相对于传统照明灯具,对LED灯具的检测是一个崭新的课题,对承担“十城万盏”项目的灯具检测势必是一种挑战。检测的难点在哪里,该如何解决?检测指标与LED灯具质量有何对应关系?LED照明标准与规范的建立对行业将产生怎样的深远影响?国家电光源质量监督检验中心的两位主任,针对以上问题分别从不同角度作出了深入的解答。
对话国家电光源质量监督检验中心(北京)主任华树明
记者:请您介绍一下国家电光源质量监督检验中心的工作重点。
华树明:有两个重点。首先,围绕节能减排针对高效照明产品质量监督、技术提高、有关的标准,以及相关的检测方法的研究。特别关注的是,有关led产品的测试方法的研究以及质量方法的研究以及相关评价体系的建立。
第二个方面是有关标准的建立。在标准建立的过程中,如何融合国际先进的标准,以及如何影响国际标准,推动中国的标准,带动行业或产业的发展。
记者:近年来,我国半导体照明检测机构广泛参与国际合作,如参与国际半导体照明产品检测与比对,以及与美国能源之星进行业务合作,国际合作的情况怎样?在国际合作中得到哪些启示?
华树明:在国际交往中,我们积极参与IEC和CIE的活动,参与他们的标准制定过程,积极获得国际认可,现在做的工作是为美国能源之星做检测,能源之星正在积极开展LED检测方法的研究和产品评价的建立。我们每年至少一次参与国际比对。实验室之间的比对是实验室能力的一种验证方式,在国际上,照明实验室之间的比对,真正能够达到照明光学性能水平的较少,特别是对有关照明的光学性能的比对,难度要求较高,但在历次的比对中,我们都能够做得非常好。
美国能源之星目前正在积极开展LED的认证准备工作,因此我们建议中国的企业积极跟踪并积极获得能源之星的认证,这样有助于中国的企业快速成长,因为获得其认证就打开了通向美国中高端市场的大门。中高端的产品就是中高端的价格,LED这样的产品本身价格就高,所以做能源之星的认证是非常必要的。
记者:对LED灯具的检测存在哪些困难?
华树明:第一个困难,LED产品和以往的照明产品相比是革命性的产品,完全不同于白炽光源和气体光源的发光原理,以及在光度学和色度学的表现也完全不同,而且涉及到以往所不具有的后散热条件,这种性能的不同导致以往的检测经验难以直接拷贝过来,包括它的尺寸、它的照明方向性,都给照明器具的设计带来革命性的变化,因此在检测上需要一些全新的思维。
第二个困难,LED所具有的长寿命性,如何考核LED照明器具的可靠性,这也是我们照明产品前所未有的。
记者:“十城万盏”项目中LED灯具产品检测的难点体现在哪些方面?
华树明:“十城万盏”是一个非常重要的项目,从中央政府到地方政府都非常重视,地方政府的积极性就更高了。但在这一点上,工作量巨大,工作难度是前所未有的,因为前人没有做过这样的事情。它的难点主要在于:
第一,这是一个非成熟产品,产品技术尚未成熟,而发展进度又很快,半导体照明更新换代的周期是4个月,在这个周期下,我们推广半导体照明会出现很多不成熟的东西,也就是说我们走的路是前人未走过的路,我们是第一个吃螃蟹的人。
第二,它涉及面宽,不同的地域、城市的文化背景不同,产业发展状况不同,城市需求与城市建设者的考虑角度也不同,这些不同点给我们带来很大困难。
第三,由于该产品技术不成熟,尚没有正式的标准,也没有成熟的检验方法,即便在国际上,迄今为止对LED灯具的检验也仍在研究中。如何评价LED灯具的好坏将成为重大的难点。
记者: 对“十城万盏”灯具的检测重点是什么?
华树明: 刚才谈到检测方法需要全新的思维是一个大难点,由于技术是不成熟的,今天认为它好,但因为产品技术更新速度快,也由于我们对技术理解得不那么深入,明天可能又发现产品有缺陷和不足。因此我认为,在未来的“十城万盏”的检测中,不宜对各个方面都出击,只需抓住几个重点进行评价。
第一,产品的安全性。产品应该具有基本的安全条件。
第二,LED是一种高效照明产品,那么首先就要解决它是否高效,我们要对它的发光效率进行评价。
第三,重点应放在可靠性上。可靠性是大家都在讨论的,但没有人对器具拿出一个完整的数据,也尚未有人给出完整的评价,即便在欧美也没有这方面的经验。由此我想到了节能灯的问题,如果我们不能考核好一个产品的可靠性,将来很有可能重新走节能灯发展的弯路。当时节能灯在80年代就有很多企业开展生产,由于该产品也处于上升阶段,由于中国的技术条件比较薄弱,因此标准也相对落后,没有及时跟进,这样的情况下企业一哄而上,因为没有约束的发展必然是畸形的发展,一哄而上的结果导致了低质量的泛滥,用户失去信任,结果又一哄而下,许多企业因此倒闭。鉴于此,我们不希望节能灯的弯路再出现在LED上。当前我们又面临近似的环境:技术不成熟,用户对产品的期望值很高,希望很快使用,如果我们现在不做约束和规范,今后我们的行业和企业就会失去用户的信任,然后再会导致行业的下跌,这是我们不想看到的。
记者:通过实施“十城万盏”项目将制定出一些新的规则与规范,这对行业的未来发展有何积极意义?
华树明:我们建议,不断地、及时地制定规则、规范,同时在项目中例如通过“十城万盏”项目增加一些新的规范和规则,对参与项目的企业进行约束,并通过这些项目的成功经验去引导行业发展。这个项目的周期可能并不长,可能只适用于这一个项目,但在这个项目的运行过程中,示范项目会传播影响。同时,在引导行业发展的过程中,我们会发现以往制定的规则的不严谨性,或不够先进性,可快速、短周期地修订规则和规范。经过不断地修订规则和规范,不断提高水平,我们就能够积累中国LED照明应用的经验。
记者:我国LED照明的技术标准、技术规范的不断成熟,将会对世界照明领域产生怎样的影响?
华树明:我个人有个观点,在LED照明事业中,中国的LED照明的应用将会走在世界的前面,因此我们今天在努力制定一些方法、规范,它成功的经验或者失败的教训,将会有助于我们和国际上分享,从而进一步影响未来国际LED照明标准的制定,使我国LED照明的技术标准、技术规范在某种程度上为国际所采纳,使我们真正做到不仅是照明的大国,而且是有一定技术实力的照明大国,我们才能够在国际LED照明的大市场中更好地推广中国照明产品。
对于一个工业或行业的发展,应该是以标准为龙头,以检测为基础的,无论各个工业和行业,大家都在打标准仗,中国以往由于工业水平落后,我们在标准上很难和人家争,但我们希望,通过这次“十城万盏”项目去规范项目、积累经验,今后我们在检测上,在中国的标准上,也能够在世界上占有一席之地,真正树立中国作为一个国际最大的照明生产基地的重要地位。
对话国家电光源质量监督检验中心副主任俞安琪
记者:从做传统灯具的检测,到对LED这种新型光源灯具的检测,LED灯具和传统灯具的检测有什么不同?
俞安琪:这个不同主要来自于标准的缺陷。传统的灯具标准在安全和性能方面没有明显的缺陷,标准的内容基本齐全,而针对LED的特点,主要表现在LED在传统灯具里工作的工况,以及LED工作时结温的监测,传统的标准里没有这些考核内容,新制定的标准也缺少对应的试验方法和考核限值。那么LED检测的差异就这样出来了。
记者:当前对LED产品检测的主要困难是什么?
俞安琪:现在的主要困难是,LED最终生产的企业不提供LED正向电压VF和结温的曲线关系,热阻也不完全提供,那么在实际应用时,测量正向电压VF或者LED表面温度就很难推算出结温是多少,而LED工作时结温又是灯具应用中至关重要的参数,光效和使用寿命主要都是由结温决定的,LED寿命不理想,主要是因为结温偏高所致,这就是目前最大的结症。传统灯具和LED灯具最大的不同也就在这里。因此,LED的设计不能光看传统标准的要求,设计人员首先要根据标准要求和用户需求设计,设计过程中一定还要考虑LED工作状态。
记者:你们在检测中发现LED灯具存在哪些质量问题?对于这些问题的改进,您有什么建议?
俞安琪:采用LED光源灯具的质量问题表现在:
一、传统的灯具企业,由于不懂LED的特点,所以对LED的工况、散热都不太重视,其产品往往光效低,使用效果也不太理想。
二、新进入灯具或类似照明产品行业的企业,往往不懂灯具的安全要求,设计的LED灯具往往在防尘,防水及一些电气及EMC方面的指标不合格。
三、针对LED的特点,设计合理的灯具结构方面,目前大部分企业都做得不理想,目前只有少数有实力的企业,通过专业会议及专业检测机构的指导,其产品设计已达到较高的水平。
建议企业多参加相关的技术讲座和培训,必要时请业内有能力的专家上门指导,与国家级检测中心保持经常性的沟通,及时掌握新产业的技术和发展趋势,通过一段时间的积累,就能达到较好的水平。
记者:当前国家即将启动“十城万盏”项目,我们应该把LED的哪些应用列入到“十城万盏”项目中?
俞安琪:这些年我国LED企业的总体水平有了明显提高,已经具备了“十城万盏”项目的实施能力。LED在遂道照明、道路照明中得到了越来越多的应用,有些做得好的如三思、索恩等企业的LED灯具目前正用于全世界最宽的遂道——长江遂道,经我们检测,其节能效果已经明显超过高效荧光灯。
照明LED产品开展“十城万盏”的项目,目光要宽一些,在景观照明领域应大力提倡,这是该产品的强项,请好的设计规划人员设计,合理使用能取得很好的应用效果。
在普通照明领域,可应用的范围有室内照明用筒灯,室外照明用隧道灯具,特殊照明的水下灯具等,这些都属于应用范围。尤其在上述除地面道路灯外的场合,LED灯具现在的水平已具有一定的技术优势。室外应用方面,我认为隧道里用LED灯具比道路使用的效果更好,这与LED灯具的工况和结温因素有关。通过一年来对上海隧道LED灯具的的监测,我们发现温度变化对光效的影响十分明显,温度高时光效就下降,温度低时光效就上去了,这就是夏季使用效果不好的原因。我国很多地区属于温热带、亚热带地区,在东北使用LED路灯照明肯定比华南好得多。同时LED隧道照明,灯具照射到地面的距离不是太远,可更好地发挥LED多光源的特点。还有更好的一点,LED可以做成带状照明灯具,可避免当车辆行驶时非带状照明所造成的运动频闪。另外,“十城万盏”还别把水下照明忽略了,水下照明包括游泳池、戏水池等,LED灯具既能达到12伏以下超低电压的安全要求,光效也比白炽灯高得多,这方面具有独特优势的。
记者:在“十城万盏”项目中,对灯具的验收要求有哪些?
俞安琪:开展这一工程,要与我们的时代及现行的技术标准法规相一致,所以应全面检测各项参数,保证该项目的正常健康发展且确有成效。主要有:
1、灯具安全要求,GB7000系列标准。但应增加LED工作时结温的测量和评估内容。
2、LED控制装置的安全要求,性能要求和耐久性。在对长江遂桥的监测中我们发现,最先坏的不是LED,而是控制装置(驱动电路),设计高效、长寿命的驱动电路,这一点很重要。
3、灯具性能要求,包括分布光度测量,效率,灯具光利用率测量。
4、EMC方面的测量,包括谐波,传导干扰和抗扰度测量。
5、对照明现场应进行现场照明效果测量。
只有通过上述完整的考核,才能确保项目的完美。
记者:企业在设计中要注意什么问题?
俞安琪:建议企业的设计人员,在设计之前要走出去,和研究机构、检测机构多交流,使设计输入更充分,设计思想更完善,不然返工的代价就太大了。
记者:目前国内LED企业的整体设计水平怎样?
俞安琪:目前由我们检测中心承担的灯具分布光度的检测中,百分之六十左右都是LED灯具,说明国内研发LED灯具的企业越来越多,但真正做得好的屈指可数。
记者:造成这些问题的原因是什么?
俞安琪:主要是因为浮躁心理所致,基础没打好,欲速则不达,这是显而易见的道理。这方面我们仍需要向德国和日本学习,他们的企业对基础知识钻得很深,一旦基础打好了,返工就减少了。
记者:要解决企业设计不达标的问题,途径是什么?
俞安琪:在解决当前设计的问题方面,目前整体上还是一种头痛医头脚痛医脚的情况,考虑得比较零星,这需要有关正规机构来号召,开办一些系统、正规的培训。
记者:对于LED灯具普遍存在的质量问题,您对生产企业有何建议?
俞安琪:对LED的质量保障需要标委会、检测中心、研究机构和企业一起来努力。首先,封装企业要为后面的企业提供方便,封装企业封装完了,应提供典型产品的正向电压VF和结温的曲线关系,给后面的应用人员一个参考,这样就可以测量出采用LED的灯具在最恶劣的条件下结温是否还处于良好的状态,假如能做到这一点,我们的LED灯具的质量就会有明显的提高。目前大部分企业由于对LED的特性等知识不了解,因而工作缺少了这一环,LED里面的结温和外面感觉的温度是两码事,尤其在散热传导不好的情况下,里面结温很高,外面却感觉不到。封装企业为后面的企业提供方便,实际上也是方便了自己,因为应用好了,封装的产能和效率也就上去了。
其次,应用企业也要搞懂这些关系,要懂得测量评估自己的灯具质量是否好(包括配光、防尘防水、工况结温是否合理),这需要通过专业的检测机构帮忙来做。如果把这些都做好了,就一定能做出好的灯具。应用企业也要努力,后端的应用成熟了,自然会刺激前端的产能和效率的提高,LED的成本和价格也就降下来了。
记者:提高行业的整体水平有何途径?
俞安琪:需要专业机构来做培训,根据企业类别做系统性的培训,这样整个行业的水平就会得到提高。