LED進(jìn)入新市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，已廣泛用于交通信號(hào)燈、顯示屏、景觀照明和裝飾照明等，在背光領(lǐng)域市場(chǎng)占有率也逐步提高，許多以前從事傳統(tǒng)光源生產(chǎn)的企業(yè)也紛紛上馬LED項(xiàng)目，產(chǎn)業(yè)投資持續(xù)升溫，光效紀(jì)錄屢次被刷新。日前美國(guó)Cree公司宣布，其白光功率 LED 光效再度突破行業(yè)最高紀(jì)錄，實(shí)驗(yàn)室參數(shù)已達(dá)到 231 lm/W，與2006年6月日本日亞化學(xué)宣布的白色LED的100 lm/W相比，光效提高了一倍多，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，該紀(jì)錄還會(huì)被打破。

隨著光效概念也被用于LED燈具，很多LED燈具也加入到了光效競(jìng)賽的洪流中，生產(chǎn)企業(yè)正在忽視LED光源與LED燈具的產(chǎn)品功能的差異，僅以光效作為燈具性能的標(biāo)桿，單純追求高光效指標(biāo)，忽視其LED燈具作為一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該滿足的可靠性、色質(zhì)量和視覺(jué)舒適性等特性，造成目前國(guó)內(nèi)LED照明燈具市場(chǎng)追逐光效之風(fēng)盛行，市政工程及半導(dǎo)體照明試點(diǎn)示范工程中使用的所謂的“高光效LED燈具”往往達(dá)不到其預(yù)期節(jié)能減排的目的的使用效果，造成較大的負(fù)面效應(yīng)。

針對(duì)目前照明市場(chǎng)的情況，本文闡述了LED光源與LED燈具效能的不同。揭示了追逐光效之風(fēng)從LED光源蔓延LED燈具的原因。強(qiáng)調(diào)了LED燈具產(chǎn)品的燈具效能應(yīng)注意與其他的性能要求的協(xié)調(diào)一致，燈具效能應(yīng)建立在滿足LED燈具各項(xiàng)性能基礎(chǔ)上。

一、光效是光源產(chǎn)品的經(jīng)典性能指標(biāo)

就光源而言，光效是一個(gè)經(jīng)典指標(biāo)，每一種新光源的出現(xiàn)都直接與其達(dá)到的更高的光效有關(guān)，這樣，光效也毫無(wú)例外地成為了LED光源的性能的重要指標(biāo)。當(dāng)然，光源的其他性能指標(biāo)還包括顯色指數(shù)、色品坐標(biāo)、色溫和壽命等等。

對(duì)使用傳統(tǒng)光源的燈具，燈具的出光率，即燈具轉(zhuǎn)換光源光通量的能力，是燈具性能的經(jīng)典指標(biāo)。由于LED光源的性能參數(shù)尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的程度，而且很多燈具使用的LED光源不可替換，所以，光效的概念也被沿用到了LED燈具產(chǎn)品。

二、LED燈具效能有別于LED光源光效

當(dāng)LED光源和LED燈具都使用光效作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，我們首先以分析兩者的內(nèi)涵和差異入手來(lái)了解LED燈具的性能，并使用正確的術(shù)語(yǔ)來(lái)評(píng)價(jià)LED光源的光效和LED燈具的效能。

1、LED光源光效和LED燈具效能的概念

LED光源光效(luminous efficacy of a source)定義是光源發(fā)出的光通量與其所消耗的電功率之比。

LED燈具效能(luminaire efficacy)定義是指在燈具的聲稱(chēng)使用條件下，燈具發(fā)出的初始總光通量與其所消耗的功率之比，單位為lm/W。

“光效”用于評(píng)價(jià)LED光源，“效能”用于評(píng)價(jià)LED燈具，LED光源光效與LED燈具效能都表示電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，是描述照明產(chǎn)品節(jié)能特性的指標(biāo)，但其內(nèi)涵是不同的。

2、不同的光通量

LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(還未裝入燈具的狀態(tài))發(fā)出的光通量。其中LED光源可以是一體化LED燈或一體化LED模塊、半一體化LED燈或半一體化LED模塊或非一體化LED燈或非一體化LED模塊。

LED燈具效能中的分子光通量是指光源裝入燈具、同時(shí)使用所需的LED控制裝置或LED控制裝置的電源后，燈具發(fā)出的光通量。其中LED控制裝置或LED控制裝置的電源可以是整體式、內(nèi)裝式或獨(dú)立式的。使用LED光源的燈具可能使用反射器、擴(kuò)散板。

裝入燈具的光源可能是單個(gè)光源或多個(gè)光源的集合，但由于熱能、電能的相互作用造成的效率損失，以及燈具光學(xué)系統(tǒng)的效率，LED燈具的光通量的并不等于LED光源光通量或其簡(jiǎn)單累加。

LED光源光效中的光通量與燈具效能中的光通量的測(cè)量狀態(tài)不同，前者是在脈沖狀態(tài)測(cè)得，后者是在穩(wěn)態(tài)下測(cè)得。

LED光源光效中的光是無(wú)所指向性的，只要光能發(fā)出來(lái)，東南西北無(wú)所謂的。而LED燈具效能中的光是有所指向性的，光需要發(fā)到有用的區(qū)域。

在使用相同LED光源的情況下，LED燈具的光通量小于LED光源的光通量。

3、不同的輸入功率

LED光源光效中的分母與LED燈具效能中的分母也不相同。例如，對(duì)于非一體化LED模塊, LED光源所消耗的電功率的僅是指LED模塊所消耗的功率，不包括LED控制裝置消耗的功率。LED燈具效能中的消耗的電功率是指燈具的輸入功率，不僅包括LED光源，還包括LED控制裝置所消耗的功率。LED燈具消耗的電功率大于LED光源消耗的電功率。

4、LED燈具效能與LED光源光效的關(guān)系

由于所涉及光通量和電功率的范圍不同，造成LED光源光效不同于LED燈具效能，光源光效遠(yuǎn)大于燈具效能。其一因?yàn)長(zhǎng)ED進(jìn)入燈具后，結(jié)溫升高，光輸出減少(熱損失);其二因?yàn)楣庠催M(jìn)入燈具、并使用LED控制裝置或其電源后存在的系統(tǒng)損耗;其三是光線經(jīng)過(guò)燈具光學(xué)系統(tǒng)后的損失，即燈具效率(光損失)。

燈具效能=光源光效×(1-進(jìn)入燈具后的熱損失)%×(1-系統(tǒng)損耗)×(1-進(jìn)入燈具后的光損失)%

從上面的分析可以看出，光源光效與燈具效能是完全不同的，不能混為一談。

三、LED光源開(kāi)展光效競(jìng)賽，追逐光效之風(fēng)從LED光源蔓延LED燈具

隨著LED光效紀(jì)錄被不斷刷新，正在蔓延的LED燈具光效競(jìng)賽存在以下誤區(qū)：

1、僅提光效，不提色溫和顯色指數(shù)

應(yīng)指出在多少色溫CCT和在多少顯色指數(shù)Ra下的光效，同樣的光效，低色溫比高色溫難度顯然大得多。

美國(guó)能源之星對(duì)固態(tài)照明室內(nèi)燈具的相關(guān)色溫的要求：應(yīng)是下列標(biāo)稱(chēng)的相關(guān)色溫(CCT)的一種：2700K、3000K、3500K、4000K、5000K(僅限于商用)。能源之星對(duì)固態(tài)照明室內(nèi)燈具：5700K、6500K色溫是不允許的。

2、僅提光效，不提照明舒適性

當(dāng)光效競(jìng)賽的風(fēng)從光源刮到燈具時(shí)，盲目追求燈具效能的另一個(gè)現(xiàn)象該加的防眩光的擴(kuò)散板省掉了，忽略了燈具的舒適性，沒(méi)有考慮眩光控制。

3、僅提光效，不談可靠性

為了盲目追求燈具效能，室外燈具該加的防護(hù)罩省掉了，使不該暴露的部件暴露，忽視了LED燈具的可靠性。

四、LED燈具標(biāo)記普遍存在功率低標(biāo)、光通量高標(biāo)的現(xiàn)象

由于與效能相關(guān)，我們關(guān)注了276個(gè)LED筒燈產(chǎn)品上標(biāo)記的輸入功率和額定光通量與實(shí)測(cè)值的偏離情況，發(fā)現(xiàn)功率低標(biāo)、光通量高標(biāo)的現(xiàn)象普遍存在，這種偏離將導(dǎo)致產(chǎn)品 “光效”虛高，推高LED燈具效能的實(shí)際水平。

1、功率低標(biāo)、光通量高標(biāo)的情況

LED燈具的輸入功率是產(chǎn)品效能計(jì)算公式中的分母，相同光通量時(shí)較低的輸入功率表明產(chǎn)品的效能較高，降低產(chǎn)品的輸入功率就能提高產(chǎn)品的效能。在標(biāo)記產(chǎn)品特性時(shí)，就可能存在功率盡量低標(biāo)的現(xiàn)象。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量可以得到LED燈具的輸入功率，并利用公式(1)計(jì)算其占燈具標(biāo)記的輸入功率的百分比數(shù)值，我們可以得到實(shí)測(cè)功率與標(biāo)稱(chēng)輸入功率的偏差ηP。

ηP=(實(shí)測(cè)功率/標(biāo)稱(chēng)功率)*100% (1)

計(jì)算結(jié)果的意義：

-ηP=100%，實(shí)測(cè)功率與標(biāo)稱(chēng)值一致，標(biāo)稱(chēng)值沒(méi)有偏離。

-ηP<100%，實(shí)測(cè)功率小于標(biāo)稱(chēng)值，標(biāo)稱(chēng)值偏高。

-ηP>100%，實(shí)測(cè)功率大于標(biāo)稱(chēng)值，標(biāo)稱(chēng)值偏低。

輸入功率標(biāo)稱(chēng)值偏低將使計(jì)算的LED筒燈效能偏高。

為了直觀的了解整個(gè)樣本的分布情況，我們將測(cè)得的276個(gè)燈具數(shù)據(jù)用散點(diǎn)圖直觀的表示，見(jiàn)圖1。

圖1 實(shí)測(cè)功率與標(biāo)稱(chēng)功率偏差(%)的散點(diǎn)圖

由圖1可以看出，數(shù)據(jù)主要分布在90%到120%的區(qū)間內(nèi)。如果規(guī)定實(shí)際功率與額定功率允許的偏差限值時(shí)，偏差合格率的相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 規(guī)定不同偏差限值時(shí)的合格率數(shù)據(jù)

?分析表1可以看出：

表1中，ηP<100%,即實(shí)測(cè)功率小于標(biāo)稱(chēng)功率的樣品為114個(gè)，ηP=100%,即實(shí)測(cè)功率等于標(biāo)稱(chēng)功率的樣品為2個(gè)，而ηP>100%,即實(shí)測(cè)功率大于標(biāo)稱(chēng)功率、標(biāo)稱(chēng)功率低標(biāo)的樣品160個(gè)，占總數(shù)的57.98%，說(shuō)明目前市場(chǎng)上大量存在功率低標(biāo)、誤導(dǎo)消費(fèi)者的現(xiàn)象。

如果允許10%的功率低標(biāo)，即根據(jù)公式(1)計(jì)算的偏差≤110%為偏差限值時(shí)，46個(gè)燈具將超出允許的偏差，在276組燈具中，不合格率為16.7%。

2、光通量

LED燈具的光通量是產(chǎn)品效能計(jì)算公式中的分子，相同輸入功率時(shí)較高的光通量表明產(chǎn)品的效能較高，升高產(chǎn)品的光通量就能提高產(chǎn)品的效能。在標(biāo)記產(chǎn)品特性時(shí)，就可能存在光通量盡量高標(biāo)的現(xiàn)象。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量可以得到LED燈具的光通量，并利用公式(2)計(jì)算其占燈具標(biāo)記的額定光通量的百分比數(shù)值，我們可以得到實(shí)測(cè)光通量與額定光通量的偏差ηL,如公式2所示：

ηL=(實(shí)測(cè)光通量/額定光通量)*100% (2)

計(jì)算結(jié)果的意義：

-ηL=100%，實(shí)測(cè)光通量與標(biāo)稱(chēng)值一致，標(biāo)稱(chēng)值沒(méi)有偏離。

-ηL<100%，實(shí)測(cè)光通量小于標(biāo)稱(chēng)值，標(biāo)稱(chēng)值偏高。

-ηL>100%，實(shí)測(cè)光通量大于標(biāo)稱(chēng)值，標(biāo)稱(chēng)值偏低。

額定光通量標(biāo)稱(chēng)值偏高將使計(jì)算的LED燈具效能偏高。

為了直觀的了解整個(gè)樣本的分布情況，我們將測(cè)得的276個(gè)燈具數(shù)據(jù)用散點(diǎn)圖直觀的表示，見(jiàn)圖1。

光通量是考核LED筒燈性能的重要指標(biāo)，額定光通量越高，說(shuō)明相同功率下可以獲得更高的光通量。有些廠家為了更好的賣(mài)出產(chǎn)品，會(huì)高標(biāo)額定光通量。為了直觀的了解整個(gè)樣本的分布情況，圖2給出了實(shí)測(cè)光通量與額定光通量的百分比散點(diǎn)圖。

?圖2 實(shí)測(cè)光通量與標(biāo)稱(chēng)光通量之比的散點(diǎn)圖

由圖2可以看出，數(shù)據(jù)占據(jù)了從40%到140%范圍，比較分散，說(shuō)明實(shí)際測(cè)量得到的光通量與額定光通量的偏差較大。

如果規(guī)定實(shí)際光通量與額定光通量允許的偏差限值時(shí)，偏差合格率的相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 不同偏差限值時(shí)初始光通量的合格數(shù)據(jù)

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分析表2可以看到：

如果允許高標(biāo)10%光通量，即根據(jù)公式(2)計(jì)算的偏差≥90%為偏差限值時(shí)，91個(gè)是落在<90%的區(qū)間內(nèi)的，超出了允許的偏差，在276組燈具中，不合格率為33.0%。

表2中，ηL<100%，即實(shí)測(cè)光通量小于標(biāo)稱(chēng)光通量的樣品為160個(gè)，占總數(shù)的57.97%。說(shuō)明LED筒燈的實(shí)際測(cè)量的光通量大部分都小于標(biāo)稱(chēng)的額定光通量，目前市場(chǎng)上的LED筒燈存在高標(biāo)額定光通量的現(xiàn)象，這樣會(huì)造成對(duì)消費(fèi)者的誤導(dǎo)，造成市場(chǎng)的混亂。

3、LED筒燈實(shí)際的效能水平

以實(shí)測(cè)的LED筒燈“效能”為例，圖1給出了經(jīng)實(shí)測(cè)后計(jì)算的276個(gè)筒燈效能的散點(diǎn)圖。由圖3可以看出，大部分?jǐn)?shù)據(jù)集中分布在30到80的區(qū)間內(nèi)，大于80的寥寥無(wú)幾。

圖3 實(shí)測(cè)效能的散點(diǎn)圖

“效能”是LED燈具的節(jié)能評(píng)價(jià)參數(shù)，表3給出了不同效能(LE)限值下的合格率。

表3 實(shí)測(cè)效能在不同限值下的合格率

表3可以看出，隨著效能限值的提高，達(dá)到要求的產(chǎn)品比例越來(lái)越低。當(dāng)效能限值為60時(shí)，達(dá)到要求的樣品占樣品總數(shù)的55.43%;而當(dāng)效能限值為80時(shí)，達(dá)到要求的樣品僅占樣品總數(shù)的3.26%。

如果按照80%的產(chǎn)品合格的要求，那么目前效能的水平只在40lm/W左右，這顯然與LED照明產(chǎn)品所聲稱(chēng)的節(jié)能高效的特點(diǎn)有差距，LED筒燈的實(shí)際測(cè)量“效能”并沒(méi)有像制造商宣傳的那樣高。

燈具效能是性能要求之一，它受到其他性能要求的制約，如眩光控制(使用時(shí)環(huán)境亮度的舒適性)、可靠性、IP防護(hù)等級(jí)等。

我們不能因?yàn)槊つ孔非蟾摺肮庑А倍鲆曊彰鞯氖孢m性和可靠性，當(dāng)綜合考慮影響使用的其他參數(shù)，如光的顏色、顯色性、照明舒適性和產(chǎn)品可靠性等參數(shù)時(shí)，燈具的效能還會(huì)有所降低。

以光效為80 lm/W的非一體化LED模塊光效為例，進(jìn)入燈具后的熱損失25%，光損失20%，系統(tǒng)損失15%，則LED筒燈的效能=80 lm/W×75%×80%×85%=40.8 lm/W(示意圖見(jiàn)圖4)。

圖4 LED筒燈的效能與LED光源光效示意圖

4.到達(dá)能源之星合格標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品效能

能源之星對(duì)民用或商用固態(tài)照明筒燈的燈具效能的要求：42 lm/W。某一通過(guò)美國(guó)能源之星的LED筒燈效能、保護(hù)角、相關(guān)色溫(CCT)和顯色指數(shù)(CRI)的舉例如表4所示。

表4 美國(guó)LED筒燈效能、保護(hù)角、CCT和CRI舉例

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五、探究追逐光效的原因

追逐光效之風(fēng)從LED光源蔓延LED燈具的原因如下：

一直以來(lái)，誤將LED筒燈、LED路燈視作為L(zhǎng)ED光源，制訂的技術(shù)要求或規(guī)范與LED模塊的性能要求大同小異。這主要是將LED燈具性能混同于LED燈造成的。

在一般情況下，“燈”是指光源，各種類(lèi)型的燈均以發(fā)光的物理原理來(lái)命名，如白熾燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、紫外燈、場(chǎng)致發(fā)光燈、鹵鎢燈等等，燈的命名和分類(lèi)與應(yīng)用的場(chǎng)所及用于何種燈具無(wú)關(guān)?！盁艟摺眲t是指照明器，它包括點(diǎn)亮光源所需的附件和電路、使光源發(fā)出的光重新分配以滿足應(yīng)用需求的光學(xué)部件，以及燈具安裝、固定、調(diào)節(jié)所需部件的總成，燈具的分類(lèi)及命名與其安裝方式或設(shè)計(jì)使用的場(chǎng)所或目的有關(guān)，如固定式吸頂燈具、可移式臺(tái)式燈具、可移式落地?zé)艟摺⒌缆氛彰鳠艟?、隧道照明燈具、庭院燈具、泛光燈具和?yīng)急照明燈具，等等。

“燈”這個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)也用于某些類(lèi)型的照明器，也許是由于習(xí)慣的關(guān)系，很多人把“道路照明燈具”稱(chēng)作“路燈”，把“天花板表面安裝燈具”稱(chēng)作“吸頂燈”，但這里的路燈、吸頂燈并不是指光源，而是指道路照明燈具和天花板表面安裝的燈具。同樣的，還有把“嵌入式或固定式筒燈燈具”稱(chēng)作“筒燈”，把“可移式臺(tái)式燈具”稱(chēng)作“臺(tái)燈”，把“可移式落地?zé)艟摺狈Q(chēng)作“落地?zé)簟?，把“可移式手提燈具”稱(chēng)作“手提燈”。

大家已經(jīng)習(xí)慣拿起一個(gè)LED燈具時(shí)，會(huì)問(wèn)“光效”多少?仿佛“光效”是唯一的指標(biāo)。拿“光效”作為L(zhǎng)ED燈具的營(yíng)銷(xiāo)是不全面的，其本質(zhì)是誤將其視作為L(zhǎng)ED光源，有偷換概念之嫌。

六、我國(guó)LED燈具產(chǎn)品性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化正在步入正軌

國(guó)際上，IEC TC34已經(jīng)明確這些LED燈具納入燈具產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)范疇。應(yīng)該說(shuō)國(guó)家開(kāi)始在扭轉(zhuǎn)這種導(dǎo)向。全國(guó)照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)近期將《LED筒燈性能要求》與《LED筒燈性能要求測(cè)量方法》2個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)燈具分技術(shù)委員會(huì)歸口，是一個(gè)良好的開(kāi)端，有利于與國(guó)際接軌，有利于LED燈具的制造企業(yè)少走彎路。

同時(shí)。LED筒燈的燈具效能應(yīng)注意與其他的性能要求的協(xié)調(diào)一致。

LED筒燈的燈具效能僅是諸多性能要求之一，應(yīng)該注意全面發(fā)展，應(yīng)符合全部的關(guān)于筒燈的性能要求，它包括光度、眩光控制、色度、結(jié)構(gòu)、熱試驗(yàn)、可靠性、低溫、電性能、分類(lèi)。

七、總結(jié)

LED光效與LED燈具效能是不同的，不能混為一談。LED光效作為光源指標(biāo)可能是比較單一的，但LED燈具效能是諸多性能要求之一，受其他性能要求的制約，各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)協(xié)調(diào)一致，不能片面追逐LED燈具效能一個(gè)指標(biāo)，不應(yīng)以犧牲照明環(huán)境舒適性、可靠性等指標(biāo)為前提。