在標準的類別上,可分為產品標準與量測標準,而在級別上又可分為國際標準、國家標準及行業標準等。以目前影響力最大的LED量測標準之一為例,1997年國際照明委員會(CIE)提出關於LED光學特性的量測技術文件CIE-127,並在這些年來廣為業界及研究單位使用。然而隨高功率LED發展及各種封裝形式與應用增加,1997年的版本已無法作為LED量測之依循準則,且國際規範的制訂流程一向都很緩慢。因此,包括美國、日本、中國大陸等國家亦紛紛制訂符合其國內需求之LED標準規範。
CIE/IEC為LED國際標準制定組織
目前負責全球LED相關事務的國際標準化代表性組織主要為CIE及國際電工委員會(IEC)。此兩個組織的會員構成須在所轄國內建立組織,稱為國家委員會,而由國家委員會加盟成為構成會員,台灣由於特殊的政治情勢,並未成為這兩個組織的正式會員。
| CIE創立於1913年,前身為國際測光委員會(CIP),其總部位於奧地利的維也納,為國際照明技術領域之權威機構,目前共分為七個技術部門。 CIE對於照明技術的主要貢獻之一在於國際標準化的推廣,其對於色度座標的制訂、光源演色性的評鑑方法、光通量及光強度的量測方法的標準化貢獻良多,而其所產出之文件以技術報告(Technical Report)的型式居多,雖不具強制性質,但由於其權威地位,仍然受到各界的遵從,近來則與國際標準組織(ISO)及IEC合作發表共同標準。 由於LED具有不同於傳統光源的發光特性,隨著LED的應用越來越廣,CIE針對傳統光源制定的量測方法有進行修正的必要,因此CIE在1997年提出編號為127的技術文件「Measurements of LEDs」,即CIE-127。在CIE-127中,CIE提出「平均LED光強度」(Average LED Intensity)概念作為量測LED光強度的一種參考方法,其也對LED全光通量的量測方法作出了建議,然而隨著LED技術的快速發展,尤其對於高功率LED而言,CIE-127提出的量測方法已不足以解決現階段LED量測的問題。因此,CIE陸續成立數個技術委員會解決LED量測之相關問題。這些技術委員會如表1所示,其中以修訂原有的CIE-127為目標的技術委員會TC 2-45「Measurement of LEDs-Revision of CIE 127」已完成修訂工作,並已於2007年以第二版的形式公布CIE-127:2007。在修訂版中最大的改變為提出部分LED光通量(Partial LED Flux)概念,雖然如此,CIE-127:2007仍然無法解決許多目前高功率LED所遇到的量測難題。因此研究小組R 2-36「Measurement requirements for solid state light sources」便希望能針對目前在固態照明量測上所遇到之問題進行探討,以進一步成立技術委員會作準備。
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IEC創立於1906年,其總部位於瑞士日內瓦,其為最早的國際電工標準化機構,目的在於促進統一國際的電工標準,加速電子工程領域的標準化工作。與CIE不同的地方在於,IEC將LED視為會發光的電氣元件,因此較為注重其電氣及安全性之考量,以LED模組為例,目前已對其完成四項標準,如表2所示。
資料來源:IEC
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全球各國亦訂定相關規範
除了上述國際標準訂定組織外,全球各國對於LED也有相關法規制定。
美國對於LED量測標準的關注在固態照明產業的發展上,主要領導的政府單位是美國能源部(DOE),推動重點在於加速固態照明產品進入照明市場的時程,而LED標準制訂的部分,則是附屬在由能源效率及再生能源辦公室(EERE)進行的固態照明計畫下。由於原有的量測標準已不適用於LED的量測,因此美國能源部於2006年3月組織了工作會議,召集重要的標準組織,如CIE、IEC、北美照明學會(IESNA)、美國國家標準組織(ANSI)、美國電氣用品生產者協會(NEMA)、美國國家標準與技術研究院(NIST)、加拿大標準協會(CSA)和優力安全認證(UL)。審視現有LED標準和量測方法的不足後,配合已出爐的能源之星(Energy Star)固態照明燈具標準,將搭配相對應之工業測試標準,而與LED的性能標準和量測方法相關的標準,將以CIE之技術文件作為參考依據,並由ANSI及IESNA負責制訂適合於固態照明LED之量測標準。其中眾所矚目的標準項目包含,ANSI C78-377A是針對不同相關色溫下的白光LED色度規範、IESNA LM-79是固態照明產品的電性與光度量測方法、IESNA LM-80則為LED光源的光衰特性(壽命)測試方法。表3為美國能源部對於固態照明產品性能及量測標準項目的一覽及相關說明,由於其所對應之能源之星固態照明燈具標準已公布,因此這些標準預期將近日內會正式出版。
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| 相對於美國積極推展固態照明產品的市場化,身為全球最大LED產值國的日本,近年來較著重照明用白光LED標準化之推動,進展亦相當快速。2004年,便已出版由各大LED及照明業者結合,由日本照明學會(JIES)、日本照明委員會(JCIE)、日本照明器具工業會(JIL)、日本電球工業會(JEL)等四大團體聯合制訂之共同標準規範「照明用白光LED測光方法通則」,且在2006年推出修訂版本,該版本最大的特點是在於其詳細訂定標準白光LED的規格,並以標準LED作為量測之比較標準。此外,JCIE也成立LED光源生物體安全性研究小組,並且發表「LED光源之生物安全性規格化報告」與「照明用白光LED安全性要求事項」,而電球工業會則制訂「照明用白光LED裝置性能要求事項」,意味著日本LED標準已漸漸邁向產品標準,而在積極推動之下,「照明用白光LED測光方法通則」及「照明用白光LED裝置性能要求事項」已於2007年7月分別成為日本工業標準(JIS)及標準規格文件(TS)。 而為了整合日本國內LED業者及研究單位,且加速推動固態照明之普及化,日本在2007年成立非營利活動法人LED照明推進協議會(JLEDS),除整合照明學會、照明器具工業會、電球工業會及照明委員會等團體之LED標準制訂工作外,同時也對LED晶粒製作技術、壽命評估方式、可靠度、散熱、光學特性與特殊照明應用等領域更深入研究,期望能更提升日本的LED製作水準。 |
| 中國大陸在「十五計畫」(第十個五年國民經濟計畫)中,確立發展半導體照明之關鍵技術,其中由科技部聯合信息產業部成立「半導體照明標準工作指導委員會」,重點在於加強LED上下游產業之標準制訂工作。而於2005年成立的信息產業部半導體照明技術標準工作組業已完成三項LED行業標準,分別為半導體發光二極管測試方法、半導體光電子器件功率發光二極管空白詳細規範(草案)及功率半導體發光二極管芯片技術規範(草案)。 其中在「半導體發光二極管測試方法」中,規定較為完整的測試方法,其中包含輻射度學與光度學、色度學、電性和熱學參數等。在此標準中,對於光度與色度學的部分,仍遵循CIE所建議的量測方式,而與其他標準較為不同的地方,是其加入了LED熱阻量測之規範,也同時加入了LED靜電放電的ESD測試。而在2007年底召開的半導體照明技術標準工作組第四次成員大會,決議送審七項半導體照明技術電子行業標準,如表4所示。
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| 目前台灣在LED交通號誌燈之標準較為完備,但尚無針對高功率及照明LED的標準規範,有鑑於此,經濟部於2007年整合國內上中下游LED照明業者成立「LED照明標準及品質研發聯盟」。由中國電器、晶元光電、光寶科技、中盟光電、齊瀚光電、維明企業及一詮精密等七家廠商組成,期望整合照明燈具業者、光源系統廠商、LED元件、模組廠、晶粒廠、封裝材料與測試設備廠等業者,結合工研院標準制訂經驗,建立一套完整的LED照明標準,而在台灣其他公協會之協助下,以擴大業者參與制訂LED照明標準規範為目標,透過交流討論,完成從晶粒、元件模組、光源系統到照明燈具所需之品質測試程序與量測規範草案,藉以提升國內LED之製造水準及檢驗品質。 由於標準的目的在於加強生產之一致性、提升品質、並增進生產效率,若欲提升LED之製造品質,在全球化的競爭脫穎而出,標準是一項不可或缺的工具。因此LED標準制訂的進度各國政府及業界皆非常重視,台灣目前之LED產量為世界第一,因此也不該在LED標準的制訂過程中缺席。 |
(本文作者周佩廷與黃勝邦任職於工研院電光所、殷尚彬為明新科技大學光電系統工程系助理教授)