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欧美市场关于LED照明产品检测认证现状及分析

欧美市场关于 LED 照明产品检测认证现状及分析[1]
日期:2011-6-7 | 来源:《半导体照明》杂志 | 访问:998 次 | 发表评论

随着 LED 照明产品的逐渐普及应用,出于对产品安全性、可靠性和节能环保性能的考 虑,出口到欧美地区的 LED 照明产品需要通过相应的检测认证,这有利于提高照明产品在 市场中的品质,同时帮助消费者快速准确地识别安全节能的照明产品。 与一般的电子电器产品的检测认证有区别的是, 半导体照明产品除了需要关注产品的安 全性能和电磁兼容性能外,还需要特别关注其光学性能和流明维持特性。因此,我们首先分 析一下目前 LED 照明产品出口到欧盟和美国地区需要做哪些检测认证,以及这些检测环节 中需要注意哪些问题。最后,重点介绍目前对于 LED 灯检测认证影响力最大的美国能源之 星认证,以及分享一些我们实验室的检测研究经验。 一、欧盟市场的检测认证 出口到欧盟各国的 LED 灯具必须通过 CE 认证, 该认证要求产品需要通过 LVD 和 EMC 指令的要求。LED 灯具产品欧盟 CE 认证的 LVD 指令是 2006/95/EEC,主要的测试标准 有 EN 60598-1,EN 60598-2 系列,EN 61347-1,EN 61347-2-13,EN 62031 和 EN 62471。 其中,EN 60598-1 是灯具的通用安全标准,对于特定类别的灯具,一般需要将 EN 60598-1 和 EN 60598-2 系列中关于特定类别灯具的特殊要求结合起来考量灯具的安全特 性。EN 61347-1 是对灯控制器的通用安全要求,而 EN 61347-2-13 是针对 LED 驱动的 安全要求。EN 62031 是关于普通照明 LED 模块的安全规范,对模块的标志、端子、保护 接地、 防触电保护、 潮态后的绝缘电阻、 电气强度、 故障状态、 结构、 爬电距离和电气间隙、 耐热、防火和耐电痕化、防腐蚀等进行了相关的规定。EN 62471 是评价灯和灯具系统光 生物学安全性的标准,其中的光源包括了 LED,但是不包括激光,该标准根据光辐射危害 的程度将连续辐射灯分为豁免类、1 类危害(低危害)、2 类危害(中危害) 3 类危害(高 和 危害)等四大类。 对于灯具型式试验中的测试项目主要有:标志,结构,外部线和内部线,保护接地,防 触电保护,防尘、防水和耐潮湿,绝缘电阻和电气强度,接触电流,爬电距离和电气间隙, 耐久性和热试验,球压、灼热丝和针焰测试等。在我们实验室大量的检测过程中发现,一般 出现不符合项概率较高的测试项目主要有爬电距离和电气间隙,接地电阻测试,球压、灼热 丝和针焰测试,IP 测试。 LED 灯具产品欧盟 CE 认证的 EMC 指令为 2004/108/EC。适用的测试标准是 EN 55015 和 EN 61547,其中 EN 55015 标准考虑的是产品发射(也就是 EMI)的要求, 而 EN 61547 考虑的则是抗干扰能力(也就是 EMS)的要求。如果产品为 AC 供电或能连

接到 AC 电源上, 则还需增加 EN 61000-3-2 (电流谐波) EN 61000-3-3 和 (电压闪烁) 这两项测试。 针对灯具产品发射部分的要求,EN 55015 这个标准中共有三个测试项目:骚扰电压 测试,9kHz~30MHz 范围内辐射电磁骚扰和 30MHz~300MHz 范围内辐射电磁骚扰。特 别要注意的是与一般类产品比较, 电场辐射的测试只须测试到 300MHz, 而无须测到 1GHz。 同时该项测试和骚扰电压测试这两个测试项目通常都是灯具类产品容易不合格的测试项目。 制造商在做认证或摸底测试时,需要特别考虑。 抗扰度测试共有静电放电,辐射抗扰度,快速瞬变脉冲群,雷击、浪涌,传导抗扰度, 工频磁场和电压跌落/电压中断七个测试项目。与一般类产品要求不同的是雷击、浪涌这个 测试项目,EN 61547 中规定的此项测试等级会和产品功率有关,小于等于 25W 的产品测 试等级会低于大于 25W 的产品,而一般类产品该项测试是和功率无关的。同时,雷击、浪 涌这个测试项目也是所有 EMS 项目中比较严酷的一个试验,很多灯具产品都很难通过该试 验。如果产品此项测试不合格,一般在电路上加上压敏电阻就能通过该项试验。 除了 CE 认证中的 LVD 指令和 EMC 指令外,欧盟还有一个重要的指令是 ErP 指令, 该指令是欧盟有关能源相关产品的生态设计要求指令, 对多种能源相关产品确定了最低能效 要求。 目前 ErP 指令对 LED 灯的要求主要体现在实施措施 244/2009 里, 主要对非定向家 用 LED 灯的能效进行要求。 二、美国市场的检测认证 美国市场对 LED 灯具产品的安全要求主要有 UL, ETL, CSA, MET, cTUVus 等认证。 主要的认证测试标准有 UL 8750,UL 1598,UL 153,UL 1993,UL 1574,UL 2108, UL 1310,UL 1012 和 UL 60950-1 等。 其中, 8750 是对照明产品中使用 LED 光源的安全要求, UL 包括使用环境、 机械结构、 电气机构等方面的要求。在测试评估方面,UL 8750 的主要测试有:与电击危险相关的测 试评估,与热危险相关的测试评估,与机械结构和电气结构相关的测试评估,与能量危险相 关的测试,与防火相关的材料评估,与应用环境相关的测试评估等。 UL 1598 是针对固定式灯具的安全要求,这类灯具皆不带电源线插头,包括台阶灯、 吸顶灯、吊灯、壁灯、路灯、柱灯等。 UL 153 是对于便携式灯具的安全要求,这类灯具皆为带电源线插头,包括手提灯、橱 柜灯、桌灯、落地灯等。 UL 1993 是对于自镇流灯和灯适配器的安全要求, 这类灯内含驱动电路, LED 灯泡、 如 紧凑式荧光灯 CFL 等。 UL 1574 和 UL 2108 分别为隧道照明系统和低电压照明系统的安全要求。

UL 1310 适用于带 2 类安全回路的电源供应器,而 UL 1012 适用于不带 2 类安全回 路的电源供电器。 UL 60950-1 对可带 LPS 安全回路的电源供应器进行了规定。 对于 LED 照明产品做 UL 认证时,UL 8750 是必测项目,另外根据产品的类别和电源 供应器的类别不同,需要增加相应灯具类和电源类标准的检测项目。对于 LED 照明产品的 安全检测认证,欧盟 CE 认证和美国 UL 认证的侧重点有所不同,CE 认证侧重于产品的防 触电安全性,而 UL 认证则更侧重于产品的防火灾安全性。 美国市场对 LED 灯具产品的电磁兼容要求就是 FCC 认证。 认证测试标准为 FCCPART15B, 认证类型为 VOC(也就是一般的自我验证型式的认证)。与欧盟的 CE 认证相比,FCC 测 试最大的区别就是它只有 EMI 方面的要求而无 EMS 的要求。测试项目一共是两个:辐射 发射和传导发射,并且这两个测试项目测试频率范围和限值要求也与欧盟 CE 认证不同。 对于出口到美国市场的 LED 灯具,除了在安全方面的 UL 认证和电磁兼容方面的 FCC 认证外,还有一个最重要的认证是能源之星(ENERGY STAR)的认证。照明产品的能源 之星认证是基于产品的 UL 和 FCC 认证,主要对产品的光学性能和流明维持寿命方面的检 测认证。 对于 LED 照明产品的能源之星检测认证, 原来主要由美国能源部 (DOE, Department of Energy)负责;而对于传统照明产品的能源之星检测认证,主要由美国环保署(EPA, Environmental Protection Agency)负责。随着 2010 年能源之星计划由 DOE 向 EPA 交接工作的逐步完成,目前美国能源之星计划全权由 EPA 负责。 对于 LED 照明产品的能源之星认证的两本重要标准是由 DOE 制定的,分别对固态照 明(SSL,Solid State Lighting)灯具和整体式 LED 灯(Integral LED lamps)的性能 参数进行了规定。对于产品性能参数的两本主要测试标准分别为 IES LM-79-08 和 IES LM-80-08,其中 IES LM-79-08 是 SSL 产品的电气和光度测量的批准方法,其主要对 SSL 产品的光电性能测试的环境条件,仪器设备要求,测试方法等进行了规定;而 IES LM-80-08 是 LED 光源流明维持测量的批准方法, 适用于测量 LED 封装、 阵列和模组的光 通量维持率,主要对测试条件和测试方法等进行了要求。 IES LM-79-08 标准中的测试项目主要有总光通量、发光效率、光强分布、色度坐标、 相关色温、显色指数和颜色空间不均匀性等。在我们对大量的 LED 照明产品的测试数据和 美国 DOE CALiPER 计划从市场抽检的 LED 照明产品的性能数据看出,前期生产的 LED 照明产品,大部分厂商都致力于提高产品的发光效率,而忽略了产品的颜色特性,使得产品 虽有较高的光效,而产品的显色性不太好,色调偏冷,不适用于室内通用照明。随着 LED 技术的进一步提高,在我们近期检测的一些客户提供的 LED 灯产品,和 DOE CALiPER 近 期发布的几轮检测数据中发现, 目前大部分厂商除了关注产品的光效外, 也开始注重产品的 显色指数和相关色温,在产品的光学性能设计上考虑到了折中选择。

另外,由于 LED 具有很强的方向性,以及同一型号 LED 器件之间的一致性可能不同, 这将导致使用这些 LED 器件制造出的照明产品在空间的明亮程度和颜色特性不同,这方面 的性能需要测量产品的光强分布和颜色空间不均匀性的性能指标来表征。同时,由于 LED 光源的特殊性,对于 LED 照明产品的流明维持寿命,目前世界上还没有可以进行加速寿命 测试的方法,需要进行较长时间的测试才能近似评估。IES LM-80-08 要求 LED 光源流明 维持测试的最短持续时间为 6000 小时,推荐的较佳持续时间为 10000 小时。 2010 年 10 月 CALiPER 发布的第 11 轮抽检报告中,对 9 个 LED 灯具产品进行了流 明衰减测试,对 15 个 LED 替代灯产品进行了流明衰减测试。按能源之星标准的要求,在 6000 小时的工作后,SSL 产品如果宣称 25000 小时的寿命,光输出需要维持在初始值的 91.8%以上;如果宣称 35000 小时的寿命,光输出需要维持在初始值的 94.1%以上。根 据这一判定依据,这 24 个 LED 照明产品的测试情况如表 2 所示。从测试结果中看出,目 前大部分的 LED 替代灯产品的流明维持寿命还不能达到能源之星标准的要求。另外,在流 明维持的测试过程中,同时需要关注产品的颜色维持特性。 由 EPA 全权负责能源之星计划后,EPA 致力于整合能源之星的标准,EPA 已于 2011 年 2 月 16 日发布了灯具的(Luminaires)能源之星标准的 V1.0 最终版,用于取代其原 来制定的宅用照明设备(RLF,Residential Light Fixtures)的能源之星标准和 DOE 制 定的 SSL 灯具的能源之星标准。灯具的能源之星标准包括的光源类别有:荧光灯、高强度 放电灯、卤素灯和 LED 灯。该标准对于 LED 灯具的性能提出了更高的要求,如果厂商的 LED 灯具产品需要申请能源之星,这里需要特别注意。 在这个灯具的能源之星标准中还有两个相应的标准需要关注, 一个是 IES LM-82-11, 其是对 LED 光引擎和整体式 LED 灯的电气和光学性能的测试标准;另一个是 IES TM-21-11,其是 LED 器件流明维持寿命的推算方法,可以做为 IES LM-80-08 测试结果 处理的一个补充,从这个标准中也看出,对于 LED 流明维持寿命的拟合推算只能近似预测 产品的寿命,因此目前还不能使用加速老化的方法来预测产品的流明维持寿命。另外,EPA 也已经声明,将在后续发布灯泡(Lamps)的能源之星标准,用于取代其原来制定的紧凑 式荧光灯(CFL,Compact Fluorescent Lamps)的能源之星标准和 DOE 制定的整体式 LED 灯的能源之星标准。 总结 本文简述了 LED 照明产品在欧美市场的检测认证现状, 并结合我们实验室在 LED 照明 产品的安规、EMC 和光学性能方面的检测和研究经验,分析了目前产品检测过程中存在的 问题及相应的整改方法。另外,安规和 EMC 是电子电器产品的通常检测项目,在这一方面 厂商和检测机构也积累了比较多的检测和整改经验,而对于 LED 照明产品,光学性能和流 明维持寿命是其特有的检测项目。对于 LED 照明产品的性能要求和相应的检测方法,目前 美国能源之星标准要求和相应的测试标准做了比较明确的规定, 这也是目前世界上比较全面 的标准规范。