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1、普通照明用LED标准及技术要求屈素辉(北京电光源研究所,北京 100022)摘 要近年来LED在普通照明市场的应用越来越广泛,人们对照明LED标准的需求和关注度不断提高,本文将介绍目前我国制定的有关照明LED标准的情况,并重点对普通照明用LED模块及其控制装置以及自镇流LED灯的技术要求进行阐述。关键词 LED 普通照明 标准化Standards and Specifications of LED Modules and Lampsfor General Lighting ServicesQu Suhui(Beijing Lighting Research Institute,Beijing1
2、00022)Abstract:LED modules and lamps are more and more used in general lighting market.The demand and attentionfor LED standards are enhanced step by step.This paper introduces the standardization of related LED lightingproducts and specifications of LED modules,related controlgears and self2ballast
3、ed LED lamps in general lighting.Key words:LED;general lighting;standardization引言LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件,具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、体积小、成本低等一系列特性,发展突飞猛进,现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能产品。广泛用于大面积图文显示全彩屏、状态指示、标志照明、信号显示、液晶显示器的背光源、汽车组合尾灯及车内照明等等方面,其发展前景吸引全球照明大厂先后加入LED光源及市场开发中。
4、极具发展与应用前景的是普通照明用白光LED,用作固体照明器件的经济性显著,且有利环保。为适应产品发展的需要,全国照明电器标准化技术委员会组织建立了照明用LED的标准化体系,并按照国家标准化管理委员会下达的标准制修订计划完成了12项有关照明LED的标准制定任务。这些标准的制定为LED产品的生产和使用提供了技术依据。本文简要介绍国内外照明LED的标准情况以及相关的技术要求。1 国际及国内照明用LED标准制定情况111 国际电工委员会标准国际电工委员会(IEC)近年来根据普通照明LED的发展及时制定了有关标准,目前涉及该类产品的标准包括:3IEC 62031:普通照明用LED模块 安全要求3IEC
5、60838-2-2:杂类灯座 第2-2部分:LED模块用连接器 特殊要求3IEC 61347-2-13:灯的控制装置 第2-132009年第4期中 国 照 明 电 器CHINA LIGHT&LIGHTING29部分:LED模块用直流或交流电子控制装置 特殊要求3IEC 62384:LED模块用直流或交流电子控制装置 性能要求3IEC62560:普通照明用50V以上自镇流LED灯 安全要求(草案)3IEC TS 62504:普通照明用LED及LED模块的术语和定义(草案)3 普通照明用自镇流LED灯 性能要求(草案)112 国内制定的照明用LED的标准我国制定了12项照明用LED的国家和行业标准
6、,产品包括普通照明用发光二极管、LED模块、自镇流LED灯、道路照明和装饰照明LED灯、LED的控制装置及连接件等。3普通照明用LED灯和LED模块术语和定义3普通照明用LED模块测试方法3普通照明用发光二极管 性能要求3普通照明用LED模块 安全要求3普通照明用LED模块 性能要求3普通照明用50V以上自镇流LED灯 安全要求3普通照明用自镇流LED灯 性能要求3灯的控制装置 第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求3普通照明LED模块用直流 交流电子控制装置 性能要求3杂类灯座 第3部分:LED模块用连接器 特殊要求3道路照明用LED灯 性能要求3装饰照明用LED灯 性能要
7、求2 普通照明用LED的主要技术要求下面将对目前市场上应用比较广泛的3类产品:普通照明用LED模块、LED控制装置以及自镇流LED灯的技术要求进行简要介绍。211 普通照明用LED模块LED是指包含一个P-N结的固体装置,当受到电流激发时能发出光辐射,而作为普通照明用的LED实际上是LED模块(或称为模块),他是一种组合式照明光源装置。除一个或多个发光二极管(LEDs)外,还包括其他元件,例如光学、机械、电气和电子元件。根据LED应用场合的不同,LED模块可被设计成各种结构,如果是设计为直接连接到供电电源的LED模块则可称为自镇流LED模块,这种模块如果再加上普通螺口或卡口灯头,那么这种LED
8、模块就可以被看作一只自镇流LED灯。21111 分类LED模块一般都与特殊设计的灯具配合使用以达到所需的光分布,根据LED模块在灯具中安装方式的不同,可分为以下几类结构形式。(1)整体式LED模块:一般设计成灯具的一个不可替换部件。(2)内装式LED模块:一般设计成安装在灯具、灯箱、封闭物体或类似装置内部,而非安装在灯具等外部的不可替换部件的LED模块。(3)独立式LED模块:其设计使其能和灯具、辅助灯箱或外壳或类似装置分开安装或放置的LED模块。独立式LED模块根据其分类和标志必需具有所有安全的保护措施。如果装在灯具内的LED模块为自镇流的,则按其结构形式分类称为整体式自镇流LED模块、内装
9、式自镇流LED模块和独立式自镇流LED模块。21112 技术要求与其他所有的照明光源一样,为了保证用户安全正常地使用,普通照明用LED模块必须符合相关的安全和性能要求。(1)安全要求普通照明用LED模块 安全要求 给出了对LED模块的具体的安全要求。按照制造商提供的使用说明书,LED模块的设计和结构应在正常使用时不应对用户或周围环境造成危害。为了使用户能详细了解产品的性能和使用特点,对于独立式和内装式LED模块,制造商应在模块上明确标出:(a)来源标志(商标、制造商名称或销售 供应商和名称);(b)型号或制造商的类型符号;(c)额定电源电压或电压范围、电源频率或 和 额定电源电流或电流范围、电
10、源频率;电源电流可在制造商的产品说明书中给出;(d)额定最高温度tc值,即在正常工作条件下,30中 国 照 明 电 器2009年第4期LED模块在额定电压 电流或额定电压 电流范围的最大电压 电流下工作时,其外表面可能出现的最高允许温度。如果该值涉及到LED模块上的某一个部位,则应标明该位置或在制造商的产品说明书中作出规定。除此之外,制造商还应在模块上的明显位置或在模块的说明书中给出标称电压以及为保证安全所必需的连接的位置和用途的标示。如果有连接导线,则线路图上应明确给出标示。由于LED存在较强的眩光,直视会对眼睛造成危害,因此还要标出保护眼睛的标志。对于整体式模块,这些内容应在制造商的技术文
11、件中给出,不需要标志。对于接线端子、防潮和绝缘、爬电距离和电气间隙的具体要求应符合IEC 60598-1的相应要求;对于接地保护装置、防止意外接触带电部件的保护、介电强度、故障状态、螺钉、载流部件和连接件、耐热、防火和耐漏电起痕以及耐腐蚀的要求应符合IEC 61347-1的相应要求。除此之外要求木料、棉织物、丝绸、纸和类似纤维材料不应用于绝缘材料。(2)性能要求目前国际上还没有LED模块的性能要求标准,全国照明电器标准化技术委员会组织制定了 普通照明用LED模块 性能要求 国家标准,对LED模块的性能进行规范,涉及的技术要求包括:功率、功率因数、电磁兼容、光效、半峰光束角、颜色均匀性及光通维持
12、率、寿命等。其中对不带整体式控制装置的LED模块和自镇流LED模块分别要求在额定电压 电流和额定频率下稳定工作时,其实际消耗的功率与额定功率之差应不大于10%和15%。电磁兼容特性符合相应国家标准的要求,模块的颜色标准色品坐标应符合G BT 10682规定的目标值要求,制造商可根据用户要求制造非标准颜色的灯,但应给出非标准颜色色品坐标的目标值。色度坐标x和y的初始读数距离目标值应在7SDCM(色匹配标准偏差)之内。模块的显色指数的初始额定值为80,其实测值不应低于额定值的三个数值。模块的初始光效根据功率和色温的不同分三级作了规定,见表1。模块在燃点3000 h时,其光通维持率应不低于92%;燃
13、点6000 h时,其光通维持率应不低于88%;在燃点至70%额定寿命时其光通维持率应不低于70%。模块在额定电压下燃点,其平均寿命应不低于25 000 h。表1 模块的初始光效型式额定功率(W)初始光效(lmW)RRRZRLRBRNRD1级2级3级1级2级3级LED模块自镇流LED模块1570554066513761068533864493511156651366247331665493460453115574429523724610584631543926111562503558433016604833564128212LED模块用直流或交流电子控制装置所谓LED模块用电子控制装置是指置于电
14、源和一个或多个LED模块之间,为LED模块提供额定电压或电流的装置。此装置可以由一个或多个独立的部件组成,并且可以具有调光、校正功率因数和抑制无线电干扰的功能。LED模块用控制装置的设计在安全特低电压或等效安全特低电压或更高的电压下能提供恒定的电压或电流。21211 分类控制装置的分类可根据不同的安装方式、防电击保护措施、负载情况以及输出电压和输出电流等进行分类。(1)按安装方式可分为独立式、整体式和内装式控制装置;(2)按防电击保护措施分为(a)等效安全特低电压或隔离式控制装置:其输出电压为等效安全特低电压并能使一个或多个LED模块工作的内装式或组合式控制装置。这种类型的控制装置可以用来代替
15、具有加强绝缘的双绕组变压器。(b)自耦式控制装置(c)独立式安全特低电压装置:通过IEC 60742所规定的安全隔离变压器来提供与供电电源隔绝的安全特低电压输出电压的控制装置。(3)根据负载分类(a)单值负载控制装置:这类控制装置设计仅用于一特定的输出功率,该输出功率可以是一个LED模块,或者是若干个LED模块消耗的。(b)多值负载控制装置:这类控制装置设计用于屈素辉:普通照明用LED标准及技术要求31其总负载在所宣称的功率范围之内的单个LED模块或若干个LED模块。(4)根据输出电压分类(a)具备稳定输出电压的控制装置;(b)不具备稳定输出电压的控制装置。(5)根据输出电流分类(a)具备稳定
16、输出电流的控制装置;(b)不具备稳定输出电流的控制装置。21212 技术要求LED模块用直流或交流电子控制装置作为灯控制装置的一类,使用250 V以下直流电源和1 000 V以下、50 Hz或60 Hz交流电源,LED模块用电子控制装置的输出频率可以和电源频率不同,它应与LED模块一起使用,为LED模块提供恒压或恒流。(1)安全要求灯的控制装置 第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求 给出了LED模块用直流或交流电子控制装置的安全要求,他与G B1951011(IEC 61347-1)相对应,其安全要求条款包括标志、防止意外接触带电部件的措施、接线端子、接地装置、防潮与绝缘、
17、介电强度、耐热、故障状态、变压器加热试验、异常条件、结构、爬电距离和电气间隙、螺钉、载流部件及连接件、耐热、防火及耐漏电起痕、耐腐蚀等21项要求。其中除标志、防止意外接触带电部件的措施、变压器加热试验、异常条件、结构等具有特殊要求外,其他基本上按照G B 1951011的要求。(a)标志:标志是指导用户使用的重要信息,对LED模块用直流或交流电子控制装置,除G B 1951011要求的标志之外,对于恒压型控制装置,应标出额定输出功率;对于恒流型控制装置应标出额定输出电流和最大输出电压。如需要,应标有控制装置仅适用于LED模块。(b)防止意外接触带电部件的措施:对于等效安全特低电压控制装置,由于
18、使用时易于被人触及,因此应采用双重绝缘或加强绝缘使其易被触及的部件和带电部件绝缘。(c)异常条件:恒压输出型控制装置和恒流输出型控制装置应在a)不连接LED模块;b)将控制装置设计所要求的二倍数量的LED模块或等效负载并联(恒流输出型控制装置)或串联(恒压输出型控制装置)在控制装置的输出端上;c)将控制装置的输出端短路等3种异常状态下试验,控制装置不应该出现任何损害安全性的故障,也不应该有任何烟雾或可燃气体产生。(d)变压器加热试验:等效安全特低电压控制装置中隔离变压器的绕组应经受相应试验以证明其具有充分的耐热性。(e)结构:输出线路中的插口应经过特殊设计,应该不能使IEC 60083和IEC
19、 60906所规定的插头插入其中。(2)性能要求与LED模块连接后,控制装置在额定电源电压的92%和106%之间均能保证LED模块正常工作。LED模块用交流 直流电子控制装置 性能要求 在以下几个方面提出要求:标志、输出电压和电流、线路总功率、线路功率因数、电源电流、声频阻抗、异常条件、耐久性等。其中对输出电压和电流要求在启动或连接到一个LED模块后,在2 s内输出应在额定值的110%内。最大电流或最大电压不应超过制造商的给定值。工作期间的电压和电流,对于具有非稳定输出电压的控制装置,当在额定电源电压下,输出电压与LED模块额定电压的偏差不应超过 10%;对于具有稳定输出电压的控制装置,当电源
20、电压为额定电源电压的92%和106%之间的任一值时,输出电压与LED模块额定电压的偏差不应超过 10%。对于具有非稳定输出电流的控制装置,当在额定电源电压下,输出电流与LED模块额定电流的偏差不应超过 10%;对于具有稳定输出电流的控制装置,当电源电压为额定电源电压的92%和106%之间的任一值时,输出电流与LED模块额定电流的偏差不应超过 10%。213 普通照明用自镇流LED灯自镇流LED灯是指含有符合IEC 60061规定的灯头、LED光源以及使其启动和稳定工作所必需的元器件,并使之为一体的装置,这种灯在不损坏其结构时是不可拆卸的。(1)安全要求普通照明用自镇流LED灯 安全要求 规定了
21、在家庭和类似场合作为普通照明用的、把稳定燃点部件集成为一体的LED灯(自镇流LED灯)的安全和互换性要求,以及试验方法和检验其是否合格的条件。适用范围如下:32中 国 照 明 电 器2009年第4期 额定功率60 W以下;额定电压50250 V;主要安全要求包括:标志、互换性、意外接触带电部件的防护、潮湿处理后的绝缘电阻和介电强度、机械强度、灯头温升、耐热性、防火与防燃和故障状态等。在互换性中规定了使用不同灯头的弯矩要求,对B15d和B22灯头:2Nm,E27、E26和E14灯头:1Nm,G U10、GZ10和GX53灯头:013Nm。机械要求中对于未使用过的灯的抗扭矩要求:B22d:3Nm,
22、B15d:1115Nm,E26和E27:3Nm,E14:1115Nm,GX53:3Nm。故障状态要求中规定了可调光灯和不可调光灯在极端电气条件下灯不应该发生着火或产生可燃气体或烟雾的现象,且带电部件不应变成可触及的。其他的安全要求基本与自镇流荧光灯的要求一致。(2)性能要求普通照明用自镇流LED灯 性能要求规定了额定功率60W以下,额定电压(交流或直流)250V及以下的自镇流LED灯的性能要求。主要技术要求包括:(a)灯功率: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015 W。(b)功率因数:灯在额定电压和额定频率下工作时,其实际功率因数不应比制造商的标称
23、值低0105。(c)初始光效 光通量: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表2的规定,带罩灯的初始光效不得低于表1值的80%。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%。表2 灯的初始光效额定功率范围(W)光效(lmW)颜色:RZRRRL颜色:RBRNRD1级2级3级1级2级3级1560504055453562565554560504026605040554535(d)颜色特征:灯一般显色指数Ra的额定值为80,其实测值不应比额定值低3个数值。(e)流明维持率及寿命:灯在燃点3 000 h时其光通维持率应不低于92%;在燃点6 000h时,其光
24、通维持率应不低于88%;在燃点70%额定寿命时,其光通维持率应不低于70%。灯的平均寿命不应低于25 000 h。(f)开关试验:在额定输入电压下,将灯开启和关闭各30 s,此循环重复进行15 000次,在试验结束后灯应能正常工作15 min。(g)谐波:灯的谐波电流应符合G B 1762511要求。3 结束语随着我国半导体照明技术的不断进步,普通照明用LED在技术创新和产业化方面不断有所突破,应用领域不断扩大。普通照明LED相关国家标准的陆续出台将使LED照明产品逐步规范化、标准化,为今后产品的安全性和互换性打下了基础,也为照明LED的更广泛应用提供了技术支撑。(上接第7页)约30s,这样其检测速度可以达到80个h以上。随着生产自动化和生产规模的不断提高,再配合以灯管自动换取设备,其检验速率将得到大幅提高,此技术在超小功率金卤灯生产中必将有着广泛的应用前景。参考文献1 赵坚玉.国内金卤灯生产设备的现状与发展.照明工程学报,2003,14(1):27-30.2 张建荣,蒋昱明.CCD成像在线测量玻璃棒直径的方法研究J.应用光学,2004(3).3 林晓峰,石少莉.CCD摄像法在工件尺寸测量中的应用J.光学仪器,2002(3).4 夏良正.数字图像处理M.南京:东南大学出版社:19991138-165.屈素辉:普通照明用LED标准及技术要求33