普通照明用電光源壽命標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)及趨勢(shì)分析

李 蘊(yùn)，陳 凱，楊志豪

(江門出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 江門 529000)

普通照明用電光源壽命標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)及趨勢(shì)分析

李 蘊(yùn)，陳 凱，楊志豪

(江門出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 江門 529000)

介紹各類常用電光源標(biāo)準(zhǔn)的壽命定義及技術(shù)要求，通過比對(duì)分析和差異研究，探討電光源壽命評(píng)估的變化趨勢(shì)，為更加科學(xué)高效的電光源壽命評(píng)估提供理論支持。

電光源；壽命；標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

引言

照明用電光源的壽命不僅是消費(fèi)者重點(diǎn)關(guān)注的性能指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)電光源質(zhì)量的重要參數(shù)。目前，市場(chǎng)上經(jīng)常看到聲稱壽命50 000 h甚至100 000 h的LED光源產(chǎn)品，而在用戶的使用中卻發(fā)現(xiàn)此類LED光源產(chǎn)品質(zhì)量不盡如人意[1]。本文選取具有代表性的電光源——白熾燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈和LED，對(duì)其壽命標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)研究，探討電光源壽命評(píng)價(jià)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 電光源標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

電光源主要分為四大類：白熾燈、低壓氣體放電燈、高壓氣體放電燈(HID)和LED。目前這些類型的電光源在市場(chǎng)上并存，滿足不同照明需求，但隨著節(jié)能環(huán)保要求的提升，LED逐漸成為主流，白熾燈則逐步退出市場(chǎng)。

目前，我國已經(jīng)頒布的電光源國家標(biāo)準(zhǔn)涵蓋基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，形成了完整的電光源標(biāo)準(zhǔn)體系：

1)壽命要求以推薦標(biāo)準(zhǔn)為主。不同于安全標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性，電光源性能多為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，不具有強(qiáng)制性，生產(chǎn)企業(yè)可以自主決定是否采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，推薦性標(biāo)準(zhǔn)通用性較強(qiáng)，使用起來更加靈活、寬裕，有較強(qiáng)的市場(chǎng)適應(yīng)性。

2)電光源標(biāo)準(zhǔn)更新加快。隨著電光源產(chǎn)品不斷推陳出新，包括LED、無極燈的國家標(biāo)準(zhǔn)不斷推出，新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布也從側(cè)面反映了電光源的發(fā)展變化規(guī)律，早期電光源產(chǎn)品已基本成熟，新型電光源產(chǎn)品還在不斷發(fā)展壯大。表1列出代表性產(chǎn)品的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)名稱、發(fā)布及實(shí)施時(shí)間。

表1 電光源標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard of light source

2 電光源壽命定義

國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電光源的壽命有明確要求，但由于每類電光源發(fā)光原理不同，壽命的定義和測(cè)試方法存在著區(qū)別，表2列出上述有代表性電光源產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的壽命定義。

表2 電光源標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壽命定義Table 2 Definition in the Standard of light Source

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類電光源壽命的定義既有相通之處，又存在著一定的區(qū)別。對(duì)比各電光源壽命的定義可知，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于壽命定義一般分為兩個(gè)方面：單個(gè)電光源壽命和整體統(tǒng)計(jì)壽命。

1)單個(gè)電光源壽命。單個(gè)電光源壽命衡量的是確定的一個(gè)電光源的壽命情況，但是實(shí)際生產(chǎn)中，不可能對(duì)每一個(gè)電光源都進(jìn)行相應(yīng)壽命試驗(yàn)，因此整體統(tǒng)計(jì)壽命就更具有現(xiàn)實(shí)意義。

2)整體統(tǒng)計(jì)壽命。整體統(tǒng)計(jì)壽命又分為中值壽命、平均壽命等，它是對(duì)一定數(shù)量的電光源進(jìn)行壽命試驗(yàn)得到的統(tǒng)計(jì)值，代表了抽樣測(cè)試產(chǎn)品的壽命分布情況和整體狀況。

3 電光源壽命技術(shù)要求

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類電光源壽命有著具體的技術(shù)要求，包含了壽命、光通維持、顏色漂移和開關(guān)試驗(yàn)等，表3列出了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壽命的具體技術(shù)要求。

表3不僅列出了壽命的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)也列出了與壽命相關(guān)的光通維持率、顏色漂移和開關(guān)試驗(yàn)的要求。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光通維持率和壽命做了詳細(xì)規(guī)定，整體上的技術(shù)要求是類似的，不同的是具體指標(biāo)上的差異。

1)壽命和光通維持率。通常壽命終了(失效)是用光通維持率來進(jìn)行判定，不同電光源要求不同，白熾燈光通維持率要求不小于74%，節(jié)能燈、金鹵燈和LED燈不小于70%，這些限值都是根據(jù)電光源不同特性而制定的。光通維持率試驗(yàn)分為全周期壽命試驗(yàn)和推算壽命試驗(yàn)。白熾燈和節(jié)能燈壽命較短，采用全周期壽命試驗(yàn)可以接受。但LED壽命非常長，理論上可達(dá)100 000 h，進(jìn)行全壽命周期的實(shí)驗(yàn)不太現(xiàn)實(shí)[6]，所以LED一般通過3 000 h(6 000 h)老化試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)周期內(nèi)不同時(shí)間段的光通維持率，通過數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行壽命推算。為了加快試驗(yàn)進(jìn)程縮短試驗(yàn)時(shí)間，目前正在研究加速壽命試驗(yàn)方法，通過在試驗(yàn)過程中，施加溫度、電應(yīng)力等方式，比如高溫、高壓，然后建立適當(dāng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)推算，最后得出產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命，進(jìn)一步加快試驗(yàn)進(jìn)程。

2)顏色漂移和開關(guān)試驗(yàn)。從表3可知，技術(shù)要求中差異非常明顯的是對(duì)顏色漂移和開關(guān)試驗(yàn)的要求。白熾燈、節(jié)能燈和金鹵物燈對(duì)顏色漂移都沒有要求。但LED新增了顏色漂移的限值，顏色漂移是燈燃點(diǎn)至3 000 h(6 000 h)的平均顏色坐標(biāo)相對(duì)于初始顏色坐標(biāo)的漂移。雖然標(biāo)準(zhǔn)并未將顏色漂移列為壽命判定條件，但是對(duì)顏色的要求也更為嚴(yán)格。對(duì)于開關(guān)試驗(yàn)，LED對(duì)循環(huán)次數(shù)有明確要求，而白熾燈和金鹵燈并無要求。節(jié)能燈在更新后的2013版增加了開關(guān)試驗(yàn)的要求，2002版并未有此要求。可見，近年來標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電光源壽命的要求正在逐漸增強(qiáng)，評(píng)估參數(shù)更加科學(xué)。

表3 電光源標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壽命技術(shù)要求Table 3 Requirement of life in the Standard of light source

4 發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的發(fā)展，電光源從單一的白熾燈發(fā)展為現(xiàn)在多姿多彩的各種電光源，滿足了人們不同的照明需求，電光源的使用壽命有了質(zhì)的飛越。對(duì)電光源壽命的評(píng)價(jià)體系和方法也經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展豐富的過程，我們無法對(duì)未來做出預(yù)測(cè)，但是通過以上的比對(duì)分析，我們至少可以得出今后電光源壽命評(píng)價(jià)的一些趨勢(shì)。

1)采用加速壽命測(cè)試方法。電光源壽命越來越長，顯然無法對(duì)電光源全壽命周期進(jìn)行老化測(cè)試。并且現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品創(chuàng)新日新月異，市場(chǎng)變化莫測(cè)，長時(shí)間的壽命測(cè)試增加了企業(yè)的時(shí)間和成本，很可能錯(cuò)過商機(jī)，顯然不適合市場(chǎng)要求。這就迫切要求在保證對(duì)電光源壽命評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新電光源壽命測(cè)試方法，通過加速壽命測(cè)試達(dá)到縮短測(cè)試時(shí)間的目的。

2)增強(qiáng)和完善技術(shù)要求。從各類電光源標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求發(fā)展變化可知，對(duì)電光源壽命的技術(shù)要求是逐漸增強(qiáng)，壽命評(píng)價(jià)參數(shù)不斷增加，不單是滿足光通維持率的單一評(píng)估，顏色漂移、開關(guān)試驗(yàn)正在逐步成為衡量光源壽命的重要參數(shù)，建立光電色熱模型對(duì)電光源壽命綜合評(píng)估的研究正在成為主要研究方向。

3)提高國際標(biāo)準(zhǔn)采用比例。國際標(biāo)準(zhǔn)具有國際公認(rèn)的科學(xué)性，代表著全世界各領(lǐng)域比較先進(jìn)的技術(shù)水平。特別是在電光源領(lǐng)域，合理采用IEC(國際電工技術(shù)委員會(huì))和CIE(國際照明協(xié)會(huì))等國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國內(nèi)生產(chǎn)、進(jìn)出口貿(mào)易有著顯著的積極意義。不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且可以增強(qiáng)我國電光源產(chǎn)品的國際競(jìng)爭力。可以預(yù)見，今后我國電光源標(biāo)準(zhǔn)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的比例將會(huì)繼續(xù)提高。

[1] 高金環(huán)，張磊，高兆豐，等.LED光源壽命評(píng)估方法探討[J].半導(dǎo)體檢測(cè)與設(shè)備，2013，38(12):946.

[2] 家庭和類似場(chǎng)合普通照明用鎢絲燈性能要求：GB/T 10681—2009 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3] 普通照明用自鎮(zhèn)流熒光燈性能要求：GB/T 17263—2013[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2014.

[4] 金屬鹵化物燈(鈧鈉系列)：GB/T 18661—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[5] 普通照明用非定向自鎮(zhèn)流LED燈性能要求：GB/T 24908—2014 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[6] 陳凱，楊志豪，李蘊(yùn)，等.照明產(chǎn)品檢測(cè)及認(rèn)證[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2016.

Standard Comparison and Trend Analysis of Light Source Life for General Lighting

LI Yun, CHEN Kai, YANG Zhihao

(JiangmenEntry-exitInspectionandQuarantineBureau,Jiangmen529000,China)

Based on introduction of the main light source life defined and technical requirements in the standards, the paper respectively compares the differences and similarities of the requirements,summarized the development trend of change with the life assessment of the light source, for a more scientific and efficient lighting source of life assessment and provide theoretical support.

light source; life; standard comparison

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科研項(xiàng)目基金支持(2016IK062)

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.02.017