LED植物照明灯具标准法规/技术规范分析综述

2019-12-05张志平肖正谊倪济宇王钢生

日用电器 2019年11期

张志平肖正谊倪济宇王钢生

（1. 威凯检测技术有限公司广州 510663；2.佛山科学技术学院佛山 528231）

引言

在农业照明中，传统光源如氙灯、荧光灯、高压钠灯和金卤灯等早已得到应用，但是仍存在高能耗、低能效等问题。对比之下，LED光源具有明显的优势，它的光谱域宽在±20 nm，与植物光合作用和形态建成基本吻合的光谱范围基本吻合[1]。除此之外，LED具有光能有效利用率超过80 %、无污染、精准波长等优点，因此，LED植物照明灯具在促进植物生长和对植物进行补光等领域得到大量应用。

本文梳理了LED植物照明灯具相关标准法规与技术规范，并分析了它们之间的异同。这些标准法规/技术规范包括：CQC 1328-2019《植物生长灯安全认证技术规范》；团体标准CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》；山东省地方标准DB37/T 3568.6-2019《绿色照明LED灯具第6部分：LED植物生长灯》；美国DLC法规文件《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》等。

1 LED植物照明灯具的优势

在LED得到大规模应用之前，传统光源如氙灯、荧光灯、高压钠灯和金卤灯等已经在农业得到应用，但是传统光源的光辐射只有少部分能被植物吸收，光源的使用效率极低。植物进行光合作用时主要吸收红蓝光，波长为600～700 nm的红光和波长为400～500 nm的蓝光。而LED光源凭借光量可调整、光色纯正以及低能耗等优势正逐步取代传统植物光源，在农业上得到应用。

1）发光效率高：传统光源如金卤灯为65～140 lm/W，钠灯为90～140 lm/W。LED光效达50～200 lm/W。

2）耗电量少：超低功耗，LED单光功率单管为0.03～ 1 W，采用直流驱动，15～18 mA，电光功率转换接近100 %，达到相同照明效果，LED光源比传统光源节能80 %以上。

3）光色纯正：LED的光谱范围都比较窄，不像白炽灯那样拥有全光谱，因此LED的单色性较好，可以根据作物吸收光谱的差异随意进行多样化的搭配组合，满足不同植物的需求。

4）调光便捷：LED芯片的亮度与其驱动电源的电流有关，可以通过改变驱动电流进行调光，根据植物光照需求，适当改变光强。除此之外，采用脉动宽度调节的方式也可以对LED进行调光。

5）响应速度快：LED通过电子-空穴对结合直接发光，其发光的响应时间非常短，通常在100 ms以下。传统植物灯从通电到稳定发光所需的时间非常长，为0.15～0.25 s，响应时间长。

表1 CQC 1328-2019《植物生长灯安全认证技术规范》的主要内容

6）使用寿命长：LED作为一种半导体固体发光器件，寿命极长。当光通量衰减到80 %时，已达到25 000 h的寿命，远超过高压钠灯12 000 h的寿命。

7）安全可靠性强、有利于环保：LED是全固发光体，体积小、重量轻、耐震和耐冲击不易破损，废弃物可全部回收，LED光源不含有水银、铅和汞元素等环境污染物。

8）安全系数高：所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患。

因此，在植物照明的光源中，LED是最为理想的光源，对LED植物照明灯具的发展具有非凡的意义[2-3]。

2 标准法规/技术规范介绍

CQC 1328-2019《植物生长灯安全认证技术规范》从术语和定义、规格分类、光电性能要求和测量方法等方面对LED植物生长灯进行了规定。该技术规范仅适用于光源输出辐射波长在280～800 nm范围内的植物生长灯。在第3章中定义了各个辐射光谱区域并解释了光谱能量分布、光谱量子分布、光合光子通量等专业术语。在第4章中按照灯具和光源的不同，将植物生长灯分为六大类，这对植物照明灯具产品的分类进行了规范化。在第6章中要求植物生长灯输出光谱在380 nm以下时需要加贴各种安全标记。标准最后提出了光合光子通量密度分布等效分布图、测量条件和测量仪器的要求。详见表1 CQC 1328-2019《植物生长灯安全认证技术规范》主要内容[4]。

CSA0 32-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》是国家半导体照明工程研发及产业联盟的技术规范，于2016年7月4日发布。该技术规范规定了植物补光灯具、植物生长灯具基本技术要求、测试方法，其中包括产品的光电性能要求、安全要求和测试方法。其中在第3章术语和定义中对植物生长灯、C4植物和光子通量效能等专业术语给出了定义说明，在第5章对植物光照用LED灯具的电参数、光参数等进行了说明。详见表2 CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》的主要内容。

山东省市场监督管理局于2019年5月29日批准了59项山东省地方标准，其中包括DB 37/T 3568.6-2019《绿色照明LED灯具第6部分：LED植物生长灯》，并于2019年6月29日开始实施，该标准适用于对植物起补光作用或促进植物生长的LED灯具。该标准给出了LED植物生长灯、植物补光灯、促进植物生长灯等一些相关术语和定义。它规定了植物照明用LED灯具的光电性能的基本技术要求、安全要求、试验方法、检验规则标志、包装、运输和贮存。详见表3《绿色照明LED灯具第6部分：LED植物生长灯》的主要内容。

表2 CSA 032-2016的主要内容

《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》是美国DLC的法规文件，DLC在2018年11月19日发布了的一个版本，即日起正式生效，开始接受园艺照明产品的申请，并且2019年3月发布了其更新版本。该法规文件规定了植物照明用LED灯具的基本技术要求、测试方法，其中包括产品的光电性能要求、安全要求和测试方法。其中灯具的输出特性光合光子通量、光谱量子分布等给与了说明，规定了输出波段在400～800 nm以内，但没有具体要求输出的大小。标准中给定了具体的电性能要求，详见表 4《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》的主要内容。