1、引言

　　目前，固态照明产品主要应用限于运输行业，如汽车照明、机场照明、舰船照明、水上照明、交通信号和应急车辆报警灯等。然而，在居住照明、商业照明、户外街道和区域照明产品方面固态照明产品还没有被广泛采用。据国际权威的策略无限公司研究认为，“从现在到2012年LED照明市场将以28%的年平均速度增长。”

　　性能测试是固态照明产品产业化成功的关键，其作用主要体现在以下几个方面：首先，通过性能测试可以降低产品次品数、减少保修问题、评价产品的供应链，从而改善整体产品质量；其次，可以通过测试区别你与竞争对手的产品，实现产品性能差异化；再次，可以减少更换模具，重新设计、包装、运输、搬运的成本，从而节约资金;最后，可以增加消费者对产品的信心，扩大产品的市场占有率。

　　2、美国固态照明产品性能测试的标准化现状

　　美国在制定LED标准规范方面，起步较早，发展很快，目前已形成了较为完善的安全、电磁兼容规范。美国电气制造商协会、北美照明协会针对LED光源的特点，制定了有关电气、光度和色度方面的要求及测试方法。本部分将对这些标准进行介绍与分析。

　　2.1 安全要求

　　美国市场对于半导体照明产品的安全要求主要体现在LED模块、控制模块、电源、灯具及配件上。其中UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细安全要求。此外，电源安全还可参照UL1310、UL1012或UL 60950-1中相应规定。而UL 1598、UL1993、UL1574等系列传统照明设备标准为半导体终端产品提出了安全规范。如果要进入美国市场，企业需要将以上要求进行综合考量。

　　2.1.1 LED光源安全要求

　　现行的UL Subject 8750为2008年7月发布的第3版，对照明器具中使用的发光二极管光源确立了最低安全要求，共分12章，从适用范围、适用要求、环境考量、机械结构、性能测试等方面做了规定。总体上，UL subject 8750是LED产品进入美国一个重要的与其他安全评定标准并列的标准，在评定产品时，除了用该标准评估LED的安全性外，整个灯具产品仍然按照现有产灯具标准为评定依据。因此，企业需要将UL 8750与其他UL灯具标准综合进行考虑。此外，企业也应关注UL 8750的不断更新和修订。

　　2.1.2 LED终端产品及配件安全要求

　　UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细安全要求，对于终端LED照明产品，最终还需结合UL有关终端照明设备的标准进行安全考核。这些标准主要包括：UL 1598《固定式灯具》、UL 153《便携式灯具》、UL 1573《舞台灯》、UL 48《信号灯》、UL 924《应急灯》、UL 1993《自镇流灯》、UL 1786《小夜灯》、UL 2108《低压灯系统》、UL 1574《轨道灯》、UL 676《水下灯具》、UL 1838《低压景观灯》、UL 588《圣诞灯串》、UL 2388《水管灯》等。此外，关于灯头可以参照UL 496《灯头》进行考量。

　    1、引言

　　目前，固态照明产品主要应用限于运输行业，如汽车照明、机场照明、舰船照明、水上照明、交通信号和应急车辆报警灯等。然而，在居住照明、商业照明、户外街道和区域照明产品方面固态照明产品还没有被广泛采用。据国际权威的策略无限公司研究认为，“从现在到2012年LED照明市场将以28%的年平均速度增长。”

　　性能测试是固态照明产品产业化成功的关键，其作用主要体现在以下几个方面：首先，通过性能测试可以降低产品次品数、减少保修问题、评价产品的供应链，从而改善整体产品质量；其次，可以通过测试区别你与竞争对手的产品，实现产品性能差异化；再次，可以减少更换模具，重新设计、包装、运输、搬运的成本，从而节约资金;最后，可以增加消费者对产品的信心，扩大产品的市场占有率。

　　2、美国固态照明产品性能测试的标准化现状

　　美国在制定LED标准规范方面，起步较早，发展很快，目前已形成了较为完善的安全、电磁兼容规范。美国电气制造商协会、北美照明协会针对LED光源的特点，制定了有关电气、光度和色度方面的要求及测试方法。本部分将对这些标准进行介绍与分析。

　　2.1 安全要求

　　美国市场对于半导体照明产品的安全要求主要体现在LED模块、控制模块、电源、灯具及配件上。其中UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细安全要求。此外，电源安全还可参照UL1310、UL1012或UL 60950-1中相应规定。而UL 1598、UL1993、UL1574等系列传统照明设备标准为半导体终端产品提出了安全规范。如果要进入美国市场，企业需要将以上要求进行综合考量。

　　2.1.1 LED光源安全要求

　　现行的UL Subject 8750为2008年7月发布的第3版，对照明器具中使用的发光二极管光源确立了最低安全要求，共分12章，从适用范围、适用要求、环境考量、机械结构、性能测试等方面做了规定。总体上，UL subject 8750是LED产品进入美国一个重要的与其他安全评定标准并列的标准，在评定产品时，除了用该标准评估LED的安全性外，整个灯具产品仍然按照现有产灯具标准为评定依据。因此，企业需要将UL 8750与其他UL灯具标准综合进行考虑。此外，企业也应关注UL 8750的不断更新和修订。

　　2.1.2 LED终端产品及配件安全要求

　　UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细安全要求，对于终端LED照明产品，最终还需结合UL有关终端照明设备的标准进行安全考核。这些标准主要包括：UL 1598《固定式灯具》、UL 153《便携式灯具》、UL 1573《舞台灯》、UL 48《信号灯》、UL 924《应急灯》、UL 1993《自镇流灯》、UL 1786《小夜灯》、UL 2108《低压灯系统》、UL 1574《轨道灯》、UL 676《水下灯具》、UL 1838《低压景观灯》、UL 588《圣诞灯串》、UL 2388《水管灯》等。此外，关于灯头可以参照UL 496《灯头》进行考量。

　　3、电源安全要求

　　UL Subject 8750提到，电源及LED驱动可以根据UL 1310、UL 1012和UL 60950-1适应的要求进行评估，并且结合UL Subject 8750中列出的补充规定以判定其符合性。UL 1310主要对户内和户外使用的2类电源和电池充电器的安全要求进行了规定，现行版本为UL在2005年5月发布的第5版，并在2010年04月作了修订。UL 1012主要对非2类电源的安全要求进行规定。该标准涵盖输入额定电压小于等于600V、直流或交流电、至少一个输出不为2类、并且预期用于美国NEC(ANSI/NFPA 70)普通位置的便携式、驻立式和固定电源设备。

　　3.1 光电、色度性能测试要求

　　作为一种新型光源，半导体照明产品在其光电和色品特性与其他光源有着较大差异，因此不能完全引用传统光源的标准对其进行测量。其中，美国国家电气制造商协会(NEMA)和美国国家标准照明集团(ANSLG)联合发布了ANSI C 78.377-2008《固态照明产品色度规范》；此外，北美照明工业协会IESNA发布的IESNA LM-79-08《批准的固态照明产品电气和光度测量方法》和IESNA LM-80-08《批准的LED光源流明维持测量方法》，在半导体照明电气和光度测量、光衰维持方面起着里程碑作用。

　　3.1.1 IESNA LM-79-08

　　LM-79-08《批准的固态照明产品电气和光度测量方法》规定了标准条件下进行光通量、电功率、光强分布、色品的可重现性测量的程序和预防措施。标准适用于基于LED的带电子控制装置和散热器的SSL产品，用交流或直流驱动的SSL产品。本标准不适用于要求有外部驱动电路或外部热沉(LED芯片、LED插件或LED组件)的SSL产品。

　　标准介绍了产品在测量时的各种要求。在测量时，环境温度应保持在25℃±1℃。SSL产品的支撑装置应采用热传导性较差的材料(如聚四氟乙烯)。测量装置内的空气流动应足够小，以免影响到装置所产生的正常的空气对流。测量时还应当注意SSL产品的老化和稳定问题。在测量总光通量时，可采用积分球系统或测角光度计。

　　此外，该标准还对流明强度分布测量、流明效率计算以及色度坐标、相关色温和颜色指数的测试方法进行规定。

　　3.1.2 IESNA LM-80-08

　　LM-80-08《批准的LED光源流明维持测量方法》适用于测量LED封装、阵列和模组光通量的维持。与传统光源不同，LED光源的光通维持率是逐步下降的，当下降到标准规定的数值时，便认为其寿命已终结。

　　该标准提供流明维持测试方法(L70 =Time to 70% Lumen Maintenance);LED光源在三种温度下运行时进行光度测试：55℃、85℃和XX(由制造商选择);测试时间：至少工作6000小时，每1000小时采集一次数据。本标准并不提供关于预测或推断的指导。目前正在制定的IES TM-21-XX标准将会涉及。

        3.1.3 ANSI C 78.377-2008

　　ANSI C 78.377-2008《固态照明产品色度规范》规定了日常固态照明产品(SSL)建议使用的色度范围。标准适用于基于LED的、集成了控制电路和散热槽，因此只需要交流或直流电源便可运行的SSL产品。标准适用于整个照明产品，即包括光源和支撑装置，但是不适用于不带光源的单独销售的支撑装置。同时只适用于室内日常照明用的产品，而不适用于室外和一些有意发出彩光的产品。对于非日常照明，色度要求可适当放宽。

　　该标准使用的色度坐标和色温是基于国际照明委员会色度体系。标准主要要求参考了ANSI C 78.376 对于荧光灯的色度要求，但是对其进行了适当修改以符合SSL产品的特点。对于SSL产品，其额定相关色温(CCT)应属于2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K的一种。

　　3.2 EMC要求

　　半导体照明产品的电磁兼容要求目前适用的还是传统的照明设备的相关标准。当设备工作时产生的射频信号的频率大于9kHz时，应使用FCC Part 18来进行测试。为了判定是使用FCC part 18 还是part 15，必须先检查从电源端输入至产品本身的工作频率。对于LED照明产品，如果产品使用开关电源作为电源供应，而电源的工作频率大于9kHz(整流前)，则必须满足FCC part 18的要求。FCC part 18规定了设备的通用技术要求和工作条件、设备的许可和识别、设备的工作频率等内容。其中，FCC part 18.305 和FCC part 18.307具体规定了照明设备的辐射和传导限值。如果电源工作频率小于9kHz或是使用直流供电，则适用FCC part 15。FCC part 15规定了有意和无意发射体辐射骚扰和传导骚扰的测量方法、限值等技术要求，还明确规定了相关产品的认证流程、市场管理条例以及处罚办法等。当然，由于9kHz以下的LED照明器具极少，因此企业主要需要考虑FCC part 18的要求。

　　3.3 能效要求

　　随着能源、低碳经济成为世界各国关注的重点领域，对新型半导体照明产品制定能效规范越来越迫切。美国能源之星计划于2007年9月颁布，2008年12月该计划又进行了重大修订，目前最新的1.1版已经在2009年2月正式生效。该计划首先对灯具、LED模块/阵列/电源提出通用要求，然后对近期应用灯具及未来性能目标分别提出要求。同时，该认证计划还提出了固态照明产品2011年9月之后需要达到的性能目标。在光效方面，要求至少达到70lm/W。此外，能源之星还计划对眩光做出要求，但“最低光输”及“区间流明密度要求”这两项指标在未来性能目标中不使用。

　　2009年1月，“能源之星”发布了有关整体式LED灯能效认证的草案。2009年5月能源部又对草案进行修订。草案2共分三部分：面向所有整体式LED灯的要求;非标准灯的能效要求;替换灯的能效要求。

　　3.4 正在起草的标准

　　美国标准技术研究院(NIST)正在制定节温(Junction Temperature)评估测试方法和IESNA的《大功率LED电气和光度测量方法》。另外，CIE TC1-69《白光源显色》、ANSI C82.SSL1《固态照明电源和驱动运行特征和电气安全》也正在制定当中。

　　4、美国固态照明产品性能测试标准化趋势

　　随着固态照明技术和市场的成熟，固态照明产业对测试和标准的理解也在最近几年获得了极大的发展。现在，产业界有很多固态照明性能标准譬如LM-79和ANSI C78.377可供使用，因此，美国固态照明产业内的专家更多地将精力用于填补标准空白。对于元组合件测试，专家已经形成了如何确定测试条件、如何使不同测试方法建立相互关联的具体想法;对于SSL灯测试，专家也就LM-79标准的修改和扩展达成了一致建议，以改善实施的连续性和扩展对灯引擎的覆盖。对于元组合件和灯，有些情况需要考虑进行系列测试以描述运行条件(如温度、驱动电流)下的照明产品性能。

　　2009年3月美国能源部资助的“旧金山固态照明研讨会”以及基准项目的圆桌会议都讨论了政府资助固态照明产业的研究方向，从标准制定的角度，会议也给出了今后研究的关键领域：

　　(1)能效——需要与当前的荧光技术进行对比测试。

　　(2)光测量与颜色——不同的照明应用需要不同的光输出分布和色温。

　　(3)LED的热量管理——发热效应引起的性能下降(光输出和流明衰减)和可靠性问题。

　　(4)流明维持和寿命——流明值随时间衰减的快慢;建立寿命测试参数以更好的管理LED寿命。

　　5、美国固态照明产品性能测试的标准开发项目与方法

　　5.1 美国能源部基准项目(DOE’s CALiPER Program)

　　基准项目旨在技术发展初期向公众提供客观的产品性能信息，帮助买方对新的固态照明产品建立信心，并指导开发、筛选和采纳可靠的、标准化的固态照明产品测试程序和测试方法，项目中涉及的性能特征评估包括：光输出和分布、色彩品质、电性能、可靠性包括热量管理和流明衰减。

　　参与基准项目测试的独立测试实验室必须提前获得资格，完成LM-79固态照明光源和灯具的积分球法和(或)分布光度计法的循环测试认证(round-robin verification)。获得资格的实验室必须和基准项目签订合同，且每年更新。附加基准项目测试也可以按照需要在美国国家标准技术研究院(NIST)或太平洋西北国家实验室(PNNL)完成。

　　获得资格的独立实验室有Gamma Scientific –San Diego, CA(循环测试认证进行中)、Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder, CO、Lighting Research Center. Rensselaer Polytechnic Institute-Troy, NY(仅积分球法)、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、OnSpeX/CSA International-Atlanta, GA(仅积分球法)、Orb Optronix Inc.-Kirkland, WA(循环测试认证进行中)。

　　2008年基准项目有认证资格的实验室：

　　积分球法实验室包括Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder,CO、Intertek-Cortland,NY、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ、OnSpeX/CSA International-Atlanta, GA;

　　分布光度计法实验室包括Independent Testing Laboratories Inc.-Boulder, CO、Intertek-Cortland,NY、Luminaire Testing Laboratory Inc.-Allentown, PA、Lighting Sciences Inc.-Scottsdale, AZ。

　　照明研究中心(Lighting Research Center，LRC)的固态照明系统和技术联盟项目(ASSIST Program)成立于2002年，旨在推动有效使用固态照明产品和促进市场认可，同时，为推动和促进LED技术提供教育、研究和示范工具。

　　5.2 标准化测试方案

　　美国基准项目推荐制造商，在制定性能测试计划之前，优先考虑5个问题：产品用于做什么;产品的使用环境;产品内在设计特征;对买家、定购商和终端用户而言，最重要的产品性能特征;如何规划产品使其从竞争中脱颖而出。

　　在此基础之上，按4个阶段去制定适合产品的性能测试方案，具体包括：

　　研究和开发测试，用于新产品设计评估;

　　供应商验证测试，用于评估可替代的元件/材料和监控产品供应链;

　　申明验证测试，用于支持你的产品营销宣传和性能测试项目获得批准;

　　对比测试，用于对比评估你和竞争者的产品。

　　6、结语

　　固态照明产业作为新兴高科技产业，正朝着高光效、稳定性、可靠性方向不断前进。我国在制定LED标准时，首先要解决LED光源在照明中的特性要求，确定LED光源的技术要求，并且通过对LED的检测寻找LED的主要技术特性和技术参数，确定我国照明LED的技术水平和相关的技术指标及技术要求。

　　美国标准、认证在国际上的认可度非常高，参考其进行固态照明产品性能测试，有助于我国企业提高产品质量、开拓国际市场。

　　参考文献

　　[1] Todd Straka. Performance Testing of Solid-State Lighting Products[EB/OL]. [2009-03-26]

　　[2] 施晓红.美国能源部对固态照明产品能源之星认证的试验方法[C].LED道路照明灯具研讨会论文集,2009.

　　[3] 屈素辉.LED技术标准和检测方法探讨[C].全国半导体照明技术与应用研讨会,2004.

　　[4] 李爱仙.美国的照明系统及照明产品能效标准[J].中国照明电器,2001(3):21~23.

        作者：深圳标准技术研究院 詹炜 陈展展