LED检测系列—整灯的能效

ledpan · 发表于 2019-5-16 14:58:23

随着LED进入普通照明，原有检测照明性能的方法将不太适用。本章将阐述整灯效率的概念，并讨论LED整灯技术应用方面的问题。整灯就是光源和灯具的整合体。光源指的就是灯泡，灯具指的就是必备的控制系统、电源、其它电子装置和光学镜头等的组合。
我们要谈的发光能效指的就是整灯的发光能效。传统认为，灯泡的额定光通量和灯具效率可以反映发光能效的高低。灯泡的额定光通量是指在标准的室内，其环境温度为25度时，灯泡所产生出的流明总量。其灯泡发光效率就是灯泡的额定光通量（流明总数）除以灯的标准功率，单位用lm/w来表示。而灯具效率就是灯泡的额定光通量与灯具实际的光通量的比值，是一个百分比值。对于可更换灯泡（其额定光通量比较稳定）的灯具来说，灯具效率是一种比较合适的测试方法。
但是，灯泡的额定光通量和灯具效率的测试方法却在LED照明上不适用，主要有两个方面的原因：
1）目前缺乏LED模块或封装LED的额定光通量的行业标检测试程序。
2）LED整灯的设计和如何整合，这些对LED的性能都会产生实质性的影响。上面两方面的问题将在下面展开讨论。
由于以上因素的限制，LED整灯如何与传统照明进行比较? 举个例子，下表比较的就是两种嵌入式筒灯，一个是26瓦的紧凑型荧光（CFL）灯，另一个是LED灯。从表可以看出两者在光源数据、整灯测试的数据上都有差别。
整灯的光度测量现显示，LED灯具与CFL灯具测定的功率相当，但是LED整灯的光通量仅有CFL灯光通量的一半。该测试样品是目前市场上六英寸直径的筒灯。LED筒灯的性能肯定今后还会继续提高。

CFL筒灯与LED筒灯的比较
	CFL	LED
光源（灯泡）
光源的额定光通量	1800 lm
光源功率	26W	3W
LED厂商公布的“流明数”		100 lm/LED
灯泡数量/LED数量	1	10
整灯的测量值
整灯的光通量	1062 lm	475 lm
整灯测得的功率	26 W	28 W
灯具的效率	59%
整灯的光效	40 lm/W	17 lm/W

缺乏LED额定光通量测定的相关标准：传统光源（日光灯、荧光灯、高压钠灯）都有测试流程来额定他们的光通量。相比较而言，LED还没有相应的标准。LED光输出估值主要来自生产商所公布的数据表，指的是结温控制在25度时，流过LED芯片的瞬间(1秒内)功率脉冲。但由于考虑到发光效率和光色，LED芯片在生产过程中就必须密封起来，还有LED必须有散热装置，否则运行时间一长就会损坏。LED生产商通常会在产品数据参数里标明“最小”和“典型”出光效率。由于缺乏相应的测试条件界定标准，对于“典型”这个词也没有标准来界定。而且也没有LED阵列（比如许多LED封装在一个集成电路板上）的出光效率标准。
整灯设计的影响：所有的光源中，光源的额定光通量与整灯实际的出光量存在着差异。尽管如此，安装传统光源的整灯能效相对来说更好预测，因为传统光源已安装在各类灯具中，同时其应用范围广泛，使用环境和性能有详细的说明，并被人们所广泛接受。而LED技术仍处于发展的初期阶段，因此整灯的应用经验、性能记录资料非常缺乏。还有，散热和光学设计对LED的发光效率影响很大，因此这也使LED整灯的设计显得非常重要。要保证额定的光输出和LED的使用寿命，我们就必须关注LED的散热管理，尤其是要将灯具的外壳作为一个散热器，或至少要作为一个热传导的部件。因此整灯设计对于LED的光通量和光衰有至关重要的影响。用LED 灯替换传统光源（比如螺口灯座的射灯或MR-16灯）时，一般LED灯自身都有必要的散热装置，但安装在不是为LED专门设计的灯具上，散热管理将是一个很棘手的问题。总体来说，光通量，或者说光效，应该在整灯的层面上来测量。
原因有两个：
1）缺乏标准的流程来额定LED本身的光通量；
2) 依靠已知的LED模块和灯具情况，还不能准确预测LED灯具的效率。整灯效率已经被照明行业所采用，并用来测量LED的性能，它也成为了一种新的测试方法。
新的测试方法：LM-79 以下介绍照明行业所关注的北美照明学会（IESNA）的照明检测流程。“LM”是照明测试两个英文词（Lighting Measurements）的缩写，后面是序列号和采用的年份或修订信息。该项目由IESNA下的检测委员会负责开发，该委员会的成员包括了行业中的知名企业，研究机构和检测实验室。该草案的标题为“IESNA固态照明产品允可的光电检测方法”，即LM-79，是由IESNA 和美国国家标准协会（ANSI）联合委员会共同制定的。
主要内容包括：
1. 整合光源的灯具，以及与灯具配套的光源（如：替代传统光源的LED 照明产品）
2. 提供光度测试的检测方法，检测中将使用球形光度计、分布光度计、光谱辐射计
3. 光度方面的检测包括：总的光通量（流明），一个方向或多个方向发光亮度（坎特拉），色度坐标，色温（CCT），和显色指数（CRI）
4. 电气方面的检测包括：电流、电压、功率
5. 产品性能一定要稳定，因为产品工作温度达到恒温时才开始进行检测。

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