LED及其应用产品检测技术标准进展

　　摘要：LED 作为一种新型高效的固态光源，近几年来发展很快，并受到各国政府的重视。在这个过程中，各主要国家都非常重视LED 相关标准的研究和制定。文章结合LED 的特性要求，介绍了国内外标准组织在LED 相关领域的标准制定情况，比较分析了各国LED 标准体系的特点，并提出我国LED 标准化制定的发展方向。

　　引言

　　LED 作为一种固体光源，随着这几年逐渐向普通照明领域过渡，被公认为有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，并带来人类照明发展的第二次革命。随着LED 产业的发展和技术水平的提升，世界主要生产LED 上、中、下游产品的国家都将LED 相关标准的制定视为增加行业话语权的重要方式。在这样的大环境下，我国在汲取以往产业发展过程中的经验和教训后，也积极、大力地投入到此次LED 产业相关标准的制定中来，把标准的规范作为更好地引导行业健康、快速发展的重要推动力。到目前为止，国内外许多学者在关于LED 标准体系制定方面都有过广泛而深入的探讨。

　　1 我国LED 标准化工作的进展

　　在我国，LED 的标准化工作主要是由不同领域的标准工作组、标准化委员会以及标准研究机构，根据LED 不同研究及应用领域分别起草、制定的。以下将根据这些不同的LED 标准机构分别予以介绍。

　　1.1 工业和信息化部半导体照明技术标准工作组（简称LED 标准工作组）

　　工业和信息化部主要围绕着LED 芯片、LED 用荧光粉以及LED 单管的行业标准进行制定。在应用产品方面，主要是由平板显示工作组制定了关于LED 显示屏方面的标准，这些标准的制定，旨在推动LED 的上、中、下游制造产业的快速、良性发展，并填补国标在这方面的空白。目前，工信部标准工作组已经制定的主要标准如表1 所示。

表1 工信部半导体照明技术标准工作组已制定的系列标准

　　从表1 中我们可以看出，LED 热阻抗测试方法早在2000 年就已经颁布实施，而其它标准在时隔十年之后才颁布，可见我国对LED 相关产业的关注还是较早的。LED 产业在近几年得到了较大发展，形成了较为完整的产业链，作为整个产业链的基础部分———上中游产业，其相关标准的制定显得尤为紧迫，因此工信部半导体照明技术标准工作组在2009 年制定并颁布了9 个相关标准。然而由于标准制定工作刚刚开始，因此只对于一些基础的芯片、单管测试以及基本概念进行了规范，其中包括SJ/T11393- 11401。

　　从技术角度来讲，LED 单管热阻抗对LED 的性能有着重要的影响。对于单个LED 发光管，降低PN结温和LED 的热阻是提高其光效直接的途径之一。LED 芯片的半导体材料中空穴、电子在电场的作用下，发生运动、复合，使得一部分能量产生有效的光电效应，发出光子；而另一部分能量则以热量的形式导致PN 结区芯片发热，这就导致结温上升时，LED 的发光效能随之变差，光通量下降，当升至极限结温125℃时，光通量就会急剧下降，直至损坏，同时也会使LED 的发光波长变长，颜色发生红（漂）移，显示效果发生偏色[5- 6]。因此，工信部半导体照明技术标准工作组针对LED 单管的热阻测试方法进行的规定中，就涉及到了LED 管的稳态热阻和瞬态热阻抗两个方面，其中瞬态热阻抗的测试对于产品筛选有着重要的指导意义。

　　而在信息社会化的今天，显示器被越来越多地作为信息传递的工具，特别是在北京奥运会、上海世博会以及广州亚运会等大型活动，以及重大活动中所使用的LED 显示器件，大大加快了产业化发展的脚步。在此背景下，工信部平板显示工作组制定了LED 显示屏通用规范以及体育场馆用LED 显示屏规范。

　　同时，由于LED 单管功率的不断提高，其辐通量、亮度等参数也会随之增大，这就会导致光污染的问题。所以，在大功率发光二极管即将被广泛运用于普通照明用途时，统一规范LED 的芯片及其光学、色度学、电学的参数测试方法就显得非常重要。而管用荧光粉质量也会对LED 的光学、色度学造成重要的影响，具体的影响因素将在下面讨论白光LED 灯用稀土黄色荧光粉的系列国标时予以介绍。

　　1.2 全国稀土标准化技术委员会

　　当前，全国稀土标准化技术委员会制定了《白光LED 灯用稀土黄色荧光粉》系列标准，这些标准主要是由厦门通士达新材料有限公司负责起草，其他一些相关企业参与起草的。具体标准如表2 所示。

表2 全国稀土标准化技术委员会已制定的系列标准

　　表2 所示的标准中，主要包含了白光LED 灯用稀土黄色荧光粉总的产品标准和系列试验方法标准，其中六个标准已经在2010 年2 月份开始实施，另外两个标准也将于2011 年5 月份实施。

　　我们知道，随着日亚在1996 年利用蓝光LED激发荧光粉制造出白光LED 后，LED 用荧光粉已经成为半导体照明技术中的关键材料之一，它的发光特性直接决定了白光LED 的亮度、显色指数、相关色温及效率等性能。因此，统一LED 荧光粉的测试方法和对测试结果的评价就显得很重要。因为荧光粉的粒度与粒度分布不仅直接影响荧光粉的发光亮度、光输出效率、荧光膜的膜厚，而且会终影响发光器件的亮度；而其转化效率和化学性质的稳定性也是影响LED 发光器件发光效率的主要因素。因此，全国稀土标准化技术委员会关于LED 用黄色荧光粉标准进行详细的规范对LED 行业的发展具有重要的指导意义。

　　1.3 全国照明电器标准化技术委员会（简称照明标委会）

　　从目前LED 应用领域来说，主要有作为LCD的背光源、屏幕显示器、景观照明灯、交通信号灯和汽车用灯等领域。而随着LED 制造技术的不断进步和突破，特别是光效的不断提高，以及规模效应的形成和制造成本的降低，LED 作为高效、绿色的照明产品被快速推广应用，这就需要我们对整个LED 照明产品的光学、安全和环境性能提出更高的要求。为此，全国照明电器标准化技术委员会对LED 照明及其相关产品的上述性能进行了标准规范，其制定的主要系列标准如表3 所示。

表3 全国照明电器标准化技术委员会已制定的系列标准

　　在表3 的标准中，关于LED 的道路、街路照明和普通照明的性能要求比较引人注目，因为它们涉及到LED 作为照明光源的大规模应用问题。

　　从表3 可以看出，全国照明电器标准化技术委员会并没有对LED 隧道灯、LED 筒灯、LED 管形灯的标准做出规范，而这些灯具产业的发展已经初具规模，迫切需要相关标准予以规范。

　　对于LED 隧道灯来说，虽然《JT/T 609- 2004公路隧道照明灯具》标准中规定了以荧光灯、钠灯等气体放电灯为光源的公路隧道用照明灯具外的其它隧道用灯具可参照执行，但是LED 隧道灯中的LED光源与荧光灯、钠灯等气体放电灯传统光源的特性有着很大的不同，因此，有必要单独对LED 隧道灯进行标准的规范。

　　同时，LED 管形灯与传统的荧光灯有很大的不同，虽然其启动特性好、没有高低频率之分，但是其光源的发光具有方向性，所以做成的灯具其出光面也不是360°的。同时，用相对法的传统积分球测试LED 管形灯的光通量，还存在着探测器的灵敏度R（λ）和光谱视见函数V（λ）不匹配、积分球内物体的自吸收效应和散热等问题。因此，用积分球相对测试法测量LED 管形灯的光通量会比用这种方法测量传统荧光灯的光通量带来更大的测试误差，所以有必要进行更加深入的研究和细致的规范，减少测试误差。

　　而为了更好地配合国家正在大力实施的“节能减排”措施和推行“绿色低碳”生活，也有必要提前把普通照明用自镇流LED 灯像普通照明用自镇流荧光灯一样纳入能效限定值及能效等级部分。如此一来，必将促使企业提高生产工艺和设计技术水平，促进LED 普通照明产业的发展。因此，国家标准制定单位有必要尽早出台关于这方面的标准规范，进一步推动企业实现产业升级。

　　1.4 全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会（SAC/TC 223）

　　随着越来越多的LED 灯应用到交通信息导向、警示等标志，国家交通工程设施（公路）标准化技术委员会制定了如表4 所示的相关标准。

表4 全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会已制定的系列标准

　　对于表4 中所颁布的标准来说，高速公路上应用的LED 控制标志灯，由于涉及到灯具本身在自然界恶劣环境中所需的特定性能要求，更重要的是，汽车在高速的行驶过程中，LED 标志灯不但要对司机起到提示或警示作用，并且要尽量减少对他们视觉的不良影响，消除安全隐患。同时，LED 控制标志灯安装在高速公路上也要易于使用、维护等。所以，全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会对交通道路上使用的LED 灯进行标准的制定是很有必要的。

　　1.5 台湾地区标准检验局

　　我国台湾地区的经济主管部门自2001 年以来主要针对LED 应用产品和LED 组件及模块的光、电、热性能标准进行了制定，具体标准如表5 所示。

表5 台湾经济部标准检验局自2001 年以来已制定的系列标准

　　从表5 中我们可以看出，台湾地区的标准检验局主要是在2001 年和2007 年这两年间对LED 应用于交通信息引导方面的产品标准进行了制定，而后对LED 模块的电源电子式控制装置和LED 道路照明灯具应用产品进行了标准制定。而其它的LED应用产品标准还未颁布。

　　但是，台湾标准检验局在2001 年前就有了关于LED 显示屏、通信用LED 以及LED 芯片等系列的标准，并已于2007 年整合岛内上、中、下游LED 照明相关生产厂商成立了LED 照明标准及品质研发联盟，结合工研院丰富的标准制订经验，通过交流讨论，形成了LED 产业链上的产品测试方法和规范草案，以此来提升LED 产业的发展水平。这种对LED相关产品的标准制定采用产学研结合的模式，并吸引LED 产业链上的更多生产企业参与标准制定的做法，对我们具有很好的学习和借鉴作用。

　　2 国际标准组织和其他主要发达国家LED 标准化进程

　　2.1 国际两大标准化组织对LED 标准的制定情况。

　　目前，国际上主要有国际照明委员会（CIE）与国际电工委员会（IEC）两大标准化组织对LED 的规范和技术标准进行制定，其中CIE 是世界光、辐射以及照明方面的权威组织。

　　目前，CIE 共有8 个分部，其中4 个分部与LED有关，如表6 所示。

表6 CIE 已制定或正在制定的技术和标准

　　而在IEC 制定的标准中，与LED 有关的也有7个，如表7 所示。

表7 IEC 已制定的标准

　　在表6 中，我们看到CIE 已经制定了“LED 发光强度测量”和“灯和灯系统的光生物安全”两份标准，其它以技术形式发布。这说明CIE 组织侧重于LED 基础测试方法和规范，强调基础和方法。同时，还需要说明的是，在第1 分部中，CIE 191: 2010基于视觉功能的中间光度学推荐系统的技术虽然并不只是针对LED 的规范，但是随着LED 越来越多地应用于道路照明、户外照明和其它夜间交通照明中，用它来评价这些产品的光学性能就会显得越来越重要。

　　而IEC 则注重于产品安全要求和性能要求，主要是以标准形式颁布。在表7 中，IEC 制定的LED应用产品标准，相对于国内已经颁布的这方面的标准来说还很少，远远满足不了产业发展的需求，不利于LED 产品的应用和推广。所以，国内LED 应用产品标准制定者在参与国际标准制定方面应该大有可为。

　　2.2 发达国家LED 标准制定情况

　　现在，世界上环保低碳生活概念深入人心，主要发达国家都在大力推行半导体固态照明事业。为了抢占LED 产业的制高点，这些国家都在LED 标准的研究和制定方面给予了很大的投入。

　　在美国，关于LED 标准的制定主要由美国能源部（DOE）牵头组织，北美照明学会（IESNA）、美国国家标准学会（ANSI）、美国电器制造商协会（NEMA）、美国国家标准与技术研究院（NIST）、加拿大标准协会（CSA）、UL 安全公司及固态照明科技联盟（ASSIST）等相互密切合作，先后制定了《普通照明用LED 寿命评估技术规范》等标准，并建立了相应的LED 测试方法和技术标准。

　　在日本， 则成立了LED 照明推进协议会（JLEDS），联合日本照明学会（JIES）、日本照明委员会（JCIE）、日本照明器具工业会（JIL）以及日本电球工业会（JEL）四团体，侧重研究照明用白光LED 的测试方法和技术标准。

　　而韩国技术标准局（KATS）也在2007 年宣布要在今后的三年时间里，计划发布15 个LED 相关国家标准。

　　在欧洲的一些国家里，他们也制定了LED 模块、LED 连接件、LED 控制装置等标准，并等同采用欧盟和IEC 的相关标准。

　　3 结论

　　现阶段，我国不同的标准职能部门根据自己的优势分别制定了LED 产业链上相应的行业及国家标准，并不断加以完善，使我国在LED 标准化方面不断取得进展和突破。与我国大陆不同的是，台湾地区对LED 标准的制定采用了产学研结合的模式，并由上、中、下游厂商组成标准制定的联盟形式；美国和日本则联合国内的不同标准协会，统筹规划，并注重普通照明用LED 标准的研究和制定；欧洲一些国家也通过采用欧盟和IEC 的相关标准来形成自己国家的标准。而当前，我国由于制定LED 标准的部门较多，标准中的一些技术术语、检测方法和性能要求没有完全统一，因此，我国应该加大对LED 标准研究及制定的工作力度，借鉴台湾地区的经验，采用产、学、研相结合的模式，同时增加与国外相关LED 标准组织同行的交流，并积极参与国际标准的制定，限度地提升我国在国际LED 标准中的话语权，从而推动我国LED 产业更加健康、快速地发展。