LED照明产品质量现状及分析

LED照明产品质量现状及分析

自科技部启动“十城万盏”半导体照明工程以来，重庆市作为首批21个试点城市之一，采取了积极稳妥的先试点再推广、先探索试点再规模试点的方针，逐步分阶段地推动重庆半导体照明的发展。

根据重庆市的试点方案，试点工作包括了室外照明、室内照明和特种照明三大领域，囊括几乎所有的日常照明场所，涉及的照明灯具也多种多样。为及时掌握这些照明灯具的质量特性水平，在市科委的支持下，重庆市依托重庆大学光电工程学院，设立了重庆市LED照明研发与产业联盟的公共性光学设计与检测服务平台??“重庆大学LED光学设计与检测中心”，针对LED应用领域的共性关键技术与应用问题，为企业进行LED灯具的质量检测、改进优化与验证测试，进行室内照明、道路照明、隧道照明等应用配光设计及照明效果验证。自2009年11月至2010年6月间已完成对重庆、上海、浙江、广东、西安、大连等省市36家企业15种共100款灯具产品的测试，为“十城万盏”工程建立了产品目录库，为试点工程的效果建立了对比数据库。本文就此期间送检灯具产品的质量状况进行汇总及分析，以便同行参考。

一、灯具质量水平

1. 送检灯具分布情况

图1 灯具分类图

本次所测灯具大部分是为配合“十城万盏”工程的送检灯具，也有少部分来自企业非工程所需的送检。图1按灯具所属的照明领域进行了分类，可见室外照明产品占据了送检灯具的大多数，达61%。虽然国家、重庆市“十城万盏”工程的初衷是功能照明，但还是被片面地误解为道路照明，形成“百城千厂齐上道路照明”的形势。由于重庆山城独特的地貌特征，隧道灯在室外照明灯具中的比重达三成以上。

送检产品中室内照明灯具共30盏，包括日光灯、球泡灯、天花灯等，占送检灯具总数的三成。虽然室内照明灯具在数量上只有室外照明灯具的一半，远少于室外照明灯具，但与全国的形势相比还是要均衡得多。由于日光灯和球泡灯的使用更符合人们的用灯习惯，而且节约安装成本，这两类灯具的送检数量占室内照明灯具的三分之二。

2. 灯具光效水平

图2 全部送检灯具光效

全部送检灯具的光效水平如图2所示。整体而言，灯具光效水平参差不齐，光效处于70-80lm/W的产品最多，全部灯具平均光效为66.4lm/W。其中室外照明、室内照明和特种照明的灯具平均光效分别为70.2lm/W、62.6lm/W和53lm/W。仅从光效水平来看，目前LED照明产品已能完全满足应用要求。作为道路照明的主体，室外照明灯具的整体平均光效最高，且光效水平呈中间高两头低，分布比较合理。相比之下，小功率的室内照明产品的光效水平分散性较大，其最高光效达102lm/W，而大于90lm/W的高光效产品有5盏、占室内照明产品总量的1/6。但整体而言，中、低光效的产品偏多，这与小功率产品的技术门槛较低、介入的生产厂家较多有关。

我们将灯具送检时间按先后顺序分成了三个阶段，即2009年12月至2010年2月为第一阶段，2010年3～4月为第二阶段，5～6月为第三阶段，将各阶段的灯具光效进行了汇总分析。图3以路灯为例给出了在这三个阶段期间的光效水平，各阶段的路灯数量和平均光效水平在图中一并标出。可见LED灯具的光效水平提高趋势明显，说明LED照明技术水平正稳步提高，其发展速度令人振奋。

图3 路灯光效发展

3. 功率因数问题

功率因数为交流电路中电压与电流之间相位差的余弦，体现了电气设备运行的效率。国内外的电气设备标准都有关于功率因数的指标，如美国的UL1993规定功率因数要大于0.9，CE为0.85，能源之星中规定小功率和大功率产品分别为0.5和0.9，广东地方标准要求不低于0.92，深圳则更为严格达到0.95。就功率因数指标而言，国内标准并未按产品功率进行区分，且部分标准指标要高于国外水平。

图4 功率因数分布

图4为送检灯具的功率因数分布。可见绝大部分的照明产品都符合功率因数要求，尤其是室外照明部分，在这方面的达标情况明显优于光效水平，即国内照明产品的电气水平要高于光学水平。而在室内照明部分，即使按国外的小功率标准水平，室内照明产品在功率因数方面的指标合格率还是相对较低，因为在室内照明方面的技术投入远逊于室外照明。

4. 道路照明产品的总光通量

图5为送检灯具中路灯和隧道灯的总光通量分布，路灯和隧道灯的平均总光通量分别为9846lm和5208lm。按照《城市道路照明设计标准CJJ45-2006》中对路面规定的亮度要求进行计算，支路和次干路所需的路灯最小总光通为2800～6800lm，主干路所需路灯最小总光通为13700lm(四车道)和23800lm(八车道)。按照《公路隧道通风照明设计规范》中对隧道中间段照明的要求，所需隧道灯的最小总光通为2000～4400lm。虽然具体情况应视灯具排列方式而异，但以上计算数据反映了平均指标情况。按以上计算结果，在总光通量方面，目前的道路照明产品已能满足隧道照明和支路、次干路的照明，而在主干路照明方面还不够成熟。

图5 道路照明灯具总光通量分布

5. 光衰问题

在测量中我们并未对送检灯具进行寿命检测，主要是时间紧迫，一般需要在一周甚至更短的时间内提交检测报告，无法在实验室内进行长达6000小时(整整250天)的寿命测试，也难以按照《IESNA LM-80》和国内标准的规定，在老化1000小时后测试初始参数。但在测量工作中我们仍发现个别灯具存在光衰迅速的问题，甚至出现工作8小时后就光衰一半的极端情况。图6给出了某款路灯产品工作8小时前后的总光通和实际功耗，可见该

产品的光衰主要因电源质量导致。而这种劣质产品的出现，若无有效的质量检测程序而进入现场应用，将会造成极大的安全隐患并带来资源浪费，甚至会砸掉半导体照明节能长寿的金字招牌。

图6 某路灯工作8小时前后的总光通和实际功耗

二、检测工作的思考

以上的测量结果反映了目前半导体照明产品的发展现状，引起了笔者的一些思考：

1. 道路照明方面

假设照明灯具平均光效75lm/W，按照《城市道路照明设计标准CJJ45-2006》中规定的路面照度需求计算，用于支道和次干道的灯具最低功率标准在70-130W之间，隧道中间段照明灯具所需功率约60W，而用于主干道的照明则需达到200W以上。图7为送检室外照明灯具的实测功耗分布，其中路灯和隧道灯的平均功率分别为133.8W和81W，可见目前灯具的功率水平已完全可以满足支道、次干道和隧道中间段的照明，而在主干道以及隧道入口段的照明方面还不够成熟，需要进一步的技术提升才可满足实际需求。因此，在主干道照明还不宜冒进推广。

图7 道路照明灯具功率水平

2. 高光效问题