國內外LED產品標準體系研究

王萬成 高松波 葉亦旭 胡益群

(寧波出入境檢驗檢疫局電氣安全檢測中心，浙江寧波 315000)

1 前言

LED是半導體制成的光電器件，可將電能轉換為光能，廣泛應用于裝飾燈、城市景觀照明、交通信號燈、大屏幕顯示、儀器儀表指示燈、汽車用燈、手機及PDA背光源、電腦及普通照明等領域。半導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，被譽為“21世紀新固體光源時代的革命性技術”。

目前，LED照明產品的標準涉及電氣安全、電磁兼容、光色要求、壽命要求、生物安全要求等。LED照明標準具有強制和自愿標準結合、制定部門多、標準結構為三維矩陣結構、包含范圍廣等特點。

一直以來，發達國家和地區都把標準和檢測放到極其重要的地位，以規范市場、加快半導體照明產品的推廣和應用。美國在這方面投入了大量的人力物力，以美國國家標準與技術研究院NIST為首，對半導體照明檢測技術展開了深入研究，而且多個組織和機構也分別或聯合出臺了12項LED相關標準，另有十余項正在研究制定過程中，其中北美照明學會(IESNA)發布的LM-79和LM-80等技術規范在全球范圍內有著廣泛而深入的影響力。德國則秉承著一貫嚴謹的作風，由德國物理技術研究院 (PTB)帶領國內產業界斥巨資進行著檢測技術和標準化的研究。更重要的是，美國和德國等都利用自己的技術優勢和在國際化組織的影響力，爭取半導體照明領域的國際標準話語權。在國際照明委員會 (CIE)和國際電工委員會 (IEC)等組織中，美國、歐洲和亞洲爭取標準制定權的競爭已經相當激烈［1］。

2 國際LED標準體系

2.1 國際照明委員會CIE標準

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相關的技術報告和規范。目前它已經推出的技術報告有:CIE127:2007《LED測量方法》、CIE177:2007《白光LED的顯色性》等，標準有CIE S 009/D:2002《燈與燈系統的光生物安全性》、CIE/IEC 62471:2006《燈與燈系統的光生物安全性》等。此外，CIE也在進行有關LED光強測量、LED輻射及亮度測量、LED串及陣列的光學測量等規范的制定。相關標準與報告見表1。

表1 CIE制定的LED照明產品相關標準與報告［1］

2.2 國際電工委員會IEC標準

國際電工委員會IEC標準由三個技術委員會負責制定:TC 34(燈和相關設備)、TC 76(光輻射安全和激光設備)和CISPR(國際無線電干擾特別委員會)。以下分別對這三個技術委員會及其制定的相關標準進行簡要介紹。

(1)TC 34

TC 34成立于1948年，其下設的SC 34A、SC 34B、SC 34C和SC 34D四個分技術委員會SC，分別負責電燈、燈頭和燈座、燈的控制裝置、燈具的標準化工作。TC 34為這些分技術委員會提供協調作用，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及其下設的SC與LED照明產品相關的標準見表2。

表2 TC 34制定的LED照明產品相關標準［2］

(2)TC 76

TC 76主要負責制定激光基礎技術、激光器件和材料、激光設備和發光二極管、激光應用及相關領域的國際標準。此外，TC 76還負責制定有關由國際非離子輻射防護委員會 (ICNIRP)和國際照明委員會等組織確定的、對來自人造光且輻射范圍在100 nm到1 mm之內的人體暴露限值的應用標準。TC 76與LED照明設備相關的標準見表3。

表3 TC/SC 76已制定的LED照明設備的相關標準［2］

(3)CISPR

CISPR負責頻率范圍在9 kHz～400 GHz的無線電通訊設備的產品發射標準的制定，下設7個分委會，其中LED照明設備應符合的EMC標準CISPR 15:2009《無線電干擾特性.極限值和測量方法》由F分會 (家用設備工具、照明設備及類似設備的干擾)制定。

2.3 美國LED產品標準

美國是全球LED產業最為發達的地區之一，也是我國最大的出口市場。美國在LED標準規范制定方面，一直居于世界領先地位，除了目前已經形成了較為完善的安全、電磁兼容規范外，美國電氣制造商協會、北美照明協會還針對LED光源的特點，制定了有關電氣、光度和色度方面的要求及測試方法。此外，美國的“能源之星”計劃也在迅速推進有關半導體照明產品的能效標準，以提高其發光效率和相關性能。

美國市場對于半導體照明產品的安全要求主要體現在LED模塊、控制模塊、電源、燈具及相關配件上。其中，UL Subject 8750為LED模塊、控制模塊、電源提出了詳細的安全要求，此外，電源安全還可參照UL 1310、UL1012或UL 60950-1中的相應規定。而UL 1598、UL 1993、UL 1574等系列UL有關傳統照明設備的標準為半導體照明的終端產品提出了安全規范。如果要順利進入美國市場，企業需要將以上要求綜合進行考量。

美國不僅注重半導體照明產品的安全要求，而且也注重對其光電和色度性能進行規范。作為一種新型光源，半導體照明產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光源的標準對其進行考量。為了保證半導體照明產品的質量，促進半導體照明產業的發展，美國國家電氣制造商協會 (NEMA)、美國國家標準照明集團 (ANSLG)和北美照明工業協會 (IESNA)都抓緊制定了相關標準。其中，NEMA和ANSLG聯合發布了有關固態照明產品的色度規范ANSI NEMA ANSLG C78.377-2008，該標準已被認可為美國國家標準;IESNA發布了IES LM-79-08《固態照明產品電氣和光度測量》和IES LM-80-08《LED光源光通維持率的測量》，這兩份標準在半導體照明的電氣和光度測量、光衰測量等方面起著標志性的作用。

半導體照明是一種新型的照明產品，對其能效進行規范是目前世界各國都在努力的重點領域。美國的“能源之星”計劃在這方面居于領先地位。盡管“能源之星”是一個自愿性的認證項目，但在美國影響非常廣泛，貼上了“能源之星”標簽，就標志著產品在能效方面已經獲得了美國能源部和環保署的認可，消費者主要依據該標簽來選購節能型產品。同時，依據聯邦政令，獲得“能源之星”認證的產品還可獲得政府的優先采購。因此，對于那些期望在國際市場上更具競爭力的LED企業而言，應該關注并實施LED產品的“能源之星”認證。能源之星SSL采用的測試標準見表4。

表4 能源之星SSL采用的測試標準［3］

2.4 歐盟指令及協調標準

歐盟是我國半導體照明產品出口的重點市場。半導體照明產品進入歐盟市場，應該主要考慮其強制性要求:低電壓指令及其協調標準所規定的安全要求、電磁兼容指令及其協調標準規定的電磁兼容要求、RoHS＆WEEE指令中的環保要求以及EuP指令中規定的能效要求。此外，半導體照明產品還需符合相應法規所規定的合格評定程序。只有這樣，才能加貼CE標志，順利進入歐盟市場。

(1)低電壓指令 (Low Voltage Directive，LVD)

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

協調標準是歐盟委員會委托的歐洲標準化機構制定的技術規范，它會定期在歐盟官方公報 (OJ)上進行公布。符合協調標準不是強制的，它為設備提供了一種標準的、可重復的、準確的、可接受的評定方法，通常為優先選擇的方法。半導體照明產品的協調標準主要由歐洲電工標準化委員會(CENELEC)制定。LVD指令中與半導體照明設備有關的協調標準參見表5。

表5 LVD指令中與半導體照明設備有關的協調標準［4］

(2)電磁兼容指令

在電磁兼容方面，LED照明產品必須符合歐盟電磁兼容指令 (2004/108/EC)的要求，測試標準依據照明設備的EMC標準。

與一般照明設備相同，歐盟對于LED照明產品的EMC要求分為電磁騷擾、抗擾度、諧波電流和電壓波動四方面。表6列出了EMC指令中有關照明設備的EMC標準及其對應的國際標準和修訂件。

表6 2004/108/EC指令中有關照明設備的EMC標準［5］

(3)RoHS＆WEEE指令

在環保方面，歐盟與LED燈具有關的法規主要是2003年發布的《在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令》(RoHS，2002/95/EC)和《報廢電子電氣設備指令》(WEEE，2002/96/EC)，分別規定了有害物質限量和廢棄產品回收的要求。

但隨著世界各國對環境的重視，RoHS指令和WEEE也正處于更新中。2011年7月1日，歐盟議會和理事會在歐盟官方公報上發布新版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日正式實施，屆時舊指令2002/95/EC將廢除。同時，在2012年1月19日，歐洲議會二度投票通過了報廢電子電氣設備指令WEEE修訂案，也即將出臺并生效，生效后的WEEE指令修訂案將使整個歐盟對電器廢棄物有更嚴格的控制和更有力的環境保護。

(4)EuP指令

歐盟對于LED照明產品的能效要求主要體現在《制定耗能產品生態設計要求的框架指令》 (簡稱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指令實施措施確定的生態設計要求主要體現在能效方面，可以說，EuP指令就是歐盟的最低能源效率要求 (MEPS)。

EuP指令對LED照明產品的規定，主要體現在其已經正式生效的《委員會條例 (EC)No 244/2009，就非定向家用燈生態設計要求，執行歐洲議會與理事會指令2005/32/EC》中。對于定向燈，2012年4月16日，從2008年開始，歐盟就開始針對定向LED燈的生態設計要求進行研究。2010年7月20日，歐盟能效經濟理事會發布了有關評估定向燈的生態設計要求的預備性研究報告，并于2010年7到9月召開了咨詢論壇，形成了相關的工作文件，確定了定向燈的能效目標，但具體有關定向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”的立法進程才能進一步明確。

3 中國半導體照明標準體系

LED產業的迅速發展對標準化工作提出了迫切需要，國際相關標準化組織和歐美日韓等發達國家都加大力度開展相關標準的研制工作。我國相關標準化組織也同樣開展了大量的標準化工作，2010年1月，9項半導體照明行業標準的發布標志著我國LED產業發展開始進入標準化時期。2011年9月，國標委公布的2011年第一批擬立項國家標準項目中，包括LED相關標準24項，涉及外延芯片、封裝及照明應用各個環節。之后第二批擬立項國家標準項目中，又增加了2項。一旦這些國標順利實施，將對規范半導體照明市場、促進產業健康、快速發展，起到積極作用。其中，《反射型自鎮流LED燈性能要求》、 《反射型自鎮流LED燈 性能測試方法》、《LED筒燈性能要求》和《LED筒燈性能測試方法》4個擬立項國家標準是以國家半導體照明工程研發及產業聯盟發布的《反射型自鎮流LED照明產品》和《LED筒燈》技術規范為基礎制定的。

目前我國與LED材料、外延片、芯片、器件/模塊和應用方面相關的國家標準見表7。

表7 與LED照明電器產品相關的GB國家標準［6］

表7(續) 與LED照明電器產品相關的GB國家標準［6］

4 總結

根據以上分析，對比國際標準和我國標準制定情況，我們可以看出我國LED標準制定具有以下特點:

(1)標準進程上，我國LED照明相關標準出臺較為緩慢，標準大部分還在制定中。分析出臺緩慢的原因，主要有以下幾方面。第一，LED照明涉及多個領域和行業。LED屬于傳統的電子元器件行業，也屬于光學和光電行業，而LED照明又涉及照明電器行業、光源行業等。由于LED橫跨了多個行業，因此在制定標準的權力和責任歸屬上，需要多方的溝通和協調。第二，我國缺少自立常識產權、自立品牌和的龍頭企業，同時也缺少具有國際影響力的尖端人才，這給標準的確立統一也帶來一定難度。第三，LED產業核心技術還不夠成熟，其技術并沒有完全定型，技術發展變化快，也給標準的制定帶來一定的困難;

(2)應用產品標準層面上，正逐步完善。在半導體照明產業鏈上LED芯片、LED器件標準基本完善;應用熱點之一的室外照明的路燈，國家標準已實施，各地方機構都在積極制定其地方標準;在LED模塊、LED控制裝置與連接器等領域，標準基本上做到了與IEC同步;應用重點之一的普通照明應用產品，如自鎮流LED燈，此類產品的標準正逐步增加;

(3)有關輻射安全方面標準和能效標準正在制定中。對比國際大環境，一些國際組織以及發達國家和地區比較注重對LED輻射安全、能效以及光電、色度測試方法的標準的制定，在這些方面走在我國的前列。

總體來說，我國LED標準制定的速度落后于發達國家、落后于產品和市場的發展。在這方面，我們要借鑒美國等國家的先進經驗，從最急迫和對產品發展影響最大的標準入手，快速制定出一些有助于產業發展的標準或規范，使得業界企業可以借鑒和參考。

［1］俞建峰，顧高浪，陶宏錦.LED照明產品質量控制與國際認證［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照明電器產品及照明有關標準.中國照明網，http://www.lightingchina.com/zhuanti/1109.html.