国内外LED产品标准体系研究

王万成 高松波 叶亦旭 胡益群

(宁波出入境检验检疫局电气安全检测中心，浙江宁波 315000)

1 前言

LED是半导体制成的光电器件，可将电能转换为光能，广泛应用于装饰灯、城市景观照明、交通信号灯、大屏幕显示、仪器仪表指示灯、汽车用灯、手机及PDA背光源、电脑及普通照明等领域。半导体照明相同亮度的能耗仅为普通白炽灯的十分之一，而寿命却为其100倍，被誉为“21世纪新固体光源时代的革命性技术”。

目前，LED照明产品的标准涉及电气安全、电磁兼容、光色要求、寿命要求、生物安全要求等。LED照明标准具有强制和自愿标准结合、制定部门多、标准结构为三维矩阵结构、包含范围广等特点。

一直以来，发达国家和地区都把标准和检测放到极其重要的地位，以规范市场、加快半导体照明产品的推广和应用。美国在这方面投入了大量的人力物力，以美国国家标准与技术研究院NIST为首，对半导体照明检测技术展开了深入研究，而且多个组织和机构也分别或联合出台了12项LED相关标准，另有十余项正在研究制定过程中，其中北美照明学会(IESNA)发布的LM-79和LM-80等技术规范在全球范围内有着广泛而深入的影响力。德国则秉承着一贯严谨的作风，由德国物理技术研究院 (PTB)带领国内产业界斥巨资进行着检测技术和标准化的研究。更重要的是，美国和德国等都利用自己的技术优势和在国际化组织的影响力，争取半导体照明领域的国际标准话语权。在国际照明委员会 (CIE)和国际电工委员会 (IEC)等组织中，美国、欧洲和亚洲争取标准制定权的竞争已经相当激烈［1］。

2 国际LED标准体系

2.1 国际照明委员会CIE标准

由于LED光源与其他电光源存在显著差异，因此近几年来，CIE也在积极制定与LED相关的技术报告和规范。目前它已经推出的技术报告有:CIE127:2007《LED测量方法》、CIE177:2007《白光LED的显色性》等，标准有CIE S 009/D:2002《灯与灯系统的光生物安全性》、CIE/IEC 62471:2006《灯与灯系统的光生物安全性》等。此外，CIE也在进行有关LED光强测量、LED辐射及亮度测量、LED串及阵列的光学测量等规范的制定。相关标准与报告见表1。

表1 CIE制定的LED照明产品相关标准与报告［1］

2.2 国际电工委员会IEC标准

国际电工委员会IEC标准由三个技术委员会负责制定:TC 34(灯和相关设备)、TC 76(光辐射安全和激光设备)和CISPR(国际无线电干扰特别委员会)。以下分别对这三个技术委员会及其制定的相关标准进行简要介绍。

(1)TC 34

TC 34成立于1948年，其下设的SC 34A、SC 34B、SC 34C和SC 34D四个分技术委员会SC，分别负责电灯、灯头和灯座、灯的控制装置、灯具的标准化工作。TC 34为这些分技术委员会提供协调作用，其目的是确保上述这些部件的安全性、可靠性及互换性。TC 34及其下设的SC与LED照明产品相关的标准见表2。

表2 TC 34制定的LED照明产品相关标准［2］

(2)TC 76

TC 76主要负责制定激光基础技术、激光器件和材料、激光设备和发光二极管、激光应用及相关领域的国际标准。此外，TC 76还负责制定有关由国际非离子辐射防护委员会 (ICNIRP)和国际照明委员会等组织确定的、对来自人造光且辐射范围在100 nm到1 mm之内的人体暴露限值的应用标准。TC 76与LED照明设备相关的标准见表3。

表3 TC/SC 76已制定的LED照明设备的相关标准［2］

(3)CISPR

CISPR负责频率范围在9 kHz～400 GHz的无线电通讯设备的产品发射标准的制定，下设7个分委会，其中LED照明设备应符合的EMC标准CISPR 15:2009《无线电干扰特性.极限值和测量方法》由F分会 (家用设备工具、照明设备及类似设备的干扰)制定。

2.3 美国LED产品标准

美国是全球LED产业最为发达的地区之一，也是我国最大的出口市场。美国在LED标准规范制定方面，一直居于世界领先地位，除了目前已经形成了较为完善的安全、电磁兼容规范外，美国电气制造商协会、北美照明协会还针对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。此外，美国的“能源之星”计划也在迅速推进有关半导体照明产品的能效标准，以提高其发光效率和相关性能。

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、灯具及相关配件上。其中，UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细的安全要求，此外，电源安全还可参照UL 1310、UL1012或UL 60950-1中的相应规定。而UL 1598、UL 1993、UL 1574等系列UL有关传统照明设备的标准为半导体照明的终端产品提出了安全规范。如果要顺利进入美国市场，企业需要将以上要求综合进行考量。

美国不仅注重半导体照明产品的安全要求，而且也注重对其光电和色度性能进行规范。作为一种新型光源，半导体照明产品在其光电和色品特性上和其他光源有着较大的差异，因此不能完全引用传统光源的标准对其进行考量。为了保证半导体照明产品的质量，促进半导体照明产业的发展，美国国家电气制造商协会 (NEMA)、美国国家标准照明集团 (ANSLG)和北美照明工业协会 (IESNA)都抓紧制定了相关标准。其中，NEMA和ANSLG联合发布了有关固态照明产品的色度规范ANSI NEMA ANSLG C78.377-2008，该标准已被认可为美国国家标准;IESNA发布了IES LM-79-08《固态照明产品电气和光度测量》和IES LM-80-08《LED光源光通维持率的测量》，这两份标准在半导体照明的电气和光度测量、光衰测量等方面起着标志性的作用。

半导体照明是一种新型的照明产品，对其能效进行规范是目前世界各国都在努力的重点领域。美国的“能源之星”计划在这方面居于领先地位。尽管“能源之星”是一个自愿性的认证项目，但在美国影响非常广泛，贴上了“能源之星”标签，就标志着产品在能效方面已经获得了美国能源部和环保署的认可，消费者主要依据该标签来选购节能型产品。同时，依据联邦政令，获得“能源之星”认证的产品还可获得政府的优先采购。因此，对于那些期望在国际市场上更具竞争力的LED企业而言，应该关注并实施LED产品的“能源之星”认证。能源之星SSL采用的测试标准见表4。

表4 能源之星SSL采用的测试标准［3］

2.4 欧盟指令及协调标准

欧盟是我国半导体照明产品出口的重点市场。半导体照明产品进入欧盟市场，应该主要考虑其强制性要求:低电压指令及其协调标准所规定的安全要求、电磁兼容指令及其协调标准规定的电磁兼容要求、RoHS＆WEEE指令中的环保要求以及EuP指令中规定的能效要求。此外，半导体照明产品还需符合相应法规所规定的合格评定程序。只有这样，才能加贴CE标志，顺利进入欧盟市场。

(1)低电压指令 (Low Voltage Directive，LVD)

低电压指令2006/95/EC为所有进入欧盟的低电压产品确立了整体的安全要求，半导体照明产品属于其所定义的低电压产品，因此也必须遵循低电压指令的规范。

协调标准是欧盟委员会委托的欧洲标准化机构制定的技术规范，它会定期在欧盟官方公报 (OJ)上进行公布。符合协调标准不是强制的，它为设备提供了一种标准的、可重复的、准确的、可接受的评定方法，通常为优先选择的方法。半导体照明产品的协调标准主要由欧洲电工标准化委员会(CENELEC)制定。LVD指令中与半导体照明设备有关的协调标准参见表5。

表5 LVD指令中与半导体照明设备有关的协调标准［4］

(2)电磁兼容指令

在电磁兼容方面，LED照明产品必须符合欧盟电磁兼容指令 (2004/108/EC)的要求，测试标准依据照明设备的EMC标准。

与一般照明设备相同，欧盟对于LED照明产品的EMC要求分为电磁骚扰、抗扰度、谐波电流和电压波动四方面。表6列出了EMC指令中有关照明设备的EMC标准及其对应的国际标准和修订件。

表6 2004/108/EC指令中有关照明设备的EMC标准［5］

(3)RoHS＆WEEE指令

在环保方面，欧盟与LED灯具有关的法规主要是2003年发布的《在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS，2002/95/EC)和《报废电子电气设备指令》(WEEE，2002/96/EC)，分别规定了有害物质限量和废弃产品回收的要求。

但随着世界各国对环境的重视，RoHS指令和WEEE也正处于更新中。2011年7月1日，欧盟议会和理事会在欧盟官方公报上发布新版RoHS指令2011/65/EU，新指令已于2011年7月21日正式生效，并将于2013年1月3日正式实施，届时旧指令2002/95/EC将废除。同时，在2012年1月19日，欧洲议会二度投票通过了报废电子电气设备指令WEEE修订案，也即将出台并生效，生效后的WEEE指令修订案将使整个欧盟对电器废弃物有更严格的控制和更有力的环境保护。

(4)EuP指令

欧盟对于LED照明产品的能效要求主要体现在《制定耗能产品生态设计要求的框架指令》 (简称EuP指令)中。EuP指令属于新方法指令，满足EuP指令的要求将加贴CE在欧盟销售。目前，EuP指令实施措施确定的生态设计要求主要体现在能效方面，可以说，EuP指令就是欧盟的最低能源效率要求 (MEPS)。

EuP指令对LED照明产品的规定，主要体现在其已经正式生效的《委员会条例 (EC)No 244/2009，就非定向家用灯生态设计要求，执行欧洲议会与理事会指令2005/32/EC》中。对于定向灯，2012年4月16日，从2008年开始，欧盟就开始针对定向LED灯的生态设计要求进行研究。2010年7月20日，欧盟能效经济理事会发布了有关评估定向灯的生态设计要求的预备性研究报告，并于2010年7到9月召开了咨询论坛，形成了相关的工作文件，确定了定向灯的能效目标，但具体有关定向LED灯的能效及性能要求，需要密切跟踪“Lot 19:家用照明—第2部分定向灯和家用灯具”的立法进程才能进一步明确。

3 中国半导体照明标准体系

LED产业的迅速发展对标准化工作提出了迫切需要，国际相关标准化组织和欧美日韩等发达国家都加大力度开展相关标准的研制工作。我国相关标准化组织也同样开展了大量的标准化工作，2010年1月，9项半导体照明行业标准的发布标志着我国LED产业发展开始进入标准化时期。2011年9月，国标委公布的2011年第一批拟立项国家标准项目中，包括LED相关标准24项，涉及外延芯片、封装及照明应用各个环节。之后第二批拟立项国家标准项目中，又增加了2项。一旦这些国标顺利实施，将对规范半导体照明市场、促进产业健康、快速发展，起到积极作用。其中，《反射型自镇流LED灯性能要求》、 《反射型自镇流LED灯 性能测试方法》、《LED筒灯性能要求》和《LED筒灯性能测试方法》4个拟立项国家标准是以国家半导体照明工程研发及产业联盟发布的《反射型自镇流LED照明产品》和《LED筒灯》技术规范为基础制定的。

目前我国与LED材料、外延片、芯片、器件/模块和应用方面相关的国家标准见表7。

表7 与LED照明电器产品相关的GB国家标准［6］

表7(续) 与LED照明电器产品相关的GB国家标准［6］

4 总结

根据以上分析，对比国际标准和我国标准制定情况，我们可以看出我国LED标准制定具有以下特点:

(1)标准进程上，我国LED照明相关标准出台较为缓慢，标准大部分还在制定中。分析出台缓慢的原因，主要有以下几方面。第一，LED照明涉及多个领域和行业。LED属于传统的电子元器件行业，也属于光学和光电行业，而LED照明又涉及照明电器行业、光源行业等。由于LED横跨了多个行业，因此在制定标准的权力和责任归属上，需要多方的沟通和协调。第二，我国缺少自立常识产权、自立品牌和的龙头企业，同时也缺少具有国际影响力的尖端人才，这给标准的确立统一也带来一定难度。第三，LED产业核心技术还不够成熟，其技术并没有完全定型，技术发展变化快，也给标准的制定带来一定的困难;

(2)应用产品标准层面上，正逐步完善。在半导体照明产业链上LED芯片、LED器件标准基本完善;应用热点之一的室外照明的路灯，国家标准已实施，各地方机构都在积极制定其地方标准;在LED模块、LED控制装置与连接器等领域，标准基本上做到了与IEC同步;应用重点之一的普通照明应用产品，如自镇流LED灯，此类产品的标准正逐步增加;

(3)有关辐射安全方面标准和能效标准正在制定中。对比国际大环境，一些国际组织以及发达国家和地区比较注重对LED辐射安全、能效以及光电、色度测试方法的标准的制定，在这些方面走在我国的前列。

总体来说，我国LED标准制定的速度落后于发达国家、落后于产品和市场的发展。在这方面，我们要借鉴美国等国家的先进经验，从最急迫和对产品发展影响最大的标准入手，快速制定出一些有助于产业发展的标准或规范，使得业界企业可以借鉴和参考。

［1］俞建峰，顾高浪，陶宏锦.LED照明产品质量控制与国际认证［M］.北京:人民邮电出版社，2012.

［2］List of IEC Technical Committees and Subcommittees.http://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:6:0.

［3］ENERGY STAR Program Requirements for Integral LED Lamps Partner ommitments.http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/archives/downloads/integral_led/Integral_LED_Lamps_Program_Requirements_Version_1.4.pdf?efb8-1bc2.

［4］European standards Low voltage(LVD).http://ec.europa.eu/enterprise/policies/european-standa rds/harmonisedstandards/low-voltage/index_en.htm.

［5］European standards Electromagnetic compatibility(EMC).http://ec.europa.eu/enterprise/polici es/european-standards/harmonised-standards/electromagnetic-compatibility/index_en.htm.

［6］陈超中，施晓红，杨樾，王晔.厘清LED照明电器产品及照明有关标准.中国照明网，http://www.lightingchina.com/zhuanti/1109.html.