1 概述
在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中, 燈與燈具的概念和定義均是明確的。燈與燈具都有各自適用的產(chǎn)品標準、配套技術(shù)標準和應(yīng)用標準對其產(chǎn)品質(zhì)量和安全使用進行規(guī)范, 很好地解決了燈與燈具的配套、更換等問題。只要符合相關(guān)標準, 任意廠家生產(chǎn)的燈與任意廠家生產(chǎn)的燈具均能實現(xiàn)互換。但是, 在LED 照明器具(在未明確其屬性及定義前暫稱為LED照明器具, 下同)日益廣泛地進入傳統(tǒng)照明領(lǐng)域后, 一些看似簡單的問題卻變得令人困惑起來。由于LED 照明器具所具有的特殊的光學(xué)特性和構(gòu)成方式, 某些LED照明器具具有“燈”的典型特性, 某些LED 照明器具卻具有“燈具”的典型特性, 還有某些LED 照明器具既具有“ 燈”的特性又具有“燈具”的特性。在這些特性的區(qū)別和聯(lián)系沒有弄明白前, 很難確定傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中關(guān)于“燈”與“燈具”的一些定義、名詞術(shù)語、技術(shù)參數(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量要求對各種類型LED 照明器具是普遍適用還是部分適用。從目前已出臺的一些關(guān)于LED 照明器具的國家標準、行業(yè)標準、聯(lián)盟標準或相關(guān)刊物、雜志文獻以及生產(chǎn)企業(yè)的企業(yè)產(chǎn)品標準、產(chǎn)品目錄和產(chǎn)品簡介中, 一些定義、名詞術(shù)語、技術(shù)參數(shù)不一致或互相矛盾的地方相當(dāng)多, 一些標準簡單地沿用傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中的技術(shù)要求, 沒有體現(xiàn)LED 照明器具的技術(shù)特點。筆者就是想通過對一個看似簡單的問題: LED 照明器具是“燈”還是“燈具”的討論, 力求弄清不同類型LED 照明器具的定義及其相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量特征, 并對如何規(guī)范不同類型LED 照明器具作出一些改進的建議。
2傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中的“燈”與“燈具”
在對LED照明器具的技術(shù)特點與傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中的“燈”與“燈”的區(qū)別和聯(lián)系討論前, 有必要對傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中的“燈”與“燈具”進行一下回顧。
所謂“燈” (或燈泡)通常是所有類型電光源的一種俗稱。它有時可代表某一類電光源, 如人們常稱的白熾燈、低氣壓放電燈、高強度放電燈等等, 有時它又可代表某一種電光源, 如普通照明用鎢絲白熾燈、雙端熒光燈、高壓鈉燈等等。幾乎所有的“燈”都有兩個共同的特征: 其一都具有標準化的燈頭, 通過標準化的燈座進行電連接, 如普通照明用鎢絲白熾燈、高壓鈉燈等通常采用螺口燈頭(如E27、E40…… )或插口燈頭(如B22d…… ), 雙端熒光燈等通常采用插腳式燈頭(如G13……) 。由于燈頭、燈座均標準化了, 符合標準要求同類型的燈可實現(xiàn)互換; 其二除部分為滿足特殊要求而專門制作的燈(如投光燈, 射燈…… )外, 絕大多數(shù)燈的出射光均是沿空間均勻?qū)ΨQ分布的。80年代由于三基色熒光粉成功用于照明領(lǐng)域, 使管形熒光燈的緊湊化成為可能, 由此產(chǎn)生了一種新光源(主要指結(jié)構(gòu))自鎮(zhèn)流熒光燈, 在其產(chǎn)品標準中定義為: 即含有燈頭、光源及使燈啟動和保持穩(wěn)定燃點所必需的裝置并使之為一體的燈, 不損壞燈, 它們是不可拆卸的。
從結(jié)構(gòu)上這類燈有創(chuàng)新, 但上面所述兩條基本特性它仍然滿足。
在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域, 幾乎所有面市進入流通領(lǐng)域成為消費產(chǎn)品的電光源(燈或燈泡), 不管類型如何, 都有相關(guān)的國家標準、行業(yè)標準進行規(guī)范。不同的生產(chǎn)廠家只要按相同的產(chǎn)品標準生產(chǎn), 產(chǎn)品符合相關(guān)產(chǎn)品標準要求, 品質(zhì)雖會有差異, 但互換性應(yīng)該是沒有問題的。
所謂“燈具”, 在GB 7000. 1- 2007 / IEC 60598-1: 2003 《燈具第1部分: 一般要求與試驗》中的定義為: “凡是能分配、透出或轉(zhuǎn)變一個或多個光源發(fā)出光線的一個器具, 并包括支承、固定和保護光源必需的所有部件(但不包括光源本身), 以及必需的電路輔助裝置和將它們與電源連接的裝置。注: 采用整體式不可替換的發(fā)光器被視作一個燈具, 但不對整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈進行試驗。”在GB 7000. 1 中也有關(guān)于自鎮(zhèn)流燈的定義, 在進行下面的討論前有必要先提及。自鎮(zhèn)流燈定義: “提供一個燈頭、內(nèi)裝一個光源以及光源啟動和穩(wěn)定工作必需的所有附加元件的部件, 除非永久性破壞, 否則其部件不能拆卸。注1: 自鎮(zhèn)流燈的光源部件是不能替換的。注2: 鎮(zhèn)流器部件是自鎮(zhèn)流燈的一部分, 不是燈具的一部分。在使用壽命終了時自鎮(zhèn)流燈即被丟棄。注3: 試驗時, 自鎮(zhèn)流燈被看作常規(guī)的光源。注4: 具體例子和更多信息見IEC 60972。”
從燈具的定義筆者認為主要應(yīng)理解以下幾點:
1)作為一種器具它的主要作用是要能改變該燈具所使用光源出射光的分布。
2)在燈具的部件中是不包括光源本身的, 因為在同一燈具中光源是可以互換和更換的。
3)在定義的注“采用整體式不可替換的發(fā)光器被視作一個燈具, 但不對整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈進行試驗。”中“整體式不可替換的發(fā)光器”的定義不夠明確, 這正是后面將討論到LED 照明器具定義出現(xiàn)困惑的關(guān)鍵之處。這里沒有用光源而是用的“發(fā)光器”, 顯然不僅僅指的是光源(不管其是否是整體式)而應(yīng)該包括上述燈具定義中的所有部件(或部分)而構(gòu)成的整體。整體式不可替換指的是燈具的所有部件還是僅指整體式光源或整體式自鎮(zhèn)流燈, 應(yīng)該弄明白。如果僅指的是整體式光源和整體式自鎮(zhèn)流燈, 將整體式不可替換的發(fā)光器視作一個燈具無可非議; 但如果指的是包括鎮(zhèn)流器在內(nèi)的所有部件, 如符合上述自鎮(zhèn)流燈的定義為何又不可以定義為自鎮(zhèn)流燈呢?
這個問題留待后面再討論。
GB 7000. 1等同采用IEC 60598- 1: 2003, 關(guān)于燈具的這一定義應(yīng)該是具備權(quán)威性的。GB 7000系列燈具國家標準共有19個部分, 基本包括了目前所有領(lǐng)域中所使用的燈具。GB 7000系列燈具國家標準的特點是規(guī)范燈具的安全要求而未涉及燈具的性能要求(光度數(shù)據(jù))。如上述, 燈具一般不包括光源, 而在同一燈具中使用不同光源其照明效果可能完全不同, 國家標準不作性能參數(shù)值的規(guī)定是明智的。但為保證測試數(shù)據(jù)的可靠性、可比較性等要求, 也出臺了一些有關(guān)燈具通用性能參數(shù)的測量方法標準, 用以指導(dǎo)、規(guī)范燈具通用性能參數(shù)的測量。
如上述, 在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中“燈”與“ 燈具”的定義是清淅、明確、準確的, 各自的分類也是清淅、明確的。對一個照明器具不存在是“ 燈”還是“燈具”這樣簡單而可笑的問題。
3 LED照明器具
近年來, LED照明器具在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛, 在各種照明場合基本都可看到LED 的身影。由于其照明功能和結(jié)構(gòu)的特殊性及LED 器件技術(shù)的飛速發(fā)展, 在一定時間內(nèi)很難形成統(tǒng)一的產(chǎn)品標準。參照什么標準或如何制訂適用的產(chǎn)品標準來規(guī)范各種LED 照明器具, 是一個困擾業(yè)界的問題。造成有的所謂標準很難執(zhí)行。“高工LED”雜志中甚至發(fā)出了“多項標準出臺行業(yè)混亂仍未終結(jié)”的呼聲。筆者認為可參照如前所述傳統(tǒng)照明領(lǐng)域中燈與燈具的區(qū)別和聯(lián)系, 首先搞清楚LED 照明器具是“ 燈”還是“燈具”這一“簡單”問題, 明確各種LED 照明器具的正確定義和類別, 后面的問題是可以解決的。
1)具備“燈”特性的LED照明器具
以已開始進入室內(nèi)照明的雙端LED 熒光燈為例,雙端LED熒光燈研制的方向即是為了替代傳統(tǒng)的雙端熒光燈( T8、T5)。其外形、外形尺寸、燈頭型式等與雙端熒光燈( T8、T5)相同, 相關(guān)色溫(可調(diào))、一般顯色指數(shù)等與雙端熒光燈( T8、T5)相近。一般分為電源內(nèi)置型或電源外置型, 無論何型均只需簡單改變現(xiàn)有燈具中的電連接方式, 就可取代雙端熒光燈( T8、T5)在現(xiàn)有燈具中使用。這是一種典型的燈, 因此定義為雙端LED熒光燈是恰當(dāng)?shù)?。參考雙端熒光燈安全要求標準并針對雙端LED 熒光燈的一些特殊性: 雙端LED熒光燈燈頭插腳及燈座的電連接方式與雙端熒光燈不同; 電源內(nèi)置型且又有部分金屬外殼參與散熱(雙端熒光燈除燈頭外沒有外露金屬部件)等作出特殊規(guī)定即可形成雙端LED熒光燈安全要求標準。參考雙端熒光燈性能要求標準并針對雙端LED 熒光燈的一些特殊性: 由LED 自身的光特性決定, 雙端LED熒光燈的出射光不再是按空間均勻?qū)ΨQ分布等, 在相關(guān)參數(shù)的測量方法上作一些特殊規(guī)定即可形成雙端LED熒光燈性能要求標準。
2)具備燈具特性的LED 照明器具
以目前應(yīng)用比較廣泛的LED臺燈為例, 無論其光源部分是否整體不可替換, 按前述燈具的定義都應(yīng)視其為一種可移動燈具。為保證安全, GB 7000. 1 -2007在燈具的分類中已刪去了0類分類并在相關(guān)條款中將0類的相應(yīng)規(guī)定刪去。這就意味著不再允許生
產(chǎn) 0類燈具。但LED 臺燈類產(chǎn)品中相當(dāng)一部分還是0類結(jié)構(gòu), 而且由于散熱需要, 大多數(shù)LED 照明器具均具有金屬外殼, 生產(chǎn)LED 臺燈的企業(yè)未必清楚GB 7000. 1- 2007的新規(guī)定。具備燈具特性, 可以定義為 燈具的LED 照明器具是否完全適用GB7000系列安全標準呢? 答案是否定的, 相關(guān)理由將在后面細述。
3)同時具備 燈與燈具特性的LED照明器具
對同時具備燈與燈具特性的LED 照明器具如何定義, 如前所述這是一個目前困擾業(yè)界的 簡單問題。業(yè)界、學(xué)術(shù)界均有不同看法。有不同看法本不奇怪, 通過充分協(xié)商達成一致就是標準制訂應(yīng)遵循的基本原則。由于種種原因我們的標準政出多門,“高工LED”出現(xiàn)上述的呼聲也就是很自然的了。
在LB /T 001- 2009“整體式LED 路燈的測量方法”中采用的一個定義:
整體式LED 路燈是“一種用于道路照明或街路照明的組合式照明光源裝置, 除一個或多個發(fā)光二極管( LEDs)作為光源發(fā)光外, 還包括光學(xué)、機械、電氣和電子元件, LED 和燈具形成一個整體, LED 是燈具中不可拆卸替換的部件, 在不致混淆的情況下簡稱LED 路燈。分為內(nèi)置控制器(自鎮(zhèn)流)和外置控制器驅(qū)動下工作的兩種情況。”
結(jié)合該技術(shù)規(guī)范的后續(xù)條文理解, 本規(guī)范顯然是將“整體式LED 路燈”定義成了“ 燈(光源) ”。單從條文的表述, 這種定義也是值得商榷的。
1)“組合式照明光源裝置”不知如何定義。只要明確這一定義, 其實“燈”或“燈具”已經(jīng)不重要了。
2) “ LED和燈具形成一個整體, LED 是燈具中不可拆卸替換的部件”結(jié)合前述GB 7000. 1中關(guān)于燈具的定義, 這句話已經(jīng)很清楚地表明了“整體式LED 路燈”是“ 燈具”而不是“燈”。
3)以控制器在燈具內(nèi)的安裝方式(內(nèi)置或外置)來判別是否是自鎮(zhèn)流是不準確的。有關(guān)準確定義可見GB 7000. 1。
4)如果產(chǎn)品真正符合GB 7000. 1中關(guān)于自鎮(zhèn)流燈的定義, 將“整體式LED 路燈”理解為一種自鎮(zhèn)流燈應(yīng)該是可行的。
為什么明明是燈具卻偏要說成是燈呢? 結(jié)合該規(guī)范的后續(xù)內(nèi)容, 答案是明確的。如果定義為燈具,后述中的一些測量儀器、測量方法可能會受到質(zhì)疑,如“ LED 基準控制器”、“標準LED 路燈”等。
綜上所述, LED 照明器具“燈”還是“燈具”并不是一個簡單的問題。在未明確這一問題以前, 各種各樣LED照明器具的產(chǎn)品標準或測試方法標準等技術(shù)法規(guī)還難以制訂。
4 建議
《高工LED》 “LED 路燈標準實驗方法綜述”介紹, 在安全性能試驗方法方面: 廣東標準9. 2 安全按GB 7000. 1、GB 7000. 5、GB 19510. 1……, 陜西標準1. 8安全檢驗燈的安全要求按GB 7000. 1、GB 7000. 5……,深圳標準8. 3 安全的一般要求按GB 7000. 1、GB7000. 5。
在GB /T 24827- 2009中第6. 3條燈具的安全要求規(guī)定燈具的安全要求應(yīng)符合GB 7000. 5的規(guī)定。
在涉及到LED照明器具的安全要求時, 無論是燈還是燈具, 筆者所能見到的標準或規(guī)范, 包括上述所列, 基本上都是引用GB 7000 系列標準, 幾乎沒有看到針對LED照明器具所作的特殊要求。LED 照明器具產(chǎn)品安全要求真的完全適用GB 7000系列標準嗎?
未必是。筆者認為以下幾點值得商榷:
1)安全特低電壓是燈具按防觸電保護型式分類的一個重要依據(jù)。在GB 7000. 1中定義為: “在通過有單獨繞組的安全隔離變壓器或轉(zhuǎn)換器與供電電源隔離開來的電路中, 導(dǎo)體之間或在任何導(dǎo)體與地之間, 不超過50 V 的交流有效電壓值。注1: 直流電壓值正在考慮中; 注2: 假定任何變壓器或轉(zhuǎn)換器在其額定電源電壓下工作, 無論是在滿載或空載, 都不應(yīng)超過此電壓限值。”
與采用單獨繞組的安全隔離變壓器或轉(zhuǎn)換器與供電電源隔離開來的電路的傳統(tǒng)燈具不同, 在大功率LED照明器具中, 基本都采用隔離驅(qū)動電源, 這種隔離驅(qū)動電源輸入端額定電源電壓通常為交流220 V,而輸出端通常為直流, 高的已有近100 V。如前述, 直流電壓值正在考慮中, 如LED照明器具相關(guān)標準不作特殊規(guī)定, 按防觸電保護型式LED 照明器具如何分類? 雖然在GB 7000. 1中直流電壓值正在考慮中, 對于大功率LED 照明器具內(nèi)部(鋁基板電路)已高達100 V 的直流電壓, 由于散熱需要, 外殼又多是金屬材料的現(xiàn)實, 應(yīng)該采取一些什么樣的防觸電保證措施來保證安全呢?
2) GB 7000. 1中關(guān)于絕緣電阻和電氣強度的規(guī)定, 特別是電氣強度的規(guī)定對LED照明器具是否適用也應(yīng)研究。是對驅(qū)動電源與光源( LED )組合體分別試驗還是結(jié)合在一起試驗? 對LED照明器具不同極性的帶電部件之間是否可按GB 7000. 1 規(guī)定施加規(guī)定試驗電壓? 帶電部件與殼體之間有電解電容又怎么辦?
3) GB 7000. 1中關(guān)于耐久性試驗和熱試驗項對LED 照明器具又怎么樣呢? 在本章中僅對鎢絲白熾燈具和氣體放電燈具規(guī)定了相應(yīng)的試驗條件和參數(shù)。
對于發(fā)光原理與工作電路完全不同于鎢絲白熾燈具和氣體放電燈具的LED照明器具, 熱特性有很多特殊的地方, 如何試驗, 不作充分的試驗驗證和相應(yīng)的特殊規(guī)定, 試驗是無法進行的。
上面只是簡單分析了幾點, 不適用的地方還多。本文不再贅述。
建議我們各類標準的制訂者, 對于LED 照明器具, 應(yīng)先搞清楚其是“燈”還是“燈具”。明確分類后才能選定適用的參考標準并引用其相關(guān)條款, 有通用定義或通用要求可借鑒的應(yīng)盡量借鑒, 不要各自為陣, 隨意定義一些本標準(或本規(guī)范) 適用的名詞、定義, 造成眾多標準中名詞、定義不統(tǒng)一的現(xiàn)象。同時針對LED照明器具的光、電、熱特性, 一定要作相應(yīng)的特殊規(guī)定, 不能連引用標準都未認真閱讀, 相關(guān)規(guī)定都未搞清楚就直接引用。制訂標準也是偷不得懶的。