1、美國 ” 能源之星 ” 對 SSL 燈具的要求章海驄“ 能源之星 ” 是美國能源部 (DOE發(fā)給那些產品在能效水平上滿足現階段能效要求的上市 場的照明產品時使用的一種標志 , 是一種代表它是綠色環(huán)保產品的標志 . 在市場上看到貼有該 標志的產品就是經 DOE 認證過的節(jié)能產品 . 從上世紀 90年代開始已沿用了十幾年了 . 主要是 發(fā)給代替白熾燈的滿足發(fā)光效率指標要求的緊湊型熒光燈 (CFL等產品 . 標記是一個用綠色 植物包圍起來的似燈泡形狀的圖案 . 凡是在美國市場上銷售的滿足該類產品能效要求的產品 都可以申請 .LED 的出現使照明電器產品增加了新的系列和品種 . 由于它與傳統光源在形狀

2、上發(fā)光 機理上的很大不同,并在能效上的潛力上一開始就被看好,因此競相研究和開發(fā),使一種全新 的光源和形態(tài)很快呈現在我們的面前.人們預期在 2015年左右,市場上的商品光效可達到 130-150lm/W.LED 是固體光源,用它制造的照明產品稱半導體(固態(tài)照明產品(英文簡稱 SSL.由于它 的迅猛發(fā)展,DOE 非常重視它的進展和應用.為了將這類新光源納入 ” 能源之星 ” 管理渠道 , 近 來 DOE 公布了 SSL 產品申請 ” 能源之星 ” 的要求 . 現將它全部內容 (第一版本 概括地介紹如下 , 相信對國內同行亦會所借鑒 :一 . 分類和目標按照現有 SSL 產品的水平 ,” 能源之星

3、” 將分為近期和遠期的兩大類 . 近期產品的要求稱為 A 類 , 定義為能耗性能指標達到或超過目前同類應用場所熒光燈具的性能 ; 遠期產品的要 求稱為 B 類 , 目前尚沒有定義 , 將視發(fā)展的情況和實質性提升能效要求到達更高的性能水 平后再定 , 計劃三年內達到 .二 . . 限定對象目前申請限定的對象是 :1.SSL 產品申請 ” 能源之星 ” 只限定于一般照明應用的范疇 , 如果用于裝飾照明的產品也 可以用于一般照明的話也屬此例 .2. 上述要求規(guī)定了兩類產品 :商業(yè)用和住宅用的 SSL 產品 . 它們要使用通常的電網電壓 , 不是交通信號指示燈和單純的裝飾類照明燈具 .三 . 對燈具和

4、驅動的要求1. 對燈具的色度要求見表 1:表 1SSL 產品申請 ” 能源之星 ” 的產品需達到的色度要求相關色溫 (CCT的 范圍和要求 規(guī)定燈具的 8種色溫 , 色坐標必須落在下面注定的范圍內 , 見下圖 1中規(guī)定的 8個四邊形中 .規(guī)定的 CCT 名稱 CCT(K27002725士 24540003980士 27545004503士 24350005028士 28357005665士 35565006530士 510色空間均勻度 不同方向上的色度變化在 0.004之內 (CIE1976uv 圖 色保持 在全壽命期內色度變化在 CIE19

5、76uv 圖中 0.007以內 顯色指數 (CRI室內燈最小的 CRI 為 75說明 :能源之星的色溫分類沿用了熒光燈色溫的分類技術 , 只是將定義熒光燈色溫的 6個 色溫等級 :2700K,3000K,3500K,4000K,5000K和 6500K 的橢圓改成 8個規(guī)定的四邊形 , 它們的 位置處于相當于 MacAdam 橢圓或超出一些的地方 . 現在規(guī)定 , 四角區(qū)域內屬于同一色溫等級 .8個分級規(guī)定的色坐標見表 2.表 2. 定義 SSL 產品色溫的 8 個四邊形的四角的坐標值2. 其他要求1 待機功耗 :不工作時應不耗電 . 但與探測有否人員活動的監(jiān)測設備合用的燈具例外 .2 保證

6、:從購買之日起三年內免費修理替換光源或驅動器 , 對住宅用燈具的保證日期 是從運輸之日起算的 .3 燈具制造商要附上燈具熱管理的說明證書文件和試驗過程 .4 裝置要求 LED 光源的平均流明衰減到起始值 70%時的時間起碼是 35000小時 (L70.5 附著在建筑上且功率大于 13W 的 SSL 燈具必須設有光控設備 , 能自動啟閉 ,24小 時內可人工或自動控制 .6 對驅動器的要求 :見表 3表 3SSL 燈具的驅動器的要求說明 :對住宅用的 SSL 電器的功率因數定為 0.7完全是因為價格的問題 . 四 . “A” 類燈具的要求細分1. 能效評價的建立基礎根據現有 ” 能源之星 ” 評

7、價要求的水平著手建立 SSL” 能源之星 ” 評價的要求 :1 來自市場上對熒光燈要求的水準 ;2 考慮 LED 的燈具大部分是利用 LED 的直接出射光 ; 3 考慮被照面上需要的照度情況 ; 4 目前 LED 的能效水平 . 2. 熒光燈具已建立的能效要求目前已建立的幾類熒光燈具的能效要求見表 4.3. 燈具能效的評價的建立由于 LED 的工作離不開燈具 , 燈具的設計和熱設計與它的發(fā)光情況密切相關 , 因此 , 建立一個不同于傳統光源的 ” 燈具能效 ” 評價方法是必要的 , 其定義為 :燈具能效 =燈具光輸出 (包含燈具的效率和熱管理 /輸入燈具的功率 而對傳統光源的燈具是用 ” 系統

8、能效 ” 定義的 , 定義為 :系統能效 =在 25的環(huán)境下 , 光源 鎮(zhèn)流器系統的光輸出 /輸入燈具的功率 .本文中引用 ” 燈具能效 ” 評價的原因如下 :1 將 LED 與燈具分開的話就不能得到應有的相應數據 , 因為 LED 的發(fā)光情況與技術要求內容 相應的數據功率因數 對住宅用 0.7, 對商業(yè)用 0.9最低工作溫度 驅動器的最低工作溫度為 -20或更低正常工作時燈具內的 驅動器和基座的溫度安裝后 , 不超過驅動制造商推薦的驅動器 /驅動器座的溫度 .注意 :UL給出的是安全而不是長壽命 , 此兩者規(guī)定的熱要求是不同 的 . 認證產品的內容還包括線吊裝件近天花的情況集成電路 和非集成

9、電路的封裝件等.以及 UL1598(燈具標準除外的產品. EMC1. 住宅內產品應符合 FCC 的消費品要求 (FCC47CFR部分 15, 消費品發(fā)射限制 2. 商業(yè)內產品應符合 FCC 的非消費品要求 (FCC47CFR部分 15, 非消費品發(fā)射限制 噪音 在 A 聲級以內瞬變保護驅動器要符合 IEEE C62.41-1991,A 級工作 .線性瞬變由 7段 100KHz 的環(huán)波在 2.5KV 水平下構成 . 采用兩種輸入模式 :共?；虿钅?.應用場所 系統能效 (lm/w器具效率 (%廚房柜內用燈 58.840書架內固定燈 58.850手提臺燈 /作業(yè)燈 58.850嵌入式筒燈 58.8

10、60戶外入口處廊燈 58.840戶外踏步燈 50.040戶外走道燈50.050燈具提供的散熱條件密切相關 , 不象傳統光源 , 它的發(fā)光能力與周圍的溫度關 系較小 ;2 在結構上 ,LED 與燈具緊密接觸 , 不能分離 , 與傳統光源相比 , 要換個光源 (LED是很不方便的 ;3計入驅動和燈具的熱損失后 ,” 燈具能效 ” 更能貼近實際 , 實現節(jié)能評價的目的 .4. 對各類燈具共性的評價內容1 對 A 類燈具產品 , 目前建立了一個調節(jié)系數 , 即能效高的產品 , 顯色指數 (CRI可以低于 80;2 對嵌入式下射燈 :DOE提高了器具效率到 50-60%.其原因是對雙插座的 CFL 的器

11、具 ,50%的器具效率是很典型的 . 我們向上調整這個數字是因為使用有反射器 的 CFL 燈的燈具效率更高 . 使用更高的燈具效率意味著增加了燈具的能效 , 對住 宅內用燈的能效從 29提高到 35lm/w,對商業(yè)用燈具從 33提高到 35lm/w,CRI的 調節(jié)系數同上款 .3 對相關色溫 (CCT的附加評價 :目前高光效的 LED 都是高色溫的 , 大于 5000K. 而標準的住宅照明需要的都是低色溫 2700-3000K. 為了確保燈具能滿意使用 , 規(guī)定 在廚房內的柜燈和嵌入式下射筒燈的色溫不能大于 3500K. 對便攜式燈或作業(yè) 照明燈允許使用高色溫的光源 , 因為那時需要的是看清作

12、業(yè)的細節(jié) . 對戶外燈具 沒有限制 .5. 各類燈具的評價判據1 廚房柜下照明燈2 柜架內安裝的作業(yè)照明燈3 便攜式作業(yè)臺燈 3 嵌入式下射燈最小光輸出每呎長度上燈具至少發(fā)出 150lm(初始 , 由下方程計算需要的光 輸出 :被測量的器具長度 (呎 X150=最小需要的光輸出 (流明 需要的環(huán)帶光通 密度 在 0-60°環(huán)帶內燈具發(fā)出的光通量不超過 75%的總光通量 (初 始 最小燈具能效 24lm/w允許的相關色溫 2700K,3000K,3500K最小光輸出每呎長度上燈具至少發(fā)出 150lm(初始 , 由下方程計算需要的光 輸出 :被測量的器具長度 (呎 X150=最小需要的光

13、輸出 (流明 需要的環(huán)帶光通 密度 在 0-60°環(huán)帶內燈具發(fā)出的光通量不超過 75%的總光通量 (初 始 最小燈具能效 29lm/w允許的相關色溫 2700K,3000K,3500K,4000K,4500K,5000K 最小光輸出 燈具至少發(fā)出 200lm(初始 需要的環(huán)帶光通 密度 在 0-60°環(huán)帶內燈具發(fā)出至少總光通的 85%的 (初始 光通量 最小燈具能效 29lm/w允許的相關色溫 2700K,3000K,3500K,4000K,4500K,5000K4 戶外壁燈 5 戶外臺階燈 6 戶外步道燈 五 .“B” 類燈具的說法 -將來性能的目標1. B 類中的一些變

14、化 :1 范圍 :增加將來的性能要求 , 鼓勵不斷改進技術 , 使用 SSL 光源設計燈具 .B 類的燈具不受限于 A 類的應用范圍 . 可能主要用于一般照明的應用場合 2 評價依據 :B類目錄的最小燈具能效要求應該是大部分傳統光源今天使用 的照明系統的效率 . 例如 , 常用的最好的高性能 T8熒光燈和電子鎮(zhèn)流器系 統在 100lm/w.使用該系統的高質量燈具約有 70%的效率 , 即產生 70lm/w的 能效 .在商業(yè)照明領域 LED 燈具目前還未達到 B 類的最低水平 , 但隨著 LED 的能 效溫度偏差驅動的改進和燈具設計的提高,其性能會提高.DOE 相信 3年內有不少的一般照明產品的

15、能效會達到 70lm/w的目標 . 由此 進行 B 類產品的認證 .3還有的問題:將來產品的眩光.DOE 知道近來對不舒適眩光的評價的視覺 舒適幾率(VCP統一眩光指數(UGR和眩光指數(GI都是來自特定應用 場合的不舒適的主觀試驗報告,DOE 希望照明產業(yè)中能推薦/發(fā)展一種針對 B 類燈具使用的處理令人不愉快的眩光. 2. 將來燈具的能效目標最小光輸出 10cm(4吋 :300lm(初始 >10cm(4吋:500lm(初始需要的環(huán)帶光通 密度 在 0-60°環(huán)帶內燈具發(fā)出至少總光通的 75%的 (初始 光通量 最小燈具能效 35lm/w允許的相關色溫 ·對住宅用 2700K,3000K,3500K ·商業(yè)用沒有規(guī)定減少漏氣安裝在絕熱天花板上的嵌入式下射燈將是 IC 等級的 , 并通過 ASTME-283的漏氣試驗 , 以證實在壓差 75Pa 時每分鐘的漏氣量 小于 2.0立方呎 . 燈具必須有一個 ” 氣密 ” 的標志或類似說明按照 ASTME238中規(guī)定的在壓差 75Pa 時的漏氣量小于 2.0立方呎 最小光輸出 燈具發(fā)出150lm 的光通量 (初始 需要的環(huán)帶光通 密度 在 0-90°環(huán)帶內燈具發(fā)出至少總光通的 85%的 (初始 光通量 最小燈具能效 24lm/w最小光輸出 燈具發(fā)出 50lm 的光