LED照明产品早期推广应用的经验

      近日，美国能源部(DOE)针对早期固态照明在市场应用的情况发布报告，总结了早期在推广应用中的经验，并针对不足提出了应对措施。

       DOE在报告中首先结合CFL市场推广中得到的经验提出，国家级的协调合作是新照明技术推广应用的关键，同时要建立相应的标准和检测体系，在效果最明显的领域进行应用，并要做出快速的反应解决相关的问题，比如和传统灯具的互换性问题、调光问题等。

       根据报告，美国前期的推广应用中分别在显色性、电子和光度测量、光源光通量维持率测试、光源长期流明维持率的预测方面建立了标准和检测体系，并且通过合作建立产品最低性能要求，推行长期标准项目与质保。

       报告显示，目前美国的LED照明渗透率刚刚超过4%，正在快速发展，其市场应用中的问题和经验教训是通过一系列的测试和项目来进行的。其中包括：CALiPER 测试和探索研究;LED Lighting Facts 验证的性能数据;GATEWAY示范演示项目;多年研发计划进程;定期更新的市场研究和技术路线图工作;DOE年度座谈会及一些主要产业活动;同其他单位大范围合作，包括制造商、照明设计者、零售商、建筑物拥有者、地方政府以及能效机构或项目。

       报告在总结LED照明产品在早期推广应用中的经验时主要阐述了以下4个方面的问题。

一、一些固有特性和技术特点影响着LED照明产品的推广应用

       DOE通过以上项目和活动对用户使用LED照明产品的情况跟踪分析后发现，一些LED固有的特性和技术特点，以及由此产生的一些待改进提高的问题使用户在购买和使用LED照明产品时感到困惑，不同程度上影响着LED照明产品的推广应用。

1.寿命和可靠性

       虽然LED照明产品有长寿命承诺，但是没有关于寿命和可靠性的评估标准。报告认为这个问题让用户购买LED照明产品时会感到困惑，寿命和可靠性的不稳定阻碍了LED照明市场的拓展，尤其是一些对成本很在意的领域。LED照明产品寿命不稳定性虽然不是影响LED照明产品推广的主要因素，但却产生了明显的不确定性。

       报告指出目前美国有关寿命的标准(如L70)只是关于光照量方面的，并不涉及色移、LED驱动设备及附件寿命。评估LED照明产品可靠性应当包括LED光源、驱动、光学器件及其他附件。对此，报告认为随着标准化的推进，目前这种寿命和可靠性的不稳定性正在缓慢稳定的减少中，同时标准设计者也正在开发新的测试方法与测试器具。

       DOE同时还建议减少相近产品的寿命和可靠性的多变复杂性，以推动LED产品市场使用率;厂商可以寻求财政支持来推行面向主要应用市场领域的长期质保(通常10年)，从而有效克服这种不稳定性，使用户信任相应的产品、厂家以及技术。不过在考虑寿命与质保的相互关系时，应考虑到厂商的承受能力。

2.颜色一致性及光照质量

       现阶段LED产品的颜色品质范围和现有的颜色度量标准使用户感到困惑。报告认为传统照明产品的颜色具有较强的一致性，而LED产品具有多样化的表现颜色和显色性，这对于照明产品替代用户，增加了产品选择难度。

       在某些对颜色特性要求不高的领域，如道路照明，也许影响不大，但是颜色度量标准的精确性依然十分重要。因此厂商应努力提供产品颜色品质信息，特别是不同色温之间的差距，改进产品包装上的信息一致性，开发有效的颜色参照工具来简化产品选取过程，增进消费者满意度。标准化组织应考虑进一步细化色品分类范围，减少相同CCT情况下产品的选择多样性;照明研究机构应调研颜色品质可接受门槛，制定有意义的标准来平衡颜色品质和能效目标，基于应用基础建立显色性标准，并保障能被多数用户接受。同时需要政府、研究机构、制造商和消费者协同合作研究制定更多显色性度量标准来精确描述光源的显色性。

       有些LED照明产品发光颜色一直在变化，对某些应用方面采用LED照明产品产生消极影响，例如博物馆和展览馆、建筑物外表面、售卖陈列、医疗、招待应用、顶和墙壁布光、商用和家居射灯等应用方面。因此，DOE认为LED照明产品虽然承诺使用寿命很长，但是照明质量也应得到相应的保证。

       目前的LED照明产品缺乏预测和报告颜色稳定性的标准程序，需要产业和研究机构共同建立颜色稳定性测试方法和新的评估方法及度量标准，使得今后的LED寿命评估包括色移，并且能够对比不同产品性能;同时，节能项目和产品信息认证标准应包括颜色稳定性;制造商也应考虑将色移包含在质保范围内。

3.眩光和闪烁

       LED产品造成的眩光，会影响在某些应用领域的推广进程。在室外人行道照明、室内高棚灯、吸顶筒灯、家居照明、商业和办公室照明应用中，如果用户感觉LED灯具太过于眩目，会减缓其推广进度。而一些制造商认为如果想降低眩光，需要使用透镜、光栅或者挡板等，这些措施势必会影响产品的光效。

       然而光效是产品的重要品质数据之一，是要通过相关检测的，眩光却没有必要的检测，为了降低眩光而牺牲光效的产品竞争力将会大打折扣。因此随着光照输出逐步变大和产品成本逐步减少，一些眩光问题越来越明显，而现有的眩光标准和等级评估已经不能适用于现今的照明产品。对此，报告建议DOE和研究机构应考虑将眩光加入产品应用评估和测试，共同开发测试眩光的新方法和新度量标准;能效项目在制定产品能效标准的同时，应充分考虑控制眩光，找到眩光控制与光效标准的平衡。

       有部分LED产品闪烁明显，会影响在某些应用领域的推广进程。报告指出，当LED产品通过光源变暗或者使用特定调光器调暗时，会使闪烁变得明显。过度闪烁对于某些应用场所不适用，如教室、办公室、零售店、工厂内等。但是对街道或者公园等场所照明影响要小一些。

       由于闪烁没有固定的衡量标准，照明产品使用者只能通过其他方法或途径来检测闪烁。因此，标准化组织应考虑开发闪烁测量程序、闪烁度量标准(频率单位)，这样生产商能够评测并说明产品的闪烁情况和相关性能，包括正常工作状态和调光状态的闪烁情况，如果需要，还应说明相应的控制措施;照明研究机构需考虑建立检测闪烁的限界值，研究对人体可能产生的危害，以及产品在应用过程中的性能衰减和特定闪烁特性的LED产品于不同人群和场所的应用。

4.调光和控制

       对LED灯具进行高质量调光有困难，正在不断改进中。报告指出，用户对LED调光期望很高，但是一些LED光源无法达到白炽灯那样的调光效果。

       根据调查，目前市场上的LED调光产品五花八门，很多调光问题不是因为LED产品本身，而是因为替换以后与之前为白炽灯设计的调光器不匹配的兼容性问题。而一些替换卤素光源的LED产品，还要考虑与低压转化器的匹配问题。兼容性问题会导致一系列其它问题，如调光表现不规则、无法调光到低光照程度、令人厌烦的闪烁、以及听得见的各种噪音。不过随着产品的不断改进，这种情况在逐渐改善。由于目前没有明确的可调光定义，LED的调光特性主要由LED驱动设计所决定，因此需要从技术角度进行多方面的研发，使LED达到预期的调光表现。

       需要进一步提高照明控制部件和照明控制系统的性能使LED光源节能效果最大化。报告认为LED天生的可控性将会带来巨大的节能效益和照明效果，照明控制器件的正确设计和安装将会使这些效果最大化。如果要不断提高LED产品的节能和照明特性，就必须在提高LED产品性能的同时，不断提高控制系统性能。

       LED产品的可控性，包括可以调整光输出等级、色温或色品、以及频繁开关的耐损性。通过使用高品质可调LED照明产品，使得消费者对LED照明产品满意度提高，进一步推广LED产品的市场渗透率，从另一个侧面也实现了进一步节能的效果。

       目前在照明应用中使用的很多技术，并不容易进行调光，或者升级成本很高，在很多时候阻碍了这些照明应用中的控制实现。要实现高品质的调光，需要照明控制部件与现有的基础设施兼容，照明控制部件具有可互换性，同时各生产商生产的照明控制部件还需要协同工作。为此，照明产业应继续努力提高改善控制选择和设计策略，使控制设计满足使用者需求。有时候越简单越好，简单的控制组件更容易正确安装，系统更容易控制。同时应制定相应的控制组件标准，使控制组件的说明更细化、更明确;各方面机构要合作推动照明控制市场一致化。

二、高昂的成本减慢了LED产品进入市场的速度

       DOE在报告中提出，在之前LED照明产品逐步进入市场的过程中，各环节高昂的成本减缓了LED照明产品进入市场的速度。虽然这些成本随着产业发展和技术进步在不断降低，但是依然存在着相对直接的影响。

1.测试成本

       在LED照明产业发展初期，严密的测试要求是控制制造商夸大产品性能的必要手段，但是后来却使得测试成本过高。报告认为过高的测试成本提高了产品价格，减慢了产品进入市场的速度，从而减缓了LED照明产品被市场接收的过程，以及与之相关的节能成效。

       由于LED采用的标准和测试手段与传统照明产品不同，涉及指标复杂。随着LED技术高速发展，产品更新换代速度很快，等待测试进入市场的产品很多。过高的测试成本给厂商带来很大压力，阻碍了产品进入市场的进程。针对这一情况，DOE提出在确保减少的测试要求不会导致性能测试的不准确或夸大前提下，通过制定产品系列化、家族化政策，简化测试程序，降低企业测试总体成本。同时要开发多种形式的相关测试标准，帮助厂商控制测试成本。

2.产品系列化

       用户需要完整的产品系列，但是急速发展的LED技术使得厂商难以开发并维持完整的产品系列生产线。DOE指出，传统照明产品具有完整的产品系列，能满足用户不同的照明需求。对于LED照明产品，快速发展的技术使得厂商缺少开发完整产品系列的时间。在封装和驱动技术飞速发展的同时，很难维持产品的一致性。另外，系列产品的测试成本也是厂商开发完整产品系列的障碍因素之一。

       正是由于缺乏完整的产品系列供选择，用户在选择LED产品应用过程中将会遇到困难。有些情况下，由于没有相应低输出照明产品供选择，用户只能选择高输出照明产品。这在一定程度上增加了照明工程的设计难度。对此，报告认为如果没有完整的产品系列供选择，一些用户可能不会选择LED照明产品。因此建议厂商应考虑提供一系列相似规格但是不同光照特性的产品;如果出现了光照输出更高的新产品，厂商还是应该保持旧产品的生产。

       不过，报告也认为虽然开发完整产品系列对厂商来说成本过高，然而能够开发全系列产品的厂商也许能发掘更多的LED照明产品市场应用。

三、完善的售后和质量认证有助于市场推广

       DOE同时还在报告中提到了售后服务体系和产品互换性对于LED照明产品市场推广的重要性，特别是对于提高生产企业的市场竞争力和产品信誉度。

1.服务体系和互换性

       LED产品维护服务体系不完善和产品互换性低，影响了在某些领域的市场推广。DOE在报告中指出尽管LED产品寿命超长，但是实际使用中其寿命和稳定性还有很多不确定性。很多设备没有替换部件，导致了设计方设计过程中的诸多疑虑。甚至在那些LED产品表现良好的照明领域，因为LED技术的飞速发展，新产品不断更新，现用产品升级困难，消费者对于是否购买LED产品依然很犹豫。许多照明用户在等待更成熟、更稳定的LED产品出现在市场上。增强维护服务和产品可交换性能够减少消费者的顾虑。

       针对用户在使用模块化产品的过程可能出现的各种问题，报告提出要建立模块界面与接口标准，而生产商应开发可替换部件供用户使用。报告还认为随着LED技术的成熟，市场选择会偏向于具有更完善的产品维护服务和产品可替换性的产品。

2.质量认证

       LED质量认证项目对市场推广有很大帮助。报告指出，个人消费者、项目管理者、销售商、机构管理者和照明设计者都需要能够明确LED产品性能数据，而他们自身没有能力评估所有LED产品。所以需要开发了一系列项目来评估产品性能，这些项目有力地推动了LED市场推广。

       目前美国开展的评估项目包括CALiPER、LED Lighting Facts、ENERGY STAR、DLC等。对产品评价和质量认证，报告提出能效项目管理者应根据客户需求帮助客户制定LED产品质量认证标准，重点关注能效特性;能效项目标准应与LED技术发展保持一定差距，但需要寻求能效、光照效果和成本的平衡;测试和报告过程应当在不影响质量测试结果的前提下，尽量简化。

四、现有的照明基础设施限制了LED照明的进一步发展

       目前几乎整个LED照明市场都侧重于如何适用于现有现存的照明基础设施。这确实是符合代理商和消费者的期望，以及相应的照明产品功能，这也是一种新技术进入现有成熟照明市场所必需的，但是这也限制了这种新技术的发展，因此需要努力开发新的照明系统和结构。其中最明显的就是LED替换白炽灯。

       白炽灯留下了海量的配套基础设施，极大地限制了LED产品设计的自由性和功能性。因此，报告提醒政府机构、标准化组织、消费者应意识到他们对于照明的需求也许会限制产品的功能性和创新性，影响产品的设计。建议能效组织项目管理者应考虑允许非传统形式设计，探索非一对一替换理念，而制造商、政府及其他照明相关机构应推广新型照明系统，不局限于现有基础设施。

       LED产品的发展和市场推广之路比以往的CFL产品走得更加顺畅。然而，LED照明独特的技术特点也带来了一系列新的挑战。通过对之前经验教训的总结和学习，能够为今后的产业发展和应用推广起到指导性帮助。