美國(guó)能源之星要求的SSL燈具

1、美國(guó) ” 能源之星 ” 對(duì) SSL 燈具的要求章海驄“ 能源之星 ” 是美國(guó)能源部 (DOE發(fā)給那些產(chǎn)品在能效水平上滿足現(xiàn)階段能效要求的上市 場(chǎng)的照明產(chǎn)品時(shí)使用的一種標(biāo)志 , 是一種代表它是綠色環(huán)保產(chǎn)品的標(biāo)志 . 在市場(chǎng)上看到貼有該 標(biāo)志的產(chǎn)品就是經(jīng) DOE 認(rèn)證過的節(jié)能產(chǎn)品 . 從上世紀(jì) 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(biāo)要求的緊湊型熒光燈 (CFL等產(chǎn)品 . 標(biāo)記是一個(gè)用綠色 植物包圍起來的似燈泡形狀的圖案 . 凡是在美國(guó)市場(chǎng)上銷售的滿足該類產(chǎn)品能效要求的產(chǎn)品 都可以申請(qǐng) .LED 的出現(xiàn)使照明電器產(chǎn)品增加了新的系列和品種 . 由于它與傳統(tǒng)光源在形狀

2、上發(fā)光 機(jī)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(jìng)相研究和開發(fā),使一種全新 的光源和形態(tài)很快呈現(xiàn)在我們的面前.人們預(yù)期在 2015年左右,市場(chǎng)上的商品光效可達(dá)到 130-150lm/W.LED 是固體光源,用它制造的照明產(chǎn)品稱半導(dǎo)體(固態(tài)照明產(chǎn)品(英文簡(jiǎn)稱 SSL.由于它 的迅猛發(fā)展,DOE 非常重視它的進(jìn)展和應(yīng)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(chǎn)品申請(qǐng) ” 能源之星 ” 的要求 . 現(xiàn)將它全部?jī)?nèi)容 (第一版本 概括地介紹如下 , 相信對(duì)國(guó)內(nèi)同行亦會(huì)所借鑒 :一 . 分類和目標(biāo)按照現(xiàn)有 SSL 產(chǎn)品的水平 ,” 能源之星

3、” 將分為近期和遠(yuǎn)期的兩大類 . 近期產(chǎn)品的要求稱為 A 類 , 定義為能耗性能指標(biāo)達(dá)到或超過目前同類應(yīng)用場(chǎng)所熒光燈具的性能 ; 遠(yuǎn)期產(chǎn)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(shí)質(zhì)性提升能效要求到達(dá)更高的性能水 平后再定 , 計(jì)劃三年內(nèi)達(dá)到 .二 . . 限定對(duì)象目前申請(qǐng)限定的對(duì)象是 :1.SSL 產(chǎn)品申請(qǐng) ” 能源之星 ” 只限定于一般照明應(yīng)用的范疇 , 如果用于裝飾照明的產(chǎn)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(chǎn)品 :商業(yè)用和住宅用的 SSL 產(chǎn)品 . 它們要使用通常的電網(wǎng)電壓 , 不是交通信號(hào)指示燈和單純的裝飾類照明燈具 .三 . 對(duì)燈具和

4、驅(qū)動(dòng)的要求1. 對(duì)燈具的色度要求見表 1:表 1SSL 產(chǎn)品申請(qǐng) ” 能源之星 ” 的產(chǎn)品需達(dá)到的色度要求相關(guān)色溫 (CCT的 范圍和要求 規(guī)定燈具的 8種色溫 , 色坐標(biāo)必須落在下面注定的范圍內(nèi) , 見下圖 1中規(guī)定的 8個(gè)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(nèi) (CIE1976uv 圖 色保持 在全壽命期內(nèi)色度變化在 CIE19

5、76uv 圖中 0.007以內(nèi) 顯色指數(shù) (CRI室內(nèi)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(shù) , 只是將定義熒光燈色溫的 6個(gè) 色溫等級(jí) :2700K,3000K,3500K,4000K,5000K和 6500K 的橢圓改成 8個(gè)規(guī)定的四邊形 , 它們的 位置處于相當(dāng)于 MacAdam 橢圓或超出一些的地方 . 現(xiàn)在規(guī)定 , 四角區(qū)域內(nèi)屬于同一色溫等級(jí) .8個(gè)分級(jí)規(guī)定的色坐標(biāo)見表 2.表 2. 定義 SSL 產(chǎn)品色溫的 8 個(gè)四邊形的四角的坐標(biāo)值2. 其他要求1 待機(jī)功耗 :不工作時(shí)應(yīng)不耗電 . 但與探測(cè)有否人員活動(dòng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備合用的燈具例外 .2 保證

6、:從購買之日起三年內(nèi)免費(fèi)修理替換光源或驅(qū)動(dòng)器 , 對(duì)住宅用燈具的保證日期 是從運(yùn)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(yàn)過程 .4 裝置要求 LED 光源的平均流明衰減到起始值 70%時(shí)的時(shí)間起碼是 35000小時(shí) (L70.5 附著在建筑上且功率大于 13W 的 SSL 燈具必須設(shè)有光控設(shè)備 , 能自動(dòng)啟閉 ,24小 時(shí)內(nèi)可人工或自動(dòng)控制 .6 對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求 :見表 3表 3SSL 燈具的驅(qū)動(dòng)器的要求說明 :對(duì)住宅用的 SSL 電器的功率因數(shù)定為 0.7完全是因?yàn)閮r(jià)格的問題 . 四 . “A” 類燈具的要求細(xì)分1. 能效評(píng)價(jià)的建立基礎(chǔ)根據(jù)現(xiàn)有 ” 能源之星 ” 評(píng)

7、價(jià)要求的水平著手建立 SSL” 能源之星 ” 評(píng)價(jià)的要求 :1 來自市場(chǎng)上對(duì)熒光燈要求的水準(zhǔn) ;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(píng)價(jià)的建立由于 LED 的工作離不開燈具 , 燈具的設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)與它的發(fā)光情況密切相關(guān) , 因此 , 建立一個(gè)不同于傳統(tǒng)光源的 ” 燈具能效 ” 評(píng)價(jià)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(duì)傳統(tǒng)光源的燈具是用 ” 系統(tǒng)

8、能效 ” 定義的 , 定義為 :系統(tǒng)能效 =在 25的環(huán)境下 , 光源 鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的光輸出 /輸入燈具的功率 .本文中引用 ” 燈具能效 ” 評(píng)價(jià)的原因如下 :1 將 LED 與燈具分開的話就不能得到應(yīng)有的相應(yīng)數(shù)據(jù) , 因?yàn)?LED 的發(fā)光情況與技術(shù)要求內(nèi)容 相應(yīng)的數(shù)據(jù)功率因數(shù) 對(duì)住宅用 0.7, 對(duì)商業(yè)用 0.9最低工作溫度 驅(qū)動(dòng)器的最低工作溫度為 -20或更低正常工作時(shí)燈具內(nèi)的 驅(qū)動(dòng)器和基座的溫度安裝后 , 不超過驅(qū)動(dòng)制造商推薦的驅(qū)動(dòng)器 /驅(qū)動(dòng)器座的溫度 .注意 :UL給出的是安全而不是長(zhǎng)壽命 , 此兩者規(guī)定的熱要求是不同 的 . 認(rèn)證產(chǎn)品的內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)除外的產(chǎn)品. EMC1. 住宅內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)符合 FCC 的消費(fèi)品要求 (FCC47CFR部分 15, 消費(fèi)品發(fā)射限制 2. 商業(yè)內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)符合 FCC 的非消費(fèi)品要求 (FCC47CFR部分 15, 非消費(fèi)品發(fā)射限制 噪音 在 A 聲級(jí)以內(nèi)瞬變保護(hù)驅(qū)動(dòng)器要符合 IEEE C62.41-1991,A 級(jí)工作 .線性瞬變由 7段 100KHz 的環(huán)波在 2.5KV 水平下構(gòu)成 . 采用兩種輸入模式 :共模或差模 .應(yīng)用場(chǎng)所 系統(tǒng)能效 (lm/w器具效率 (%廚房柜內(nèi)用燈 58.840書架內(nèi)固定燈 58.850手提臺(tái)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(guān) , 不象傳統(tǒng)光源 , 它的發(fā)光能力與周圍的溫度關(guān) 系較小 ;2 在結(jié)構(gòu)上 ,LED 與燈具緊密接觸 , 不能分離 , 與傳統(tǒng)光源相比 , 要換個(gè)光源 (LED是很不方便的 ;3計(jì)入驅(qū)動(dòng)和燈具的熱損失后 ,” 燈具能效 ” 更能貼近實(shí)際 , 實(shí)現(xiàn)節(jié)能評(píng)價(jià)的目的 .4. 對(duì)各類燈具共性的評(píng)價(jià)內(nèi)容1 對(duì) A 類燈具產(chǎn)品 , 目前建立了一個(gè)調(diào)節(jié)系數(shù) , 即能效高的產(chǎn)品 , 顯色指數(shù) (CRI可以低于 80;2 對(duì)嵌入式下射燈 :DOE提高了器具效率到 50-60%.其原因是對(duì)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(diào)整這個(gè)數(shù)字是因?yàn)槭褂糜蟹瓷淦?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(duì)住 宅內(nèi)用燈的能效從 29提高到 35lm/w,對(duì)商業(yè)用燈具從 33提高到 35lm/w,CRI的 調(diào)節(jié)系數(shù)同上款 .3 對(duì)相關(guān)色溫 (CCT的附加評(píng)價(jià) :目前高光效的 LED 都是高色溫的 , 大于 5000K. 而標(biāo)準(zhǔn)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?jī)?nèi)的柜燈和嵌入式下射筒燈的色溫不能大于 3500K. 對(duì)便攜式燈或作業(yè) 照明燈允許使用高色溫的光源 , 因?yàn)槟菚r(shí)需要的是看清作

12、業(yè)的細(xì)節(jié) . 對(duì)戶外燈具 沒有限制 .5. 各類燈具的評(píng)價(jià)判據(jù)1 廚房柜下照明燈2 柜架內(nèi)安裝的作業(yè)照明燈3 便攜式作業(yè)臺(tái)燈 3 嵌入式下射燈最小光輸出每呎長(zhǎng)度上燈具至少發(fā)出 150lm(初始 , 由下方程計(jì)算需要的光 輸出 :被測(cè)量的器具長(zhǎng)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(nèi)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(guān)色溫 2700K,3000K,3500K最小光輸出每呎長(zhǎng)度上燈具至少發(fā)出 150lm(初始 , 由下方程計(jì)算需要的光 輸出 :被測(cè)量的器具長(zhǎng)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(nèi)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(guān)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(nèi)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(guān)色溫 2700K,3000K,3500K,4000K,4500K,5000K4 戶外壁燈 5 戶外臺(tái)階燈 6 戶外步道燈 五 .“B” 類燈具的說法 -將來性能的目標(biāo)1. B 類中的一些變

14、化 :1 范圍 :增加將來的性能要求 , 鼓勵(lì)不斷改進(jìn)技術(shù) , 使用 SSL 光源設(shè)計(jì)燈具 .B 類的燈具不受限于 A 類的應(yīng)用范圍 . 可能主要用于一般照明的應(yīng)用場(chǎng)合 2 評(píng)價(jià)依據(jù) :B類目錄的最小燈具能效要求應(yīng)該是大部分傳統(tǒng)光源今天使用 的照明系統(tǒng)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(tǒng)在 100lm/w.使用該系統(tǒng)的高質(zhì)量燈具約有 70%的效率 , 即產(chǎn)生 70lm/w的 能效 .在商業(yè)照明領(lǐng)域 LED 燈具目前還未達(dá)到 B 類的最低水平 , 但隨著 LED 的能 效溫度偏差驅(qū)動(dòng)的改進(jìn)和燈具設(shè)計(jì)的提高,其性能會(huì)提高.DOE 相信 3年內(nèi)有不少的一般照明產(chǎn)品的

15、能效會(huì)達(dá)到 70lm/w的目標(biāo) . 由此 進(jìn)行 B 類產(chǎn)品的認(rèn)證 .3還有的問題:將來產(chǎn)品的眩光.DOE 知道近來對(duì)不舒適眩光的評(píng)價(jià)的視覺 舒適幾率(VCP統(tǒng)一眩光指數(shù)(UGR和眩光指數(shù)(GI都是來自特定應(yīng)用 場(chǎng)合的不舒適的主觀試驗(yàn)報(bào)告,DOE 希望照明產(chǎn)業(yè)中能推薦/發(fā)展一種針對(duì) 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(biāo)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(nèi)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(guān)色溫 ·對(duì)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(jí)的 , 并通過 ASTME-283的漏氣試驗(yàn) , 以證實(shí)在壓差 75Pa 時(shí)每分鐘的漏氣量 小于 2.0立方呎 . 燈具必須有一個(gè) ” 氣密 ” 的標(biāo)志或類似說明按照 ASTME238中規(guī)定的在壓差 75Pa 時(shí)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(nèi)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