继美国能源部（DOE）SSL（固态照明）商品测试工程（CPTP）第一轮测试（2006年12月-2007年2月）后，第二轮测试（2007年3月-5月）也已经结束。这一轮共测试了13种代表一系列应用、设计和制造商的SSL产品。所有产品都采用分光辐射测试法（spectroradiometry）、测角光度测量法（goniophotometry），并对温度测试（对灯具的最高可接近热点进行测量）及关闭状态功耗进行了研究，但未包括流明衰减测试及其他形式的产品可靠性测试（这些将在以后的测试计划中进行）。
照明测试实验室依照LM-79中规定的检验过程对整个SSL灯具进行测试，而不是像传统测试一样对灯泡等级（lamp rating）与灯具功效（fixture efficiency）分开测试，或只测不加控制电子元件及散热片的LED器件和阵列。这一方面是因为目前对LED器件或阵列光通量的测量尚无标准行业测试流程，另一方面也是由于LED的性能对温度敏感，不同的灯具设计对所使用的LED器件或阵列的性能有实质性影响，这使得LM-79将整个灯具效率作为评估SSL产品能效的依据。
表1总结了CPTP第二轮测试中所有产品的性能（包括光输出、灯具效率、相关色温、显色指数）。为了对同种产品中不同个体间的差异作初步探查，提供有关其他照明技术的基准数据,并考虑到最初的轮转测试，第二轮中对产品的选取做了安排。
为加强对个体差异性的观察，第二轮对每种替换灯泡及灯具的两个样品都进行了测试。而为了加强不同灯具光源间的直接比较，每款台灯都提供了LED版及卤素灯版做对照。为研究由于测试仪器及手段不同所带的差异，四个之前确定的独立实验室对替换灯泡及完整的灯具进行了轮转测试。
除了提供依据LM-79所得的性能外，SSL产品制造厂家公布的光度数据也被收集并加以分析以作为对照。
| 表1. DOE SSL CPTP第二轮测试结果摘要 | ||||||
灯具及替换灯泡基于LM-79的光度测量（室温25º C） | DOE 测试ID | 总功率 （W） | 光输出 | 效率 | 相关色温(K) | 显色指数 |
R30 替换灯泡 | ||||||
R30 替换灯泡（暖） | CPTP 07-08* | 8.8 | 239.1 | 27.1 | 2945 | 71.8 |
R30 替换灯泡（冷） | CPTP 07-09* | 9.1 | 310.3 | 34.1 | 5973 | 81.9 |
R30 替换灯泡（暖，RGB） | CPTP 07-13* | 15.6 | 405.6 | 25.9 | 2689 | 14.51 |
R30 替换灯泡（冷，RGB） | CPTP 07-14* | 13.8 | 351.6 | 25.4 | 4006 | 13.31 |
A-lamp 替换灯泡 | ||||||
A19替换灯泡 | CPTP 07-06* | 0.7 | 10.3 | 15.7 | 3161 | 70.4 |
A-lamp (~A17)替换灯泡 | CPTP 07-12* | 1.5 | 19.7 | 13.4 | 252632 | 79.1 |
筒灯Downlight（整个灯具） | ||||||
筒灯 | CPTP 07-04 | 31.0 | 356.7 | 11.6 | 5964 | 76.4 |
筒灯 | CPTP 07-05 | 26.2 | 662.2 | 25.3 | 4402 | 76.0 |
作业灯/台灯3 | ||||||
作业灯/台灯 | CPTP 07-16 | 4.4 | 74.5 | 16.9 | 5800 | 77.8 |
作业灯/台灯 | CPTP 07-22 | 13.1 | 156.6 | 12.0 | 3204 | 74.3 |
作业灯/台灯，卤素灯4 | CPTP 07-10 | 38.3 | 351.2 | 9.2 | 2856 | 99.5 |
其他应用 | ||||||
室外墙 | CPTP 07-01 | 5.6 | 92.2 | 16.3 | 2693 | 68.3 |
冷冻展示箱照明 | CPTP 07-07* | 40.7 | 1237.0 | 30.5 | 5261 | 69.7 |
带星号的产品，共有两个样品被测试，测试结果为两个样品的平均值。 | ||||||
测试结果分析及评论
一、能源使用和光输出
第二轮测试所测试的产品范围比较广，从功率非常小的A-lamp型替换灯泡（流明值比典型7W白炽灯还小）到功率较大的筒灯。效率结果也有类似的范围，从功率不敌卤素灯的工作灯/台灯，到效率、光输出可与荧光技术匹敌的筒灯和冰柜展示箱照明灯。
二、对厂商产品资料信任的缺失
在第一轮测试中，我们已经了解到厂商产品资料与实际测量的输出、功率值之间的主要差异，第二轮测试结果大体上并没有进步。除两产品的产品资料数值与测试值相符外，其他所有产品宣称的功效和流明输出都夸大了25%-35%，光输出则被夸大了30%-95%。某些产品的资料未提供功效及光输出数据，却包含一些可能会被完全误解的陈述。
产品资料与实际测量值之间的差异可能由以下几点原因引起：
- 产品资料上的流明输出及功效值可能为LED器件厂商公布的LED器件的额定性能。直到现在还没有标准的测试方法来测量独立的LED器件性能，也没有可靠一致的方法通过LED器件的性能来直接、精确地预言LED器件与电源电路、散热装置结合后的性能。
- 有一些产品资料明确指出其中的输出及功效值为LED器件的而不是整个灯具的。而有一些产品资料却未明确指出，只留下数据让人猜测。
- 灯具制造商公布的性能数据在测量时使用的方法及条件可能与LM-79指定的不同。在某些情况下，厂商可能指定了他们希望依照进行的测试流程。或者进行测试的实验室使用了未被LM-79采用的测试流程（LM-79目前仍是标准草案还未予以公布，一些实验室对其还不熟悉）。
- 灯具厂商公布的数据可能符合一种产品结构，但这种产品结构与DOE测试项目指定、测试的产品组版本不同。
- 灯具制造商有可能修改数据来夸大性能。
三、筒灯及筒灯替换灯泡
忽略异常值，CPTP第二轮测试结果中LED与类似的CFL（紧凑型荧光灯）射灯比较的大体情况如下：
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的效率是CFL灯的1/2及3/4
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的输出平均是CFL产品 的2/3
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡与CFL相比，平均光束角及张角更小
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡与CFL相比，平均中心强度（Center Beam Candle Power）更高
与类似的白炽射灯（泛光型）相比，结果如下
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的效率是白炽灯产品的2-3倍
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的输出平均是白炽灯产品的2/3-3/4（尽管一些SSL筒灯的输出超过白炽筒灯）
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的光束角平均比白炽灯产品略大（除去一款分布式R30替换产品，SSL产品的平均光束角为72度，而白炽灯的为60度）
- SSL筒灯与SSL R30替换灯泡的平均中心强度是白炽灯产品的3/4
上述数据反应出LED替换灯泡的聚焦功能仍稍逊于白炽灯，但差别有限。事实上，尽管一些灯泡使用了在半圆内发光的LED，这些LED的发光却没有局限在一个很窄的角度内-制造商一般选择宽视角LED进行方向性照明。这反映出了制造商的选择：筒灯尽管是提供方向性照明的产品，但却经常被用于大面积照明，因此如果其拥有宽广的光束角可能会更得使用者的青睐。
四、A-Lamps替换灯
被测试的两类A-Lamp替换灯表现非常差，光输出水平均远低于预期。其中一个更是因为色温值而与白光明显地划清了界线。
五、SSL作业灯/台灯
与第一轮测试相同，测试结果因产品而异，但大部分都未达到预期数值，尤其是考虑进关闭状态功耗后。两种SSL作业灯/台灯的光输出都小于卤素或CFL台灯（是其的1/4-1/2）。相关色温及CRI也较低。尤其是两SSL产品在关闭状态的功耗非常大，使其效率也不如卤素台灯（平均使用条件下，如每天使用时间低于5小时）。
六、室外照明灯
第二轮测试中的室外墙灯显示了使用LED技术的灯泡设计优势。由于目前并无室外墙灯基准，基于替换灯泡的瓦数，SSL产品功效是白炽灯及卤素的2-3倍，是CFL的1/2-3/4。并要注意低温性能、长寿、可控性对这一应用来说，与功效一样重要。
七、冷冻展示箱照明灯
目前并无关于冷冻展示箱用CFL灯具损耗或发出光线的数据。尽管如此，该灯具的光效（30.5lm/W @ 25℃）及亮度分布已使其入围与荧光灯的竞争中。进一步的测试显示该灯具在低温时表现出了稳定的颜色质量，并在-5℃时效率提高了0.8%。最初的热成像显示其具有优越的热量管理功能，面向灯具前表面几乎无任何热量损失。SSL技术可能非常适合于这一应用。
八、颜色质量的测量
SSL色度标准由ANSI C78研究组提出，是对现有荧光灯标准的修正，以期反映出SSL技术和颜色分档能力的现况（或在很近的将来的情况）。LED在制作流程中依据色度进行分档，这些分档加入CIE1931色品图中后以8个四边形的形式出现，与七步MacAdam椭圆不尽相同。8个四边形中有6个与7步MacAdam椭圆（与目前能源之星照明标准兼容）重叠，SSL产品因此拥有与荧光灯一样的标称CCT（相关色温），剩余的两个标称CCT（4500K和5700K）则未与MacAdam椭圆重合。
标称CCT的范围是从2700K到6500K（四方形的最低限和最高限为2600K和7000K），而在第二轮测试中，某种以白光替换灯泡名义出售的产品（尺寸与A17或A19类似）的CCT却远超过标称色温-有一个体的CCT为14588K而别一个为35938K，这不符合白光的标准定义范围。其他灯具的CCT最小为2619KK最大为6039K，总跨度达4059K。
灯具的CRI（显色指数）则从68到84，平均为74。值得注意的是，对某些特定应用来说，光源的CRI相对较低也同样会得到用户的认可甚至欢迎。读者最好对颜色质量评估的复杂性及CRI在SSL产品上的局限性有一定的理解。定性的视觉评估可为特定应用的灯具的颜色质量提供重要的深入理解，尤其是对不使用CRI的RGB灯具。
九、电子设计
1、关闭状态的功耗
第二轮测试对所有装有开关的灯具的关闭状态功耗进行了测量。结果显示，每种作业灯（包括CFL作业灯）和一种橱柜灯在关闭状态时消耗了能量。尽管LED台灯的效率要略好于类似的卤素台灯，其关闭状态功耗却非常高（2.54W），最终使得其效率要低于卤素灯。且没有任何一种台灯证明其在关闭后必需耗能以维持某项功能。
具体数值如表2所示：
表 2. 有效的平均功效 | ||||||
| 工作状态时的测量功效（lm/W) | 关断状态时的测量功率(W) | 有效的平均功率 (lm/W) | |||
每天运行1小时 | 每天运行3小时 | 每天运行5小时 | ||||
CPTP 07-10作业灯/台灯 | 卤素 | 9.2 | 0.16 | 8.4 | 8.9 | 9.0 |
CPTP 07-22 作业灯/台灯 | LED | 12.0 | 2.54 | 2.2 | 5.1 | 6.9 |
CPTP 07-16 作业灯/台灯 | LED | 16.9 | 1.06 | 2.6 | 6.3 | 8.9 |
注意：灯具每年工作的时间越短功效就越低，但耗能也越少 | ||||||
2、功率因数
目前测试的SSL产品的平均功率因数（PF）为0.7，与能源之星标准草案中要求的最小功率因数相等。所有集成灯具功率因数都为0.7或0.7以上，而所有替换灯泡的PF都小于0.7，A-Lamp型替换灯泡的PF甚至低于0.4。
3、再现性和可变性
第二轮测试对每种替换灯泡的两个样品进行了测试，以检测个体之间的可变性。到目前为止，对三种灯具也测试了其可变性。除去光输出非常小（低于30lm）的灯具外，不同个体间光输出和功效的差异小于4%。至于光输出非常小的灯具（目前已测试了三种光输出低于30lm的产品），输出及效率的个体差异相对较大，平均介于10-15%之间。对于颜色质量，CCT值在白光范围内的非RGB产品，其CCT和CRI值平均个体差异为1%或以下。
第二轮测试结论
关键点：
第二轮测试的SSL产品呈现出了多种的性能。一些SSL筒灯及方向性替换灯泡的光输出可与白炽灯、CFL筒灯相媲美，效率也大大超过白炽灯，甚至接近些荧光灯具水平。另一方面，一些非方向性替换灯泡（A-Lamps）的表现则非常差，无法产生足够的光来替换现今使用的灯泡。冷冻展示柜及室外墙灯泡表现得非常好，而SSL台灯则因关闭状态功耗问题而表现乏力。我们应注意的是，SSL产品与传统光源之间的任何比较都要依赖于特定的性能数据。归纳性总结展现的是SSL技术及市场的整体发展，而不应作为对SSL灯具做决定的依据。对SSL产品的性能不能轻易做概括，性能的巨大差异意味着买者将需要分别考虑每种产品的性能，并应向制造商要求明确（精确）的灯具性能信息。
而不幸的是，产品资料与实际测得的灯具性能间存在很大的不一致。只有一小部分的产品资料提供了可靠、准确的信息，许多厂家仍在发布随意、易引人误解的宣言。
全方向A型替换灯泡的测试结果进一步加强了DOE重视整体灯具测试的决定。
下一步测试：
DOE SSL CPTP的下一轮测试将继续拓大产品测试种类，下一步的基准测试将提高人们对如何比较不同光源、不同灯具的认知水平。原位测试及流明衰减测试将更好地评估热量管理效率和所选产品的长期性能表现。
行业下一步：
问题之一就是关闭状态下的功耗。SSL的小尺寸使其非常适合于台灯等应用，这暗示着SSL在需要开关的照明应用上有很大的潜力。而测试的结果显示，算入关闭状态功耗后的SSL产品的节能水平与现有技术相比并没有提高，如果不找到具有成本效率的设计情况会更糟。
DOE及行业领先者将把从CFL上吸取的教训用于表现不佳或提供误导性能的产品上。这一努力可能对了解为什么一些产品表现不佳（光效为LED额定功效的20%-50%）有帮助，或为设计及相关产品资料带来有效的提升。
| 页面功能:【发表/查看 评论】【推荐】【字体:大 中 小 简 繁】【打印】【收藏】【浏览:】【关闭】 |
