60950-1中的相應(yīng)規(guī)定。而UL 1598、UL 1993、UL 1574等系列UL有關(guān)傳統(tǒng)照明設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)為半導(dǎo)體照明的終端產(chǎn)品提出了安全規(guī)范。如果要順利進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)，企業(yè)需要將以上要求綜合進(jìn)行考量。

美國(guó)不僅注重半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的安全要求，而且也注重對(duì)其光電和色度性能進(jìn)行規(guī)范。作為一種新型光源，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品在其光電和色品特性上和其他光源有著較大的差異，因此不能完全引用傳統(tǒng)光源的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行考量。為了保證半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的質(zhì)量，促進(jìn)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，美國(guó)國(guó)家電氣制造商協(xié)會(huì) (NEMA)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)照明集團(tuán) (ANSLG)和北美照明工業(yè)協(xié)會(huì) (IESNA)都抓緊制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中，NEMA和ANSLG聯(lián)合發(fā)布了有關(guān)固態(tài)照明產(chǎn)品的色度規(guī)范ANSI NEMA ANSLG C78.377-2008，該標(biāo)準(zhǔn)已被認(rèn)可為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);IESNA發(fā)布了IES LM-79-08《固態(tài)照明產(chǎn)品電氣和光度測(cè)量》和IES LM-80-08《LED光源光通維持率的測(cè)量》，這兩份標(biāo)準(zhǔn)在半導(dǎo)體照明的電氣和光度測(cè)量、光衰測(cè)量等方面起著標(biāo)志性的作用。

半導(dǎo)體照明是一種新型的照明產(chǎn)品，對(duì)其能效進(jìn)行規(guī)范是目前世界各國(guó)都在努力的重點(diǎn)領(lǐng)域。美國(guó)的“能源之星”計(jì)劃在這方面居于領(lǐng)先地位。盡管“能源之星”是一個(gè)自愿性的認(rèn)證項(xiàng)目，但在美國(guó)影響非常廣泛，貼上了“能源之星”標(biāo)簽，就標(biāo)志著產(chǎn)品在能效方面已經(jīng)獲得了美國(guó)能源部和環(huán)保署的認(rèn)可，消費(fèi)者主要依據(jù)該標(biāo)簽來選購(gòu)節(jié)能型產(chǎn)品。同時(shí)，依據(jù)聯(lián)邦政令，獲得“能源之星”認(rèn)證的產(chǎn)品還可獲得政府的優(yōu)先采購(gòu)。因此，對(duì)于那些期望在國(guó)際市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力的LED企業(yè)而言，應(yīng)該關(guān)注并實(shí)施LED產(chǎn)品的“能源之星”認(rèn)證。能源之星SSL采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 能源之星SSL采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)［3］

2.4 歐盟指令及協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)

歐盟是我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品出口的重點(diǎn)市場(chǎng)。半導(dǎo)體照明產(chǎn)品進(jìn)入歐盟市場(chǎng)，應(yīng)該主要考慮其強(qiáng)制性要求:低電壓指令及其協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的安全要求、電磁兼容指令及其協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電磁兼容要求、RoHS＆WEEE指令中的環(huán)保要求以及EuP指令中規(guī)定的能效要求。此外，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品還需符合相應(yīng)法規(guī)所規(guī)定的合格評(píng)定程序。只有這樣，才能加貼CE標(biāo)志，順利進(jìn)入歐盟市場(chǎng)。

(1)低電壓指令 (Low Voltage Directive，LVD)

低電壓指令2006/95/EC為所有進(jìn)入歐盟的低電壓產(chǎn)品確立了整體的安全要求，半導(dǎo)體照明產(chǎn)品屬于其所定義的低電壓產(chǎn)品，因此也必須遵循低電壓指令的規(guī)范。

協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)是歐盟委員會(huì)委托的歐洲標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)制定的技術(shù)規(guī)范，它會(huì)定期在歐盟官方公報(bào) (OJ)上進(jìn)行公布。符合協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)不是強(qiáng)制的，它為設(shè)備提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的、可重復(fù)的、準(zhǔn)確的、可接受的評(píng)定方法，通常為優(yōu)先選擇的方法。半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)主要由歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC)制定。LVD指令中與半導(dǎo)體照明設(shè)備有關(guān)的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)參見表5。

表5 LVD指令中與半導(dǎo)體照明設(shè)備有關(guān)的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)［4］

(2)電磁兼容指令

在電磁兼容方面，LED照明產(chǎn)品必須符合歐盟電磁兼容指令 (2004/108/EC)的要求，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)照明設(shè)備的EMC標(biāo)準(zhǔn)。

與一般照明設(shè)備相同，歐盟對(duì)于LED照明產(chǎn)品的EMC要求分為電磁騷擾、抗擾度、諧波電流和電壓波動(dòng)四方面。表6列出了EMC指令中有關(guān)照明設(shè)備的EMC標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和修訂件。

表6 2004/108/EC指令中有關(guān)照明設(shè)備的EMC標(biāo)準(zhǔn)［5］

(3)RoHS＆WEEE指令

在環(huán)保方面，歐盟與LED燈具有關(guān)的法規(guī)主要是2003年發(fā)布的《在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(RoHS，2002/95/EC)和《報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》(WEEE，2002/96/EC)，分別規(guī)定了有害物質(zhì)限量和廢棄產(chǎn)品回收的要求。

但隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境的重視，RoHS指令和WEEE也正處于更新中。2011年7月1日，歐盟議會(huì)和理事會(huì)在歐盟官方公報(bào)上發(fā)布新版RoHS指令2011/65/EU，新指令已于2011年7月21日正式生效，并將于2013年1月3日正式實(shí)施，屆時(shí)舊指令2002/95/EC將廢除。同時(shí)，在2012年1月19日，歐洲議會(huì)二度投票通過了報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令WEEE修訂案，也即將出臺(tái)并生效，生效后的WEEE指令修訂案將使整個(gè)歐盟對(duì)電器廢棄物有更嚴(yán)格的控制和更有力的環(huán)境保護(hù)。

(4)EuP指令

歐盟對(duì)于LED照明產(chǎn)品的能效要求主要體現(xiàn)在《制定耗能產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)要求的框架指令》 (簡(jiǎn)稱EuP指令)中。EuP指令屬于新方法指令，滿足EuP指令的要求將加貼CE在歐盟銷售。目前，EuP指令實(shí)施措施確定的生態(tài)設(shè)計(jì)要求主要體現(xiàn)在能效方面，可以說，EuP指令就是歐盟的最低能源效率要求 (MEPS)。

EuP指令對(duì)LED照明產(chǎn)品的規(guī)定，主要體現(xiàn)在其已經(jīng)正式生效的《委員會(huì)條例 (EC)No 244/2009，就非定向家用燈生態(tài)設(shè)計(jì)要求，執(zhí)行歐洲議會(huì)與理事會(huì)指令2005/32/EC》中。對(duì)于定向燈，2012年4月16日，從2008年開始，歐盟就開始針對(duì)定向LED燈的生態(tài)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行研究。2010年7月20日，歐盟能效經(jīng)濟(jì)理事會(huì)發(fā)布了有關(guān)評(píng)估定向燈的生態(tài)設(shè)計(jì)要求的預(yù)備性研究報(bào)告，并于2010年7到9月召開了咨詢論壇，形成了相關(guān)的工作文件，確定了定向燈的能效目標(biāo)，但具體有關(guān)定向LED燈的能效及性能要求，需要密切跟蹤“Lot 19:家用照明—第2部分定向燈和家用燈具”的立法進(jìn)程才能進(jìn)一步明確。

3 中國(guó)半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)體系

LED產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出了迫切需要，國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織和歐美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家都加大力度開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織也同樣開展了大量的標(biāo)準(zhǔn)化工作，2010年1月，9項(xiàng)半導(dǎo)體照明行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)期。2011年9月，國(guó)標(biāo)委公布的2011年第一批擬立項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目中，包括LED相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)，涉及外延芯片、封裝及照明應(yīng)用各個(gè)環(huán)節(jié)。之后第二批擬立項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目中，又增加了2項(xiàng)。一旦這些國(guó)標(biāo)順利實(shí)施，將對(duì)規(guī)范半導(dǎo)體照明市場(chǎng)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展，起到積極作用。其中，《反射型自鎮(zhèn)流LED燈性能要求》、 《反射型自鎮(zhèn)流LED燈 性能測(cè)試方法》、《LED筒燈性能要求》和《LED筒燈性能測(cè)試方法》4個(gè)擬立項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是以國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《反射型自鎮(zhèn)流LED照明產(chǎn)品》和《LED筒燈》技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)制定的。

目前我國(guó)與LED材料、外延片、芯片、器件/模塊和應(yīng)用方面相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)見表7。

表7 與LED照明電器產(chǎn)品相關(guān)的GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［6］

表7(續(xù)) 與LED照明電器產(chǎn)品相關(guān)的GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［6］

4 總結(jié)

根據(jù)以上分析，對(duì)比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定情況，我們可以看出我國(guó)LED標(biāo)準(zhǔn)制定具有以下特點(diǎn):

(1)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程上，我國(guó)LED照明相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)較為緩慢，標(biāo)準(zhǔn)大部分還在制定中。分析出臺(tái)緩慢的原因，主要有以下幾方面。第一，LED照明涉及多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)。LED屬于傳統(tǒng)的電子元器件行業(yè)，也屬于光學(xué)和光電行業(yè)，而LED照明又涉及照明電器行業(yè)、光源行業(yè)等。由于LED橫跨了多個(gè)行業(yè)，因此在制定標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)力和責(zé)任歸屬上，需要多方的溝通和協(xié)調(diào)。第二，我國(guó)缺少自立常識(shí)產(chǎn)權(quán)、自立品牌和的龍頭企業(yè)，同時(shí)也缺少具有國(guó)際影響力的尖端人才，這給標(biāo)準(zhǔn)的確立統(tǒng)一也帶來一定難度。第三，LED產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)還不夠成熟，其技術(shù)并沒有完全定型，技術(shù)發(fā)展變化快，也給標(biāo)準(zhǔn)的制定帶來一定的困難;

(2)應(yīng)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)層面上，正逐步完善。在半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈上LED芯片、LED器件標(biāo)準(zhǔn)基本完善;應(yīng)用熱點(diǎn)之一的室外照明的路燈，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)施，各地方機(jī)構(gòu)都在積極制定其地方標(biāo)準(zhǔn);在LED模塊、LED控制裝置與連接器等領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)基本上做到了與IEC同步;應(yīng)用重點(diǎn)之一的普通照明應(yīng)用產(chǎn)品，如自鎮(zhèn)流LED燈，此類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)正逐步增加;

(3)有關(guān)輻射安全方面標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。對(duì)比國(guó)際大環(huán)境，一些國(guó)際組織以及發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)比較注重對(duì)LED輻射安全、能效以及光電、色度測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)的制定，在這些方面走在我國(guó)的前列。

總體來說，我國(guó)LED標(biāo)準(zhǔn)制定的速度落后于發(fā)達(dá)國(guó)家、落后于產(chǎn)品和市場(chǎng)的發(fā)展。在這方面，我們要借鑒美國(guó)等國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，從最急迫和對(duì)產(chǎn)品發(fā)展影響最大的標(biāo)準(zhǔn)入手，快速制定出一些有助于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，使得業(yè)界企業(yè)可以借鑒和參考。

［1］俞建峰，顧高浪，陶宏錦.LED照明產(chǎn)品質(zhì)量控制與國(guó)際認(rèn)證［M］.北京:人民郵電出版社，2012.

［2］List of IEC Technical Committees and Subcommittees.http://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:6:0.

［3］ENERGY STAR Program Requirements for Integral LED Lamps Partner ommitments.http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/archives/downloads/integral_led/Integral_LED_Lamps_Program_Requirements_Version_1.4.pdf?efb8-1bc2.

［4］European standards Low voltage(LVD).http://ec.europa.eu/enterprise/policies/european-standa rds/harmonisedstandards/low-voltage/index_en.htm.

［5］European standards Electromagnetic compatibility(EMC).http://ec.europa.eu/enterprise/polici es/european-standards/harmonised-standards/electromagnetic-compatibility/index_en.htm.

［6］陳超中，施曉紅，楊樾，王曄.厘清LED照明電器產(chǎn)品及照明有關(guān)標(biāo)準(zhǔn).中國(guó)照明網(wǎng)，http://www.lightingchina.com/zhuanti/1109.html.