歐盟光源和獨立控制裝置生態設計法規及光源能效標識法規簡介

李江山，高歡忠，姜麗麗

(國家燈具質量監督檢驗中心，國家電光源質量監督檢驗中心(上海)，上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114)

引言

歐盟委員會(European Commission)即將通過一系列新的生態設計法規和能效標識法規。新法規的內容變動較大，實施后將對出口企業造成一定影響。本文整理了新法規中的技術要求和監督核查程序的內容，幫助企業快速了解新法規[1]。

1 新法規的背景和目的

歐盟與產品能效有關的框架法規有兩個，分別是生態設計指令(Directive 2009/125/EC)和能效標識法規(Regulation (EU) 2017/1369)。生態設計和能效標識是相互補充的，一方面，生態設計要求促進創新，并“推動”市場排斥表現最差的產品；另一方面，能效標識鼓勵消費者做出更明智的決策，從而“拉動”市場邁向更高的能源效率。

具體到光源、燈具和控制裝置，目前有三部生態設計要求和一部能效標識的法規，分別是(EC) No 244/2009、(EC) No 245/2009、(EU) No 1194/2012以及(EU) No 874/2012。此外還有一些與上述法規實施細節有關的補充法規。

歐盟經過評估認為，更新并簡化照明產品要求有很多好處。比如通過為此類產品制定一個單一的法規，這符合歐盟的“更好的監管[2]”政策。通過更好地定義適用和豁免的范圍、減少合規性測試的參數數量以及減少一些測試程序的時間，可以減輕制造商和進口商的負擔，也方便市場監督機構進行核查。

歐盟認為現有能效標識的等級劃分已經不能引導消費者購買能效更高的產品，因為隨著技術的進步，符合高效率等級的產品過多。這是更新法規的一個原因。此外，歐盟為了落實節能減排和環保的有關政策，也需要實施新的能效標識法規，以促進更節能的產品進入市場。歐盟估計至2030年照明類產品的最終節能量為41.9 TWh。

出于上述原因和目的，歐盟修訂了一系列新的生態設計法規和能效標識法規。其中，新的光源和獨立控制裝置生態設計法規((EU) C(2019)2121)是依據2009/125/EC的要求制定的，而新的光源能效標識法規((EU) C(2019) 1805)是對(EU) 2017/1369的補充。光源的能效標識法規已于2019年3月通過。這兩個新法規與現有法規的關系見圖1。

圖1 框架及新舊法規的關系Fig.1 Framework and the relationship between old and new regulations

目前的三個生態設計法規涉及的光源種類較多，包括自鎮流熒光燈、沒有集成鎮流器的熒光燈(如單端熒光燈、雙端熒光燈)、HID(高壓氣體放電)燈以及LED光源等。新法規包含上述所有的光源種類，但對內容的合并簡化幅度較大，以至于與現有法規沒有一一對應的修訂關系。新法規中LED和OLED相關的規定最多，而且能滿足新能效標識法規較高等級要求的也只有LED和OLED產品，不難看出，LED和OLED是歐盟希望引導的技術方向。本文主要以LED光源為例，介紹新法規的技術要求內容，以及新、舊法規、國內有關標準之間的異同點。

2 生態設計法規

2.1 法規的適用范圍和實施時間

生態設計法規目前還沒有最終通過，但參考已通過的能效標識法規，主要技術內容應不會有太大變化。本文對2018年10月的版本進行分析，生態設計法規草案內容與已發布的能效標識法規(EU) C(2019) 1805有差異的，以(EU) C(2019) 1805的內容為準進行介紹。

法規中的“光源”是指用電發光、或在非白熾光源的情況下調諧以發光、或前述兩種情況都有的產品，發出的光具有以下所有光學特性：

(a)色坐標x和y滿足0.270

(b)每mm2發光表面積發出的光通量<500 lm；

(c)光通量介于60～82 000 lm之間；

(d)顯色指數(CRI)>0。

使用白熾燈、熒光燈、高強度放電燈、無機發光二極管(LED)或有機發光二極管(OLED)或它們的組合作為照明技術，并可根據法規中附件四的程序被驗證為光源。

不符合條件(a)的高壓鈉燈(HPS)被認為是本法規中的光源。

光源不包括：

(a)LED芯片；

(b)LED封裝；

(c)含有光源的產品，可從中取出這些光源以供檢驗；

(d)包含在光源中的發光部件，這些部件不能從這些部件中移除以作為光源進行檢驗。

法規中的“獨立控制裝置”是指用于在電氣安全和電磁兼容性設置的邊界條件下，為一個或多個特定光源提供所需電氣格式的電源的一個或多個裝置。它可以是或不是物理地整合在光源中。它可能包括轉換電源和啟動電壓、限制運行和預熱電流、防止冷啟動、校正功率因數和/或降低無線電干擾等功能。該術語不包括(EC) No 278/2009中定義的外部電源，也不包括照明控制部件和非照明部件。POE供電交換機不是本法規意義上的控制裝置。

新的生態設計法規將在2021年9月1日實施，之后 (EC) No 244/2009、(EC) No 245/2009和(EU) No 1194/2012將被廢止。上述三個原法規所規定的產品將被包括在新的生態設計法規內，它們的能效計算方法也會統一。

2.2 法規的主要技術要求

2.2.1 光源

在整合了三個法規之后，新生態設計法規大幅簡化了原來的技術要求。

1)開啟模式功率Pon、最大允許功率Ponmax，以及Φuse有效光通量。從2021年9月1日起，光源聲稱的開啟模式功率(Pon)不得超過最大允許功率(Ponmax)。

Pon是指在所有照明控制部件和非照明部件斷開的情況下，光源滿載時的電力消耗。如果不能斷開這些部件，應關閉它們或按照制造商的說明將其功耗降至最低。如果非電源供電光源(NMLS)需要單獨的控制裝置來操作，則可以直接在光源的輸入端測量Pon。或者使用已知效率的控制裝置進行測量，隨后從測量的電源輸入值中減去控制裝置的電能消耗，來確定Pon；

生態設計法規的附件中給出了Pommax的計算公式：

(1)

式中C是校正因子，數值取決于光源類型，此外特殊光源特征(如顯色指數>90的熒光燈、色溫大于5 000 K的熒光燈和HID、有防眩光罩的定向燈等)還有額外的加成。η指閾值光效，L指終端損耗因子，它們是用于計算的常數，通過查表得到，并不反映光源的真實參數。F是效力因子，取決于光源是非定向光源(NDLS，使用總光通量，因子1.00)或定向光源(DLS，使用錐形通量，因子0.85)。R是顯色指數因子，當企業聲稱的CRI≤65時為0.65，當企業聲稱的CRI>25時為(CRI+80)/ 160。Φuse是企業聲稱的有效光通量，這一概念沿用自(EU)No 874/2012并做了一定的修改。法規中定義，對于非定向光源，Φuse是以4πsr的立體角發射的總光通量(對應于360°全空間)；對于光束角≥90°的定向光源，它是以πsr的立體角發射的光通量(對應于角度為120°的圓錐)；對于光束角<90°的定向光源，它是以0.586πsr的立體角發射的光通量(對應于角度為90°的圓錐)。

選取不同種類的光源，將常見的有效光通量聲稱值代入式(1)計算Ponmax，計算結果表明法規對Pon的限制并不算太嚴格，見表1。因為能效表示法規中最低等級的G級沒有規定下限，所以對Pon的限制相當于對進入歐盟市場的產品的光效下限進行了規定。如果將Ponmax換算為最低光效的要求， LED反射燈、緊湊型自鎮流熒光燈的光效限值與相應產品的能效國標的能效限定值接近，LED球泡燈的要求則明顯比國標要高。

表1 公式計算出的最大允許功率Ponmax，和推算出的最低光效

GB 30255—2019《室內照明用LED 產品能效限定值及能效等級》中沒有使用有效光通量(Φuse)這一概念。在GB 30255—2019中，LED球泡燈、LED反射燈以及LED筒燈計算光效所使用的光通量均為4πsr的立體角發射的總光通量。對LED反射燈等定向燈來說，使用國標定義測試出的“總光通量”會高于生態設計要求定義的“有效光通量”。結合LED球泡燈推算最低光效高于國標限定值的情況，可以認為生態設計法規對LED類產品的發光效率的最低要求是高于國標的。

再以LED球泡燈為例，根據不同有效光通量聲稱值推算出的Ponmax和最低光效限值的曲線見圖2，可見隨著有效光通量聲稱值的上升，最低光效限值也在逐漸增加。而在GB 30255—2019中，光效限值主要根據色溫分檔，例如，對于聲稱功率5 W、有效光通量500 lm和聲稱功率25 W、有效光通量2 500 lm的同類型產品，如果色溫相同，它們在國標標準中的限值都是相同的，但在歐盟法規中的限值會有較大差異。

圖2 LED球泡燈Φuse聲稱值、Ponmax和最低光效的關系Fig.2 The relationship between Φuse, Ponmax and minimum luminous efficiency

表2 光源的性能要求

企業使用光通量計算Ponmax以及標注光效時，應注意根據產品的銷售地區選擇合適的標準及定義。

2)其他性能要求。從2021年9月1日起，光源還應滿足表2中列出的性能要求。

a)顯色性：此項規定沒有太大變化，國內外標準的規定也較為類似。但要注意法規表示將對顯色性的評價方法進行跟蹤，有可能采用新的評價方法，比如顏色保真度(Rf)。

b)變位系數(displacement factor)：取代了目前幾個法規中功率因數的要求。φ1指主電源電壓基波和主電流基波之間的相位角。

c)光通維持率：針對LED和OLED產品，新法規使用了一個新的公式進行計算，光通維持率的限值將與產品的聲稱壽命相關。比如，當產品聲稱L70B50壽命為20 000 h時，使用公式計算出的XLMF，MIN%為94.7%；而當產品聲稱L70B50壽命為40 000 h時，使用公式計算出的XLMF，MIN%為97.3%，超過XLMF，MIN%允許的限值(96%)，此時將使用96%的限值對光通維持率進行考核。

在目前的生態設計法規中，對光通維持率的規定依產品種類的不同而不同，測試項目繁瑣且耗時。例如(EU) No 1194/2012中，定向燈和非定向燈的限值不同，且需要燃點6 000 h后測試光通量并計算光通維持率。新法規通過耐久性試驗的方法縮短了試驗周期，減少了企業和監督執行機構的負擔。

和GB 30255—2019相比，兩者使用的計算公式一致，但限值有所不同，主要是因為國標沒有對維持率上限做出規定。比如當產品的聲稱L70B50為40 000 h時，按GB 30255—2019的要求，將以計算結果97.3%為限值對光通維持率進行考核，而生態設計法規中僅需按上限96%進行考核。

d)存活率：根據能效標識法規中監督檢驗程序的要求，在3000 h的“耐久性試驗后”，10個樣品中應有9個正常工作。

e)顏色一致性：根據能效標識法規中監督檢驗程序，產品的色容差應不超過聲稱值。橢圓中心為供應商聲稱的中心(公差0.005)。此項目在(EU) No 1194/2012中規定為“小于等于6個麥克亞當橢圓”，而現在則與聲稱相關。新法規要求企業能準確確定產品的中心值，否則實測值會與聲稱值不符。

f)閃爍(flicker)和頻閃效應(Stroboscopic effect)是生態設計法規中的新要求。閃爍主要指對靜態環境中的靜態觀測者而言，由光刺激引起的視覺不穩定的感知，其亮度或光譜分布隨時間波動。頻閃效應主要指對于非靜態環境中的靜態觀察者，由光刺激引起的運動知覺的變化，光刺激的亮度或光譜分布隨時間波動。兩者屬于CIE TN 006提出的TLA(Temporal Light Artefacts，瞬態偽像)[3]的范疇。與概念對應的測試項目是PstLM和SVM，有關的測試標準是IEC TR 61547-1:2017[4]和 IEC TR 63158:2018[5]。國內有關的性能或安全標準中對閃爍和頻閃效應的要求或缺失，或使用的測試、評價方法不同。新的閃爍和頻閃效應評價指標PstLM和SVM是國內很多產品的 “盲區”，需要企業依據標準進行正確檢測，以掌握產品真實情況。

2.2.2 獨立控制裝置

與(EC)245/20019中繁雜的規定相比，新法規中獨立控制裝置的技術要求被大幅簡化，見表3。

表3 滿載時獨立控制裝置的最低能效

新法規中對熒光燈和HID燈鎮流器效率的要求與目前的法規(EC) No 245/2009一致。新法規增加了鹵素燈以及LED燈控制裝置的要求，其中LED燈的控制裝置最低效率要求與國標GB 24825—2009《LED模塊用直流式交流電子控制裝置 性能要求》有所不同。首先法規沒有對輸出形式進行區分而國標分別給出了非隔離式和隔離式的限值；其次限值的計算依據也不同：新法規根據Pcg進行計算，而國標是根據線路總功率進行分檔。詳細區別見表4。

表4 LED燈的控制裝置的最低效率要求

2.3 進一步的進展跟蹤

法案指出，將對以下方面等進行跟蹤，若干年內可能進行修訂：

(a)為所有光源類型設定更嚴格的能源效率要求，特別是對于非LED光源和獨立式控制裝置；

(b)對照明控制部件的規定；

(c)對閃爍和頻閃效應設定更嚴格的要求；

(d)對調光的規定，包括與閃爍的相互影響；

(e)對(網絡)待機功率提出更嚴格的要求；

(f)降低或取消彩色可調光源的功率加成，并取消高色純度的豁免；

(g)用更合適的度量代替CRI顯色指數；

(h)驗證光通量是否足以作為可見光量的獨立指標；

(i)根據循環經濟原則，特別是關于光源和控制裝置的可拆卸性和可更換性，為產品設定額外的資源效率要求。

其中，代替CRI顯色指數的度量可能是CIE 224—2017 《Colour Fidelity Index for accurate scientific use》[6]和IES TM-30-18[7]中提出的顏色保真度指數(Rf)。Rf最早由IESNA(北美照明工程學會)在IES TM-30-15中提出，隨后CIE在CIE 224—2017中對一些細節進行了修正，再之后IES TM-30-18同步了CIE 224-2017的這些更新。目前國內與Rf相關的標準是與IES TM-30-15技術內容相似的QB/T 5208—2017。Rf通過使用99個顏色樣本、CAM02UCS色彩空間以及在4 000～5 000 K之間使用新的平滑變化的參照照明體等方法，修正了CRI中顏色樣本太少、計算用的顏色空間不均勻、參考照明體在5 000 K處跳變等問題，被認為是更適合評價LED等新照明產品的顯色性評價方法。

目前的法規僅測試滿載狀態產品的PstLM和SVM參數。法規提出將跟蹤對調光的規定，據此推測，法規若進行修訂，可能會檢測產品調光后的PstLM和SVM參數。

3 能效標識法規

3.1 法規的適用范圍和實施時間

能效標識法規中光源的定義和生態設計法規中相同，適用范圍與生態設計法規大致相同，但豁免產品種類要少于生態設計法規。能效標識法規的實施時間也是2021年9月1日。新法規實施后，(EU) No 874/2012將被廢止。

3.2 法規的主要技術要求

3.2.1 總電源效率ηTM

新法案評價能效的方法是總電源效率，公式如下：

(2)

式中Φuse是聲稱的有效光通量(以lm表示)，Pon是聲稱的開啟模式功耗(以W表示)。FTM是適用因子，與定向燈、非定向燈以及是否直接由電源供電有關。

而將被廢止的(EU)No 874/2012中評價能效使用的是能源效率指數(EEI)，公式如下：

(3)

式中Pcor是沒有外部控制裝置的型號的額定功率(P額定值)，Pref是通過公式從模型的有效光通量(Φuse)獲得的參考功率。Pcor和Pref均需查表校正，應用起來較為煩瑣。與之相比，新的能效評價方法相對簡潔直觀，易于理解。

3.2.2 能效等級

能效標識法規的附件中給出了根據總電源效率劃分的能效等級表，見表5。企業根據測試出的總電源效率，參照該表標注產品的能效等級。

表5 新能效標識法規中的能效等級劃分

隨著技術的進步，現在市場上很多產品都已是高能效等級(A+++, A++, A+)。目前以A+到A+++的方式標注能效，不能體現產品在能耗方面的實質性差異，容易產生誤導——消費者可能會認為A+能效等級的產品是市場上能效較高的產品，但事實上可能這個能效等級在市場上只是中等水平，甚或是能效較低的產品。新法規的等級劃分大幅提高了高能效等級的總電源效率要求，有助于消費者識別出高效節能的產品。新的能效等級重新使用A～G的方式，也比之前A+++、A++、A+的方式更為清晰明了，方便消費者進行選擇。對于同一產品在新舊法規中能效等級的變化情況，舉例見表6。可見原來法規中屬于A+或A++的產品，在新法規中可能跌落至E、F甚至G等級。

表6 典型樣品的能效等級變化情況

3.2.3 能效標識

新的能效標識圖3所示。原能效標識如圖4所示。

圖3 新法規的能效標識示意圖Fig.3 Energy label used in new regulation

圖4 (EU)No 874/2012中使用的能效標識Fig.4 Energy label used in (EU) No 874/2012

新的標識除了能效等級章節中介紹的改變，還新增了二維碼，消費者用手機掃描二維碼后，可以獲得歐洲能效標識產品數據庫(EPREL)中有關產品的更多信息。

3.2.4 燈具的能效標識要求被取消

新能效標識法案還取消了(EU) No 874/2012中規定的如圖5所示的燈具的能效標識要求。因為燈具目前被定義為“含光源產品”，不在法案的范圍之內。但是燈具包裝必須有聲明所包含光源的能效等級的文本信息。

圖5 新法規不要求標注燈具的能效標識Fig.5 Requirement of energy label for luminaires will be canceled

3.3 產品的信息要求

法規附錄V對供應商應提供信息的內容和形式做出了詳細規定。

a)供應商應將產品信息錄入到歐洲能效標識產品數據庫中。自2019年第二季度起，消費者將能夠在數據庫中搜索能源標簽和產品信息表。而有關機構也可按照數據庫信息對產品進行監督檢查。表格需要錄入的性能參數信息較為詳盡，這要求企業需要準確的掌握產品的性能參數信息。此處錄入的聲稱數據與后面的監督檢驗程序判定直接相關。

b)如果光源是產品的一部分，也需要在包裝上進行說明。例如：“本產品含有能效等級A的光源。”

c)規定了供應商在免費訪問網站上需要顯示的信息，比如如何控制、如何移除照明控制部件、如何調光以及是否含汞等。

d)如果產品是附錄IV(豁免)中第三點規定的，應在所有形式的包裝、產品信息和廣告上說明其預期用途，并清楚地表明產品不用于其他用途。

3.4 進展跟蹤

根據框架法規EU 2017/1369 的規定，2019年1月1日起，所有能效標識法規范圍內產品都必須在歐盟提供的數據庫中注冊。而新能效標識法規實施后九個月內，即2022年6月1日前，經銷商需要將已投放市場的產品替換上新的能效標識。企業和經銷商應注意法規中的幾個時間節點。

能效標識的限值和分級較為超前。在2018年6月，市售的專業產品水平能達到D級，民用產品水平能達到E級。到2021年，可能仍然沒有產品能夠滿足A級要求。但歐盟認為這樣可以減少修訂的頻次，使得能效標識的等級劃分在2030年仍然不會過時。

4 市場監督的核查程序

兩個法規的附件均提供了給歐盟各當局進行監督使用的核查程序，包括測試的項目、樣品數量、允差、判定的方法等。因生態設計法規尚未正式通過，本文以能效標識法規為例。能效標識法規中監督的參數和限值要求見表7，樣品數量均為10個。

表7 監督程序的參數和限值要求

在驗證產品是否為法規定義的光源時，將色坐標、光通量、光通量密度和顯色指數的實測值直接與光源定義中規定的限值進行比較，而不使用任何公差。如果10個樣品中的任何一個滿足定義的條件，則產品被認定為光源。通過此項規定，歐盟認為可以限制企業規避監管的可能。

5 結束語

本文介紹了歐盟即將實施的新的生態設計法規和能效標識法規中的技術要求和監督核查程序要求，并簡單分析了其與舊法規以及國內標準的異同。對出口企業來說，在新法規正式頒布前應了解具體技術要求和測試方法，以生產符合新法規要求且富有競爭力的產品，避免法規頒布后產品更新滯后造成損失。