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自镇流LED灯性能及国内外标准要求

自镇流LED灯性能及国内外标准要求

点击数:7773 次   录入时间:03-04 11:35:38   整理:http://www.55dianzi.com   节能灯/照明/彩灯

    前 言

    随着半导体照明技术的迅速发展,以LED 作为光源的各式各样的灯和灯具大量出现,特别是出现了很多替代传统光源的LED 灯,例如,代替普通白炽灯和自镇流荧光灯的LED 球泡灯,代替反射型白炽灯的LED-R 灯和LED-PAR 灯,代替MR16 卤素灯的LED-MR16,由于它们可在不需要更换传统灯具的情况下,就能方便地替换光源,迅速被广大消费者接受。

    自镇流LED 灯,就是指带灯头把稳定燃点部件集成为一体的LED 灯。实际上LED 的稳定燃点部件并不属于镇流部件,由于IEC 62560《Self-ballastedLED-lamps for general lighting servICes > 50V – Safetyspecifications》草案采用了与自镇流荧光灯相同的“Self-ballasted”,即用“镇流”来描述LED 的驱动,所以我国国家标准也直译为“自镇流LED 灯”。而美国ENERGY STAR( 能源之星) 标准中则称之为“IntegralLED Lamp”,即整体式LED 灯。

    1 自镇流LED 灯( 整体式LED 灯) 的主要性能指标

    1. 1 灯功率

    这里所指的灯功率是整灯的输入总功率,它不仅仅是LED 发光器件消耗的功率。有的企业误将LED器件的功率认为是灯的功率,例如,采用了3 颗1W的LED 光源,额定功率就定为3W 了,这样的错误会造成实测功率超出标准要求的范围。实际上灯功率还应包括驱动控制电路消耗的功率。

    1. 2 功率因数

    功率因数是有功功率和视在功率的比值。功率因数低,说明无功功率大,会增加线路供电消耗。

    1. 3 光通量

    光通量指人眼所能感觉到的辐射能量,它是照明光源的最重要指标。

    1. 4 光效

    光效( 发光效率) 即单位功率可发出的光通,由光通量除以实际消耗功率计算得出。它体现灯将电能转换为光能的效率,灯光效越高则越节能。

    1. 5 颜色特征

    颜色特征由色表和显色性确定。灯实际发出光的颜色称为色表,由CIE1931 ( x,y) 色度图的色品坐标来确定;灯发射的光的光谱特性对于被照物表面的影响称为显色性。在实际应用中,显色性用一般显色指数Ra 来表示。

    1. 6 光通维持率

    光通维持率是指灯在规定的条件下燃点,在寿命期间内某一特定时间的光通量与该灯初始光通量之比,以百分数来表示。

    1. 7 开关试验

    开关试验是对灯进行反复的开启和关断的一种试验,用来考核灯耐开关冲击的能力。LED 灯在开关性能方面比传统光源有明显的优势。

    1. 8 寿命

    寿命分为单只灯寿命和平均寿命。

    单只灯寿命指一只灯从燃点至失效,或者工作至其光通维持率低于规定值时的累计时间。

    平均寿命是指灯的光通量维持率达到规定要求并能继续燃点至50% 的灯达到单只灯寿命时的累计时间。

    灯虽然能够工作但光通维持率很低时,可以认为灯已失去有效的照明功能,所以光通维持率低于某个规定值时判定为失效,这个规定值有的为70% ,也有的为50%。

    应注意产品规格书上宣称的寿命是指平均寿命,不是每只灯的寿命。

    2 关于自镇流LED 灯( 整体式LED 灯) 性能的国内外标准要求的差异对比

    我国国家标准GB /T 24908 - 2010 《普通照明用自镇流LED 灯性能要求》、美国ENERGY STAR( 能源之星) 标准《ENERGY STAR  ProgramRequirements for Integral LED Lamps ENERGY STAREligibility Criteria(2009 年12 月发布)》以及国际电工委员会的IEC /PAS 62612 《Self-Ballasted LEDLampsfor General Lighting Services PerformanceRequirements》标准( 草案) ( 下文分别简称为:GB /T24908、能源之星标准、IEC 草案) 都是关于自镇流LED 灯性能要求的标准,但这3 个标准的具体要求存在差异,本文对这些差异作详细说明,以便相关人员能正确理解和使用这些标准。

    2. 1 灯功率

    GB /T 24908 的5. 3 条要求:“灯在额定电压和额定频率下工作时,其实际消耗的功率与额定功率之差不应大于15% 或0. 5W。”

    考虑到额定功率比较小的灯,其额定功率的15% 数值比较小,不易控制,允许功率偏差放宽到0. 5W,例如:额定功率为2W 的灯,额定功率的15%为0. 3W,小于0. 5W,允许最大功率偏差0. 5W;若额定功率的15% 大于0. 5W 时,则取15%。

    “实际消耗的功率与额定功率之差不应大于15% 或0. 5W”,也就是说实际消耗功率无论是大于额定功率还是小于额定功率,功率的正负偏差都应该满足要求。

    IEC 草案的第7 条款要求“LED 灯的功率损耗不得超出额定功率的15%”,只是对实际消耗功率高出额定功率的范围进行限制,也就是规定上限值,对于功率负偏差并没有限制。

    能源之星标准中虽未对灯功率进行要求,但标准中提到还应符合UL1993 - 1999,而UL1993 对功率正偏差作了规定:不高于额定功率的10% + 0. 5W。

    2. 2 功率因数

    GB /T 24908 的5. 4 条要求“灯在额定电压和额定频率下工作时,其实际功率因数不得比制造商的标称值低0. 05。”标准中并未规定功率因数的具体值,要求制造商应自我标称,但对实际功率因数小于标称值的作了下限规定,例如,标称功率因数为0. 95,则实测值不低于0. 90。

    能源之星标准第4 条款要求:灯功率小于等于5W 的功率因数不做规定,灯功率大于5W 的功率因数的平均值需大于等于0. 7。因为提高功率因数会对成本和效率造成影响,且小功率的灯对电网的影响较小,这样规定相对合理。

    IEC 草案没有针对功率因数的要求。

    2. 3 光通量

    GB /T 24908 的第5. 5 条要求“灯的初始光通量可由制造商或销售商宣称,但其实测值不应低于标称值的90%”,也就是说没有规定一定要宣称,但一旦宣称,实测值不应偏低10% 以上,高于宣称值是允许的。没有具体规定光通量应为多少。

    能源之星标准要求: 非标灯( Non-StandardLamps) 最低光通量为200 lm。替代灯( ReplacementLamps) 则按照被替代的目标灯原有的光通量分别规定最小光通量。所谓的非标灯是没有指明要替代现有标准电灯的LED 灯;替代灯是有指明替代现有某一款标准电灯的LED 灯。例如,宣称可替代60W 白炽灯的LED 灯,其光通不得低于800 lm。

    IEC 草案的第8 条款要求:“0h 所测得的光通量不得小于标称光通量的90%”,也就是说实际的初始(0h) 光通量不能比标称的光通量偏低10% 以上,高于标称是允许的,但对光通量应为多少也未作规定。

    在第4 条要求灯上和包装上必须要标出光通量的值。

    2. 4 光效

    GB /T 24908 的第5. 5 条要求:“灯的初始光效等级可由制造商或销售商宣称,但其实测值不应低于的规定,如制造商或销售商未宣称则按Ⅲ级考核。”

    按4 个功率段、2 个颜色范围、3 个等级分别规定光效最低值。光效分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级,Ⅲ级光效最低。可以宣称这三个等级之一,未宣称则按Ⅲ级考核。例如,一只日光色的5W 自镇流LED 灯宣称达到Ⅰ级能效,按Ⅰ级要求考核,其实测光效值不得低于60 lm /W;未宣称则按Ⅲ级不低于40 lm /W 考核。

    能源之星标准要求: 非标灯小于10W 的光效不低于50 lm /W,大于等于10W 的光效不低于55lm /W。替代灯又分为3 种:全方向灯、装饰灯、定向灯。LED 球泡灯属于全方向灯,PAR 灯、R 灯、MR 等反射型的LED 灯属于定向灯,蜡烛形、小球泡装饰照明用LED 灯属于装饰灯。全方向灯小于10W 的光效不低于50 lm /W,大于等于10W 的光效不低于55lm /W;装饰灯光效不低于40 lm /W;定向灯直径小于等于20 /8 in 的光效不低于40 lm /W,灯的直径大于20 /8in 的光效不低于45 lm /W。



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    IEC 草案对光效未作规定。

    2. 5 颜色特征

    2. 5. 1 色温、色品坐标、色品容差

    GB /T 24908 给出了6 个典型色调及其色坐标目标值、相关色温,色品容差( SDCM) 采用马克亚当椭圆,要求小于等于7。目前LED 灯的颜色控制比较困难,所以标准有适当放宽。

    能源之星标准规定的色温只有4 个,比我国国家标准少了5 000K 和6 500K 这2 个高色温,并规定了色温的容差范围,要求色温在四边形内。色坐标的容差要求采用CIE1976 ( U’,V’) 色度图的色坐标(U’,V’) 的偏差值Duv 来表示,要求Duv 小于0. 006。对色保持(Color Maintenance) 作了要求,即灯燃点到6000h 时颜色变化Duv 在0. 007 以内。

    IEC 草案第9. 1 条也推荐了6 个色温,色温分别在0h 和标称寿命25% 时( 最高6 000h) 进行测试,两次实际测量的色温数值应在规定的色品容差范围内。

    色品容差( SDCM) 采用马克亚当椭圆,分为Cat3 ~Cat8 的6 个等级,Cat3 色容差小于等于3;Cat4 色容差小于等于4;……;Cat 7 色容差小于等于7;Cat8 色容差不在7 以内( 即等于不作考核了) ,具体哪个等级由制造商或销售商宣称,在产品和包装上标出。对色温不仅仅考核初始值,也像能源之星标准一样考核寿命期间色温的变化,增加了标称寿命25% 作为一个监控时间点,如果标称寿命25% 超过6 000h,就在6 000h 时测试。由于目前用于照明的白光LED 光源基本上都是采用蓝光LED 芯片覆盖黄色荧光粉的方式合成白光,在寿命燃点期间蓝光LED 芯片和荧光粉都会有可能衰变,二者衰变的不同步就会引起色漂移,所以考核寿命期间颜色的变化很有必要。

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