摘要：隨著LED產業的迅猛發展，世界各先進國家均把LED標準制定和檢測技術開發放到了極為重要的地位，以期占領行業標準評價技術至高點。本文介紹了國際組織、先進國家和我國在LED相關領域的標準化最新進展，同時根據已發布或制定中的標準要求，結合LED的特性，介紹了我國最新取得的與國際接軌的LED檢測技術和成果。

　　關鍵詞：LED，半導體照明，標準，檢測

　　Keywords: LED, Solid State Lighting, Standard, test and measurement

　　一、概述

　　近年來，在世界LED產業迅猛發展的同時，我國LED產業也取得了舉世矚目的成就。然而LED的諸多發光特性使其在檢測方法和標準評價上與傳統光源和燈具存在很大差異，給全世界帶來了挑戰。作為行業發展的基礎，如果標準與檢測問題得不到妥善解決，勢必會嚴重影響行業的健康發展，因此世界各主要發達國家(美國、德國、日本等)均把LED標準制定和檢測技術開發放在了極為重視的地位。他們以本國先進技術為依托，積極開展標準化和檢測技術的研究工作，一方面為本國的LED產業提供引導，另一方面憑借他們在國際標準化組織中的活動能力和影響力, 利用本國研究成果，影響甚至主導國際標準的制訂，從而占領國際行業標準評價技術至高點，主導世界LED產業的發展。

　　我國也充分認識到了這一點，在國家標準化委員會、科技部、工信部和輕工總會等機構的引導下，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟(以下簡稱“聯盟”)的協調下，積極開展研究和交流，根據LED特性和我國LED產業現狀和發展前景，原創性地制定了多項LED國家標準和行業標準，為LED產業的進一步快速發展和參與國際標準化工作打下了基礎。同時通過自主研發和創新，我國部分LED關鍵檢測設備已達到了很高性能，為標準制定和產業發展發揮了積極的推動作用。

　　二、國際及國外先進國家的LED標準化工作

　　(一)國際照明委員會的相關工作

　　國際照明委員會(法文名：Commission Internationale de l’Eclairage ，簡稱CIE)是國際世界光、輻射以及照明方面的最權威學術組織，也是國際標準組織(ISO)的成員之一。CIE長期以來一直關注LED的發展和標準化工作。

　　2007年，CIE發布了兩項有關LED的標準：

　　CIE 127-2007 Measurement of LEDs (2nd ed.)和CIE 177-2007 Color rendering of white LED light sources。其中，CIE 127-2007基于LED和檢測技術的發展取代了著名的CIE 127-1997，該技術文件適用于單管LED的測量。

　　目前正在直接針對LED的研究和標準化工作的技術委員會有：

　　1、TC1-62: Color rendering of white LED light sources;

　　2、TC2-46: CIE/ISO standards on LED intensity measurements;

　　3、TC2-50: Measurement of the optical properties of LED clusters and arrays;

　　4、TC2-58: Measurement of LED radiance and luminance;

　　5、TC2-xx: Optical measurements of High-Power LEDs;

　　6、TC2-xx: High speed testing methods for LEDs;

　　7、TC 6-55, Light Emitting Diode (photobiological safety);

　　8、TC 4-47, Application of LEDs in Transport Signalling and Lighting。

　　其中最后兩項為2008年CIE D2年會上剛剛成立的兩個技術委員會。

　　同時CIE還組織了多次關于LED的研討會， 將于2009年召開的四年一屆的CIE中期大會也將圍繞LED和半導體照明的主題展開。

　　(二)國際電工委員會的相關工作

　　國際電工委員會(IEC)比較關注產品安全要求和性能要求，目前已發布的LED標準有：

　　1、IEC 62031(2008): LED modules for general lighting - Safety specifications.

　　2、IEC 60838-2-2(2006): Miscellaneous Lampholders – Part 2-2: Particular requirements – Connectors for LED Modules;

　　3、IEC 61347-2-13(2006): Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic controlgears for LED modules;

　　4、IEC 62384(2006): DC or AC supplied electronic control gear for LED modules - Performance requirements – Performance requirements;

　　5、IEC 62560 Self-ballasted LED-lamps for general lighting services > 50 V - Safety specifications;

　　6、IEC 62504 TS Ed.1 Terms and definitions for LEDs and LED modules in general lighting。

　　國際電工委員會(IEC)有關LED方面的標準化工作主要有IEC TC34承擔，我國對應的標準化歸口單位是SAC/TC224，即全國照明電器標準化技術委員會。

　　(三)美國的LED標準化工作

　　美國是最重視LED標準化的國家之一，美國能源部(DOE)，美國國家標準學會(ANSI)，美國電器制造商協會(NEMA)，北美照明工程學會(IESNA)，固態照明科技聯盟(ASSIST)均發布了有關LED和半導體照明的標準或技術規范，值得一提的是，美國標準與技術研究所(NIST)在這些標準或技術規范中作了大量研究工作。主要的標準或技術規范有下面幾項：

　　1、ENERGY STAR?Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires (由DOE于2005年發布初稿，2006年和2007年分別發布修訂稿);

　　2、ASSIST Recommends: LED Life for General Lighting Definition of Life (2005);

　　3、ANSI_NEMA_ANSLG C78.377-2008 American National Standard for electric lamps— Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting Products(該標準將半導體產品的顏色分為8個相關色溫，被中國標準采用);

　　4、IESNA LM-79-2008 Approved Method for the Electrical and Photometric Measurements of LED Light Sources;

　　5、IESNA LM-80-2008 Approved Method For Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources。

　　(四)日本的LED標準化工作

　　2004年，日本照明學會(JIES)、日本照明委員會(JCIE)、日本照明器具工業會(JIL)，以及日本電球工業會(JEL) 四團體共同制定了《照明用白色LED測光方法通則》，包括數項未曾規范過的項目，如標準LED的制造、小型LED模塊光強度的測量方法以及壽命評估方法等。2006年，四團體又發布了此標準的修訂版，在色度量測量以及光通量測量等方面作出更詳細的規范。

　　三、我國LED標準化工作的最新進展

　　針對國內外LED行業的特點和發展趨勢，經過多方協調和配合，我國已初步建立了較為科學的半導體照明標準化體系，一批行業亟需的LED標準項目已經完成或正在進行中。

　　(一)《整體式LED路燈的測量方法推薦性技術規范》

　　聯盟《整體式LED路燈的測量方法推薦性技術規范》(以下簡稱“推薦性技術規范”)于2008年7月正式發布，這是世界最先發布的有關LED應用產品檢測的技術規范之一。

　　由于LED開始大規模進入功能性照明領域，但國內外均無現成的檢測方法和標準可循，國家標準的出臺又尚需時日，聯盟率先組織專家開展LED路燈標準化推進工作，以在正式標準出臺前，為我國LED路燈產業健康發展提供一定的參考。該推薦性技術規范在起草中得到了臺灣工業研究院、香港應用科學研究院和國內諸多單位的廣泛關注，匯集了海內外眾多專業意見，為后來的《普通照明用LED模塊測試方法》國家標準制定作了大量前期準備工作。

　　由于LED路燈的諸多特性，特別是在光學性能、溫度和壽命上與傳統燈有顯著的不同，該技術規范對這些性能的表征和測量方法作了詳細規定(見表1)。

　　(二)全國照明電器標準化技術委員會制訂的LED標準

　　全國照明電器標準化技術委員會目前正在制定下列12項LED標準，其中絕大多數項目已完成審定稿，預計將于2009年正式發布實施。

　　1、《普通照明用LED模塊測試方法》

　　2、《普通照明用LED模塊 性能要求》

　　3、《普通照明用LED模塊 安全要求》

　　4、《普通照明用電壓>50V自鎮流LED燈安全要求》

　　5、《普通照明用電壓>50V自鎮流LED燈性能要求》

　　6、《道路照明用LED燈》

　　7、《裝飾照明用LED燈》

　　8、《燈的控制裝置 第14部分： LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》

　　9、《普通照明LED模塊用直流/交流電子控制裝置 性能要求》

　　10、《雜類燈座 第3部分：LED模塊用連接器 特殊要求》

　　11、《普通照明用發光二極管性能要求》[NT:PAGE]

　　12、《普通照明用LED燈和LED模塊術語和定義》

　　LED模塊是LED照明解決方案的基礎，《普通照明用LED模塊測試方法》的適用范圍可擴大到單管LED和其它LED產品，該標準被其它多個LED性能或產品標準所引用。

　　(三)《白光LED燈用稀土黃色熒光粉》系列標準

　　《白光LED燈用稀土黃色熒光粉》由全國稀土標準化技術委員會制定，包括總的產品標準和系列試驗方法標準，現已進入報批稿階段。

　　(四)工業和信息化部半導體照明技術標準工作組

　　工業和信息化部半導體照明技術標準工作組也正積極開展LED的標準化工作，目前該工作組制定七項電子行業標準已通過審定：

　　1、半導體照明術語

　　2、半導體光電子器件小功率發光二極管空白詳細規范

　　3、半導體發光二極管用熒光粉

　　4、半導體發光二極管芯片測試方法

　　5、氮化鎵基發光二極管用藍寶石襯底片

　　6、半導體發光二極管產品系列型譜

　　7、功率半導體發光二極管芯片技術規范

　　四、我國LED檢測技術的最新進展

　　在LED的檢測方面，我國一直緊盯國際前沿技術，不斷開發適應于LED特性的檢測方法和設備，目前已形成了LED檢測的初步體系，我國產業所需的多數儀器和相關檢測技術已能自給。國家科技部組織和布署了半導體照明標準檢測方面的863高技術項目，以期通過自主創新解決LED檢測和標準方面的關鍵問題，在這些項目的帶動下，我國部分LED檢測技術和儀器不僅跟蹤了國際先進水平，而且實現了完整的自主知識產權，一些高端的關鍵檢測儀器不再依賴進口。值得一提的是，為完成CIE交給我國學者的關于測量LED用探測器的研究報告，我國主要儀器制造單位與美國國家標準與技術研究院(NIST)展開了深入合作，與NIST合作發表的論文[1]被遴選為CIE專家會議的特邀報告。

　　下面結合LED標準要求和LED特性，以幾個典型的LED關鍵檢測設備為例，闡述我國LED檢測技術的最新成果。

　　(一)高精度快速光譜輻射計

　　光譜輻射計(也稱光譜儀)是測量LED產品(LED芯片、封裝LED、LED模塊、LED燈/燈具等)的光譜功率分布、發光顏色、顯色指數等色度量以及有關光度量的必備設備。

　　1. LED特性和對光譜輻射計要求

　　我國一般用機械掃描式光譜輻射計測量各種光源。該光譜輻射計精度較高，但測量速度慢，一般為十幾秒到幾分鐘。用它來測量LED產品并不理想：很多LED產品的發光隨時間不穩定，如在測量中LED產品本身的發光已經變化，必然會產生較大誤差[2];不具備散熱器件的LED產品(如芯片)要實現穩態測量，必須使用很高要求的熱沉;國際先進公司提供的LED光色參數一般為瞬態值，但機械掃描式光譜輻射計無法進行瞬態測量。

　　基于陣列探測器的普通快速光譜輻射計能實現瞬態測量，但普通快速光譜輻射計測量精度較低，存在明顯的雜散光、溫度依賴性和非線性，不符合高精度測量要求[4]。

　　2. 世界和我國高精度快速光譜輻射計的進展

　　在核心檢測技術層面的發展趨勢是高精度快速光譜輻射度計的應用越來越廣。高精度快速光譜輻射度計的特點是測量精度高，速度快(毫秒級)，但制造成本和技術要求高。

　　此前，全球僅兩家公司掌握高精度快速光譜輻射度計的技術，即美國Optronic Laboratories和德國Instrument Systems，隨著2007年初我國擁有自主專利的高精度快速光譜輻射計的成功問世，中國成為第三個擁有此項技術的國家。該國產高精度快速光譜輻射計的技術指標已經超過美國同類產品，與德國同類產品相當，而且利用自主專利技術，國產儀器能在光度線性和雜散光控制方面略高一籌。

　　(二)雙鏡雙探分布光度計

　　分布光度計是測量LED產品的空間光強分布和光通量的設備。此前，我國已擁有世界上幾乎所有類型的分布光度計的生產能力，但精確測量LED，需要更高性能的分布光度計。

　　1. LED產品特性和分布光度測量

　　LED產品主要由于下列特點而使傳統的分布光度遭遇挑戰：

　　(1)LED對溫度十分敏感，因此在分布光度計的測量中，保持LED產品的穩定，避免被測LED產品在大空間范圍內的運動十分重要;

　　(2)LED產品光束一般較窄，且通常采用光源和燈具一體化的設計，傳統的相對測量不再適用，而絕對光通量和光強分布測量對方法和設備要求更高[3]。

　　2. 關于LED產品的總光通量測量的研究

　　由于上述特性，目前LED的總光通量和光效測量的橫向可比性較差，如采用同類LED產品定標測量系統，測量不確定度將大大減小[4]。但LED產品豐富多樣，業界亟需測量總光通量的基準測量方法和設備實現高精度量值傳遞。

　　為實現LED產品總光通量的基準測量，各國紛紛將研究重點放在了最基礎的照度積分法上[5]。中國測光界也在總光通量測量方面也作了較為全面的研究，并開發了具有多項自主專利的相應產品(雙鏡雙探分布光度計)，站到了世界測光的先進行列。

　　3. 雙鏡雙探分布光度計

　　圖1為雙鏡雙探分布光度計的原理示意圖。該系統可以高精度實現各種LED產品的空間光強分布和總光通量基準，其測量幾何、轉角精度和探測器精度等均滿足絕對光度量測量的要求。

　　利用雙探測器的設計該系統可以實現遠場測量和近場測量。遠場測量：被測光源發出的光分別經過旋轉反光鏡M1和固定反光鏡M2反射后正入射第一探測器(實線所指光路)，適用于測量大尺寸或窄光束LED產品的光強分布;近場測量：將兩面反光鏡M1和M2用黑色擋光物遮住，第二探測器直接接收LED產品的光(虛線所指光路)，適用于測量小尺寸光源的光強分布，該測量幾何還能滿足CIE 84[6]要求，利用照度積分法實現各種LED產品的總光通量基準測量。

　　在測量中，LED產品按規定姿態點燃于旋轉中心，具有很高的穩定性，大量實驗驗證，雙鏡雙探分布光度計在快速測量狀態下的動態光度重復性為0.1%，明顯優于傳統的中心反射鏡分布光度計的1%~3%的動態光度重復性水平。雙鏡雙探分布光度計性能卓越，受到了國際測光專家和用戶的一致好評，目前雙鏡雙探分布光度計產品已出口英國、德國、土耳其、巴西、美國、臺灣等多個國家和地區，建立了多個國際先進測光實驗室。

　　(三)特別注意

　　值得一提的是，雖然我國在LED的檢測技術和儀器方面取得了顯著的成績，但檢測儀器市場也存在以次充好，誤導LED制造和應用部門的情況，當行業的高速成長，投資密度加大時，這種現象更應引起業界的警惕。業內對于檢測儀器自身標準化的呼聲也越來越高，全國照明電器標準化技術委員會光輻射測量分技術委員會(SAC/TC224/SC3)將盡快開展這一方面的標準化研究和制定工作。

　　五、小結

　　LED的標準和檢測技術得到了全世界的重視。我國也在LED標準化方面取得了突破性進展，從以往的跟蹤國際先進標準，發展至現在的根據LED特性、根據我國LED產業及檢測技術現狀，原創性地制定多項LED相關標準，并積極參與國際標準化的探討工作，不僅為我國LED產業健康快速發展打下了基礎，也為我國標準被國際標準采用提供了必要條件。在檢測技術和儀器方面，我國LED產業所需的多數儀器和相關測試技術已基本實現自給，通過自主研發和創新，部分關鍵檢測技術和儀器達到了國際先進水平。我國具有完整自主知識產權的LED關鍵檢測設備不僅能滿足國內需求，而且還出口多個LED產業較為發達的國家和地區，在海外建立了多個國際先進實驗室。相信在各級政府和LED產業界人士的共同努力下，我國的LED標準和檢測技術還將取得更大的發展，更好地為整個LED產業服務，我國完全能在LED這一新興產業中形成綜合的國際競爭力，并力爭從LED應用大國躍升為LED制造強國。

　　參考文獻：

　　[1] Jiangen Pan, Haiping Shen, Yuqin Zong and Yoshi Ohno, Considerations on the Improvements of f1’ Evaluation, Proc. of 2008 CIE Expert Symposium on Advances in Photometry and Colorimetry.

　　[2] Yuqin Zong and Yoshi Ohno, New Practical Method for Measurement of High-Power LEDs, Proc. of 2008 CIE Expert Symposium on Advances in Photometry and Colorimetry.

　　[3] IESNA LM-79-2008 Approved Method for the Electrical and Photometric Measurements of LED Light Sources.

　　[4] GB/T XXXX-XXXX《普通照明用LED模塊測試方法》(審定稿)

　　[5] 李倩，潘建根，LED總光通量高精度檢測最新進展，2008綠色照明與照明節能研討會論文集

　　[6] CIE 84-1989 The Measurement of Luminous Flux.