LED 先進製造設備與模組應用研討會 LED 照明標準與規範 李麗玲工業技術研究院綠能與環境研究所 2011.03.19 l.l.lee@itri.org.tw
大 綱 照明規範 LED 照明產品標準
光 照明與光環境 光環境基本需求 : --- 舒適性 功能性及安全性 光環境特性參數 : --- 照度 配光 光色 自然光 效率 眩光 光害 演色性 均勻度 閃爍及維護等 21 世紀照明 --- 匹配地球與人的需求提供 節能 環保與明亮環保與明亮安全安全兼顧的優質光環境
能源與經濟 - 照明用電 ( 功率 ) 密度 (W/m2) - 光污染 / 光害 - 照明器具能源效率 照明規範 環保 IEC 62430-2009 電機電子設備具環保意識設計 - RoHs 指令 : 汞 鉛等有無物限用 - WEEE 指令 : 循環回收 - ERP: 能源產品生態化設計 功能 - 照度 均勻度 輝度 眩光 閃爍 視覺 健康與安全
商業照明用電標準 美國 ASHRAE/IESNA 90.1 日本 CEC/L 中國等 分級 : 建築物類型 空間類型 建築物照明用電標準 --- 美國 ASHRAE/IESNA 90.1-2004 建築物類型 LPD (W/m2) 空間類型 LPD (W/m2) 會議中心 13.4 研討會議室 13.8 辦公室 11 大廳 14.5 飯店 11.2 百貨公司銷售區 28.7 停車場 3 超級市場銷售區 17.1 體育館 12.1 洗手間 9.5 零售店 16.5 樓梯 6.3 http://lpd.ies.org/cgi-bin/lpd/lpdhome.pl
道路照明用電建議值 照度道路條件 (lx) 道路寬度 ( 公尺 ) LPD (W/m2) 車道數 30 20 15 10 8 24~30 >6 0.95 0.63 -- -- -- 22 6 1.08 0.72 -- -- -- 16~20 4~5 1.23 0.83 0.61 0.41 -- 14 4 1.35 0.90 0.68 0.45 -- 10~12 3~4 -- -- 0.85 0.56 0.45 8 2 -- -- -- 0.63 0.50
照度標準 美國加州柏克萊大學勞倫斯實驗室根據北美 14 個國家提出之建議基本照度值
燈具視覺舒適度 辦公室燈具要求 UGR 數值低於 19 為宜 等級 UGR 值 剛無法容忍 31 不舒適的 28 剛不舒適 25 不被接受的 22 剛可接受 19 可察覺出 16 不可察覺出 10 燈具眩光 UGR:22 UGR:19 UGR:16
光污染標準 (CIE TC5-12) 光度指標 窗戶垂直面上產生的照度 E V (Lux) 燈具的最大光強度 (Cd) 上方光通量比 (ULR) 之上限 (%) 建築物或標誌表面亮度 L(cd/m 2 ) 侷限增量 (T1) 適用條件 夜景照明熄燈前, 進入窗戶的光線夜景照明熄燈後, 進入窗戶的光線夜景照明熄燈前, 適用於全部照明設備夜景照明熄燈後, 適用於全部照明設備燈的上方光束與燈具總光通量之比由被照物的平均照度和反射比確定由被照面的平均照度和反射比確定或是自發光標誌的平均亮度在機動車道上看到的投光燈所產生的眩光 環境區域 E1 E2 E3 E4 2 5 10 25 0 *1 1 5 10 2500 7500 10000 25000 0 *2 500 1000 2500 0 5 15 25 0 5 15 25 50 400 800 1000 15% (L A =0.1 15% (L A =1) 15% (L A =2) 15% (L A =5)
道路分類 有分離車道的高速道路如 : 高速公路 說明 交通密度與道路複雜程度 - 高 - 中 - 低 交通控制程度, 分流與匯合双車的高速道路 - 弱 - 强交通控制程度, 分流與匯合重要的城市道路 - 弱 - 强次要的道路交通控制程度, 分流與匯合例如 : 住宅区道 - 弱路和輔助道路 - 强 均勻度 = 最低照度 平均照度 國際道路照明標準 -- CIE 115-1995 1995 照明等級 M1 M2 M3 M1 M2 M2 M3 M4 M5 所有路面上的照度 E 照度均匀度 50 lux 0.4 30 lux 0.4 20 lux 0.4 15 lux 0.4
它山之石 -- 日本戶外燈具指標 能源法規中道路照明標準就照明率 上方光束比 眩光 省能源為評估基準, 能源效率部份以 200W 為界限, 燈源低於 200W 發光效率為 50Lm/W, 其餘必須高於 60Lm/W 節能 低光害 少污染
大 綱 照明規範 LED 照明產品標準
標準架構 LED 照明標準包含 安全規範 : IEC CE UL 電磁雜訊 : FCC CISPR 量測方法 : CIE IESNA 性能 : IEC CNS JIS GB 指標 : 能源之星 節能 / 環保標章
標準發展組織 UL CEN FCC CIE IEC IES ISO
1 1 1 LED 照明標準 - IEC 合計 10 項 1 電源 / 數位控制 3 LED 燈泡 LED 模組光生物燈頭 1 2 定義電氣安裝
LED 照明標準 - 中日韓 10 5 0 日本韓國中國 自訂 CIE IEC
LED 照明標準 - 韓國 編號 KS C 7651 KS C 7652 KS C 7653 KS C 7654 KS C 7655 KS C 7656 KS C 7657 KS C 7658 KS C 7659 標準名稱 Safety and Performance Requirement of Internal Converter LED Lamps Safety and Performance Requirement of External Converter LED Lamps Safety and Performance Requirement of Recessed LED Luminaires Recessed and Fixed LED Luminaires DC or AC Supplied Electric Control gear for LED Modules LED Lamps Using Portable Luminaires LED Sensor Luminaires LED Luminaires for Road and Street Lighting LED Modules for Channel Letter Signs IEC 62560Ed.1.0 IEC/PAS 62612 Ed.1.0 - IEC 60598-2-2 Ed.2.0 - - - - - - 參考規範
CNS LED 照明標準現況 LED 戶外顯示幕 7 IEC: 2/2 LED 交通號誌燈 LED 照明燈具 2 1 4 驅動電控 1 辦公室燈具 投光燈 LED 燈泡 & 燈管 1 1 元件與 LED 模組 4 4 產業標準 8 項
LED 照明標準 -IESNA/ANSI 編號 TM-16-05 RP-16 LM-79 LM-80 標準名稱 IESNA Technical Memorandum on Light Emitting Diode (LED) Sources and Systems Nomenclature and Definitions for Illuminating Engineering Addendum IESNA Approved Method for the Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting Products 2008 IESNA Approved Method for Measuring Lumen Depreciation of LED Light Sources 2008 編號 C78.377-2008 C82.77-2002 標準名稱 Specifications for the Chromaticity of Solid state Lighting Products Harmonic Emission Limits Related Power Quality Requirements for Lighting
LED 燈具量測技術 - 安規 燈具安全通則 IEC60598-1 CNS14335 GB7000.1 KS C IEC60598-1 道路與街道照明燈具安全要求 IEC60598-2-3 CNS14335-2-3 GB7000.5 KS C7658 IEC60598-2-3 LED 燈之控制裝置安全要求 IEC61347-2-13 KS C IEC60598-2-3 GB 19510.14 一般照明用 LED 模組安全性要求 IEC62031 KS C IEC62031 GB 24819 燈和燈系統的光生物安全 IEC62471 依燈具構造型式不同, 而有不同安全性要求
LED 燈具量測技術 - 電磁雜訊 電磁相容 (EMC) 一電器照明與類似設備之射頻干擾 CNS 14115 CISPR 15 GB17743 KSC CISPR 15 電磁相容 (EMC) 一測試與量測技術一第 5 部 : 突波免疫力測 CNS 14676-5 IEC 61000-4-5 GB 17625. 5 電磁相容 (EMC) 一第 2 部 : 諧波電流發射 ( 設備每相輸入電流在 16A 以下 ) 之限制值 CNS 14934-2 IEC 61000-3-2 GB 17625. 1 KS C IEC61000-3-2 照明器具電磁波耐性 KS C IEC 61547 GB/T 18595
燈具量測技術 - 性能 LED 模組之交 直流電源電子控制裝置性能要求 IEC 62384 CNS 15174 GB/T 24825 KS C IEC 62384 IECPAS 62612 Ed.1 電源供應器內藏式 LED 燈炮. Energy Star CNS GB ( 地區差異 )
兩岸 LED 路燈標準比較 CNS 15233: LED 道路照明燈具性能 燈具的安全應符合 CNS 14335 標準的規定 GB/T24827-2009: 道路與街路照明燈具性能要求 適用 : LED 高壓鈉燈 複金屬燈及螢光燈 燈具的安全應符合 GB 7000.5 標準的規定
兩岸 LED 路燈標準比較 ( 續 1) 台灣 (CNS15233) 大陸 (GB/T24827) 等級 1 等級 2 等級 3 A 類 B 類 C 類 試驗溫度 25±2 枯化點燈 1000 小時 100 小時 (21 小時開,3 小時關 ) 功率因數 PF 0.9 PF 0.95 PF 0.9 電磁雜訊試驗 GB17743 GB17625.1 CNS14115 GB/T 18595 GB/ 17625.2 燈具光效 75lm/W 60lm/W 45lm/W 90lm/W 60lm/W 30lm/W 防水 發光室 IP65 IP66 IP65 IP54 防塵 控制室 IP54 IP44 IP43 IP23 振動試驗 XYZ 三相互垂直方向振動各 12 30 分鐘 ; 振幅 0.35 mm ; 分鐘 ; 正弦波頻率 300~1200 次 / 頻率範圍 10 55 10 分, 每週期 3 分鐘 ; 全振幅 2 mm Hz, 每分鐘一次倍頻循環實施對數掃描 ---
兩岸 LED 路燈標準比較 ( 續 2) 台灣 (CNS15233) 大陸 (GB/T24827) 等級 1 等級 2 等級 3 A 類 A 類 A 類 色溫色溫採 Energy Star SSL 共八級 --- 演色性 --- 60 輸入電流諧波失真 光衰 總諧波失真 33% 各階諧波依 IEC 61000-3-2 規定 3000h 光束維持率 92% ( 不含枯化 1000 h) 光輸出比 --- 75% 70% 65% 點滅 30s-ON/30s-OFF 8000 次 --- 溫度循環 -5 /50 環境下各 16 小時二循環 ( 開機狀態 ) --- --- ---
電壓變動率 耐久性試驗 耐濕點滅試驗 突波保護試驗 台灣 (CNS15233) 輸入電壓 ±10% 中心光強度漂移需小於 ± 5% 50±2 連續工作 360 小時不得低於初始光通量之 90% 溫度 40±2 濕度 90~98%RH 0.5 小時點燈 2.5 小時關燈測試 20 天 1.2/50μs 開路電壓波形 8/20μs 短路電流波形開路試驗電壓為位準 4 試驗三次 大陸 (GB/T24827) --- 熱試驗 --- 1.2/50μs 開路電壓波形 8/20μs 短路電流波形開路試驗電壓為位準 2 試驗三次 LPD --- 影響燈具壽命的關鍵件 兩岸 LED 路燈標準比較 ( 續 3) --- 壓鑄鋁外殼 ; 燈具的塑膠外殼 內部塑膠件和塑膠透明罩防化學腐蝕抗 UV; 橡膠密封件老化
美國能源之星 - SSL 燈具 基本特性 項目相對色溫 (CCT) 色座標一致性色品質維持演色性 (CRI) 待機電力保固 各方向之色座標值差異在 0.004 以內 [CIE 1976 (u, v ) ] 75 0.5W 規格值 SSL 色溫分 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K, 5700K, 6500K 共八級 在壽命期間內之色座標值之變異量需在 0.007 以內 [CIE 1976 (u, v ) ] 3 年
美國能源之星 - SSL 燈具 模組 光束維持率 L 70 35000 hrs ( 商業 / 住宅室外 ) ; 25000 hrs ( 住宅室內 ) 電源供應器 功率因數 最低操作溫度 外殼最高溫測試 輸出操作頻率 電磁干擾 噪音 暫態保護 PF 0.9 ( 商業 ) ;0.7 ( 住宅 ) -20 依 UL1598 量測 TMP PS 低於工廠標示值 120 Hz FCC 47 part 15/18 24 db (Class A) IEEE C.62.41-1991 Class A
美國能源之星 - SSL 燈具 Application Requirements Minimum Light Output Zonal Lumen Density Requirement Minimum Luminaire Efficacy Allowable CCTs..
能源之星 _LED 路燈 LED 路燈初始最低光輸出為 1000lm 燈具類型 最低目標道路發光效率 (lm/w) 輸出光束 < 9,500 lm 遮蔽型 輸出光束 9,500 lms 輸出光束 < 13,300 lm 無遮蔽型 輸出光束 13,300 lm 37 48 53 70
能源之星 _LED 路燈標準配光 4.0% and 1000 lm 48.0% and 12000 lm 20.0% and 5000 lm 4.0% and 1000 lm 3.0% and 750 lm 48.0% and 12000 lm
LED 壽命測量 _LM80 % 95 90 85 80 75 94.1 91.8 燈具最低使用壽命 ( 光輸出 70% 條件 ) 93.1 90.5 25000 小時 35000 小時 92.2 89.2 91.2 88 90.3 86.7 6000 小時光維持比率 89.4 85.5 91.8% 94.1% 88.5 87.6 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 84.3 83.1 86.7 81.9 85.8 80.1 KHrs 不含 1000 小時枯化點燈
1). 參與廠商 : 由 Philips OSRAM Panasonic 及 Toshiba 等 9 家廠商發起 2). 宗旨 : 介面標準 -- Zhaga Consortium a. 沒有定義產品性能 規格, 著重在介面互換性, 防止不相容 light engine 市場分化 b. 降低 LED 開發時間及 LED 產品成本 c. 推動 >1000Lm 燈具應用, 首先推動商店 醫院和戶外 LED 照明產品, 接著針對辦公室 工廠及室內
介面標準 -- Zhaga Consortium ( 續 ) 3). 訂定介面包含 : a. Dimensional/Mechanical: 外型和燈座 b. Electrical: Power, insulation, earth. c. controls: 定義 dimming level, 而不是 dimming 方法 ; 規格化 color, 而不是完成 color 方法 d. Photometric:Lumen output, color, light distribution, 並非光學元件技術 e. Thermal: 定義熱特性及散熱路徑
介面標準 -- Zhaga Consortium ( 續 ) 2011.2.16 Socketable LED light engine with integrated control gear - 嵌燈 Step2: A light engine for indoor lighting
謝謝 敬請指教