欧盟光源和独立控制装置生态设计法规及光源能效标识法规简介

李江山，高欢忠，姜丽丽

(国家灯具质量监督检验中心，国家电光源质量监督检验中心(上海)，上海时代之光照明电器检测有限公司，上海 201114)

引言

欧盟委员会(European Commission)即将通过一系列新的生态设计法规和能效标识法规。新法规的内容变动较大，实施后将对出口企业造成一定影响。本文整理了新法规中的技术要求和监督核查程序的内容，帮助企业快速了解新法规[1]。

1 新法规的背景和目的

欧盟与产品能效有关的框架法规有两个，分别是生态设计指令(Directive 2009/125/EC)和能效标识法规(Regulation (EU) 2017/1369)。生态设计和能效标识是相互补充的，一方面，生态设计要求促进创新，并“推动”市场排斥表现最差的产品；另一方面，能效标识鼓励消费者做出更明智的决策，从而“拉动”市场迈向更高的能源效率。

具体到光源、灯具和控制装置，目前有三部生态设计要求和一部能效标识的法规，分别是(EC) No 244/2009、(EC) No 245/2009、(EU) No 1194/2012以及(EU) No 874/2012。此外还有一些与上述法规实施细节有关的补充法规。

欧盟经过评估认为，更新并简化照明产品要求有很多好处。比如通过为此类产品制定一个单一的法规，这符合欧盟的“更好的监管[2]”政策。通过更好地定义适用和豁免的范围、减少合规性测试的参数数量以及减少一些测试程序的时间，可以减轻制造商和进口商的负担，也方便市场监督机构进行核查。

欧盟认为现有能效标识的等级划分已经不能引导消费者购买能效更高的产品，因为随着技术的进步，符合高效率等级的产品过多。这是更新法规的一个原因。此外，欧盟为了落实节能减排和环保的有关政策，也需要实施新的能效标识法规，以促进更节能的产品进入市场。欧盟估计至2030年照明类产品的最终节能量为41.9 TWh。

出于上述原因和目的，欧盟修订了一系列新的生态设计法规和能效标识法规。其中，新的光源和独立控制装置生态设计法规((EU) C(2019)2121)是依据2009/125/EC的要求制定的，而新的光源能效标识法规((EU) C(2019) 1805)是对(EU) 2017/1369的补充。光源的能效标识法规已于2019年3月通过。这两个新法规与现有法规的关系见图1。

图1 框架及新旧法规的关系Fig.1 Framework and the relationship between old and new regulations

目前的三个生态设计法规涉及的光源种类较多，包括自镇流荧光灯、没有集成镇流器的荧光灯(如单端荧光灯、双端荧光灯)、HID(高压气体放电)灯以及LED光源等。新法规包含上述所有的光源种类，但对内容的合并简化幅度较大，以至于与现有法规没有一一对应的修订关系。新法规中LED和OLED相关的规定最多，而且能满足新能效标识法规较高等级要求的也只有LED和OLED产品，不难看出，LED和OLED是欧盟希望引导的技术方向。本文主要以LED光源为例，介绍新法规的技术要求内容，以及新、旧法规、国内有关标准之间的异同点。

2 生态设计法规

2.1 法规的适用范围和实施时间

生态设计法规目前还没有最终通过，但参考已通过的能效标识法规，主要技术内容应不会有太大变化。本文对2018年10月的版本进行分析，生态设计法规草案内容与已发布的能效标识法规(EU) C(2019) 1805有差异的，以(EU) C(2019) 1805的内容为准进行介绍。

法规中的“光源”是指用电发光、或在非白炽光源的情况下调谐以发光、或前述两种情况都有的产品，发出的光具有以下所有光学特性：

(a)色坐标x和y满足0.270

(b)每mm2发光表面积发出的光通量<500 lm；

(c)光通量介于60～82 000 lm之间；

(d)显色指数(CRI)>0。

使用白炽灯、荧光灯、高强度放电灯、无机发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)或它们的组合作为照明技术，并可根据法规中附件四的程序被验证为光源。

不符合条件(a)的高压钠灯(HPS)被认为是本法规中的光源。

光源不包括：

(a)LED芯片；

(b)LED封装；

(c)含有光源的产品，可从中取出这些光源以供检验；

(d)包含在光源中的发光部件，这些部件不能从这些部件中移除以作为光源进行检验。

法规中的“独立控制装置”是指用于在电气安全和电磁兼容性设置的边界条件下，为一个或多个特定光源提供所需电气格式的电源的一个或多个装置。它可以是或不是物理地整合在光源中。它可能包括转换电源和启动电压、限制运行和预热电流、防止冷启动、校正功率因数和/或降低无线电干扰等功能。该术语不包括(EC) No 278/2009中定义的外部电源，也不包括照明控制部件和非照明部件。POE供电交换机不是本法规意义上的控制装置。

新的生态设计法规将在2021年9月1日实施，之后 (EC) No 244/2009、(EC) No 245/2009和(EU) No 1194/2012将被废止。上述三个原法规所规定的产品将被包括在新的生态设计法规内，它们的能效计算方法也会统一。

2.2 法规的主要技术要求

2.2.1 光源

在整合了三个法规之后，新生态设计法规大幅简化了原来的技术要求。

1)开启模式功率Pon、最大允许功率Ponmax，以及Φuse有效光通量。从2021年9月1日起，光源声称的开启模式功率(Pon)不得超过最大允许功率(Ponmax)。

Pon是指在所有照明控制部件和非照明部件断开的情况下，光源满载时的电力消耗。如果不能断开这些部件，应关闭它们或按照制造商的说明将其功耗降至最低。如果非电源供电光源(NMLS)需要单独的控制装置来操作，则可以直接在光源的输入端测量Pon。或者使用已知效率的控制装置进行测量，随后从测量的电源输入值中减去控制装置的电能消耗，来确定Pon；

生态设计法规的附件中给出了Pommax的计算公式：

(1)

式中C是校正因子，数值取决于光源类型，此外特殊光源特征(如显色指数>90的荧光灯、色温大于5 000 K的荧光灯和HID、有防眩光罩的定向灯等)还有额外的加成。η指阈值光效，L指终端损耗因子，它们是用于计算的常数，通过查表得到，并不反映光源的真实参数。F是效力因子，取决于光源是非定向光源(NDLS，使用总光通量，因子1.00)或定向光源(DLS，使用锥形通量，因子0.85)。R是显色指数因子，当企业声称的CRI≤65时为0.65，当企业声称的CRI>25时为(CRI+80)/ 160。Φuse是企业声称的有效光通量，这一概念沿用自(EU)No 874/2012并做了一定的修改。法规中定义，对于非定向光源，Φuse是以4πsr的立体角发射的总光通量(对应于360°全空间)；对于光束角≥90°的定向光源，它是以πsr的立体角发射的光通量(对应于角度为120°的圆锥)；对于光束角<90°的定向光源，它是以0.586πsr的立体角发射的光通量(对应于角度为90°的圆锥)。

选取不同种类的光源，将常见的有效光通量声称值代入式(1)计算Ponmax，计算结果表明法规对Pon的限制并不算太严格，见表1。因为能效表示法规中最低等级的G级没有规定下限，所以对Pon的限制相当于对进入欧盟市场的产品的光效下限进行了规定。如果将Ponmax换算为最低光效的要求， LED反射灯、紧凑型自镇流荧光灯的光效限值与相应产品的能效国标的能效限定值接近，LED球泡灯的要求则明显比国标要高。

表1 公式计算出的最大允许功率Ponmax，和推算出的最低光效

GB 30255—2019《室内照明用LED 产品能效限定值及能效等级》中没有使用有效光通量(Φuse)这一概念。在GB 30255—2019中，LED球泡灯、LED反射灯以及LED筒灯计算光效所使用的光通量均为4πsr的立体角发射的总光通量。对LED反射灯等定向灯来说，使用国标定义测试出的“总光通量”会高于生态设计要求定义的“有效光通量”。结合LED球泡灯推算最低光效高于国标限定值的情况，可以认为生态设计法规对LED类产品的发光效率的最低要求是高于国标的。

再以LED球泡灯为例，根据不同有效光通量声称值推算出的Ponmax和最低光效限值的曲线见图2，可见随着有效光通量声称值的上升，最低光效限值也在逐渐增加。而在GB 30255—2019中，光效限值主要根据色温分档，例如，对于声称功率5 W、有效光通量500 lm和声称功率25 W、有效光通量2 500 lm的同类型产品，如果色温相同，它们在国标标准中的限值都是相同的，但在欧盟法规中的限值会有较大差异。

图2 LED球泡灯Φuse声称值、Ponmax和最低光效的关系Fig.2 The relationship between Φuse, Ponmax and minimum luminous efficiency

表2 光源的性能要求

企业使用光通量计算Ponmax以及标注光效时，应注意根据产品的销售地区选择合适的标准及定义。

2)其他性能要求。从2021年9月1日起，光源还应满足表2中列出的性能要求。

a)显色性：此项规定没有太大变化，国内外标准的规定也较为类似。但要注意法规表示将对显色性的评价方法进行跟踪，有可能采用新的评价方法，比如颜色保真度(Rf)。

b)变位系数(displacement factor)：取代了目前几个法规中功率因数的要求。φ1指主电源电压基波和主电流基波之间的相位角。

c)光通维持率：针对LED和OLED产品，新法规使用了一个新的公式进行计算，光通维持率的限值将与产品的声称寿命相关。比如，当产品声称L70B50寿命为20 000 h时，使用公式计算出的XLMF，MIN%为94.7%；而当产品声称L70B50寿命为40 000 h时，使用公式计算出的XLMF，MIN%为97.3%，超过XLMF，MIN%允许的限值(96%)，此时将使用96%的限值对光通维持率进行考核。

在目前的生态设计法规中，对光通维持率的规定依产品种类的不同而不同，测试项目繁琐且耗时。例如(EU) No 1194/2012中，定向灯和非定向灯的限值不同，且需要燃点6 000 h后测试光通量并计算光通维持率。新法规通过耐久性试验的方法缩短了试验周期，减少了企业和监督执行机构的负担。

和GB 30255—2019相比，两者使用的计算公式一致，但限值有所不同，主要是因为国标没有对维持率上限做出规定。比如当产品的声称L70B50为40 000 h时，按GB 30255—2019的要求，将以计算结果97.3%为限值对光通维持率进行考核，而生态设计法规中仅需按上限96%进行考核。

d)存活率：根据能效标识法规中监督检验程序的要求，在3000 h的“耐久性试验后”，10个样品中应有9个正常工作。

e)颜色一致性：根据能效标识法规中监督检验程序，产品的色容差应不超过声称值。椭圆中心为供应商声称的中心(公差0.005)。此项目在(EU) No 1194/2012中规定为“小于等于6个麦克亚当椭圆”，而现在则与声称相关。新法规要求企业能准确确定产品的中心值，否则实测值会与声称值不符。

f)闪烁(flicker)和频闪效应(Stroboscopic effect)是生态设计法规中的新要求。闪烁主要指对静态环境中的静态观测者而言，由光刺激引起的视觉不稳定的感知，其亮度或光谱分布随时间波动。频闪效应主要指对于非静态环境中的静态观察者，由光刺激引起的运动知觉的变化，光刺激的亮度或光谱分布随时间波动。两者属于CIE TN 006提出的TLA(Temporal Light Artefacts，瞬态伪像)[3]的范畴。与概念对应的测试项目是PstLM和SVM，有关的测试标准是IEC TR 61547-1:2017[4]和 IEC TR 63158:2018[5]。国内有关的性能或安全标准中对闪烁和频闪效应的要求或缺失，或使用的测试、评价方法不同。新的闪烁和频闪效应评价指标PstLM和SVM是国内很多产品的 “盲区”，需要企业依据标准进行正确检测，以掌握产品真实情况。

2.2.2 独立控制装置

与(EC)245/20019中繁杂的规定相比，新法规中独立控制装置的技术要求被大幅简化，见表3。

表3 满载时独立控制装置的最低能效

新法规中对荧光灯和HID灯镇流器效率的要求与目前的法规(EC) No 245/2009一致。新法规增加了卤素灯以及LED灯控制装置的要求，其中LED灯的控制装置最低效率要求与国标GB 24825—2009《LED模块用直流式交流电子控制装置 性能要求》有所不同。首先法规没有对输出形式进行区分而国标分别给出了非隔离式和隔离式的限值；其次限值的计算依据也不同：新法规根据Pcg进行计算，而国标是根据线路总功率进行分档。详细区别见表4。

表4 LED灯的控制装置的最低效率要求

2.3 进一步的进展跟踪

法案指出，将对以下方面等进行跟踪，若干年内可能进行修订：

(a)为所有光源类型设定更严格的能源效率要求，特别是对于非LED光源和独立式控制装置；

(b)对照明控制部件的规定；

(c)对闪烁和频闪效应设定更严格的要求；

(d)对调光的规定，包括与闪烁的相互影响；

(e)对(网络)待机功率提出更严格的要求；

(f)降低或取消彩色可调光源的功率加成，并取消高色纯度的豁免；

(g)用更合适的度量代替CRI显色指数；

(h)验证光通量是否足以作为可见光量的独立指标；

(i)根据循环经济原则，特别是关于光源和控制装置的可拆卸性和可更换性，为产品设定额外的资源效率要求。

其中，代替CRI显色指数的度量可能是CIE 224—2017 《Colour Fidelity Index for accurate scientific use》[6]和IES TM-30-18[7]中提出的颜色保真度指数(Rf)。Rf最早由IESNA(北美照明工程学会)在IES TM-30-15中提出，随后CIE在CIE 224—2017中对一些细节进行了修正，再之后IES TM-30-18同步了CIE 224-2017的这些更新。目前国内与Rf相关的标准是与IES TM-30-15技术内容相似的QB/T 5208—2017。Rf通过使用99个颜色样本、CAM02UCS色彩空间以及在4 000～5 000 K之间使用新的平滑变化的参照照明体等方法，修正了CRI中颜色样本太少、计算用的颜色空间不均匀、参考照明体在5 000 K处跳变等问题，被认为是更适合评价LED等新照明产品的显色性评价方法。

目前的法规仅测试满载状态产品的PstLM和SVM参数。法规提出将跟踪对调光的规定，据此推测，法规若进行修订，可能会检测产品调光后的PstLM和SVM参数。

3 能效标识法规

3.1 法规的适用范围和实施时间

能效标识法规中光源的定义和生态设计法规中相同，适用范围与生态设计法规大致相同，但豁免产品种类要少于生态设计法规。能效标识法规的实施时间也是2021年9月1日。新法规实施后，(EU) No 874/2012将被废止。

3.2 法规的主要技术要求

3.2.1 总电源效率ηTM

新法案评价能效的方法是总电源效率，公式如下：

(2)

式中Φuse是声称的有效光通量(以lm表示)，Pon是声称的开启模式功耗(以W表示)。FTM是适用因子，与定向灯、非定向灯以及是否直接由电源供电有关。

而将被废止的(EU)No 874/2012中评价能效使用的是能源效率指数(EEI)，公式如下：

(3)

式中Pcor是没有外部控制装置的型号的额定功率(P额定值)，Pref是通过公式从模型的有效光通量(Φuse)获得的参考功率。Pcor和Pref均需查表校正，应用起来较为烦琐。与之相比，新的能效评价方法相对简洁直观，易于理解。

3.2.2 能效等级

能效标识法规的附件中给出了根据总电源效率划分的能效等级表，见表5。企业根据测试出的总电源效率，参照该表标注产品的能效等级。

表5 新能效标识法规中的能效等级划分

随着技术的进步，现在市场上很多产品都已是高能效等级(A+++, A++, A+)。目前以A+到A+++的方式标注能效，不能体现产品在能耗方面的实质性差异，容易产生误导——消费者可能会认为A+能效等级的产品是市场上能效较高的产品，但事实上可能这个能效等级在市场上只是中等水平，甚或是能效较低的产品。新法规的等级划分大幅提高了高能效等级的总电源效率要求，有助于消费者识别出高效节能的产品。新的能效等级重新使用A～G的方式，也比之前A+++、A++、A+的方式更为清晰明了，方便消费者进行选择。对于同一产品在新旧法规中能效等级的变化情况，举例见表6。可见原来法规中属于A+或A++的产品，在新法规中可能跌落至E、F甚至G等级。

表6 典型样品的能效等级变化情况

3.2.3 能效标识

新的能效标识图3所示。原能效标识如图4所示。

图3 新法规的能效标识示意图Fig.3 Energy label used in new regulation

图4 (EU)No 874/2012中使用的能效标识Fig.4 Energy label used in (EU) No 874/2012

新的标识除了能效等级章节中介绍的改变，还新增了二维码，消费者用手机扫描二维码后，可以获得欧洲能效标识产品数据库(EPREL)中有关产品的更多信息。

3.2.4 灯具的能效标识要求被取消

新能效标识法案还取消了(EU) No 874/2012中规定的如图5所示的灯具的能效标识要求。因为灯具目前被定义为“含光源产品”，不在法案的范围之内。但是灯具包装必须有声明所包含光源的能效等级的文本信息。

图5 新法规不要求标注灯具的能效标识Fig.5 Requirement of energy label for luminaires will be canceled

3.3 产品的信息要求

法规附录V对供应商应提供信息的内容和形式做出了详细规定。

a)供应商应将产品信息录入到欧洲能效标识产品数据库中。自2019年第二季度起，消费者将能够在数据库中搜索能源标签和产品信息表。而有关机构也可按照数据库信息对产品进行监督检查。表格需要录入的性能参数信息较为详尽，这要求企业需要准确的掌握产品的性能参数信息。此处录入的声称数据与后面的监督检验程序判定直接相关。

b)如果光源是产品的一部分，也需要在包装上进行说明。例如：“本产品含有能效等级A的光源。”

c)规定了供应商在免费访问网站上需要显示的信息，比如如何控制、如何移除照明控制部件、如何调光以及是否含汞等。

d)如果产品是附录IV(豁免)中第三点规定的，应在所有形式的包装、产品信息和广告上说明其预期用途，并清楚地表明产品不用于其他用途。

3.4 进展跟踪

根据框架法规EU 2017/1369 的规定，2019年1月1日起，所有能效标识法规范围内产品都必须在欧盟提供的数据库中注册。而新能效标识法规实施后九个月内，即2022年6月1日前，经销商需要将已投放市场的产品替换上新的能效标识。企业和经销商应注意法规中的几个时间节点。

能效标识的限值和分级较为超前。在2018年6月，市售的专业产品水平能达到D级，民用产品水平能达到E级。到2021年，可能仍然没有产品能够满足A级要求。但欧盟认为这样可以减少修订的频次，使得能效标识的等级划分在2030年仍然不会过时。

4 市场监督的核查程序

两个法规的附件均提供了给欧盟各当局进行监督使用的核查程序，包括测试的项目、样品数量、允差、判定的方法等。因生态设计法规尚未正式通过，本文以能效标识法规为例。能效标识法规中监督的参数和限值要求见表7，样品数量均为10个。

表7 监督程序的参数和限值要求

在验证产品是否为法规定义的光源时，将色坐标、光通量、光通量密度和显色指数的实测值直接与光源定义中规定的限值进行比较，而不使用任何公差。如果10个样品中的任何一个满足定义的条件，则产品被认定为光源。通过此项规定，欧盟认为可以限制企业规避监管的可能。

5 结束语

本文介绍了欧盟即将实施的新的生态设计法规和能效标识法规中的技术要求和监督核查程序要求，并简单分析了其与旧法规以及国内标准的异同。对出口企业来说，在新法规正式颁布前应了解具体技术要求和测试方法，以生产符合新法规要求且富有竞争力的产品，避免法规颁布后产品更新滞后造成损失。