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欧美关于LED照明产品检测认证现状及分析

  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。
 
  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,EN61347-1,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EN60598-2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。EN62471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)和3类危害(高危害)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EN55015标准考虑的是产品发射(也就是EMI)的要求,而EN61547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)和EN61000-3-3(电压闪烁)这两项测试。
  针对灯具产品发射部分的要求,EN55015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,EN61547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,UL 8750是对照明产品中使用LED光源的安全要求,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,如LED灯泡、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。
 
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