LED灯具的性能要求
2025-05-18 06:20
LED在照明领域的应用迅速发展。在全球范围内,大约1/3至1/2的商业、工业和户外照明灯具采用LED模块。LED的潜在节能效果超过50%,结合LED灯具的长寿命,显著降低了运营和维护成本。这使得LED的投资回收期较短,照明项目更倾向于选择这种环保的照明技术。
近年来,市场向LED照明的转型速度远远超出了研究预测。有时很难跟上新的电子和照明标准的发展,而且多个标准也在不断更新。对于决策者和用户来说,了解LED照明技术、性能和标准非常重要,以便选择高质量的LED照明。这不仅能让客户更快地选择适合其需求的灯具,还能确保所选的新照明解决方案符合相关的照明标准和要求。
标准涉及LED灯具的性能要求
在LED照明行业中,识别LED灯具的主要参数并理解每个参数的含义非常重要。欧盟的一般规则是,电气设备(包括灯具)只有在符合相关欧洲指令的基本要求(转化为国家法律)后才能上市销售。光源(灯具、模块)和照明灯具需遵循《低电压指令》《电磁兼容性(EMC)指令》《能源相关产品(ErP)指令》和通用产品安全指令。因此,这些产品(包括路灯、泛光灯、体育场照明和室内照明)必须符合EMC、EMF、生态设计等要求。国际电工委员会(IEC)已为LED灯具和LED模块制定了性能标准。LED产品的性能标准定义了质量标准,并规定了商定的通用测量条件。因此,所有参与或活跃于LED行业的人士都有一个比较和评估LED灯具性能的依据。本文基于以下LED灯具和LED模块标准。
IEC 62722-1:2014 灯具性能 第1部分:一般要求。
IEC 62722-2-1:2014-11 灯具性能 第2-1部分:LED灯具的特殊要求。
IEC 62717:2014-12+AMD:2015 普通照明用LED模块的性能要求。
IEC 62031:2020 普通照明用LED模块。LED灯具的性能要求与LED模块标准的规定直接相关;因此,在评估LED照明系统时也应考虑该标准。
IEC 62778:2014 所有照明产品的蓝光危害评估。
IEC 13032-1:2004、IEC 13032-2和IEC 13032-4:2015 光与照明:配光与光通量。
基本性能要求
LED灯具的额定输入功率(单位:瓦特)
如果灯具采用可更换的LED模块/灯泡,应声明额定输入功率和LED模块的数量。对于使用LED模块的灯具,必须在灯具规格中声明额定输入功率。在额定电压、额定环境温度Ta和热稳定后100%光通量(光输出)条件下,测得的LED灯具输入功率(W)不得超过声明额定输入功率的10%。当额定输入功率<10W时,应精确到小数点后一位。当额定输入功率≥10W时,应声明为整数。对于采用恒定光通量技术的灯具,应在灯具寿命LxBy的起始和结束时,或基于灯具平均寿命Lx声明LED照明额定输入功率因数。
LED灯具的额定光通量(单位:流明)
如果是LED灯具,必须在产品文档中声明额定光通量(流明)。这通常指的是新灯具在特定工作条件下的初始光通量。灯具的额定光通量可通过适当的计算方法确定。测得的灯具初始光通量值不得低于公布额定光通量的10%。除非另有说明,否则所声明的LED灯具整体光通量值基于25°C的环境温度。有关光通量值设定(即所谓的光度绝对测定)的更多信息,请参见EN 13032-4标准。
功率与光通量
LED灯具的光效(单位:lm/W)
LED灯具的光效是指灯具发出的光通量与所消耗功率的比值(单位:流明/瓦特),以流明每瓦特(lm/W)来衡量(流明计算方法)。它是衡量光源产生可见光效率的指标。一般来说,光效越高,灯具在较低功率下就能照亮目标区域。然而,要评估灯具的性能,通常仅考虑光效是不够的,因为灯具的流明输出还包括杂散光,这种光对目标区域的照明没有贡献。例如,对于窄光束的泛光灯和路灯,不仅要考虑光效,还要考虑光强分布;详见下文。
LED灯具的光强分布
光强分布使用配光测试仪(Goniophotometer)进行测定,并记录在照明设计文件(IES或LDT文件)中。光源或灯具的光强空间分布通过光强分布曲线来表示。下图左侧显示了室内灯具的光强分布,右侧显示了路灯的光强分布。垂直轴上的截面由C平面内具有相关光束角γ的光强分布曲线(IDC)表示,这些曲线必须在极坐标中表示,以符合EN 13032-2标准。光强值以坎德拉(cd)或坎德拉每千流明(cd/klm)表示。
光照分布或光强分布
光通量维持率
光通量维持率描述了灯具在正常运行过程中因老化导致光通量随时间衰减的情况(这不包括污垢、光学元件和轻质玻璃等外部因素的影响)。它被定义为衰减后的光通量与初始光通量之间的比值。对于户外照明,光通量维持率将在灯具层面进行测定。光通量维持率将根据灯具的额定寿命来确定,并由制造商按照IEC 62722-2-1:2014标准提供。例如,中位寿命Lx等于项目的实施时间。平均寿命L90 = 100,000小时意味着在100,000小时后剩余光通量为初始光通量的90%,从而得出光通量维持率 = 0.90。
色品坐标
色品坐标是对颜色质量的客观度量,与亮度无关。色度由两个独立的参数组成,通常分别称为色调(h)和色度(s),其中后者也被称为饱和度、色度、强度或激发纯度。这些参数的数量遵循大多数人的三色视觉,这也是大多数色彩科学模型所假设的。
色品图是一个显示所有可能颜色的图形。每种颜色都由一对数值坐标定义:色品坐标。我们可以使用色品图来查看不同光色是如何混合的。图中曲线边缘上的点是纯光谱色:彩虹的颜色。图中任意两点之间的直线显示了通过混合这两种颜色可以产生的所有颜色。因此,图中的任何颜色都可以通过不同的方式混合得到。只有图中边缘的颜色才是独特的颜色。如果我们将这一想法扩展到三种颜色的混合,就会得到一个三角形。这个三角形被称为色域。色域内显示了通过混合三个角上的颜色可以得到的所有颜色。色域的边缘是通过混合两种端点颜色得到的颜色。
Elipses de MacAdam
显色性能
显色性通过显色指数(Ra)来表示。尽管光源发出的光色可能相同,但由于光束的光谱组成不同,光源的显色性也可能存在差异。因此引入了一般显色指数Ra,它提供了一个客观识别光源显色特性的标度。它表示物体在特定光源下被感知的颜色与其在参考光源下的外观之间的匹配程度。根据EN 12464-1标准,在人们长时间停留的工作场所,不应使用显色指数低于80的光源。通常认为,显色指数Ra值高于90的显色性非常好,而Ra值在80至90之间的显色性则被描述为良好。
色品表现
色容差
色容差可以利用CIE色品图中的x、y坐标进行精确界定。1942年,科学家麦克亚当(McAdam)使用相关色温对25种颜色进行了实验,对每种颜色点的大约5至9个对立面进行了测量,并记录下能够区分出色差时的两个点。其结果是一系列大小和长短各异、被称为麦克亚当椭圆的理论:麦克亚当椭圆理论。一个麦克亚当椭圆指的是CIE色品图中包含人类肉眼无法与椭圆中心颜色区分开来的颜色的区域。椭圆的轮廓代表可区分的颜色。麦克亚当椭圆通常会进行放大,例如放大至其原始直径的三倍、五倍或七倍。这些三步、五步或七步的麦克亚当椭圆用于区分两种光源,其中“步”代表色差范围。具有三步麦克亚当椭圆的光源比具有五步麦克亚当椭圆的光源表现出更小的变化。需要特别注意的是,要确保色差较小,特别是在光源相距不远且可能同时被看到的照明应用中。
灯具的指定环境温度
灯具的性能会受到环境温度的影响。标称环境温度Ta是指灯具在正常工作条件下能够持续运行的最高温度(在运行过程中可能会短暂超过10K)。当Ta = 25°C时,无需特别声明灯具;而其他标称环境温度值则需要声明。为了证明灯具能够在高温下长时间正常运行,62722-2-1标准引入了Tq参数。Tq(质量)温度表示在指定性能水平(包括预期寿命、照明特性)下允许的最高标称环境温度。例如,ZGSM的灯具可以在50摄氏度下长时间正常运行,因此其标称Tq = 50°C。
LED灯具的寿命标准
LED灯具的寿命并不仅仅由突然失效点来定义。实际上,大多数灯具在一定的运行时间内并不会完全失效,但其亮度会随着时间的推移而降低(即光输出衰减),这被称为光输出的逐渐衰减。因此,LED灯具的寿命基本上受到光通量下降到预定义的最小水平“x[%]”以下以及突然失效的限制。这里不考虑LED控制设备的失效。除了LED的衰减外,光通量的减少或衰减还可能由单个LED或LED模块的失效引起。在IEC62717和IEC62722标准中,对灯具的寿命标准有详细描述。
LED灯具参数及其验证(依据IEC 62717-14标准)
总结
通过本文,我们希望大家对LED灯具的性能要求有一定的了解。这些性能要求包括功率、光通量、光效、配光、色温、显色指数、色容差、寿命(光通量维持率)以及其他(光维持因子和突然失效)等。这些参数是照明项目需要关注的关键点,它们关系到项目是否满足要求,包括能效、照度以及日常维护等方面。本文仅作简要介绍,如需深入了解,可在线查阅相关内容。
