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共通标准《室内一般照明用LED平板灯具》解读 2012/12/24 12:02:02
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共通标准《室内一般照明用LED平板灯具》解读

陈超中 施晓红 杨樾 王晔 李为军

[全国照明电器标准化技术委员会灯具分技术委员会、上海市质量监督检验技术研究院、国家灯具质量监督检验中心、国家电光源质量监督检验中心(上海)、上海时代之光照明电器检测有限公司、中国照明学会灯具专业委员会 上海 201114]

Explain of the standard “LED flat panel luminaires for indoor general lighting” 

Chen Chaozhong, Shi Xiaohong, YangYue, WangYe, Li Weijun

Subcommittee 2 on Luminaire of National Technical Committee 224 on lighting of Standardization Administration of China, Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research (SQI), China National Luminaire Supervision Testing Center (CLTC), National Center of Supervision & Inspection on Electric Light Source Quality (Shanghai), Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd., Luminaries Specialty Committee

of China Illuminating Engineering SocietyLUMCIES, Shanghai, 201114

       摘  要本文阐述了《室内一般照明用LED平板灯具》的适用范围、一般要求与特殊要求,对特殊要求的各检验项目进行了分析,介绍了检验项目制订的初衷,给出了作图法求距高比的实例,对贯彻实施该标准提供指南。

       关键词:室内使用;一般照明;LED平板灯具;LED灯具

       Abstract: The article expatiates about the application scope, general and special requirements of “LED flat panel luminaires for indoor general lighting”, analyses the special test items, and the original intention of these test items. The writer also gives an example of searching spacing criterion. The article provides guidance to conduct the standard.

Key words: indoor applications; general lighting; LED flat panel luminaries; LED luminaries

海峡两岸信息产业和技术标准论坛共通标准《室内一般照明用LED平板灯具》已正式公布,现就该标准的内容解读如下:

       一、适用范围

       该标准适用于电源电压不超过250V的室内一般照明用LED平板灯具。

       1、室内使用

       该标准适用于室内(而不适用于室外)使用的一般照明用LED平板灯具。

       2、一般照明

       该标准适用于一般照明,而不适用于局部照明。一般照明(general lighting)是指为照亮整个场所而设置的均匀照明。局部照明(local lighting)是指特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明。

       3、LED平板灯具

       LED平板灯具(LED flat panel luminaire)是指一种采用LED为光源、通过导光板和(或)扩散部件形成发光面的薄型面发光灯具,包括控制装置、散热装置、光学元件及相关构件,其整体厚度不超过70mm。

       LED平板灯具包括侧导光LED平板灯具和直照光LED平板灯具。侧导光LED平板灯具:一种LED灯具,安装在导光板侧面的LED通过导光板传到整个灯具表面。直照光LED平板灯具:一种LED灯具,利用LED发出的直接光,照亮整个灯具表面。

LED平板灯具的安装方式可以是嵌入式、或表面安装式、或悬吊式。LED平板灯具的光通量范围是600lm~5000lm。

       4、电源电压不超过250V

       电源电压种类既可包括交流,也可包括直流。交流电源电压既可包括50Hz,也可包括60Hz。该标准适用于电源电压小于等于250V的LED平板灯具。

       二、一般要求

       LED平板灯具应符合安全要求和电磁兼容的要求。

       1、安全要求

       嵌入式LED平板灯具应符合GB 7000.202《灯具 第2-2部分:特殊要求 嵌入式灯具》的要求。表面安装式或吊式LED平板灯具应符合GB7000.201《灯具 第2-1部分:特殊要求 固定式通用灯具》的要求。

       2、电磁兼容要求

       LED平板灯具应符合GB 17743《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》、GB 17625.1《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》、GB 17625.2《电磁兼容 限值 对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》和GB/T 18595《一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求》的要求。

       三、特殊要求

       LED平板灯具应符合下列特殊要求。

       1、电性能

       (1)输入功率

       实测输入功率不应超过额定输入功率的110%。

       该分条款参照IEC/PAS 62722-2-1《灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求》7的要求和IEC/PAS 62717《一般照明用LED模块-性能要求》7的要求。LED 是一种怕热的光源,如果消耗功率较大的话,会产生较大的热量,热可以导致光通量/光输出减少、热可以导致寿命减少、热可以导致波长增加(颜色向红色偏移)。合格判定的指导思想是要限制输入功率,不能大,只能小。电性能中的输入功率与光度性能中的光通量两个试验参数配套使用。

       (2)输入电流

       实测输入电流与额定输入电流的偏离不应超过10%。

       (3)功率因数

       实测功率因数应不小于0.9,且不应低于额定功率因数的0.05。

       (4)电压适应性

       在额定输入电压的±10%范围内工作时,光输出变化应在±5%以内。

       2、光度性能

       (1)初始光通量

       初始光通量不应低于90%额定光通量。

       该分条款参照IEC/PAS 62722-2-1《灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求》8.1和IEC/PAS 62717《一般照明用LED模块-性能要求》8.1的要求。光通量合格判定指导思想是不能低,只能高。光度性能中的光通量与电性能中的输入功率两个试验参数配套使用。

       (2)光通量维持率

       LED平板灯具的6000h光通量维持率应不低于声称的光通量维持率代码对应的光通量维持率。光通量维持率的三个类别见表1。

       当制造商提供部件可靠性数据时,试验持续时间可以从6000h缩减到2000h,有效的可靠性数据应至少包括LED模块三个温度下不小于6000h光通量维持数据:

       2000h测量的光通维持率应不低于计算的在况2000h的光通量维持率限值。    根据制造商提供的光通量维持数据和LED平板灯具的在况工作温度,用插入法计算LED平板灯具的在况2000h光通量维持率限值。

       LED平板灯具的在况工作温度低于制造商提供的LED模块6000h光通量维持数据的最低温度,则采用制造商提供的最低温度来计算在况2000h光通量维持率限值。

       LED平板灯具的在况工作温度高于制造商提供的LED模块6000h光通量维持数据的最高温度,则不应采用制造商提供的维持率数据来计算在况2000h光通量维持率限值。    该条款参照IEC/PAS 62722-2-1《灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求》10.2和IEC/PAS 62717《一般照明用LED模块-性能要求》10.2的要求。

       (3)效能

       a)实测的初始LED平板灯具效能不应低于90%额定LED平板灯具效能。

       该分条款参照IEC/PAS 62722-2-1《灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求》8.3的要求。

       灯具效能与光效是不同的概念:

光效(luminous efficacy)是光源发出的光通量与其所消耗的电功率之比,单位为lm/W。灯具效能(luminaire efficacy)是指在灯具的声称使用条件下,灯具发出的初始总光通量与其所消耗的功率之比,单位为lm/W。“光效”用于评价LED光源,“灯具效能”用于评价LED灯具,LED光源光效与LED灯具效能都表示电能转化为光能的效率,是描述照明产品节能特性的指标,但其内涵是不同的。

LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(还未装入灯具的状态)发出的光通量。LED灯具效能中的分子光通量是指光源装入灯具、同时使用所需的LED控制装置或LED控制装置的电源后,灯具发出的光通量。LED光源消耗的电功率不大于LED灯具消耗的电功率。

光源光效远大于灯具效能。其一因为LED进入灯具后,结温升高,光输出减少(热损失);其二因为光源进入灯具、并使用LED控制装置或其电源后存在的系统损耗;其三是光线经过灯具光学系统后的损失,即灯具效率(光损失)。

       灯具效能=光源光效×(1-进入灯具后的热损失)%×(1-系统损耗)×(1-进入灯具后的光损失)%。

       b)实测的初始LED平板灯具效能应符合表2相应等级的要求。

       假定18W三基色直管荧光灯的光效102 lm/W,又假定荧光灯具的效率为75%,得到荧光灯具效能为102 lm/W×75%=77 lm/WLED要替代荧光灯,LED灯具效能至少应达到80 lm/W>77 lm/W。这是1级对应的灯具效能至少为80 lm/W的由来。兼顾侧导光的LED平板灯具效能相对较低的情况,在180 lm/W基础上打7折,为56 lm/W,规定最低的3级对应的效能至少为60 lm/W

       4)距高比

       a)LED平板灯具的配光特性应满足安装距高比至少为1.1

       b)根据光强分布得到的LED平板灯具安装距高比与额定值的偏差不应超过±0.1

       灯具距高比是表征灯具配光特性的指标,距高比大小不同的灯具应用于不同的照明用途,具体按室内设施的高低布局来选择合适的距高比。而且,在较大范围内均匀照明,应配合灯具的出光度选择合适距高比的灯具。本标准中提出距高比的项目,为限制配光过窄的灯具而设置,意在配合照明设计需要的同时,控制能源的浪费。

       c)对于具有两面对称配光的灯具,应在检测报告中分别给出C0-C180平面的距高比数据和C90-C270平面的距高比数据。

室内一般照明灯具的配光形式有两面对称和旋转对称。两面对称的灯具,C0-C180平面和C90-C270平面的距高比往往不同。照明设计师按室内设施布局,通过选择灯具的安装方向,设置室内空间横向和纵向的距高比。检测报告内应分别给出C0-C180平面和C90-C270平面的距高比数据(如图1和图2所示),并在灯具外壳上标出对应的标记(如图3)。配光旋转对称的灯具,只须给出一个距高比数值,这个数值是所有C平面的平均值。

       距高比可用两种方法得到,一种用光强数据经过计算得到,另一种用配光曲线采用作图法求得。利用作图法求得距高比的例子如图4所示。

       3、亮度限制

       (1)亮度限制

       -VDT作业环境

       LED平板灯具在65°及以上γ角的平均亮度不应大于声称值。

       分别在γ65°、γ75°和γ85°的横向(C0和C180)、纵向(C90和C270)、以及45°方向(C45、C135、C225和C315)测量和计算平均亮度,9个平均亮度值均应满足要求。

在LED平板灯具说明书内有“灯具不适于安装在VDT视觉作业环境”提示的,本要求不适用。

       VDT作业环境亮度限制角度示意图如图5所示。

       -非VDT作业环境

       LED平板灯具在45°及以上γ角的平均亮度不应大于表3规定的亮度限值。

       分别在γ45°、γ55°、γ65°、γ75°和γ85°的横向(C0和C180)、纵向(C90和C270)、以及45°方向(C45、C135、C225和C315)测量和计算平均亮度,15个平均亮度值均应满足要求。

       4、亮度均匀度

       LED平板灯具的亮度均匀度应不小于0.8。

       亮度均匀度(luminance uniformity)是指灯具发光面上最小亮度和亮度算术平均值的比值。

       平板灯具的亮度均匀度测试是首次在标准中对室内灯具的表面亮度提出要求。它是体现平板灯具特色参数,是这一类灯具的重要特点之一。在室内照明中,面发光灯具营造的柔和简单的照明效果是其它支架灯具或格栅灯具不能替代的。室内照明中,带扩散板的荧光灯具同样是具有面发光效果,已使用很多年,但达不到LED平板灯具的亮度均匀度水平。原因是荧光灯管是全向发光的光源,在灯具内,灯具效能是40 lm/W的水平,无法再调整光学系统使其达到更佳的亮度均匀度。而LED灯具的光源是半空间发光,在灯具内,光线利用率高,灯具效能达到70 lm/W-80 lm/W的水平,同时亮度均匀度能达到较高的水平。

       通常,均匀度可以用最小值与最大值的比值,或最小值与平均值的比值来评价。但是考核的内容有差异。最小值与最大值的比值,是定位于两个极端数值的比较,没有将除这两个数据以外的总体平均水平包括进去;最小值与平均值的比值,评价方式中包括了极端值和总体平均水平的输入,评价角度更全面,更能准确地表征均匀程度。

考虑到LED平板灯具纯白光表面的不均匀性比有颜色的表面更容易察觉到,将亮度均匀度的指标定为0.8。实验室中测试到的直照式LED平板灯具的均匀度(Min/Ave)0.89,侧导光LED平板灯具0.80,这些灯具的视觉效果是比较好的。

       亮度的测试方法是沿着灯具发光面中心的垂直轴测量。对于许多使用扩散板的灯具,配光是余弦分布的,亮度和观察方向关系不大,但是,对于配光设计为近似蝙蝠翼的LED导光板平板灯具,亮度随观察方向的变化而变化。为此,统一规定测试的观察方向为沿着灯具发光面中心的垂直轴测量。

沿经发光面中心的垂直轴测量LED平板灯具发光面上的亮度均匀度。正方形的边长L、长方形的长边L和圆直径D不大于20cm的LED平板灯具,按图6(a)的要求布点;大于20cm的LED平板灯具按图6(b)的要求布点。在LED平板灯具发光面上的测试圆斑直径为2cm~3cm。

注:L为正方形发光面的边长、长方形发光面的长边

W为长方形发光面的短边

D为圆形发光面的直径

图6 亮度均均度的布点

       5、色度

       1)显色指数(CRI

       额定一般显色指数Ra不应低于80R9还应大于0

       测得的所有受试样品的一般显色指数的减少不应大于:

       -对于CRI初始值,额定CRI值的3个数值;

       -2000h光通量维持率试验后的CRI维持值,额定CRI值的4个数值;

       -6000h光通量维持率试验后的CRI维持值,额定CRI值的5个数值。

       不仅考核一般显色指数Ra,还考核对饱和色的特殊显色指数R9。当R9为负数时,表示对红色物体的显色性差。

       该分条款部分参照IEC/PAS 62722-2-1《灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求》9.3IEC/PAS 62717《一般照明用LED模块-性能要求》9.3的要求。

       2)相关色温(CCT

       LED平板灯具的初始相关色温(CCT)应是表4中给出的一个值。

注:

1 6个标称CCT符合对荧光灯相应2700K, 3000K(暖白),3500K (), 4100K (冷白), 5000K6500K (日光)的规定。

仅商业照明。

3 T的选择以100K为步幅(2800, 2900, …., 6400K),表4中列出的8CCT除外。

4 Δ由 Δ= 0.0000108×T2 +0.0262×+8给出。

5  Duv由 Duv= 57700×(1/T)2 −44.6×(1/T)+0.0085给出。

       该条要求来源于ANSI C78.377标准。

       3)色差异

       3LED平板灯具样品间的光色应一致,三个样品的平均色坐标值1976u’v’的差异不应超过0.004

       4)空间色品不一致性

       在大于峰值光强10%的区域内, LED平板灯具不同方向上的色度变化应在CIE 1976u’v’图中的0.004以内。

       5)色维持

       在光通量维持率试验结束时,LED平板灯具的色度与初始值的偏差应在CIE 1976u’v’图中的0.007以内。

       6、结构要求

       1)可替换部件

       使用可替换LED模块的LED平板灯具, LED光源应能方便替换。

       在进行替换时,LED模块应可触及,无需(也不允许)剪断电线,使用通用工具或制造商规定的工具就可替换。

       上述要求不适用于标有“LED模块不可以替换,如有损坏则灯具报废LED平板灯具。

       7、热试验

       LED平板灯具在声称的tqmax下工作时,LED模块不应超过其性能温度tp

       tp-点的温度不应超过LED模块标记的tp温度,制造商没有提供相关温度时,LED光源外表面的最高温度不应超过65℃

       8、标记

       标记应符合GB 7000.13章与下述要求。

       aLED平板灯具上的标记

       下述信息应清晰、持久地标记在LED平板灯具上(见表5)。

1LED光源的型号、规格、制造商等光源信息。

2)额定光通量,单位:lm

3)额定相关色温,单位:K

4)额定一般显色指数Ra

5)额定效能,单位:lm/W

6)额定输入功率,单位:W

7)灯具性能的环境温度tq,单位:

8)距高比所对应的C平面位置的符号,旋转对称配光的LED平板灯具除外。

       b、附加内容

       除LED平板灯具上的标记外,保证LED平板灯具性能所必须的详细说明,应使用设备安装地所在国能接受的语言在LED平板灯具上或与其一起提供的制造商的说明书中给出。

(1)LED平板灯具的空间光强分布数据和图表。

(2)LED平板灯具安装距高比,对于具有两面对称配光的LED平板灯具,应分别给出C0-C180平面的距高比和C90-C270平面的距高比,及其与上述1(8)的符号的对应关系。

(3)LED平板灯具应提供是否适宜安装在VDT视觉作业环境的说明。

       -适宜安装在VDT视觉作业环境内的,应提供65°及以上垂直角度的最大平均亮度,或

       -提示“灯具不适于安装在VDT视觉作业环境内”。

(4)适宜时,提供LED模块和(或)LED控制装置外壳最高温度的测量点及其温度。

(5)LED平板灯具制造商应提供LED模块是否可替换及替换方法的说明。

       如果可以替换,应提供对替换人员技术能力的规定,说明替换工作必须由制造商或有资格的人员完成,还是可以由用户自行完成。

       如果不可以替换,应提供警告:“LED模块不可以替换,如有损坏则灯具报废”。

(6)应提供嵌入安装和(或)固定安装的说明。

(7)光通量维持率代码信息。

四、参考文献

       [1] IEC/PAS 62722-2-1:2011 Luminaire performance - Part 2-1:Particular requirements for LED luminaires

       [2] IEC/PAS 62717:2011 LED modules for general lighting - Performance requirements

       [3] THE IESNA LIGHTING HANDBOOK,NINTH EDITION & TENTH EDITION

       [4] IES TM-21-11 Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources



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