LED植物照明燈具標準法規/技術規范分析綜述

張志平 肖正誼 倪濟宇 王鋼生

（1. 威凱檢測技術有限公司 廣州 510663；2.佛山科學技術學院 佛山 528231）

引言

在農業照明中，傳統光源如氙燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等早已得到應用，但是仍存在高能耗、低能效等問題。對比之下，LED光源具有明顯的優勢，它的光譜域寬在±20 nm，與植物光合作用和形態建成基本吻合的光譜范圍基本吻合[1]。除此之外，LED具有光能有效利用率超過80 %、無污染、精準波長等優點，因此，LED植物照明燈具在促進植物生長和對植物進行補光等領域得到大量應用。

本文梳理了LED植物照明燈具相關標準法規與技術規范，并分析了它們之間的異同。這些標準法規/技術規范包括：CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術規范》；團體標準CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術規范》；山東省地方標準DB37/T 3568.6-2019《綠色照明LED燈具 第6部分：LED植物生長燈》；美國DLC法規文件《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》等。

1 LED植物照明燈具的優勢

在LED得到大規模應用之前，傳統光源如氙燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等已經在農業得到應用，但是傳統光源的光輻射只有少部分能被植物吸收，光源的使用效率極低。植物進行光合作用時主要吸收紅藍光，波長為600～700 nm的紅光和波長為400～500 nm的藍光。而LED光源憑借光量可調整、光色純正以及低能耗等優勢正逐步取代傳統植物光源，在農業上得到應用。

1）發光效率高：傳統光源如金鹵燈為65～140 lm/W，鈉燈為90～140 lm/W。LED光效達50～200 lm/W。

2）耗電量少：超低功耗，LED單光功率單管為0.03～ 1 W，采用直流驅動，15～18 mA，電光功率轉換接近100 %，達到相同照明效果，LED光源比傳統光源節能80 %以上。

3）光色純正：LED的光譜范圍都比較窄，不像白熾燈那樣擁有全光譜，因此LED的單色性較好，可以根據作物吸收光譜的差異隨意進行多樣化的搭配組合，滿足不同植物的需求。

4）調光便捷：LED芯片的亮度與其驅動電源的電流有關，可以通過改變驅動電流進行調光，根據植物光照需求，適當改變光強。除此之外，采用脈動寬度調節的方式也可以對LED進行調光。

5）響應速度快：LED通過電子-空穴對結合直接發光，其發光的響應時間非常短，通常在100 ms以下。傳統植物燈從通電到穩定發光所需的時間非常長，為0.15～0.25 s，響應時間長。

表1 CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術規范》的主要內容

6）使用壽命長：LED作為一種半導體固體發光器件，壽命極長。當光通量衰減到80 %時，已達到25 000 h的壽命，遠超過高壓鈉燈12 000 h的壽命。

7）安全可靠性強、有利于環保：LED是全固發光體，體積小、重量輕、耐震和耐沖擊不易破損，廢棄物可全部回收，LED光源不含有水銀、鉛和汞元素等環境污染物。

8）安全系數高：所需電壓、電流較小，發熱較小，不產生安全隱患。

因此，在植物照明的光源中，LED是最為理想的光源，對LED植物照明燈具的發展具有非凡的意義[2-3]。

2 標準法規/技術規范介紹

CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術規范》從術語和定義、規格分類、光電性能要求和測量方法等方面對LED植物生長燈進行了規定。該技術規范僅適用于光源輸出輻射波長在280～800 nm范圍內的植物生長燈。在第3章中定義了各個輻射光譜區域并解釋了光譜能量分布、光譜量子分布、光合光子通量等專業術語。在第4章中按照燈具和光源的不同，將植物生長燈分為六大類，這對植物照明燈具產品的分類進行了規范化。在第6章中要求植物生長燈輸出光譜在380 nm以下時需要加貼各種安全標記。標準最后提出了光合光子通量密度分布等效分布圖、測量條件和測量儀器的要求。詳見表1 CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術規范》主要內容[4]。

CSA0 32-2016《植物光照用LED燈具通用技術規范》是國家半導體照明工程研發及產業聯盟的技術規范，于2016年7月4日發布。該技術規范規定了植物補光燈具、植物生長燈具基本技術要求、測試方法，其中包括產品的光電性能要求、安全要求和測試方法。其中在第3章術語和定義中對植物生長燈、C4植物和光子通量效能等專業術語給出了定義說明，在第5章對植物光照用LED燈具的電參數、光參數等進行了說明。詳見表2 CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術規范》的主要內容。

山東省市場監督管理局于2019年5月29日批準了59項山東省地方標準，其中包括DB 37/T 3568.6-2019《綠色照明LED燈具第6部分：LED植物生長燈》，并于2019年6月29日開始實施，該標準適用于對植物起補光作用或促進植物生長的LED燈具。該標準給出了LED植物生長燈、植物補光燈、促進植物生長燈等一些相關術語和定義。它規定了植物照明用LED燈具的光電性能的基本技術要求、安全要求、試驗方法、檢驗規則標志、包裝、運輸和貯存。詳見表3《綠色照明LED燈具 第6部分：LED植物生長燈》的主要內容。

表2 CSA 032-2016的主要內容

《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》是美國DLC的法規文件，DLC在2018年11月19日發布了的一個版本，即日起正式生效，開始接受園藝照明產品的申請，并且2019年3月發布了其更新版本。該法規文件規定了植物照明用LED燈具的基本技術要求、測試方法，其中包括產品的光電性能要求、安全要求和測試方法。其中燈具的輸出特性光合光子通量、光譜量子分布等給與了說明，規定了輸出波段在400～800 nm以內，但沒有具體要求輸出的大小。標準中給定了具體的電性能要求，詳見表 4《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》的主要內容。

表3 DB37/T 3568.6-2019的主要內容

3 標準法規/技術規范差異分析匯總

本文主要比較分析以上4個標準法規/技術規范中的安全要求、電磁兼容要求、光學性能要求、電學性能要求、可靠性要求、有害物質要求和其他特殊要求等方面進行分析對比。具體的差異分析匯總見表5。

表5 標準法規與技術規范差異分析匯總表

4 結語

本文介紹了已經發布的4項LED植物照明燈具標準法規與技術規范，包括CQC、CSA、山東省地方標準和DLC，從安全要求、電磁兼容要求、光學性能要求、電學性能要求、可靠性要求、有害物質要求和其他特殊要求等方面進行了分析和匯總，希望能給相關讀者對LED植物照明燈具標準有一定的參考價值。