LED标准及检测技术的最新进展

LED标准及检测技术的最新进展RecentProgressinLEDStandardsandMeasuringEquipments浙江大学光电工程系，杭州浙大三色仪器有限公司牟同升本文结合作者在国际、国内标准化工作中的经验，主要介绍了国际电工委员会IEC在LED照明、显示以及光辐射安全方面的国际标准进展；国际照明委员会CIE在LED相关技术标准及报告方面的工作。同时，也介绍了国内LED标准工作组、照明标委会、显示标准工作组的标准进展。最后，对国内LED检测技术及设备的最新进展情况作了分析。关键词：国际标准，LED标准，光辐射安全，LED检测Keywords：internationalstandard,LEDstandard,opticalradiationsafety,LEDmeasurement半导体照明技术能否引发一场新的照明革命，完全取决于LED本身所具有的性能、成本及应用前景。近几年，大功率LED的发光效率的提高和成本的下降速度惊人，在显示、照明及特殊领域的应用前景广阔。另一面，LED面临传统技术的竞争，要大范围地取代传统光源并非人们预想的那么乐观；尤其在普通照明领域，还有许多技术需要克服。出光效率、散热、寿命和可靠性、光健康等问题还需解决，性价比还需大幅提高。因此，我国的LED产业当前面临巨大的机遇和挑战。美国能源部提出至2012年的五年LED发展计划，值得我们借鉴和思考。当前我们更多地强调用LED去“取代”传统照明产品，用传统的照明标准来衡量LED产品的性能；事实上不可能充分发挥LED所具有的特点。LED是一种小功率、子光源型的固态发光器件，具有良好的定向出光特性，易于数字化集成控制。因此如何突破基于传统光源形成的现有照明标准，发展LED产品是眼前面临的问题。也就是我们如何“以人为本”，基于人的视觉的、健康的、环保的需求，发挥LED的特点，是“次世代”半导体照明产业发展的重大问题。标准与检测技术是引领产业发展的重要杠杆。最近两年，随着LED产业的发展，LED从器件、模块，到照明和显示等应用产品的标准有较快的发展。国际和国内相关标准化组织已陆续有相关的标准发布。IEC有多个技术委员会涉及LED的国际标准化；国标委和工信部下属的标准化组织积极推进LED的标准化工作。我国专家从跟踪、参与到积极主导国际LED相关标准，使我国在国际标准化领域的地位不断提高，对我国LED产业的全球化发展将产生重大的影响。一、LED国际标准的进展国际电工委员会IEC和国际标准化组织ISO是国际上的两大标准化机构。IEC成立于1906年，是世界上最早的国际性电工标准化机构，总部设在日内瓦。1947年ISO成立后，IEC曾作为电工部门并入ISO。根据1976年ISO与IEC新协议，IEC负责有关电工、电子领域的国际标准化工作，其他领域则由ISO负责。IEC的宗旨是促进电工、电子领域中标准化及有关方面问题的国际合作，增进相互了解，出版包括国际标准在内的各种出版物，并希望各国家委员会在其本国条件许可的情况下，使用这些标准。我国是IEC的成员国之一，也是理事会成员，中国国家标准化委员会每年都派代表参加理事会会议。IEC的技术委员会（TC）是承担制定、修订工作的技术机构，下设有分技术委员会（SC）、工作组（WG）和项目组（PT）。目前涉及LED标准的IEC技术委员会有：1）IECTC47Semiconductordevices半导体器件2）IECTC34Lampsandrelatedequipment灯和相关设备3）IECTC110Flatpaneldisplaydevices平板显示器件4）IECTC76Opticalradiationsafetyandlaserequipment光辐射安全和激光设备其中IECTC47曾制定了一系列半导体发光器件国际标准，但近几年的活动比较少。国际照明委员会（CIE）是国际照明工程领域的非政府间多学科的世界性学术组织，是技术、科学、文化方面的非营利性组织，总部设在维也纳。至今CIE已经出版了180多份技术报告；也有近二十份的标准。其中与LED关系密切的文件CIE127:2007“LED的测量”、CIE177:2007“白光LED光源的显色性”、CIE121:1996“灯具的光度和分布光度测量”都是技术报告，而CIES009/E:2002“灯和灯系统的光生物安全”（Photobiologicalsafetyoflampsandlampsystems）是一份CIE标准，2006年IEC作为联合标准全文引用。1.IECTC34IECTC34“灯和相关设备”（Lampsandrelatedequipment）技术委员会主要制定工作光源、灯具及相关配件等方面的国际标准，已发布的LED相关标准：1）IEC62031:2008“LEDmodulesforgenerallighting-Safetyspecifications”2）IEC62384:2006“PerformanceofcontrolgearforLEDmodulesd.c.ora.c.,suppliedelectroniccontrolgearforLEDmodules-performancerequirements”3）IEC60838-2-2:2006“Miscellaneouslampholders-Part2-2:Particularrequirements-ConnectorsforLEDmodules”4）IEC61347-2-13:2006“Lampcontrolgear-Part2-13:Particularrequirementsford.c.ora.c.suppliedelectroniccontrolgearforLEDmodules”2.IECTC110IECTC110“平板显示器件”（Flatpaneldisplaydevices）技术委员会是制定新型平面型显示器件的测量和试验方法、性能规范、安全要求等国际标准。目前的第五工作组（WG5）和PT62595项目组分别正在起草OLED（有机发光二极管显示器件）和LED背光源方面的标准。其中在起草的OLED标准：1）IEC62341-1-1GenericSpecification2）IEC62341-1-2TerminologyandLetterSymbols3）IEC62341-6-1Measuringmethodsofopticalandelectro-opticalparameters4）IEC62341-5Environmentaltestingmethods5）IEC62341-6-2MeasuringMethodsofVisualQuality6）IEC62341-6-3MeasuringMethodsofImageQuality在IECTC110WG5中，中国负责两项国际标准项目，清华大学邱勇教授和本文作者分别担任了IEC62341-6-1和IEC62341-6-3的项目组长；同时中国专家也参与了OLED的其它所有国际标准的起草工作，并在其中发挥重要作用。OLED是我国在国际标准中取得标准主导权最多的领域，并得到了国家标准化委员会和工业与信息产业部的大力支持。目前，LED背光源正在起草的标准是PT62595-1“Electro-opticalmeasurementmethodsofLEDbacklightunitforliquidcrystalDisplays”，项目组长由韩国担任，中国是参与起草的五个核心国家之一。中国电子工业标准化研究所赵英秘书长、杭州浙大三色仪器有限公司牟同升、上海广电集团陆海峰等三位作为中国专家参与标准的起草工作。液晶显示用LED背光源是LED的重要应用方向，产业主要集中在亚洲地区。中国大陆和台湾是液晶显示用背光源的主要制造地，中国专家参与了LED背光源国际标准的立项筹备及标准制定的全部过程，并在技术会议上起着重要的作用。预计近几年，我国在LED背光源的国际标准中还将发挥更大的作用，承担更多的国际标准工作。3.IECTC76IECTC76“光辐射安全和激光设备”（Opticalradiationsafetyandlaserequipment）技术委员会是专门制定光辐射安全国际标准的机构。从1997年开始，LED就作为“类激光”产品，纳入IEC60825-1及系列标准中。随着高功率LED的发展，尤其是基于GaN技术的蓝光LED和白光LED在照明和显示中的应用越来越广泛。过强的460nm左右的蓝光辐射将对人眼视网膜产生光化学危害；因此，光辐射的潜在危害性受到国际上的高度关注。LED产品的光辐射安全标准也已成为IECTC76的热点议题。IECTC76/WG9是专门制定非激光类光源的光辐射安全标准的工作组。目前正在起草IEC62471系列标准。而LED毕竟与激光有较大的差别，因此2007年发布的IEC60825-1已将LED产品从该标准中拿出。因此，目前LED产品的光辐射安全要求和等级分类方法完全纳入了IEC62471-1（现有标准是IEC62471-2006）标准，同时在2008年度的IECTC76国际标准会议上，将原有归属于激光类的光通信用、美容和治疗用等LED产品也全部纳入IEC62471系列标准中。目前，本文作者作为中国的专家组成员参与了WG9的全部国际标准的起草，主要承担非激光类光源的光辐射安全的测量工作。根据IEC的CTL决议，LED灯具的安全标准除完全执行IEC60598标准外，还需符合光辐射安全标准。欧盟法规已经LED产品的光辐射安全要求纳入强制性的标准，CE认证中包含有光辐射安全检测项目，而且要求进入欧盟国家销售的照明LED产品必须达到“免除”类（任何情况下都是无害的）要求。涉及到LED产品的光辐射安全标准有：1）IEC62471-1“Photobiologicalsafetyoflampsandlampsystems”2）IEC62471-2“Guidanceonmanufacturingrequirementsrelatingtonon-laseropticalradiationsafety”上述两份标准均计划在2009年进入CDV标准阶段。在今年的国际标准会议上，IEC62471-1标准的名称已从“灯和灯系统的光生物安全”改为“电气产品的光生物安全”，范围覆盖了所有电气产品。因此，无论是照明、显示及特殊用途的LED产品都属于该标准的范围。4.国际照明委员会CIE目前CIE有三个分部涉及到LED的技术标准。第一分部已颁布了“白光LED的显色性”技术报告，第二分部颁布了“LED的测量”技术报告，第六分部颁布了“灯和灯系统的光生物安全”（LED已纳入该标准范畴）标准。此外，第二分部正在起草几份涉及LED测量的技术报告；第六分部继续推进LED光辐射安全的基础标准工作，并积极将CIE的技术成果推荐给IECTC76的国际标准化工作组。CIE已发布的技术报告和标准：1）CIE177-2007“ColourRenderingofWhiteLEDLightSources”2）CIE127-2007“MeasurementofLEDs”3）CIES009/E-2002“PhotobiologicalSafetyofLampsandLampSystems”CIE正在进行中的技术文件有：1）CIETC2-50“MeasurementoftheopticalpropertiesofLEDclustersandarrays”2）CIETC2-58“MeasurementofLEDradianceandluminance”3）CIETC2-46“CIE/ISOstandardofmeasuringtheaveragedIntensityofLightEmittingDiodes(LEDs)”4）CIETC6-55“PhotobiologicalsafetyofLEDs”二、中国LED标准的进展我国涉及LED标准的标准化机构有“工业与信息产业部半导体照明技术标准