【国家标准(GB)】 普通照明用LED模块测试方法

ICS29.140.99
中华人民共和国国家标准
GB/T24824—2009
普通照明用LED模块测试方法
Measurement methods of LED modules for general lighting2009-12-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-05-01实施
规范性引用文件
术语和定义
试验的一般要求
实验室环境条件
电源电压要求
被测LED模块工作状态要求
LED模块的稳定
测量方法
基本电性能和电流谐波测量
光通量测量
光强分布和光束角的测量
颜色特性测量
开关、寿命和发光维持特性试验附录A（资料性附录）
电测量仪表
温度计
光度计
试验或测量设备的要求
光谱辐射计（光谱分析系统）
积分球（积分球光度计，积分球光谱辐射计）分布光度计
分布光谱辐射计
近场分布光度计
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
LED模块的光强测量距离要求
LED模块的光度修正系数
C.1LED模块在25℃以外的环境温度下测量的修正系数C.2LED模块在非规定燃点姿态下的修正系数C.3LED模块在测量中位置变化的修正系数C.4外置控制LED模块的控制器修正附录D（规范性附录）
LED模块的推算寿命测量方法
GB/T24824—2009
本标准对应于CIE127：2007《LED的测量》（英文版）。与CIE127：2007标准的一致性程度为非等效本标准根据CIE127:2007标准和LED模块的特点重新起草。本标准的附录D为规范性附录,附录A、附录B、附录C为资料性附录本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国照明电器标准化技术委员会（SAC/TC224)归口。GB/T24824—2009
本标准起草单位：杭州远方光电信息有限公司、中山市伟来灯饰有限公司、深圳市中电照明股份有限公司、中山市欧普照明股份有限公司、生辉照明电器（浙江）有限公司、国家电光源质量监督检验中心（上海）、广东鹤山银雨照明有限公司本标准主要起草人：潘建根、李倩、伍德辉、高宇洲、宋金地、沈锦祥、周明兴、俞安琪、陶玖祥。1范围
普通照明用LED模块测试方法
本标准规定了普通照明用LED模块的基本性能的测量方法。GB/T24824—2009
本标准适用于功率大于或等于1W，在恒定电压、恒定电流或恒定功率下稳定工作的、外置控制的LED模块：以及采用直流250V以下或交流50Hz或60Hz、1000V以下电源供电的稳定工作的自镇流LED模块。
非本标准范围内的LED产品，如有需要，也可以参考本标准。规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。电工术语照明（IEC60050（845）：1987.MOD）GB/T2900.652004
GB/T57022003
GB/T7922—2008
GB/T24826—2009
GB17625.1—2003
光源显色性评价方法
照明光源颜色的测量方法
普通照明用LED灯和LED模块术语和定义限值谐波电流发射限值（设备每相输人电流≤16A）电磁兼容
(IEC61000-3-2:2001,IDT)
JJG211—2005
JJG245—2005
CIE15:2004
CIE 70:1987
CIE84:1989
CIE102:1993
CIE121.1996
光亮度计检定规程
光照度计检定规程
色度学
绝对发光强度分布的测量
光通量的测量
光度数据电子传输的推荐文件格式灯具的光度学和分布光度学
EN13032-1:2004
3术语和定义
灯和灯具光度测量数据的测定和表示第1部分：测量和文件格式GB/T24826—2009和GB/T2900.65—2004确定的及下列术语和定义适用于本标准。3.1
reference axis
参考轴
LED模块的机械轴。
lightcentre
发光中心
LED模块的参考轴和发光口面的交点。3.3
发光平面
lightplane
通过LED模块的参考轴的平面，一个发光平面可以分成以参考轴为起始的两个发光半平面。GB/T24824—2009
specified lightplan
特征发光平面
用于表征LED模块发光光束特征的通过参考轴的发光平面，当光束相对参考轴旋转对称时，特征发光平面可以任意选取：
当光束有特殊分布要求时，制造商应给出必要的特征发光平面（可以是多个）；对于非对称的光束而又没有指明特征发光平面的情况，特征发光平面为LED模块的最大发光强度方向的射线与参考轴所决定的平面。3.5
半峰光束角halfpeakbeamangle
在特征发光平面上，以发光中心为原点，LED模块所发出的发光强度为该特征发光平面上最大发光强度的50%的光线的夹角（当有两个以上方向的发光强度为最大发光强度的50%时，取其夹角的最简森光束角。
大值），在不致混滑的情况
颜色漂移
Scolor
LED模块在规定条件，点燃，在寿命期间内的平均颜色或规定质
特定时间的颜色与初始色的差值，可用LED模块灯下点颜色的CIE1976均匀色度空间（u）的色美值△，△u来表示。推算寿命expectedlife
通过LED模CQ速老炼试验和规定的外推计算方法所得出的寿命。3.8
LED基准控围器
LED reference control gear
为外置控制D模块提供基准工作条件的外置控制器标准 LED模块Uendard LEDmodule在规定的工作务工作稳定、复现性能优异，并标定有基本光电性能参效的，在替代法测量中可以用来校准光学测量备的LED模块和在LED模块外置控制器试验中用作标准试验负载的LED模块。
平均颜色不均匀性
ve ge color nonuniformity
LED模块发出的全部光混合后的平均颜色与参考轴方向发光颜色的色。色差用CIE1976均匀
色度空间（u，）的差值Au，来表征。3.11
maximumcolor nonuniformity
最大颜色不均匀性
LED模块在全部半峰光束角内的任意方向的发光颜色与参考轴方向发光颜色的色差的最大值。色差用CIE1976均勾色度空间（u）的差值Au，Au来表征。4试验的一般要求
除非另有规定，试验或测量在本标准规定的试验的工作条件下进行。4.1实验室环境条件
LED模块的光电参数的测量应在环境温度为25℃士1℃，最大相对湿度为65%的无对流风的环境中进行，并应保证在采样读数时LED模块附近无空气流动（LED模块处于静态时周围空气的自然对流除外)。
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开关、寿命试验应在环境温度为25℃土5℃，最大相对湿度为65%的环境中进行，LED模快周围允许有少量气流，但不允许有振动和冲击。气压，86kPa106kPa.
4.2电源电压要求
如无待殊规定，自镇流LED模块应在额定电压（如额定值是一个范固则取其中间值）和额定频率下进行试验或测量。在稳定期间，电源电压稳定在额定值的士0.5%的范围内；测量时，电源电压稳定在额定值的士0.2%的范围内，谐波失真小于3%寿命试验的电源电压稳定在士2%内。外置控制LED模块的试验或测量时一般在LED基准控制器驱动下或等效驱动条件下由电源供电或专用装置直接供电，供电电源或专用装置的输出电压或电流或功率应稳定在士0.2%的额定值范围内，如为交流驱动则应对频率和波形失真作出相应的规定，一般情况下，基波频率偏差应不大于0.1%，谐波失真小于3%。
4.3被测LED模块工作状态要求
LED模块的发光特性有时会因散热问题受到燃点姿态的限制，在试验或测量时，LED模块在被测量时应置于自由空间中，LED模块的燃点方向应与其规定的设计或实际使用时的状态相同，如无规定则LED模块的发光面垂直向下。在试验或测量过程中LED模块应尽量保持静止状态，以免产生空气流动导致LED模块周围温度发生变化。试验或测量时LED模块应工作在热平衡状态下，在监视环境温度的同时，最好能监视LED模块自身的工作温度，以保证试验的可复现性。如可能监测LED模块结电压，则应首选监测结电压，否则，应监测LED模块指定温度测量点的温度。如LED模块工作时需要外加散热器（包括主动制冷），则应严格限定热器的特性与尺寸，同时应在规定的位置监测散热器的温度，在测试报告中应具体描述外加散热器。4.4LED模块的稳定
LED模块的光电参数应在稳定后测量，判定LED模块稳定工作的条件为：在15min内，光通量或光强变化小于0.5%。
5测量方法
5.1基本电性能和电流谐波测量
用附录A.2规定的电压表、电流表测量直流供电的LED模块。用电量测量仪（也称数字电参数表）测量交流供电的LED模块的电压、电流、功率，功率因数、频率和输人电流谐波。
由于并接于电路的电压取样存在一定的旁路电流，申接于电路的电流取样存在一定的电压降，因此应用时要根据被测LED模块的电压和电流的实际大小来决定选取电流表内接法或电流表外接法。当电流较大，或引线较长时，可用四线法作电压取样，见图1。?
a）电流表内接法
5.2光通量测量
5.2.1总光通量的基准测量方法
b）电流表外接法
图1电性能测量示意图
c）四线法电压取样
在测光暗室中，使用A.7.1中规定的探测器旋转式分布光度计测量LED模块的光通量。3
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将被测LED模块夹持在探测器旋转式分布光度计上，使LED模块处于规定的燃点状态，LED模块的发光中心处于分布光度计的旋转中心。在足够多的发光平面上以足够小的角度间隔测量以分布光度计的光度探测器到被测LED模块发光中心之间的测量距离为半径的虚拟球面上的各点的照度。平面间角度间随一般为5。，平面内的角度间隔一般为1，当被测LED模块尺寸较大或光束角较窄时，应采用更小的平面间隔和角度步长，以保证照度分布的取样完整性，
用数值积分的办法计算出LED模块的总光通量，总光通量按式（1)计算：Eds-PE(e,ndo-
PE(，）sinededn
式中：
@m——总光通量；
虚拟球面的半径；
虚拟球上的表面面积；
(e,n)-
空间角如图2所示。
光度探头
图2光通量的计算原理示意图
（1）
允许用本标准规定的其他测量方法测量LED模块的总光通量，但当对测量结果有争议时，使用本条规定的测量方法测量LED模块的总光通量。5.2.2光强积分法测量光通量
在测光暗室中，使用A.7.2规定的分布光度计测量LED模块的光强分布，测量距离应满足附录B的要求。
将LED模块夹持在分布光度计上，以标准燃点姿态点燃，使被测LED模块的光度中心处于分布光度计的旋转中心，在足够多（10或更小的间隔）的测量平面上以足够小的角度步距（一般为5或更小）测量LED模块在各个空间方向上的光强，用数值积分的办法计算出LED模块的总光通量和区域光通量：总光通量按式(2)计算：
I(en)sineded
区域光通量按式（3）计算：
Pe和dp
I(e，n)sinededn
分别为总光通量和区域光通量：空间角。
（2）
5.2.3积分球法测量光通量
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尽量使用同类型的LED模块作为光通量标准灯校准积分光度计/积分光谱辐射计。当光通量标准灯与被测LED模块发光光谱、尺寸、外形和发光光束形状等有较大的差异时，可能会产生较大测量误差，
将被测LED模块放在球中心，并让其处于4.3规定的工作状态，如图3a）所示。在LED模块尺寸较大且无后射光通量的情况下，可在积分球的侧面开取样口如图3b）或部开取样口如图3c）收集LED模块的发光，此时若LED模块不处于规定燃点状态，则应按附录C对测量结果进行修正。a)
图3积分球测量示意图
使用积分球测量LED模块的光通量包括以下三种方法：积分法在积分球探测窗口上设置光度探测器，测量光通量：a
分光法：在积分球探测窗口上设置光谱辐射计的取样装置，使用光谱辐射计测得的光谱功率b)
分布计算光通量：
积分分光结合法：在积分球探测窗口同时设置光度探头和光谱辐射计的取样装置，光度计测量LED模块的光通量，光谱辐射计测量LED模块的平均光谱功率分布，根据测量结果计算光谱修正因子并用以修正光度计测得的值，光谱修正因子的计算见式（4）：K
式中：
P()V()da
P(a),s(a)da
已知CIE标准光谱光效率函数；
光度探头的已知相对光谱灵敏度：P(2),T()s()d)
P(A),t(A)V(A)dA
用于校准光度计的标准光源的已知相对光谱功率分布：光辐射计所测得的待测光源的相对光谱功率分布：积分球涂层的光谱等效透过率。T(>)可以通过式（5)计算：
式中：
p(入)一一积分球涂层的光谱反射率；一常数。
1-p(a)
（4）
当被测LED模块与光通量标准灯的相对光谱功率分布接近时，积分法可达到很高测量精度，当被测LED模块的最大光谱功率小于光通量标准灯所对应的光谱功率，且两者相差不大时，分光法具有较高的测量精度，当被测LED模块与光通量标准灯的光通量大小和光谱功率分布存在较大差异时，建议使用积分-分光结合法，以使被测LED模块在较宽的线性动态范围内得到较为精确的测量结果。S
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当被测LED模块与光通量标准灯的外形和尺寸存在差异而导致自吸收差异时，可以使用自吸收修正系数修正测量结果见式（6）：AUX
α=AUX
式中：
为自吸收系数；
AUX一一标准灯置于测量位置，不点亮，而点亮辅助灯时测量的光通量，AUX被测LED模块置于测量位置，不点亮，而点亮辅助灯时测量的光通量。5.3光强分布和光束角的测
.（6）
根据LED模块的发光面积、光强大小和光束角按附录B估算光强测量距离，选用A.7.2中的分布光度计测量LED模块的空间光强分布和光束角。在LED模块的特征发光平面上，以不大于二十分之一半峰光束角的角度间隔测量LED模块的光强分布，根据光强分布曲线数据计算出半峰光束角。对于光束角小于10°或方向角要求较为严格的测量，事先应要用激光或更有效的办法来安装和对准被测LED模块的初始位置。
5.4颜色特性测量
5.4.1LED模块色度特性的测最方法在无环境杂光影响的条件下，用A，8规定的分布光谱辐射计测量LED模块色度特性。将被测LED模块夹持在分布光谱辐射计上，使LED模块处于规定的燃点方向，LED模块的发光中心处于分布光谱辐射计的旋转中心。在足够多的发光平面上以足够小的角度间隔测量每一方向上LED模块的相对光谱功率分布。平面间角度间隔一般为10°，平面内的角度间隔一股为5，当被测LED模块尺寸较大或光束角较穿时，应采用更小的平面间隔和角度步长。根据测得的空间光谱功率分布计算出空间每一方向的色度特性，LED模块的总平均色度特性用数值积分加权平均的方法计算。
LED模块的色度参数包括：色品坐标、相关色温、显色指数、色容差等，其计算方法参照GB/T7922—2008和GB/T5702—2003或CIE15：2004推荐的方法.充许使用本标准规定的其他方法测量LED模块的总平均色度特性，但当对测量结果有争议时，使用本条规定的方法测量LED模块的总平均色度特性。5.4.2积分球法测量LED模块的平均颜色用积分球光谱辐射计通过替代法可较方便地测量LED模块的平均颜色特性，其测量方法与积分球法测量光通量类似，可采用如下步骤测量LED模块的平均颜色：用普通白炽灯或卤钨灯作为标准灯，对积分球系统定标：再用同类型的LED模块作为标准灯校准积分球光谱辐射计：测量LED模块的光谱功率分布，按GB/T7922—2008和GB/T5702—2003或CIE15：2004推荐的方法计算被测LED模块的平均额色参数。5.4.3颜色不均匀度计算
按5.4.1测得的LED模块在空间各方向的色度特性，按平均颜色不均匀性和最大颜色不均匀性的定义计算两参数的量值。
5.5开关、寿命和发光维持特性试验在额定工作条件下进行开关试验，以30s开和30s关为一个开关循环，如被测LED模块能正常点亮，则记为一次有效开关，记录被测LED模块的连续的有效累计开关试验次数。如被测LED模块连续3次不能正常点亮或LED模块失效，则终止试验。6
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在规定条件下正常点燃LED模块，从开始点燃起和以后至少每隔300h，记录一定距离下LED模块在参考轴方向上的照度，以照度相对值作为光通量的相对值。寿命试验时灯每燃点2h45min之后，应关闭15min。关闭时间不计人寿命时间。如LED模块在正常点燃的寿命测试期间失效，则前一个时间点为LED模块的寿命。在规定条件下正常点燃老炼并测量多个同类型LED模块以得到LED模块的平均寿命一般情况下，由于LED模块可能具备很长寿命，依上述方法进行完整的寿命试验可能十分耗时，为此，可以使用附录D的方法来外推计算得到LED模块的推算寿命。在规定条件下正常点燃LED模块，当时间达到3000h和6000h时测量LED模块的总光通量和平均颜色，并与LED模块的初始值比较，计算LED模块在该时间点上的光通维持率和颜色漂移。7
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A.1电源
附录A
（资料性附录）
试验或测量设备的要求
直流电源：稳定度优于0.1%，纹波系数小于0.5%。交流供电电源要求有足够小的内阻，当电源外接被测LED模块工作后产生的压降应小于0.1V。测量谐波和功率因数时，供电电源应符合GB17625.1一2003附录A和附录B的要求。一般地说，具有变频功能精密纯净交流测试电源才可能满足上述全部要求。A.2电测量仪表
直流电测量仪表的准确度优于0.1%，交流电测量仪表的电压取样输人阻抗应大于或等于1MQ，电流取样阻抗应足够小以保证在电流取样电阻上产生的压降小于0.1V、电测量仪表的精度等级满足被测电压、电流和功率实际测量误差小于0.5%，即误差小于0.5%的读数，一般地说，0.5级表不能满足此要求，建议使用0.2级或更高精度交流电测量仪表。
测量谐波和功率因数时，电测量仪表的应符合GB17625.1一2003附录A和附录B的要求。A.3温度计
推荐使用A级分度的温度探测器：温度计至少三位数字显示，准确度优于士0.3℃，分辨率优于0.1℃。由手平导体温度探头有一定的光敏性，因此应填用半导体温度探头。A.4光度计
光度计中的光度探测器应满足JJG245—2005规定的标准级要求，其V（入）失配系数<3.5%。光度探测器通常应真备余弦校正性能，但用于在远距离下的测量光强的光度探测器，则不必要求具备余弦校正性能以获得较高的灵敏度。光度计应至少四位有效数字显示，且具备用户定标功能和定标后锁定保护功能：除示值误差外，其他各项性能指标达到JJG245—2005的标准级照度计要求。注；带有足够高测量精度的标准灯的系统定标或校准可由用户自行完成，A.5光谱辐射计（光谱分析系统）光谱辅射计是测量光的辐射功率随波长变化的仪器，它是测量LED模块的光谱功率分布、发光颜色、显色性指数以及有关光度量的必备设备。光谱辐射计的光谱辐射强度或光谱辐射照度用满足测量要求的光谱辐射强度或照度标准灯校准经校准后，光谱辐射计的色品坐标（工，y）测量准确度优于0.003，在稳定的标准光源下的（1，y）分辨率和复现性优于0.0002光谱辑射计的光源颜色测量和显色性指数分析功能应满足GB/T7922一2008和GB/T5702一2003或CIE15：2004的要录。光谱辐射计除具备上述功能外还应具备标准LED模块光谱光度和色度校准功能。
A.6积分球（积分球光度计，积分球光谱辐射计）积分球是用替代法快速测量LED模块的光通量、光谱分布、颜色和显色性指数的设备。积分球写8
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光度计结合称为积分光度计，积分球与光谱辐射计结合称为积分光谱辐射计它应满足CIE84：1989的要求。
积分球应足够大，积分球内壁涂层反射率应具备良好的均匀性和光谱中性，且对温度和湿度变化不敏感，积分球内挡光物体应尽量减少。与CIE84：1989一样，本标准推荐使用内壁涂层反射率约为80%的积分球，以使积分球具有更好的光谱性能和更好的稳定性。充许使用80%以上反射率的途层，高反射率涂层积分球有利于积分球尺寸相对较小和仪器灵敏度相对较低的系统提高测量精度。积分球应可使被测LED模块处于球中心，并让其处于4.3所要求的工作状态，对于仅在半球面发光的LED模块测量，也可在积分球的顶部或侧面开取样口，将被测LED模块的发光收集于积分球中。用积分球通过替代法测量LED模块的光通量、光谱分布和颜色的要点是：用同类型的标准LED模块作为标准灯校准积分球光度计或积分球光谱辐射计，以得到较好的测量不确定度。如用普通白炽灯或卤钨灯作为标准灯，则必须要设法消除因发光光谱、尺寸、外形、发光光束形状和发光颜色分布不均性等因素所带来的误差。
A.7分布光度计
分布光度计是测量光度量（照度或光强）随空间角度变化的光度计，通常包括一个用于支承和定位被测光源的机械机构（即转台）和光度计以及其他必需的传感器和测量信号处理系统等。分布光度计的基本性能和测量条件应满足CIE70：1987、CIE84：1989和CIE121：1996的要求，对于LED模块的测量，对分布光度计作出下列总体要求1）分布光度计应具有良好的消杂散光性能，分布光度计置于测光暗室中，或测量光路在遮光筒的遮蔽下不被外界杂散光干扰；
2）在测量中，被测LED模块始终处于规定的燃点姿态，且在测量取样中LED模块应处于稳定的静止状态：
分布光度计的角度精度应不低于0.2°最小角度测量步距为0.1°4）：分布光度计用标准光通量灯或标准光强灯校准；分布光度计中的光度计满足A4的要求，且分布光度计的光度线性应优于士0.2%；5）
分布光度计应真备丰富的软件功能，可提供的数据和曲线至少包括：等光强曲线、等照度曲线、亮度和眩光分析等，数据输出格式符合CIE102：1993的要求。A.7.1光通量测量的探测器旋转式分布光度计光通量测量的探测器旋转式分布光度计是以照度分布积分法来实现总光通量测量的，其原理表达式为式（A.1）
式中：
E为包围被测LED产品的虚拟球表面的照度：S为虚拟球面积
.....(A.1)
照度分布积分法是多数国家计量实验室建立光通量国家基准的方法，它也是国际公认的最高精度的总光通量测量方法。
CIE84：1989对照度分布积分法及其分布光度计的要求进行了明确的规定：被测光源和灯具无需严格位于虚拟球的中心，且对灯中心到光度探测器间的测量距离不作严格的要求，最小测量距离只要满足光度探测器绕被测LED模块旋转的物理尺寸即可，但应注意在测量距离较近时，光度探测器应具有较好的余弦校正，详细内容可参见CIE84：1989第5章。CIE84：1989推荐的测量总光通量的探测器旋转式分布光度计原理示意图和典型结构示意图如图A.1所示。测量LED模块总光通量的探测器旋转式分布光度计应能使被测LED模块按标准测量9