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能源之星成為LED技術新舞台
最終標準發佈 照明產業下一步

【作者: 王岫晨】   2010年06月08日 星期二

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隨著高亮度發光二極體(HB-LED)全面改善光輸出、能效及成本,同時結合小巧、低壓工作及環保等眾多優勢,LED照明正掀起一場照明革命。而在節能環保的趨勢下,LED照明自然也成為眾多規範機構所瞄準的目標。



能源之星標準定案 LED產業日漸茁壯


能源之星標準在經過了三次草案的發佈後,美國能源部(DOE)終於對LED光源燈具的能源之星標準發佈了最後的確認版本,並要求於2010年8月31日生效。



能源之星標準的發佈,明顯看出美國能源部亟欲藉著LED照明標準的發佈,讓相關業者的LED照明產品規格有所依循,並讓LED照明產業獲得適度的保護,才不至重蹈CFL的覆轍。早期CFL的推廣,因產品品質良莠不齊,導致許多負面的使用經驗,也成為後來產品推廣困難的導火線。



仔細檢視能源之星的新版固態照明標準,該標準的一項重點,就是要求多種家用照明產品的功率因數(PF),最低需達到0.7,這些產品包括可攜式檯燈、櫥櫃燈具及戶外走廊燈等。這些LED照明燈具的功率一般在1到12 W之間,屬於低功率應用,而這類低功率應用最適合的電源拓撲結構是隔離型反激拓撲結構。但目前多數用於設計這些電源的標準設計,通常其功率因數僅在0.5至0.6的範圍之間。



能源之星標準為LED這類固態照明提供了新的量化標準,這對LED照明產業是件好事,代表LED產業有可以遵循的節能規範,加上先前發表過的安規規範,LED照明產品已經能夠慢慢地在公家部門與民間部門的市場中茁壯。



能源之星成為尬技術的新舞台


美國能源部的能源之星,針對整體式LED燈具的最終版草案已經發佈。為了避免過去曾經影響CFL之問題再次出現,美國能源部也盡力確保貼上能源之星標章的LED燈泡能完全名符其實,取代目前市面上的燈泡,並避免傳統燈具的問題重演。此外,第三版也修正了業界對於第二版草案的疑慮與建議。



觀察目前能夠取代白熾燈的LED照明燈具,仍然是以MR16鹵素燈、崁燈與聚光燈、吸頂燈、以及閱讀燈等應用為主。而包括辦公室照明、居家室內的主照明等,都還需要一段時間的開發才能普及。



LED照明應用為設計工程師帶來的挑戰,就是既需要增加能源效率,又要改善功率因數,並提高產品的可靠性。具體來說,在提高效率與良好散熱之間,工程師必須致力提升效能,既使是在低功率或輕載時也是如此。功率因數校正(PFC)並不是只有在較高功率電平時才會要求,相對較低的功率時也會要求PFC。



在這些設計中,最常面對的,就是空間受限的問題,特別是在以LED 照明替代傳統燈泡的應用中。此外,整體的可靠性也非常重要除了輸入電源範圍要更寬之外,還面臨一些特定的照明需求,如透過三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)調光等。



要解決這些LED照明應用的設計挑戰,便需要採用更新的技術或最佳化的電源拓撲架構及方案。以平面電視背光應用為例,為了將效能提升至最高,可將傳統採用的冷陰極管(CCFL)背光更換為LED 背光,如直下式背光或側光式背光等,不僅有助於平面電視設計的薄型化,還可以降低攻耗,提高效能。



能源之星針對LED的最新版標準草案發佈之後,LED照明相關廠商都必須在產品上做出改變,才能滿足全新的規範要求,例如LED驅動器就必須滿足新的功率因數校正需求,這相對為LED產業帶來新的商機,也成為LED相關廠商競賽自家技術的新舞台。在美國能源之星標準發佈之後,期待美國以外的其它國家或地區,也能儘早訂定相關規範與標準,以加速LED照明的普及,並儘早達到節能減碳的目標。



(表一) 2009年12月3日,能源之星發佈了《整體式LED燈能源之星認證》最終版。這些標準適用於整體式LED燈 ,它被定義為一種包含發光二極體、一個整合LED驅動器、和一個用於通過ANSI標準燈座/插座連接到支電路的標準燈頭。這些標準包括非標準形整體式LED燈,以及計畫取代通用白熾燈、裝飾燈和投射燈等LED燈。




能源之星標準要求
















































































相關色溫(CCT)及深紫外(Duv)

燈必須包含下列指定的相關色溫(根據 ANSI C78.377-2008)中的一種,且範圍落在附件中定義的七階色度四邊形內。

標稱相關色溫

目標色溫(K)及公差

目標Duv及公差

2700K

2725 ± 145

0.000 ± 0.006

3000K

3045 ± 175

0.000 ± 0.006

3500K

3465 ± 245

0.000 ± 0.006

4000K

3985 ± 275

0.001 ± 0.006

顏色維持


(Color Maintenance)

產品最低流明維護測試週期(6000小時)內的色度變化在CIE 1976 (u’,v’)色度圖上在0.007之內。

顯色指數


(Color Rendering Index;CRI)

最低顯色指數(CRI)為80

調光


(Dimming)

燈可以是可調光的,也可以是不可調光的。產品包裝上必須清楚表明是否可調。


製造商對於合格的可調光產品,應提供網頁以發佈有關調光器相容的資訊。

擔保


(Warranty)

從購買之日起必須為燈提供至少3年擔保,包括修理或更換。

允許燈頭


(Allowable Lamp Bases)

必須是在ANSI_ANSLG標準C81.61-2007中列出的燈頭

功率因素


(Power Factor)

≥ 0.70 (P> 5W);對於功率小於等於5 W以及低壓燈,無最低功率因素要求

最低工作溫度


(Minimum Operating Temperature)

整體式燈的最低工作溫度為-20°C或更低

LED工作頻率

≥ 150 Hz

電磁和無線電頻率(射頻)干擾(Electromagnetic and Radio Frequency Interference)

製造商為住宅應用指定的電源必須符合FCC消費者使用要求(FCC 47 CFR Part 15 消費者使用限值)。

噪音(Noise)

整體式燈的聲音等級應為A級

暫態電流保護


(Transient Protection)

電源應符合IEEE C.62.41-1991中A類操作。

工作電壓


(Operating Voltage)

燈應該在額定標稱電壓120、240或277 VAC,或12或24VAC或VDC下工作


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