LED燈具標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外差異大 分析技術(shù)原因

　　LED照明燈具特性及LED標(biāo)準(zhǔn)解析

　　本文從LED燈、燈具及其現(xiàn)狀為切入口，在LED燈、燈具相關(guān)定義的基礎(chǔ)上，分析了LED燈具的特點(diǎn)和目前存在的問題，并與傳統(tǒng)燈具性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面做了比較，同時(shí)針對(duì)國際電工委員會(huì)（IEC）、美國能源之星（EnergyStar）、北美照明學(xué)會(huì)（IESNA）在LED燈具有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出版情況和我國LED燈具有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)的出版情況進(jìn)行了介紹。

　　LED進(jìn)入照明領(lǐng)域，引發(fā)了一場(chǎng)新的照明技術(shù)領(lǐng)域的革命。由于不同形狀、數(shù)量，尺寸的LED可以按不同方式排列組合、不同LED替代燈中的LED結(jié)構(gòu)可以不同等特點(diǎn)，在照明領(lǐng)域中出現(xiàn)了各式各樣的LED照明產(chǎn)品（例如：LED裝飾燈具、LED道路燈具、LED投光燈具、嵌入式LED燈具、LED隧道燈具、LED臺(tái)燈和交通信號(hào)燈具等）及傳統(tǒng)光照明源替代品（例如：LED替代白熾燈、MR16、PAR燈、直管形熒光燈T8/T12等）。隨著LED技術(shù)的不斷提升和人們對(duì)照明感官視覺追求的進(jìn)一步提高，人們對(duì)LED燈具的設(shè)計(jì)和性能要求上更加具體，這就對(duì)燈具制造商和照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)師提出更高的要求。

　　半導(dǎo)體LED固態(tài)照明是近年來新近發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，對(duì)照明終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和燈具制造人員而言，既需要掌握傳統(tǒng)照明行業(yè)的知識(shí)、國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)，又需要熟悉和了解LED器件方面的知識(shí)，特別是要準(zhǔn)確把握LED燈、燈具界定以及與傳統(tǒng)照明燈具差異性。由于半導(dǎo)體行業(yè)和照明電器行業(yè)分屬不同行業(yè)、以及目前對(duì)半導(dǎo)體LED固態(tài)照明（SSL）缺乏足夠的標(biāo)準(zhǔn)支撐，現(xiàn)階段國內(nèi)LED照明產(chǎn)品存在魚龍混雜的現(xiàn)象，制造商聲稱的產(chǎn)品性能往往與實(shí)際結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，顏色質(zhì)量、壽命預(yù)測(cè)上更是極度夸大，這對(duì)我國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和消費(fèi)者信心的培育上都是不利的。

　　本文從LED燈、燈具及其現(xiàn)狀為切入口，在LED燈、燈具相關(guān)定義的基礎(chǔ)上，分析了LED燈具的特點(diǎn)和目前存在的問題，并與傳統(tǒng)燈具性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面做了比較，同時(shí)針對(duì)我國和國際上LED燈具標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行了介紹，點(diǎn)明應(yīng)結(jié)合LED燈具的技術(shù)要素來觀察和追蹤標(biāo)準(zhǔn)的變化和發(fā)展。

　　一、LED燈、燈具及相關(guān)定義

　　1、LED燈

　　LED封裝（LEDpackage）：包括焊線連接件或其他型式電氣連接件的一個(gè)或多個(gè)LED晶片的組件，可能帶有光學(xué)元件、熱學(xué)、機(jī)械和電氣接口。該裝置不包括電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。

　　LED陣列或模塊（LEDarrayormodule）：在印刷線路板或基板上的LED封裝（元件）或晶片的組件，可能帶有光學(xué)元件、附加的熱、機(jī)械和打算連接到LED驅(qū)動(dòng)器負(fù)載側(cè)的電氣接口。該裝置不含電源和標(biāo)準(zhǔn)燈頭。該裝置不能直接與分支電路連接。

　　LED光引擎（LEDlightEngine）：包含LED封裝（元件）或LED陣列（模塊）、LED驅(qū)動(dòng)器、以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置要通過一個(gè)與LED燈具匹配的常規(guī)連接器直接連接到分支電路，該LED燈具設(shè)計(jì)成不使用標(biāo)準(zhǔn)燈座。

　　非整體式LED燈（LEDlamp,non-integrated）：含有LED陣列（模塊）或者LED封裝（元件）和標(biāo)準(zhǔn)燈頭的組件。該裝置打算通過標(biāo)準(zhǔn)燈座連接到燈具的LED驅(qū)動(dòng)器。該裝置不能直接與分支電路連接。

　　整體式LED燈（LEDlamp,integrated）：包含LED封裝（元件）或LED陣列（模塊）、LED驅(qū)動(dòng)器、標(biāo)準(zhǔn)燈頭以及其他光度、熱學(xué)、機(jī)械和電氣元件的整體組合。該裝置打算通過標(biāo)準(zhǔn)化的燈座直接與分支電路連接。

　　2、LED燈具

　　LED燈具（LEDluminaire）是包括基于LED的發(fā)光元件和匹配的驅(qū)動(dòng)器，以及配光部件、固定和保護(hù)發(fā)光元件的部件、以及將器具連接到分支電路部件的完整照明器具。基于LED的發(fā)光元件的可能形式是LED封裝（元件）、LED陣列（模塊）、LED光引擎或LED燈。LED燈具打算直接與分支電路連接。

　　-混合型LED燈具（HybridLEDluminaire）：裝有基于LED的發(fā)光元件和諸如白熾燈或熒光燈等其他類型光源的燈具。

　　3、LED驅(qū)動(dòng)器

　　LED驅(qū)動(dòng)器（LEDdriver）：含有電源和LED控制電路的裝置，目的是使LED封裝（元件）、或LED陣列（模塊）或LED燈工作。

　　解讀與LED相關(guān)的上述定義為我們區(qū)別LED燈和LED燈具提供了依據(jù)，總體來說LED光源和LED燈具的主要區(qū)別在于是否與分支電路直接連接，LED燈是一種設(shè)計(jì)成不打算與分支電路直接連接的產(chǎn)品，而LED燈具是一種設(shè)計(jì)成要直接連接到分支電路的產(chǎn)品。

　　LED光引擎也屬于LED燈，但其特性介于LED燈具和整體式LED燈，與整體式LED燈的區(qū)別是它含有一個(gè)與燈具匹配的連接器，不是標(biāo)準(zhǔn)燈頭，而與LED燈具的區(qū)別是它不能與分支電路直接連接。由于可以具有設(shè)定的配光功能和標(biāo)準(zhǔn)化的連接器，LED光引擎可以改善某些LED燈具的可維護(hù)性。

　　二、LED燈具與傳統(tǒng)光源燈具的差異性

　　目前LED燈具與傳統(tǒng)光源燈具就性能、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)方面存在著很多不同地方。

　　1、在LED燈具性能評(píng)價(jià)方面

　　a）色空間均勻度評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)LED燈具的存在的不同觀察角顏色差異。

　　傳統(tǒng)光源單個(gè)發(fā)光體的特征不同，LED燈具使用的LED燈是多個(gè)發(fā)光體組成并發(fā)光的，LED燈具中的發(fā)光體之間存在顏色差異性，需要使用色空間均勻度評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)LED燈具顏色的空間分布情況。

　　b）用壽命來評(píng)價(jià)LED燈具的耐用性。

　　傳統(tǒng)光源的壽命性能的測(cè)量和評(píng)價(jià)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，而且具有互換性，所以傳統(tǒng)光源燈具的壽命可以通過替換損壞的光源、以及按10年壽命設(shè)計(jì)的燈的控制裝置來滿足要求，所以一般不評(píng)價(jià)傳統(tǒng)光源燈具的壽命。LED燈具的壽命與LED本身壽命、LED驅(qū)動(dòng)器以及燈具提供給LED的環(huán)境等諸多因素有關(guān)，而且目前LED燈形式較多，除了帶標(biāo)準(zhǔn)燈頭的LED以外，其他LED燈不具有互換性，這樣對(duì)不同的LED燈具，其壽命只有通過相關(guān)的壽命評(píng)價(jià)才能確定。在評(píng)價(jià)LED燈具壽命時(shí)，不僅要聲稱光通維持壽命（LX），還要聲稱失效率（FX）。

　　c）燈具可以利用的光通量比例的評(píng)價(jià)參數(shù)和傳統(tǒng)燈具不同。傳統(tǒng)照明燈具用燈具效率來評(píng)價(jià)，而LED燈具使用光效評(píng)價(jià)。

　　d）不像傳統(tǒng)照明光源可單獨(dú)進(jìn)行光度測(cè)試，光度測(cè)量時(shí)可以使用相對(duì)法，LED光源對(duì)溫度極其敏感，不適宜將LED光源從燈具內(nèi)分離出來單獨(dú)測(cè)量，光度測(cè)量時(shí)應(yīng)采用絕對(duì)法對(duì)燈具整體進(jìn)行光度測(cè)試。

　　2、在LED燈具設(shè)計(jì)方面

　　LED燈具在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣配件、散熱措施以及結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方面與傳統(tǒng)光源的燈具相比有明顯出別。

　　a）光學(xué)系統(tǒng)

　　燈具的光學(xué)系統(tǒng)是燈具的靈魂，其目的是根據(jù)選定光源的特性設(shè)計(jì)一個(gè)符合具體照明要求的燈具光學(xué)系統(tǒng)。通常傳統(tǒng)光源燈具的光學(xué)系統(tǒng)由光源、燈座、反射器和透光罩組成。由于一些LED單元具有2π發(fā)光的光度特性，燈具的光度系統(tǒng)與傳統(tǒng)光源燈有很大區(qū)別。具體表現(xiàn)特征如下：

　　（1）LED燈具光學(xué)系統(tǒng)一般由LED芯片和透鏡組成LED單元或LED單元陣列組成，陣列有時(shí)排列在平整的鋁基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上，燈具使用、或不使用透光罩。燈具制造商可根據(jù)照明需求，將多個(gè)LED單元或數(shù)十個(gè)LED單元組合在基板上，應(yīng)注意控制組合后LED單元光色的一致性，考核LED燈具的色空間均勻度。

　?。?）由于LED的光電特性對(duì)PN結(jié)溫度的變化非常敏感；封裝樹脂在高溫和強(qiáng)光照射下會(huì)快速劣化；長(zhǎng)期的光輻射會(huì)使熒光粉的光致轉(zhuǎn)換率逐漸降低，并導(dǎo)致色座標(biāo)會(huì)偏移。出LED燈具壽命評(píng)價(jià)時(shí)通常是在限制色偏移的條件下，考核LED燈具的流明維持率。

　　b）電氣配件

　　LED驅(qū)動(dòng)電源是構(gòu)成LED燈具性能優(yōu)劣的關(guān)鍵要素，也是燈具選擇或設(shè)計(jì)要件之一。LED燈具電氣設(shè)計(jì)應(yīng)考慮燈具要使用LED特性和數(shù)量、燈具的安裝地點(diǎn)，以及燈具在電網(wǎng)中的位置來考慮電氣安全、恒流驅(qū)動(dòng)、抗擾度和EMI,選擇或設(shè)計(jì)合適的LED驅(qū)動(dòng)電源。

　　由于LED是2V~3V的低電壓恒流源驅(qū)動(dòng)，所以不象普通的白熾燈泡可以直接連接220V的交流市電，必須要設(shè)計(jì)電源和控制電路來驅(qū)動(dòng)LED.此外，LED模組的電氣連接也是LED燈具電氣系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)充分考慮安全性，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的連接件、充分絕緣、防觸電保護(hù)等。

　　c）散熱措施

　　與傳統(tǒng)光源燈具一樣，LED燈具也是會(huì)發(fā)熱的，LED燈具的熱來自LED光電轉(zhuǎn)換中的損耗以及LED驅(qū)動(dòng)電源。與傳統(tǒng)電光源發(fā)光原理（白熾燈的熱幅射和熒光燈等的氣體放電）不同，LED的發(fā)光是電致發(fā)光，由于轉(zhuǎn)換效率的問題，輸出的大部分能量主要以非輻射復(fù)合發(fā)生的點(diǎn)陣振動(dòng)的形式轉(zhuǎn)化熱能。而熱量在LED內(nèi)的傳遞的方式不是輻射而是傳導(dǎo)。所以在LED燈具散熱設(shè)計(jì)中主要目標(biāo)是有效地將LED芯