LM-80能源之星 （中山横栏实验室）

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月发布终版。在各国积极推广节能政策，而照明占总用电量近五分之一的情形下，LED发光二极管是目前受期待可达成节能照明的方式之一，随技术的快速发展，半导体照明产业的商机也指日可待。
编辑本段照明灯具标准
　　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、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)
2,700 2,725±145
3,000 3,045±175
3,500 3,465±245
4,000 3,985±275
4,500 4,503±243
5,000 5,028±283
5,700 5,665±355
6,500 6,530±510
　　
　　表2　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 量测方法参考标准
光输出 IESNA LM-79-XX*
输入功率 ANSI C82.2
功率因子 ANSI C82.77
流明衰退(L70) IESNA LM-80-XX*
演色性指数 ANSI C78.377A*
IESNA LM-78-XX*
CIE 13.3-1995
IESNA LM-58
色度与相关色温 IESNA LM-79-XX*
CIE 15:2004
IESNA LM-58
IESNA LM-16
色空间均匀度与色彩维持 IESNA LM-79-XX*
CIE 15:2004
IESNA LM-58
IESNA LM-16
电源供应器外壳量测或制造商指定测量点温度 UL1598
噪音 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 Quadrangles)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(MacAdam Ellipses)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。 　　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。
编辑本段对模块和数组之要求
　　本标准的终版比起其先前提出之草案版本，降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。这一降会允许更多的产品以较的成本，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。
编辑本段室外灯具之要求
　　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。
编辑本段电源供应器之要求
　　电源供应器的功率因子(Power Factor)在住宅用须大于0.70，商用则须大于0.90。操作温度方面，规定户外应用灯具之电源供应器应具有-20℃或更的操作温度。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。
编辑本段封装之要求
　　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 Lumen Density)、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25℃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，而不是系统效能的原因包括发光二极管一般都整合在灯具中，而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能源输入下能有的光输出。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，能源之星设定的灯具效能指标是为能达到当今采用传统光源效率之照明系统。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/W左右。