照明新知

雙燈帽 LED 燈管最低容許耗用能源 基準分析與訂定

郭芸慈．羅新衡 1582 Views

文、圖◎郭芸慈、羅新衡 / 工業技術研究院 綠能與環境研究所

Analysis of the Minimum Energy Performance Standard (MEPS) for double-capped LED lamps in Taiwan

摘要 Abstract

我國在 103 年率先實施 LED 燈泡之最低容許耗用能源基準 (MEPS) 的幾年後，LED 商品更加普及，大量 LED 燈管於市場中展示及販售，主要目的欲替換傳統 T8 螢光燈管，以達成更好的節電效果。因此經濟部能源局為提升國內使用能源效率，並為替消費者把關 LED 燈管之品質、安全性及性能，國內開始規畫要求 LED 燈管之最低容許耗能基準，為我國照明產業界製造或進口商提供準則，並成為亞洲地區第一個實施 LED 燈管能源效率管制之國家。本文主要探討我國 LED燈管之市場資訊，研究國際上相關之能效標準，並蒐集、分析現行市售產品之能源效率情況，最後透過召開相關利害關係人會議，完成制訂最低容許耗能基準。

A few years after the launch of theMinimum Energy Performance Standards (MEPS) for self-ballasted LED light bulbs in 2013, LED products have become very popular in the market. Double-capped LED lamps were found in the market in order to replace traditional T-bar fluorescent lamps. The Bureau of Energy aims to promote the efficiency of energy-using device and ensure the quality and safety of LED lamps, the energy efficiency management policy (i.e. MEPS) was taken into consideration for LED lamps. This policy can provide a compliance guideline for lighting manufacturers and importers. Besides, Taiwan has become the first Asian country launching MEPS for double-capped LED lamps.

The objective of this article is to analyze the current market situation of LED lamps and international efficacy standards around the world. MEPS for LED lamps in Taiwan is established through the analysis of current efficacy distribution of products sold in the market. Lastly, MEPS was completed after a few necessary stakeholder engagement meetings.

一、前言

長久以來，辦公室場所與家庭照明大多使用螢光燈管作為室內照明之器具，近年來市場上湧現許多 LED 照明商品，其主打許多特性優勢，如耗電量較少、效率高，不含汞，且產品壽命長，皆遠勝於傳統螢光燈具，因此被視為取代傳統燈照明之最佳選擇。而LED 照明產品因政府政策之推動，價格逐年降低，使用量及滲透率亦快速提升。本研究檢視經濟部能源局於 103 年 2 月6 公告之「室內照明燈具節能標章能源效率基準與標示方法」，其標準將燈具分成兩類，LED 燈具及非 LED 燈具，LED 燈具為使用LED 燈管之室內照明燈具，非 LED 燈具則為使用傳統光源 ( 如：螢光燈管 ) 之室內照明燈具。107 年獲證節能標章之室內照明燈具中，非 LED 之燈具申請量極低，僅有 1 款 T5 格柵型燈具申請通過，其餘 113 款獲證產品皆為使用 LED 燈管之室內照明燈具。另外，本研究亦檢視台灣銀行採購規範與政府採購網之購案內容，每筆購案皆要求使用LED燈具，或以 LED 燈管替換 T8 螢光燈管。綜整前述兩現象，可推論非 LED 燈具已不是市場主流產品，大眾對LED 燈具接受度提高。因此，若想把關 LED 燈具之發光效率與品質，除了制定燈具節能標章基準以引導廠商研發高效率、高品質之燈具外，勢必也應推動 LED 燈管最低容許耗能基準管制，與標準檢驗局一同管制燈具中所使用之光源 ( 即LED 燈管 )，為消費者把關 LED 燈管之安全性與最低發光效率。

二、LED 燈管市場資訊

發光二極體 (LED) 燈管為國內照明燈具中最常見也使用量大的光源之一，可應用之燈具類別包含格柵型燈具、中東型燈具、工事型燈具、山型燈、層板燈等；其應用環境亦非常廣泛，可使用於辦公大樓、商場、學校、營業場所、工廠、居家、或室外等。若以燈管性能標準 CNS 16027 內燈管直徑分類，可分為兩類：小於20mm 與20mm 以上；市面上販售之 T5 燈管即屬於燈管直徑小於20mm，而 T8、T9 燈管則為燈管直徑 20mm以上。經電訪 LED 燈管廠商得知，近年國內市場主力產品為色溫4,000K、5,700K、6,500K 之 LED 燈管；為配合燈具規格，因此國內以 2 呎、4 呎燈管為主力產品；目前LED 燈管產地以中國製為主。

本研究蒐集市場上販售之 LED 燈管數據，並以色溫分為兩類：低色溫產品指額定色溫3,000K、3,500K、4,000K，共17 家32款數據；高色溫產品指額定色溫 5,000K、5,700K、6,500K，共 22 家 42 款。另外亦分析辦公室及營業場所中使用 LED 燈管為光源之開放性燈具節能標章數據，回推燈具中所使用 LED 燈管之發光效率，低色溫共 3 家 8款；高色溫共 19 家 49 款。低色溫共計 18家 40 款數據進行分析 ( 圖 1)，可得知國內低色溫燈管以燈管直徑 20mm 以上、長度 2 呎與4 呎燈管、色溫3,000K、4,000K 為主流；再以高色溫35 家91 款數據進行分析分析( 圖2)，98% 燈管直徑屬 20mm 以上，同樣以 2呎、4 呎燈管為主力產品；產品色溫分布於5,700K、6,500K。

三、能源效率測試方法與國際基準概況

經濟部標準檢驗局於 108 年 5 月 27日公告修訂 CNS 16027「雙燈帽 LED 燈管 – 性能要求」標準，其中涵蓋了四個雙燈帽 LED 燈管之安全規範國家標準，分別為CNS 15829「替換螢光燈管型LED 燈管」、CNS 15983「整合型 LED 燈管」、CNS15438「雙燈帽直管型 LED 燈管」、CNS62931「GX16t-5 燈帽直流型LED 燈管」。

目前國際上有兩個國家針對 LED 燈管有訂定能效標準，一為美國 Design Lights Consortium® (DLC) 於2018 年10 月18 日生效之自願性LED 燈具能效規範V4.4 版，其中針對直管、替換螢光燈管型之LED 燈管要求發光效率；另一為 2019 年 10 月 1日公告之歐盟照明標準，此標準為強制性，預計於 2021 年 9 月 1 日正式實施。

( 一 ) 美國
美國尚未制定強制性 LED 燈管能源效率基準，但在 DLC 中針對商用 LED 燈具自願性能效規範 V4.4 版中，有針對直管、替換螢光燈管型之 LED 燈管要求發光效率需大於等於 110 lm/W。除了規範燈管發光效率外，另要求初始光通量、額定色溫、演色性、功率因數。美國 DLC 對燈管性能要求如表 1。

( 二 ) 歐盟
強制性歐盟照明標準於 2019 年 10 月1 日公告，預訂於 2021 年 9 月 1 日實施。歐盟標準將所有光源納入同一標準中，包含螢光燈管、高壓鈉燈、複金屬燈、有機發光二極體(OLED) 等。並以最大功率允許值Ponmax 為其基準指標，不同於美國直接要求發光效率值 (lm/W)。歐盟 Ponmax計算公式如下，其中 L 為 End loss factor與效率門檻 (η) 皆由查表 2 得來；C 為修正係數correction factor，對於具特殊條件之光源，會放寬其能源效率允許值，如表 3；Φuse 為額定光通量；若為非指向型之光源，F=1，指向型F=0.85；R 為演色性(CRI)考量，CRI ≦ 25，R=0.65；CRI >25，R=(CRI+80)/160。另外歐盟亦有規範光源之待機電力 Psb 不得超過 0.5W；若為具數據聯網之光源，其聯網待機電力 Pnet 不得超過 0.5W；且 Psb 與 Pnet 之允許值不得相加，表示不管光源有什麼附加功能，其待機電力不得超過 0.5W。

以歐盟所制定的基準舉例來說，若為非指向型安定器內藏式 LED 燈管，額定光通量 1,000 流明，演色性指數 80。情境一為不可調光不可調色，算出 Ponmax 為10.62 W，換算成發光效率基準94.2 lm/W；情境二為可調光可調色，算出Ponmax 為12.19 W，換算成發光效率基準82.0 lm/W，兩者情境發光效率基準相差12.2 lm/W。

四、能源效率分析

本研究蒐集市售 LED 燈管數據，並以色溫分為兩類：低色溫產品指額定色溫3,000K、3,500K、4,000K，共 17 家 32 款數據；高色溫產品指額定色溫 5,000K、5,700K、6,500K，共 22 家 42 款。另外亦分析辦公室及營業場所中使用 LED 燈管為光源之開放型燈具數據，回推燈具中所使用LED 燈管之發光效率，低色溫3 家8 款；高色溫 19 家 49 款，共計 38 家 131 款數據進行能源效率分析。低色溫產品發光效率與光通量關係圖如圖 3，高色溫產品發光效率與光通量關係圖如圖 4。

由圖 3 與圖 4 可明顯觀察出市售 LED燈管之長度以 2 呎及 4 呎為大宗，燈管發光效率不受限燈管長度，2 呎燈管發光效率亦可高達 140 lm/W 以上。光通量則與燈管長度成正相關，2 呎燈管光通量介於600~1200 流明間，4 呎燈管之流明數則為2 呎燈管之 1 倍，即介於 1200~2400 流明間。

五、最低容許耗能基準制訂分析

本次訂定最低容許耗能基準，亦考量未來智慧照明產品之發展，另外訂定可調光可調色產品之能源效率基準。「雙燈帽LED 燈管容許耗用能源基準、標示及檢查方式」條文內容，均通過相關利害關係人會議討論與協調，其簡報與會議記錄可上節能標章全球資訊網查詢。

六、結論

LED 技術逐年提升，LED 燈管之使用越來越普及；因市售產品品質參差不齊，為避免消費者購買到效能及品質不佳產品，衝擊消費者對 LED 產品之信心，因此有必要著手訂定 LED 燈管最低容許耗能基準(MEPS)。本研究依市場購樣數據分析資料所呈現結果，完成制定並公告 LED 燈管之強制性最低容許耗用能源基準，該基準已經相關利害關係人會議並達成共識，於109年正式公告管制政策。相信在正式實施後，製造商、進口商與政府政策配合及市場競爭下，可將高耗能的照明產品自市場汰除，並擁有良好的效能展現，預期未來政府在節能方面的努力也可得到相對應的成效。

致謝
本文承經濟部能源局之能源基金計畫經費支持，特此致謝。

參考資料
  1. 工研院綠能所，108 年度「使用能源設備及器具效率管理政策執行與基準訂定研究計畫」執行報告。

  2. 經濟部標準檢驗局，CNS 16027「雙燈帽 LED 燈管 – 性能要求」，108 年 5 月27 日修訂公布。

  3. Design Light Consortium (DLC), requirement for linear replacement lamps.
    https://www.designlights.org/solid-state-lighting/testing-reporting-requirements/linear-replacement-lamps/

  4.  Commission Regulation (EU) 2019/2020 laying down ecodesign requirements for light sources and separate control gears pursuant.
    https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32019R2020&from=EN

  5. U S D O E 2 0 1 9 L i g h t i n g R & D Opportunities.
    https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/01/f70/ssl-rd-opportunities2-jan2020.pdf
     
  6. 節 能 標 章 全 球 資 訊 網
    https://www.energylabel.org.tw/index.aspx