led筒燈性能評價(jià)

led筒燈節(jié)能認(rèn)證技術(shù)指標(biāo)路燈燈是一種融入天花板上光線的路燈，屬于定向照明。對于LED筒燈來說,只有其對立面才能受光,與普通照明燈具相比有較好的聚光性,明暗對比強(qiáng)烈,更加突出被照物體,通常應(yīng)用于普通照明和輔助照明。2013年11月1日,中國質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)發(fā)布了LED筒燈的節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范和新修訂的自愿性認(rèn)證規(guī)則,分別為CQC3128-2013《LED筒燈節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》和CQC31-465315-2013《LED筒燈節(jié)能認(rèn)證規(guī)則》。在參照GB/T29293、GB/T29294和GB/T29295試驗(yàn)方法和要求的基礎(chǔ)上,新版節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范CQC3128-2013與舊版CQC3128-2010的差異主要表現(xiàn)在:按照口徑尺寸和光通量對LED筒燈進(jìn)行分類;提高光效、光通維持率和功率因素的要求;提高顯色和顏色均勻的水平和增加光生物安全的要求。本文根據(jù)室內(nèi)照明燈具的最新技術(shù)要求,通過檢測數(shù)據(jù)從光度學(xué)、色度學(xué)和光生物安全的角度對LED筒燈進(jìn)行簡單的光學(xué)性能評價(jià)。1led筒燈初始光效及維持率方面有一直以來,LED光源的高光效是行業(yè)各個(gè)廠商追求的重點(diǎn)性能指標(biāo),也是國家實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明節(jié)能規(guī)劃的關(guān)鍵基礎(chǔ)。因此,LED照明產(chǎn)品的光效競賽也一直是照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的重要推動力。對于LED筒燈而言,同等亮度的耗電大約為普通節(jié)能燈的一半甚至更低。新版節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范CQC3128-2013中對LED筒燈的初始燈具光效的要求也提高了,而且不能低于標(biāo)稱值的要求,具體見表1。在分類上,不僅用尺寸規(guī)格進(jìn)行劃分,而且給出了相應(yīng)的光通量的規(guī)格。由于在此之前沒有在尺寸上劃分的這么細(xì)致,所以粗略統(tǒng)計(jì)以前檢測的LED筒燈的初始光效時(shí),忽略尺寸,LED筒燈初始光效和額定光通量的關(guān)系如圖1所示。對LED筒燈的光度和色度表征可以用臥式分布光度計(jì)或者積分球來進(jìn)行檢測。從圖1可以發(fā)現(xiàn),額定相關(guān)色溫≤3500K時(shí)初始效能不低于70lm/W,3500K<額定相關(guān)色溫≤6500K時(shí)初始效能不低于77lm/W,確保滿足初始燈具效能要求的比例約為51.3%(20/39)。這說明還是有相當(dāng)多的LED筒燈是達(dá)不到新版節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范的要求的,這里就需要廠商根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)了。此外,對光通量維持率的要求也提高了,要求老煉3000h光通維持率不應(yīng)低于96.5%,6000h光通維持率不應(yīng)低于93.1%。統(tǒng)計(jì)檢測過的LED筒燈的光通維持率的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)3000h和6000h的光通維持率都能滿足新規(guī)范的要求,這點(diǎn)說明以前檢測合格的LED筒燈產(chǎn)品在光通量的維持上是還是很穩(wěn)定的。但是,從圖中可以發(fā)現(xiàn)很多樣品的光通維持率超過100%,在同樣準(zhǔn)確的檢測方法的基礎(chǔ)上,需要對產(chǎn)品本身的光通量特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究了。2led的顯色指數(shù)參照GB/T29294,CQC3128-2013對LED筒燈在顯色性方面增加了一般顯色指數(shù)大于80的同時(shí)要求R9>0。R9這個(gè)參數(shù)是指對紅色的敏感程度,數(shù)值越大說明對紅色的敏感程度越高,紅色還原真實(shí)性就越高。比如,醫(yī)療設(shè)備內(nèi)窺鏡上LED的R9參數(shù)一定要高,這樣才能看清血管。而在室內(nèi)照明上,R9越低紅色失真就越嚴(yán)重,不能為負(fù)數(shù)。R9值太低,最直觀的效果就是出來的光亮度高,用來照射物體容易出現(xiàn)偏色。比如在商照領(lǐng)域中用來照明水果、服裝等,效果比較差。同時(shí)使人的眼睛也不舒服,影響視力。要降低LED的光危害,首先就是提升顯色指數(shù),尤其是提升R9能使整個(gè)LED的光譜得到明顯改變。但是R9要提升卻比較困難,需要在封裝環(huán)節(jié)多注意。據(jù)了解,LED照明產(chǎn)品特別是室內(nèi)照明方面一般要求R9>0,而一些比較好的產(chǎn)品R9值一般都在20~60之間。R9能夠達(dá)到60的,顯色指數(shù)都是在90以上,所以對燈珠各方面的要求也比較嚴(yán)格。R9的數(shù)值和一般顯色指數(shù)的關(guān)系如圖3所示。從圖中可以看出,一般顯色指數(shù)的數(shù)值隨著R9值的增大而增大,當(dāng)R9為負(fù)數(shù)的時(shí)候,一般顯色指數(shù)都是小于80的,而且絕大多數(shù)合格的LED筒燈的都滿足新標(biāo)準(zhǔn)的顯色這方面的要求。要使得R9>0,就盡量不用價(jià)格低廉的燈珠,另外在封裝環(huán)節(jié),要增加熒光粉的均勻性,比如加紅粉,但是同時(shí)也提高了燈珠的價(jià)格,所以要在符合新版LED筒燈的技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上找到1個(gè)平衡的區(qū)間。3led筒燈頻閃的測量無論是傳統(tǒng)光源還是新型的固態(tài)照明光源,只要在交流電流下工作都會產(chǎn)生閃爍。對閃爍程度的觀測取決于交流電流的頻率,光源發(fā)出的光的持續(xù)性和觀察的條件。閃爍對在觀察范圍內(nèi)的移動物體作用顯著,在閃爍照明下的物體呈現(xiàn)出靜止或不同于其實(shí)際運(yùn)動狀態(tài)的現(xiàn)象稱為頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)的級別取決于閃爍的速度和幅度,以及物體運(yùn)動的速率和觀察狀態(tài)。而頻閃效應(yīng)會帶來很多不良的生理反應(yīng),比如頭痛、眼睛疲勞、光敏性癲癇、視力下降、注意力分散和在自閉癥人之間增加重復(fù)行為。作為室內(nèi)照明的“新寵”,LED筒燈的頻閃效應(yīng)自然是非常值得關(guān)注的。IESNA(北美照明工程學(xué)會)的照明專家已經(jīng)提出并使用了兩個(gè)參數(shù)來表征光度頻閃的特性,分別是閃爍百分比和閃爍指數(shù),兩者的計(jì)算方法如圖4所示。兩種度量方法的區(qū)別在于閃爍百分比只是峰值峰值的比例,而閃爍指數(shù)能很好地闡述輸出波形的的差異,數(shù)學(xué)表征上也更加精確,但是較少的人知道閃爍指數(shù),并且照明文獻(xiàn)中也很少發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)行研究,部分原因可能是因?yàn)殚W爍指數(shù)需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)積分和對相關(guān)波形的精確采集。有鑒于此,目前通用的頻閃評價(jià)參數(shù)選擇閃爍百分比,也可以叫做波動深度,波動深度是在周期性的光輸出波形中,1個(gè)周期內(nèi)的最大值和最小值的差異占光輸出最大值和最小值之和的比例,以百分比表示。波動深度和頻率的關(guān)系如圖5所示,圖5中無影響區(qū)域用綠色表示,低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域用橙色表示。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的上限是波動深度線,小于閃爍頻率×0.08,相當(dāng)于無影響邊緣的2.5。而對LED筒燈而言,為了考察它的頻閃特性,挑選了不同廠商、不同規(guī)格的合格產(chǎn)品進(jìn)行頻閃測試。所采用的LED筒燈盡可能地選用老煉1000h的,因?yàn)檫@樣對應(yīng)的光通量會非常接近額定光通量。采用的測試系統(tǒng)所需要的設(shè)備主要包括TektronixTDS2024B數(shù)字示波器,ThorlabsDET10A硅光探頭和遮光盒(或暗室),如果要檢測小信號的照明產(chǎn)品,還需要跨阻抗放大器。通過采集LED筒燈的輸出波形,計(jì)算得出相應(yīng)的波動深度隨著不同規(guī)格大小額定光通量的變化曲線,如圖6所示。對于頻閃的評估方案采用了IEEE風(fēng)險(xiǎn)評估草案《LED照明閃爍的潛在健康影響》,對于在額定電壓下工作的LED筒燈,工作頻率一般為100Hz,其光輸出波形的波動深度應(yīng)不大于圖5中所列低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,而工作頻率100Hz的視覺作業(yè)臺燈的波動深度限值為3.2%。而從圖6中可以發(fā)現(xiàn),只有22.2%(4/18)的受測產(chǎn)品的波動深度小于10%,除去兩個(gè)特例點(diǎn)超過40%,有2/3的受測LED筒燈的波動深度在10%~40%之間。此外,在測試的過程中也發(fā)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)正弦波之外的其他多波峰波形,以后對頻閃的研究是否需要再引入閃爍指數(shù)的表征也需要進(jìn)一步探討。為了提供具有良好視覺感受的照明氛圍,保護(hù)視力和人身健康,提高工作效率和舒適程度,要求盡可能的減少照明光源的頻閃,常用的技術(shù)方案有:改進(jìn)供電質(zhì)量及供電方式;提高工作頻率;減小整流濾波直流輸出的電壓紋波和使用直流穩(wěn)壓電源供電等。4led筒燈的特性本文在LED筒燈節(jié)能認(rèn)證技術(shù)規(guī)范新版CQC3128-2013的發(fā)布之際,主要從光效、光通量、顯色指數(shù)和頻閃等方面對LED筒燈的光學(xué)性能進(jìn)行評價(jià)。在LED筒燈的尺寸和光通量的規(guī)格分類上,新版技術(shù)規(guī)范更加細(xì)致的為LED筒燈指出了以后的產(chǎn)品類別。LED筒燈的光效有待于在新版下持續(xù)提高,由于LED芯片的不斷發(fā)展,很有可能會有大量的市場產(chǎn)品滿足光效要求。對顯色性的要求,不僅初始一般顯色指數(shù)要大于80,而且要滿足R9>0。另外在色溫方面,參照視覺作業(yè)臺燈的最新要求,LED筒燈的相關(guān)色溫應(yīng)不高于4000K,這個(gè)主要是考慮到藍(lán)光對司辰節(jié)律的影響。藍(lán)光的波長在450nm左右,正好與人的司辰視覺有關(guān),它有較強(qiáng)的使人分泌褪黑色素抑制劑的能力。褪黑色素的減少會使人興奮而難以入眠,長此以