美國能源之星LM-80

美國能源之星LM-80是一款節能燈。

基本介紹

• 中文名：美國能源之星LM-80
• 外文名：American Energy Star LM-80
• 品牌：能源之星
• 型號：LM-80
• 類別：節能燈

項目背景

在一片節能照明的呼喚聲中，各國開始針對固態照明領域制訂相關的標準，經過近一年的草案修訂後，美國能源之星固態照明燈具標準於2007年9月發布最終版。在各國積極推廣節能政策，而照明占全球總用電量近五分之一的情形下，LED發光二極體是目前最受期待可達成節能照明的最佳方式之一，隨技術的快速發展，半導體照明產業的商機也指日可待。

照明燈具標準

能源之星對固態照明燈具制訂的標準，除依據符合現行照明工業參考標準和測試程式外，同時也由相關的照明工業組織開發新增或修訂的標準和測試程式。本標準適用的範圍為一般照明使用之固態照明產品，其中包括具有顯著照明功能的裝飾用產品，產品若要符合能源之星資格，則須滿足其標準規定之所有規範，其同時規範住宅及商用產品，且只適用於被設計連線至電力網(Electric Power Grid)之產品。

除此之外，指示用的固態照明產品，如交通燈和出口標誌、專供裝飾之產品，以及被用於改造現有設備的固態照明產品都不適用於此標準。在本標準中，固態照明產品被分為A類產品(Category A)和B類產品(Category B)，該標準對各產品的規範中，一般規定的部分均適用於A類和B類產品。

表1 固態照明燈具的相關色溫範圍列表

標稱相關色溫(K)	色溫(K)
2,700	2,725±145
3,000	3,045±175
3,500	3,465±245
4,000	3,985±275
4,500	4,503±243
5,000	5,028±283
5,700	5,665±355
6,500	6,530±510

表2　A類產品個別規範即效能目標一覽表

項目	廚房櫥櫃照明	架裝櫥櫃工作燈	攜帶型案; 頭工作燈	嵌燈	戶外; 陽台壁燈	戶外; 台階燈	戶外; 走道燈
最小光; 輸出	燈具應提供每直線英尺最低125流明（初始值）。該光輸出的要求是按備註公式計算。	燈具應提供每直線英尺最低125流明（初始值）。	燈具應提供最低限度的200流明（初始值）。	孔徑≤4.5英寸：345流明（初始值）；孔徑>4.5英寸：575流明（初始值）	燈具應提供最低限度的150流明（初始值）。	燈具應提供最低限度的50流明（初始值）。	燈具應提供最低限度的100流明（初始值）。
區間; 流明; 密度; 要求	燈具應在0～60°的區間內提供至少總流明值之60%（初始值），在60～90°區間至少有總流明值之25%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～60°的區間內提供至少總流明值之60%（初始值），在60～90°區間至少有總流明值之25%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～60°的區間內提供至少總流明值之85%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～60°的區間內提供至少總流明值之75%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～90°的區間內提供至少總流明值之85%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～90°的區間內提供至少總流明值之85%（初始值）（雙邊對稱）。	燈具應在0～90°的區間內提供至少總流明值之85%（初始值）（雙邊對稱）。
最低; 燈具; 效能	24lm/W	29lm/W	29lm/W	35lm/W	24lm/W	20lm/W	25lm/W
容許; 相關; 色溫	2,700K、3,000K和3,500K	2,700K、3,000K、3,500K、4,000K、4,500K和5,000K	2,700K、3,000K、3,500K、4,000K、4,500K和5,000K	宅用：2,700K、3,000K和3,500K。; 商業用：沒有限制。	--	--	--

表3　能源之星固態燈具標準對各項性能特徵規範之參考標準表

性能特徵	量測方法參考標準
光輸出	IESNA LM-79-XX*
輸入功率	ANSI C82.2
功率因子	ANSI C82.77
流明衰退(L70)	IESNA LM-80-XX*
演色性指數	ANSI C78.377A*; IESNA LM-78-XX*; CIE 13.3-1995; IESNA LM-58
色度與相關色溫	IESNA LM-79-XX*; CIE 15:2004; IESNA LM-58; IESNA LM-16
色空間均勻度與色彩維持	IESNA LM-79-XX*; CIE 15:2004; IESNA LM-58; IESNA LM-16
電源供應器外殼最高量測或製造商指定測量點溫度	UL1598
噪音	聲音評定等級A：電源供應器不超過24分貝
攜帶型燈具安全性	ANSI/UL 153
接線式燈具安全性	UL1598

一般規定適用所有燈具

能源之星在色度方面，要求燈具的相關色溫(CCT)必須包含其指定八個相關色溫值的任一個，且範圍落於附屬檔案中於CIE 1931色度圖上定義的七階色度四邊形(7-step Chromaticity Quadrangles)內(見表1)。其所定義的八個色度四邊形，除與能源之星日光燈規範現行的六個七階麥克亞當橢圓(MacAdam Ellipses)重合外，另外增加4500K及5700K可於固態照明燈具上套用的標稱(Nominal)相關色溫值。

此外，能源之星也要求燈具在不同方向的色空間均勻度(Color Spatial Uniformity)，如視角的改變的色度變化，必須位於從CIE 1976(u',v')色度圖的加權平均點(Weighted Average Point)之0.004以內。而產品壽命期間的色度變化在CIE 1976(u',v')色度圖上應於0.007內，其對於室內燈具的演色性指數(Color Rendering Index)也須在75以上。

至於其它方面，燈具在關閉狀態(Off-state Power)時不得消耗功率。但用於居住、運動、光控或具有外部控制及智慧的可獨立定址燈具為例外，其在關閉狀態時的電消耗不得超過0.5瓦。能源之星也要求製造商提供從購買日起3年內修理或更換損壞零件，包括光源及電源供應器的保固，對於住宅產品而言，其書面保固必須於裝運時附於燈具包裝內，而燈具製造商也應遵守組件製造商對熱管理的指引、認證計畫和測試程式。

對模組和數組之要求

本標準的最終版比起其先前提出之草案版本，降低對於住宅室內流明衰退(Lumen Depreciation)的要求，以承認住宅室內套用較短的操作周期。這一降低會允許更多的產品以較低的成本，且依然很長的使用壽命進入市場，以此估計，住宅室內燈具在每天操作3個小時的情況下，可被預期維持70%的初始光輸出達23年。

室外燈具之要求

關於住宅自動日光控制，能源之星規定附加於建築物上的住宅燈具及其耗損功率大於13瓦的燈具，必須包含一個自動積分光感測器(Integral Photo-sensor)以防止其在白天操作。此外，控制器必須在手動切換或測試操作24小時內自動重新啟動。

電源供應器之要求

電源供應器的功率因子(Power Factor)在住宅用須大於0.70，商用則須大於0.90。最低操作溫度方面，規定戶外套用燈具之電源供應器應具有-20℃或更低的最低操作溫度。在實時(In-situ)操作時，量測之溫度值不應超過電源供應器製造商的最高建議外殼溫度或指定測量點溫度。此外，能源之星對於輸出操作頻率、電磁和無線電頻率干擾、噪音及瞬時電流保護等項目，也定出個別的規範說明。

封裝之要求

有關控制裝置和套用不兼容性的部分，檔案須寫明任何已知的不兼容性，包含光控制(Photo-controls)、調光器(Dimmers)或定時裝置(Timing Devices)。除一般規定外，能源之星還分別對於A類與B類產品針對相關色溫、光視效能(Luminous Efficacy)、區域流明密度(Zonal Lumen Density)、最小光輸出及其它的相關規定作出定義，並分類標示、個別列出以要求達到規定之值，本文將依標準分類之項目列舉說明：

A類產品

能源之星對非固態照明的住宅燈具的標準，是以在25℃環境下，測量之電燈系統的光輸出除以輸入功率作為系統效能，螢光燈的測試程式即支持此方式。然而，本標準利用燈具效能，建立固態照明燈具性能的準則：

燈具效能=燈具的光輸出量（包括燈具效率與熱效應）/燈具輸入效率

而能源之星在固態照明產品中所要求的程式是根據燈具效能，而不是系統效能的原因包括發光二極體一般都整合在燈具中，而準確測量脫離燈具的發光二極體光源往往不可能，故無法輕易移除而不改變光源的表現。發光二極體的性能明顯受到溫度上升的影響，其產生的熱通常經由外部散熱鰭片(Heat Sink)移除，而這裝置可設計在燈具上，將光源從散熱鰭片分離可能會明顯影響測量結果，且沒有標準或測試程式衡量發光二極體的系統效能。

然而，標準組織正在制訂發光二極體燈具的光度測試程式，此項測試程式目前以草案形式，並於2007年第四季度公布最終版標準。燈具效能可提供更實際的能源效率的信息，因考慮電源供應器、散熱和燈具的損失，從而更滿足買家尋求在最低能源輸入下能有最大的光輸出。針對不同種類的固態照明產品，能源之星分別作出了不同的規範，如表2所示。

B類產品

B類產品主要是宣告美國能源部的目標，本質上為大幅增加燈具未來的性能需求，並鼓勵持續改善固態照明燈具的技術選擇和燈具設計，B類產品在普遍照明的寬廣套用上將更合適，而不局限於A類產品的套用上。

在B類產品中，能源之星設定的最低燈具效能指標是為能達到當今採用傳統光源最具效率之照明系統。舉例來說，普遍接受之高性能T8日光燈和電子安定器(Electronic Ballast Systems)系統的額定值約為100lm/W，而高質量燈具的效率約為七成，所以燈具效能大約會在70lm/W左右。

量測標準與檔案

由於LED所使用的材料、驅動方式、系統型態、控制及光度特性上和傳統光源顯著不同，因此須建立新的工業量測標準。美國能源部為加速推廣固態照明產品，2006年3月召開工作小組會議，其中包括幾個重要的標準制定的組織，如國際電工委員會(IEC)、國際照明委員會(CIE)、北美照明學會(IESNA)、美國國家標準組織(ANSI)、美國電氣用品生產者協會(NEMA)、美國國家標準與技術研究院(NIST)、加拿大標準協會(CSA)和優力安全認證公司(UL)等。該會議回顧發光二極體標準和測試方法發展的需要，並訂定固態照明標準的發展時間表，能源之星則是此項工作的一個目標點。與固態照明相關的發光二極體的性能標準和試驗方法將會由美國國家標準組織和北美照明學會討論後制訂，其項目包含IESNA PR-16術語定義、IESNA LM-80壽命測試方法、IESNA LM-79電氣和光度測量、ANSI C78-377A色度學、UL8750發光二極體安規標準。

除IESNA PR-16與UL8750已經推出外，ANSI/IESNA工作小組在2007年底推出其它標準。表3所示為能源之星固態燈具標準對於各項性能特徵所規範的參考標準，其中帶星號者為尚在制訂中之標準。此外，能源之星固態照明燈具標準還規定認證程式、產品變異、流明衰退的認證及品保程式的要求。

在正常情況下，能源之星固態照明燈具標準的生效日訂於公布最終版標準後270天，但也有延遲生效的可能，因LM-80流明衰退測試程式尚未正式成為標準，而該測試程式將需要約9個月以完成壽命檢驗。因此，這些標準試驗申請認證資格的產品須於2008年1月即開始測試，這是為使這些產品在生效日期前完成測試。因此，若LM-80測試程式在2008年1月1日無法完成，本標準的生效日期可能被迫延遲。由於發光二極體技術的急速發展，當發光二極體的性能和功效改善後，將添加新套用，因此標準將定期修訂。

由於能源之星認證的成功，除美國本土外，其在國際間的公信力也不斷提升，能源之星將固態照明納入照明標準內，對發光二極體產業進軍照明市場等於是一劑強心針，再加上其配合固態照明燈具制訂的量測標準，勢必對於各國在發光二極體照明標準的制定上帶來重大的影響。