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美国能源部2014年更新的固态照明制造业研发路线图 重点阐述LED标准

美国能源部2014年更新的固态照明制造业研发路线图 重点阐述LED标准

  • 未知
  • 2015-01-03
  • 法规
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过去的2014年8月,美国能源部DOE公布了2014年更新的固态照明SSL制造业研发路线图,在第四部分总结了产业不同类别的标准工作,希望可以为正在制定的SSL标准提供参考。

鉴于目前OLED有机发光二极管技术还没有发展到使用标准的程度,这里重点阐述LED发光二极管标准。

部分LED标准适用于OLED,部分OLED标准需要重新制定。

标准文件有几种:

  • 标准技术和产品定义;
  • 最低性能规范;
  • 特征描述和测试方法;
  • 标准化报告和格式:LightingFacts;
  • 工艺标准或者“最佳实践”;
  • 物理尺寸,接口,或互操作性标准。

这些通常被认为是行业标准,但任何一项最后都有可能成为法规或法律要求而具有法律效力。他们通常被表示为“条例rules”,“规程regulations”,“准则codes”,或“规范specifications”,尽管有些不为人熟知,但这些标准确实提供了一个有用的框架,将不安全或不达标的产品逐出市场。

例如通常在电气产品中要求具有UL类型的标签,或者联邦电器效能立法规定的最低效能要求,这些都属于安全要求。

通常,在行业进入成熟期后,一些法律标准才刚刚萌芽。过早的执行这些法律标准反而可能抑制技术的进一步创新。

在将固态照明引入市场的进程中,不时出现对产品性能不切实际甚至是虚假宣传的索赔。能源部通过制定不同的检验标准和方法,来努力解决这些问题。

但是,LED照明发展到现在阶段,一些制造商认为强制性标准或者行业其他符合性测试标准过多或重复,对此已十分不满。能源部也已开始解决这一问题,召集利益相关方进行多种需求调查,寻求方法,尽可能的缩短测试时间,减少成本。

能源部也同众多标准制定组织合作,加速所需标准的制定和实施。能源部支持标准的制定,包括组织研讨会,开展相关工作的协调和协作等。

研讨会的参与人员有来自重要标准团体的代表和委员会成员:美国国家标准照明工作组ANSLG、北美照明工程协会IES、国家电气制造协会NEMA、国家标准和技术研究所NIST、保险商实验室UL、国际照明协会CIE、加拿大CSAInternational、国际电工委员会IEC。

直接同生产有关的标准非常多,并且相当详细,经常被划分至最后两类,即工艺/最佳实践和互通性。

一、固态照明产品的定义

IES发布了RP-16-2010《照明工程的命名和定义》,明确了与LED相关用于照明的组件和产品的定义。其他标准制定组织也制定了一些定义性文件,在某些情况下,与IES定义如IEC/TS62504:2011有冲突。为避免混乱,定义的一致性应该成为标准制定组织的首要任务,DOE也在开展这方面的相应工作。本路线图报告中使用的是RP-16文件。

二、最低性能规范

《2007年能源独立安全法案》EISA和《能源政策与节约法案》的其他修正案对通用荧光灯、白炽射灯、普通白炽灯和紧凑型荧光灯等照明产品确立了强制性最低能效要求。尽管当前还没有专门针对LED和OLED照明产品的联邦能效标准,但对普通灯,包括LED和OLED,有最低能源节约标准的要求。

美国环境保护署EPA能源之星灯具规范版本1.0,于2014年9月30日生效,对整体式LED灯提出了光效要求。LED灯根据类型和瓦数,光效要求从40lm/W至65lm/W不等。在当前能源之星灯具规范1.2版本中,对非定向灯具,即应用LED光引擎或GU-24整体式LED灯,最低光源效能要达到65lm/W。

很多标准中提到了对最低性能规范的执行。这些最低性能规范有的具有强制性,有的则是自愿性,其中一些规范由自愿性转变成了强制性。最值得关注的是能源之星自愿性和UL很多是强制性的。同时,NEMA最近发布的标准SSL4-2-12,对固态照明替代产品提出了建议最低性能标准。SSL4-2012应用于整体式LED灯,即白炽灯、装饰灯和反射灯的改进型替代品,性能要求包括颜色、光输出、工作电压、光通量维持率、尺寸和电特性。

最近几个季度以来,我们收到了一些来自于最低性能标准会带来测试负担的担忧。制造商们对被要求提供各种测试数据纷纷表示关注。部分测试依据的标准是强制性的,另一部分根据市场实际需求的自愿性标准。此外,这些要求有时相互冲突或重叠,这就使得在某些情况下出现重复的测试。相反,固态照明领域的某些人质疑这些标准是否足够有力的为照明产品引领最节能的发展方向。最后,性能标准也出现了公众阻力,导致性能标准执行的不确定性。

三、特征描述和测试方法

近几年来,行业内不断强化意识,使用所推荐的标准测量方法,例如IES LM-79-2008《固态照明设备的电气和光度测量方法》LM-79,IES LM-80-2008《LED光源的流明衰减测试方法》LM-80,分别用来测量LED初始性能和流明衰减。而如何外推LM-80光通衰减的有限测量数据,从而预测LED封装的寿命是一直存在的问题。这是一个非常困难的事情,原因在于LED产品设计不同,性能迥异。

在能源部的支持下,IES分委员会在2011年7月完成了IESTM-21-2011《LED光源的长期流明维持率推算方法》TM-21。该文件基于LM-80数据,阐述了LED光源流明维持率推算的建议方法。最新的IESLM-84-2014《测量LED灯,光引擎和灯具的光通量和色维持》LM-84和IESTM-28-2014《LED灯和灯具的长期光通量维持率推算方法》TM-28已经完成,提供了LED灯、光引擎和灯具进行流明维持率测试和推算的建议方法。

在TM-28中,提出了流明维持率推算的两种流程--第一种是从LM-84数据直接外推出流明维持率,第二种是使用LM-84和LM-80数据的综合外推。但是,能源部警告,流明维持率的推算不能直接转换成对灯具或灯寿命的全部测量,灯具寿命的测量可能要依靠失效机制。

对于固态照明产品色度变化相关的问题,引入ANSIC78.377-2011《固态照明产品的色度技术规范》作为明确LED分档的标准。2010年NEMA公布了SSL3-2010,增进了芯片制造商和灯具制造商对颜色规范的理解。尽管近期没有任何对颜色相关信息的发布,但很多应用产品依旧存在对颜色及颜色漂移、描述困难的问题,很多地区仍继续努力找寻描述颜色和随时间色漂移的更好方法。

EPA能源之星项目规定了测试流程,确定了要进行能源之星认证的LED产品。能源部监管组向能源之星项目提供持续的技术支持,近期能源之星项目进行了几项程序变更。LED产品要想获得能源之星的认证,必须在具备资格的实验室进行测试。对于LED光源,非定向性LED灯具照明能效最低是65lm/W,其测试是依据2012年3月公布的测试程序LM-82,测量参数包括LED光源色度、色温、显色指数和功率。流明维持率测量必须遵守LM-80,由LED制造商提供。对于LED定向性灯具,LM-79中认可的测量方法和流程用以测量光通量、色度和整个灯具的功率消耗。

2014年6月,能源部公布了法规提案的补充公告SNOPR,其中详细描述了整体式LED灯的测试流程,目的是协助实施联邦贸易委员会FTC在42U.S.C.§6294a6中,还有包括LED灯具在内的普通照明灯的法律规定中设立的照明事实标签LightingFactsLabel。截止2014年1月1日,要求能源部制定关于普通灯具的法律规定。在测量LED灯的光通量,输入功率和色温方面,SNOPR中参考的是LM-79,做了一些修改。另外,SNOPR中提出了LED灯寿命测量的新程序。

SNOPR中提出的方法包括四个主要步骤:1测量初始光通量;2灯持续工作一段时间测试时长;3工作时间结束时,测量光通量;4推算L70,使用的方程式来自能源之星中提出的有关整体式LED灯的最新规范,以及有关灯灯泡项目要求:合格性标准-1.0版本里提到的e指数衰减函数。这项新提案没有纳入LM-84和TM-28的内容。LM-84和TM-28是LED测试程序SNOPR发布以后公布的,为LED灯具光通维持率的测量和推算提供最新的指导。LED测试程序SNOPR和新行业标准LM-84和TM-28都只为光通维持率提供测试

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