美国能源之星LM-80

1、美国能源之星 LM-80项目背景在一片节能照明的呼唤声中， 各国开始针对固态照明领域制订相关的标准， 经过近一年的草案修订后，美国能源之星固态照明灯具标准于 2007年 9月发布 最终 版。在各国积极推广节能政策，而照明占全球总用电量近五分之一的情形 下，LED发光二极管是目前最受期待可达成节能照明的最佳方式之一，随技术的 快速发 展，半导体照明产业的商机也指日可待。照明灯具标准能源之星对固态照明灯具制订的标准，除依据符合现行照明工业参考标准 和测试程序外，同时也由相关的照明工业组织开发新增或修订的标准和测试程 序。本标准 适用的范围为一般照明使用之固态照明产品，其中包括具有显著照 明功能的装

2、饰用产品， 产品若要符合能源之星资格， 则须满足其标准规定之所有 规范，其同时规范 住宅及商用产品， 且只适用于被设计连接至电力网 (Electric Power Grid) 之产品。除此之外，指示用的固态照明产品， 如交通灯和出口标志、 专供装饰之产品， 以及被用于改造现有设 备的固态照明产品都不适用于此标准。在本标准中，固 态照明产品被分为A类产品(Category A)和B类产品(Category B)，该标准对各 产品的规范中，一般规定的部分均适用于 A类和B类产品。表1 固态照明灯具的相关色温范围列表标称相关色温(K)色温(K)2,7003,0003,5004,0004,5005,0

3、005,7006,500表2A类产品个别规范即效能目标一览表2,725 ±1453,045 ±1753,465 ±2453,985 ±2754,503 ±2435,028 ±2835,665 ±3556,530 ±510厨房橱柜照 架装橱柜工 便携式案台阶灯 走道灯灯具应提供每直线英尺最小光输出最低 125 流 明（初始 值）。该光 输出的要求是按备注公灯具应提供 灯具应提 每直线英尺 供最低限 最低 125 流 度的 200 明（初始 流明（初 值）。 始值）。式计算灯具应在 灯具应在060°的 060

4、°的区间内提供 区间内提供 灯具应在至少总流明 至少总流明 0 60°区间 值之60（%初 值之 60%（初的区间内 流明 始值），在 始值），在 提供至少 密度 60 90°区 60 90°区 总流明值 要求 间至少有总 间至少有总 之 85（% 初 流明值之 流明值之 始值）（双 25%（初始 25%（初始 边对称）。 值）（双边 值）（双边 对称）。 对称）。孔径w 4.5灯具应灯具应灯具应英寸： 345 流 提供最提供最提供最明（初始值）；低限度低限度低限度孔径 >4.5 英的 150的 50 流的 100寸： 575 流明 流明（初 明（

5、初始 流明（初（初始值）始值）。值）。始值）。灯具应灯具应灯具应在 0在 0在 0灯具应在90°的90°的90°的060°的区区间内区间内区间内间内提供至提供至提供至提供至少总流明值少总流少总流少总流之 75%（初始明值之明值之明值之值）（双边对85%（初 85%（初85%（初称）。始值）始值）始值）（双边（双边（双边对称）。对称）。对称）。24lm/W 201m/W 251m/W最低灯具 24lm/W效能291m/W 291m/W 351m/W容许 2,700K、相关 3,000K 和色温 3,500K2,700K、3,000K、3,500K、4,00

6、0K、4,500K 和5,000K2,700K、 宅用：3,000K、 2,700K、3,500K、 3,000K 和4,000K、 3,500K。4,500K和商业用：没有 5,000K 限制。表 3 能源之星固态灯具标准对各项性能特征规范之参考标准表性能特征 光输出 输入功率 功率因子流明衰退 （L70）演色性指数色度与相关色温量测方法参考标准 IESNA LM-79-XX* ANSI C82.2 ANSI C82.77 IESNA LM-80-XX* ANSI C78.377A* IESNA LM-78-XX* CIE 13.3-1995 IESNA LM-58 IESNA LM-79-

7、XX* CIE 15:2004色空间均匀度与色彩维持电源供应器外壳最高 量测或制造商指定测 量点温度噪音IESNA LM-58IESNA LM-16IESNA LM-79-XXCIE 15:2004IESNA LM-58IESNA LM-16UL1598声音评定等级A:电源供应器不超过 24 分贝便携式灯具安全性ANSI/UL 153接线式灯具安全性UL1598一般规定适用所有灯具能源之星在色度方面，要求灯具的相关色温(CCT)必须包含其指定八个相关色温值的任一个， 且 范围落于附件中于 CIE 1931 色度图上定义的七阶色度四边 形(7-step Chromaticity Quadrang

8、les)内(见表1)。其所定义的八个色度四边形，除与能源之星日光灯规范现行的六个七阶麦克亚当椭圆 (MacAdamEllipses) 重合外，另外增加4500K及5700K可于固态照明灯具上应用的标称(Nominal)相 关色温值。此外，能源之星也要求灯具在不同方向的色空间均匀度 (Color Spatial Uniformity) ，如视角的改变的色度变化，必须位于从 CIE 1976(u',v') 色度图 的加权平均点 (Weighted Average Point) 之 0.004 以内。而产品寿命期间的色度 变化在 CIE 1976(u',v') 色度图

9、上应于 0.007 内，其对于室内灯具的演色性指数 (Color Rendering Index) 也须在 75 以上。至于其它方面，灯具在关闭状态 (Off-state Power) 时不得消耗功率。但用 于居住、运动、光控或具有外部控制及智慧的可独立寻址灯具为例外， 其在关闭 状态时的电消耗不得超过 0.5 瓦。能源之星也 要求制造商提供从购买日起 3 年 内修理或更换损坏零件， 包括光源及电源供应器的保固， 对于住宅产品而言， 其 书面保固必须于装运时附于灯具包装内，而灯具制造 商也应遵守组件制造商对 热管理的指引、认证计划和测试程序。对模块和数组之要求本标准的最终版比起其先前提出之草案

10、版本，降低对于住宅室内流明衰退 (Lumen Depreciation) 的要求，以承认住宅室内应用较短的操作周期。这一降低 会允许更多的产品以较低的成本， 且依然很长的使用寿命进入市场， 以此估 计， 住宅室内灯具在每天操作 3 个小时的情况下， 可被预期维持 70%的初始光输出达 23 年。室外灯具之要求关于住宅自动日光控制， 能源之星规定附加于建筑物上的住宅灯具及其耗损 功率大于 13 瓦的灯具，必须包含一个自动积分光传感器 (Integral Photo-sensor) 以防止其在白天操作。此外，控制器必须在手动切换或测试操作 24 小时内自动 重新启动。电源供应器之要求电源供应器的功

11、率因子 (Power Factor) 在住宅用须大于 0.70 ，商用则须大 于0.90。最低操作温度方面，规定户外应用灯具之电源供应器应具有-20C或更低的最低操作温度。在 实时(In-situ)操作时，量测之温度值不应超过电源供应器制造商的最高建议外壳温度或指定测量点温度。 此外，能源之星对于输出操作 频率、电磁和无线 电频率干扰、噪音及瞬时电流保护等项目，也定出个别的规 范说明。封装之要求有关控制装置和应用不兼容性的部分，文件须写明任何已知的不兼容性，包含光控制(Photo-controls)、调光器(Dimmers)或定时装置(Timing Devices) 。除一般规定外，能源之星还

12、分别对于 A 类与 B 类产品针对相关色温、 光视效能 (Luminous Efficacy) 、区域流明密度 (Zonal LumenDensity) 、最小光 输出及其它的相关规定作出定义，并分类标示、个别列出以要求达到规定之值， 本文将依标准分类之项目列举说明：A类产品能源之星对非固态照明的住宅灯具的标准，是以在25C环境下，测量之电灯系统的光输出除以输入功率作为系统效能，荧光灯的测试程序即支持此方式。 然而，本标准利用灯具效能，建立固态照明灯具性能的准则：灯具效能 =灯具的光输出量(包括灯具效率与热效应) / 灯具输入效率 而能源之星在固态照明产品中所要求的程序是根据灯具效能， 而不是

13、系统效 能的原因包括发光二极管 一般都整合在灯具中，而准确测量脱离灯具的发光二 极管光源往往不可能， 故无法轻易移除而不改变光源的表现。 发光二极管的性能 明显受到温度上升的影响，其产 生的热通常经由外部散热鳍片 (Heat Sink) 移 除，而这装置可设计在灯具上， 将光源从散热鳍片分离可能会明显影响测量结果， 且没有标准或测试程序衡量发光二极管的系统效能。然而，标准组织正在制订发光二极管灯具的光度测试程序， 此项测试程序目 前以草案形式，并于 2007 年第四季度公布最终版标准。灯具效能可提供更实际 的能源效率的信息， 因考虑电源供应器、 散热和灯具的损失， 从而更满足买家寻 求在最低能

14、源输入下能 有最大的光输出。针对不同种类的固态照明产品，能源 之星分别作出了不同的规范，如表 2所示。B类产品B类产品主要是宣告美国能源部的目标，本质上为大幅增加灯具未来的性能需求，并鼓励持续改善固态照明灯具的技术选择和灯具设计，B类产品在普遍照明的宽广应用上将更合适，而不局限于 A类产品的应用上。在 B 类产品中，能源之星设定的最低灯具效能指标是为能达到当今采用传统 光源最具效率之照明系 统。举例来说，普遍接受之高性能 T8 日光灯和电子安定 器(Electronic Ballast Systems)系统的额定值约为100lm/W,而高质量灯具的效率约为七成，所以灯具效能大约会在 70lm/

15、W 左右。量测标准与文件由于LED所使用的材料、驱动方式、系统型态、控制及光度特性上和传统 光源显著不同， 因此须建立新的工业量测标准。 美国能源部为加速推广固态照明 产 品， 2006年 3月召开工作小组会议，其中包括几个重要的标准制定的组织， 如国际电工委员会 (IEC) 、国际照明委员会 (CIE) 、北美照明学会 (IESNA) 、美国 国家标准组织 (ANSI) 、美国电气用品生产者协会 (NEMA、) 美国国家标准与技术研 究院(NIST)、加拿大标准协会(CSA)和优力安全认证公司(UL)等。该会议回顾发 光二极管标准和测试方法发展的需要， 并订定固态照明标准的发展时间表， 能源

16、 之星则是此项工作的一个目标点。与 固态照明相关的发光二极管的性能标准和 试验方法将会由美国国家标准组织和北美照明学会讨论后制订，其项目包含IESNA PR-16术语定义、IESNA LM-80寿命测试方法、IESNA LM-79电气和光度 测量、ANSI C78-377A色度学、UL8750发光二极管安规标准。除IESNA PR-16与UL8750已经推出外，ANSI/IESNA工作小组在2007年底 推出其它标准。表 3所示为能源之星固态灯具标准对于各项性能特征所规范 的 参考标准， 其中带星号者为尚在制订中之标准。 此外，能源之星固态照明灯具标 准还规定认证程序、产品变异、流明衰退的认证及品保程序的要求。在正常情况下，能源之星固态照明灯具标准的生效日订于公布最终版标准后 270天，但也有延迟生 效的可能，因LM-80流明衰退测试程序尚未正式成为标 准，而该测试程序将需要约 9个月以完成寿命检验。 因此， 这些标准试验申请认 证资格的产品须于 2