T5荧光灯及照明器-第三代办公室照明-机电工程署

圖 4： 使 用 電 子 鎮 流 器 的 電 燈 電 路
高 頻 操 作 令 效 能 提 高 約 10% ， 因 此 電 燈 可 以 低 於 50 赫 茲 電 力 網 頻 率 的 輸 入 功 率 操 作 。 以 一 個 36 瓦 特 1200 毫 米 的 T8 燈 為 例 ， 如 裝 設 一 般 鎮 流 器 ， 通 常 需 要 電 路 功 率 為 47 瓦 特 ， 但 現 在 只 需 36 瓦 特 便 能 輸 出 同 等光能。就典型照明器而言，使用電子鎮流器的淨效應是可以較低輸 入功率，輸出相同的有效光能。
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112 110 108 106 104 102 100 98 0 10 20 30 40 50 60 Operating Frequency in kHz
圖 5： 熒 光 燈 的 光 束 與 以 恒 定 功 率 的 電 源 頻 率 作 比 較
由於電子鎮流器的固體電路並沒有一般的銅繞組，因此比電磁鎮流器 的 損 耗 為 少 。 如 使 用 電 子 鎮 流 器 ， 一 對 1200 毫 米 36 瓦 特 照 明 電 路 的 損 耗 量 可 由 24 瓦 特 減 少 至 只 有 6 瓦 特 。 因 此 ， 如 使 用 適 當 的 照 明 器 ， 整 體 可 節 省 能 源 可 達 20% 至 30% 。 這 些 節 能 功 效 ， 可 讓 照 明 水 平 維 持 不變，但電費卻可大幅減少。由於產生的熱量會較少，對空調設備的 冷卻負荷亦可相應減少。 使用電子鎮流器的其他優點包括： 快速或即時亮電燈而不會出現閃爍情況。 一個鎮流器可設計以驅動一個、兩個、三個甚或四個電燈。 由於電燈的操作電流較低，電燈的使用期可予延長。 操作寧靜而不會產生可聽見的噪音。 具備可調校明暗的類型。 操作時不會出現可見的閃爍情況。 高頻操作時不會出現頻閃效應。 無論有否安裝功率因數校正電容器，大部分新款的設計的總 諧波失真都較一般鎮流器為低。 由 於 總 諧 波 失 真 及 餘 弦 θ較 低 ， 故 總 功 率 因 數 會 較 高 。 照明器內的環境溫度較低，令電燈、控制裝置、電容器及作 緊急照明用電池有更佳的操作效果。 操作溫度較低，以減少對照明器及其附近裝飾出現碳化及熏 黑的情況。 由於電源供電電壓變動而令光束出現變化的影響較微。 重量輕得多。
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圖 1： 熒 光 燈 的 基 本 構 造 及 操 作
基本而言，管狀熒光燈已發展了三代，細分如下： a) 第 一 代 的 管 狀 熒 光 燈 直 徑 為 38 毫 米 (1.5 吋 ) ， 長 度 由 電 功 率 (20 瓦 特 、 30 瓦 特 、 40 瓦 特 及 65 瓦 特 ) 決 定 的 T12 燈 ， 這 些 所 謂 「舊式」 或「粗身」燈，均以電磁式鎮流器起穩定作用，現時大多已被新 型 的 T8 燈 所 取 代 。 其 功 效 約 為 每 瓦 特 70 流 明 範 圍 。 第 二 代 的 管 狀 熒 光 燈 直 徑 為 26 毫 米 (1 吋 ) ， 長 度 由 電 功 率 (18 至 70 瓦 特 ) 決 定 的 T8 氪 氣 燈 ， 這 些 所 謂 「 幼 身 」 燈 ， 以 電 磁 式 鎮 流 器 或配備額外改良功效及流明保養的電子鎮流器，均可達致穩定作 用 。 其 功 能 約 為 每 瓦 特 80 流 明 範 圍 。 第 三 代 的 管 狀 熒 光 燈 為 新 的 T5 燈 配 有 G5 燈 座 ， 直 徑 為 16 毫 米 (5/8 吋 ) 。 30 多 年 來 ， T5 燈 一 直 有 4 瓦 特 、 6 瓦 特 、 8 瓦 特 及 13 瓦特的輸出可供選擇。不過，這些型號的燈主要用於傢具、指示 牌 及 桌 面 照 明 。 不 過 ， 電 功 率 較 高 的 新 型 T5 燈 已 於 數 年 前 面 世 ， 由 於 其 發 光 效 率 的 輸 出 較 佳 ( 約 每 瓦 特 100 流 明 ) ， 故 對 一 般 的 熒 光 燈 構 成 劇 烈 的 競 爭 。 新 型 T5 燈 的 標 準 電 功 率 為 14 瓦 特 、 21 瓦 特 、 28 瓦 特 及 35 瓦 特 ， 這 些 新 型 的 電 燈 原 則 上 必 須 使 用 高 頻 電 子 鎮 流 器 ， 以 節 省 更 多 電 力 。 由 於 其 外 型 纖 巧 ， 新 型 T5 燈 可 進 一 步 將外殼的尺寸縮細，令照明器的設計得以革新。此外，各型號燈 身 的 長 度 均 比 T12/T8 燈 短 50 毫 米 ， 其 尺 寸 剛 好 可 以 裝 入 懸 掛 在 天 花 板 的 一 般 格 欄 內 (600 毫 米 及 1200 毫 米 ) 。
典型電子鎮流器的基本構造，包括有一個高頻過濾器、一個整流器、
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一個電容器緩衝器及一個高頻振盪器。電子鎮流器系統雖是匯聚在一 個「 黑 盒 」內 ， 但 其 不 同 的 作 用 及 需 求 則 可 分 為 若 干 獨 立 的 單 元 。 基 本 操 作 原 則 為 ： 50 赫 電 力 頻 度 的 電 源 電 壓 ， 通 過 高 頻 過 濾 器 後 ， 在 一 個 交 流 電 /直 流 電 變 壓 器 內 整 流 ， 該 變 壓 器 內 亦 有 以 直 流 電 壓 充 電 的 電 容器緩衝器，而在高頻發電機內的直流電壓，會轉化為給電燈操控器 供電的高頻電壓。而鎮流器的操控器則操控著這一切功能。 直流電/ 交流電 變壓器
2.2.1
電 磁 式 (一 般 及 低 損 耗 型 )鎮 流 器
電磁式控制系統的各樣獨立部件，包括鎮流器、引燃啟動開關、電容 器及過濾線圈與電燈結合之下，便能達致上述對電燈的要求。
圖 2： 使 用 電 磁 式 鎮 流 器 的 電 燈 電 路
這類控制器以引燃動開關，在放電前將電極的燈絲預熱。當有電壓 到達時，動器的雙金屬電極間，會有少量放電。放電所產生的熱 力，會使雙金屬電極彎曲，並將接觸點關合以完成電路。在動器冷 卻前，電燈的電極會預熱一段時間，並將電路打開。就在此時，在鎮 流器節流線圈上產生的高感應電壓，會使熒光燈燃亮來。如果電燈 的首次燃亮失敗，上述程序會持續進行，直至成功燃亮為止。 電燈燃亮後，鎮流器會與電燈串聯連接，成為限制電流的器件。在鎮 流器內損耗的鐵質和銅質，會以熱力的形態，散發到房間的空間去。 以 一 般 或 低 損 耗 型 鎮 流 器 操 作 的 36 瓦 特 熒 光 燈 而 言 ， 通 常 的 「 熱 」 損 耗 量 分 別 會 是 12 瓦 特 及 9 瓦 特 。 一 般 而 言 ， 要 操 作 一 個 熒 光 燈 ， 便 需 使用一套控制器。 2.2.2 電子鎮流器
新 T5 燈 與 其 他 T8 燈 不 同 ， T5 燈 是 特 別 設 計 以 電 子 鎮 流 器 操 作 ， 務 求 效率更高。下文表 1 撮述適合不同種類熒光燈所用的鎮流器類別。
Light 不 同 種 類 熒 光 燈 所 用 的 鎮 流 器 類 別
燈類 一般 鎮流器 低損耗 鎮流器 電子 鎮流器 可調節明 暗的 鎮流器 (磁 力 ) √ X X 可調節 明暗的 鎮流器 (電 子 ) X √ √
t12t8及t5燈的相對大小圖7接受測試t5照明器的實際大小以及與t8及t12燈的比較31測試結果在能源效益事務處設置了1個照明測試架以便裝嵌接受測試的照明器此外亦使用了數碼照度計lutron牌lx102型號以測量在照明器之下1個固定測試點的照明度以勒克司計算以作比較之用以及1個功率諧波分析儀fluke牌41b型號連1部ibm筆記簿型電腦以記錄測試中的所有電參數包括有效功率視在功率功率因數電壓電流及總諧波失真等
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些器件。控制器起著多種作用： 限制及穩定電燈的電流。 每半個循環沒有電壓通過之際，仍確保電燈持續操作。 為電燈初次起動時，提供燃亮電壓。 在燃亮時為預熱電極提供經控制的能源。 達致其他需求如確保有高功率因數、限制諧波失真、壓抑電磁波 干擾、限制短路及起動電流、延長壽命及減低損耗及噪音程度 等。
T12 (38 毫 米 ) T8 氪 氣 燈 (25 毫 米 ) T5 (16 毫 米 )
√ √ X
√ √ X
X √ √
2.2.3
照明器的設計 設計照明器的一個重要元素是光度的控制。光度設計的目的是將無屏 蔽光源的光轉折照射到有需要的地方，以減低可能出現刺眼強光地方 的 光 度 ， 並 且 為 電 燈 提 供 外 形 美 觀 的 外 罩 ， 同 時 (如 有 需 要 )又 能 保 護 電燈。白膠片、菱形控制器及拋物柱面反射鏡，是熒光照明器最為常 用的光度控制用具。 至 於 裝 有 T5 燈 的 熒 光 照 明 器 ， 最 有 效 的 光 度 控 制 方 法 是 使 用 拋 物 柱 面 反 射 法 。 拋 物 線 是 最 常 用 的 反 射 鏡 等 值 線 ： 這 是 通 過 y 2 =4ax 的 等 式 來 界定的，而 a 是焦距與反射鏡之間的最短距離。拋物柱面反射鏡的最 重要光學性能是假如線光源是放於反射鏡的聚焦點，便能發出平行光 束。圖 6 說明了由拋物柱面反射鏡聚焦點上的線光源所產生的反射光 束。實際上，理想的線光源是很難從光管處取得的，而分布曲線的形 狀 須 取 決 於 由 反 射 鏡 的 焦 距 及 開 口 闊 度 所 造 成 的 光 源 大 小 。 由 於 T5 燈 的 直 徑 遠 較 T8 及 T12 燈 的 直 徑 為 小 ， 並 且 較 接 近 線 光 源 ， 因 此 裝 有 T5 燈 及 拋 物 柱 面 反 射 鏡 的 照 明 器 的 光 度 控 制 便 能 更 準 確 和 有 效 。
T5 熒 光 燈 及 照 明 器 - 第 三 代 辦 公 室 照 明
機 電 工 程 署 屋 宇 裝 備 工 程 師 (能 源 效 益 事 務 處 ) 胡國田先生 摘要： 香 港 是 亞 洲 的 主 要 商 業 及 金 融 中 心 ， 過 去 10 年 ， 每 年 的 能 源 消 耗 量 均 有 大 幅 增 長 。 商 界 的 用 電 量 每 年 約 增 加 7% ， 是 增 長 速 度 最 快 的 界 別 。 機 電 工程署的能源效益事務處一直積極研究減低能源消耗量的方法，並實施一 連串措施，以達到這個目標，包括研究先進及創新的節能科技，俾能將其 在政府建築物內推廣使用。有關研究包括照明、空調、升降機及自動梯設 施 。 本 文 件 將 臚 列 在 辦 公 室 照 明 方 面 使 用 T5 燈 的 技 術 背 景 、 本 署 研 究 結 果 的現時情況及日後擬進行研究的項目。 關 鍵 詞 彙 ： 熒 光 燈 、 鎮 流 器 、 T5 燈 及 照 明 器 、 試 驗 計 劃 、 前 景 1. 引言 機電工程署能源效益事務處致力在能源管理機會實施試驗計劃中，使 用節能的電燈和照明器作照明裝置。這項研究旨在探討採用新一代 T5( 直 徑 16 毫 米 ) 熒 光 燈 ， 並 在 熒 光 照 明 器 使 用 合 適 鎮 流 器 的 可 行 性 。 由 於 T5 燈 的 尺 寸 極 小 和 重 量 極 輕 ， 在 設 計 照 明 器 時 較 具 彈 性 ， 故 是 次 研 究 會 比 較 使 用 T5 燈 和 一 般 T8 或 T12 燈 的 照 明 器 的 優 劣 。 所 有 有 關 的背景資料、新電燈型號的詳細技術資料、新電燈的電子鎮流器及新 照 明 器 的 設 計 ， 均 會 在 文 中 一 一 論 述 ， 並 會 臚 列 本 署 其 中 一 項 使 用 T5 照明器的試驗計劃結果。 2. 技術資料 本節會簡述熒光燈及其控制器的基本操作原則。 2.1 熒 光 燈 熒 光 燈 (或 稱 低 壓 汞 蒸 汽 燈 )是 現 今 一 般 照 明 最 普 遍 採 用 的 放 電 燈 類 型，差不多全球通用，特別是辦公室的照明。而引進緊湊型節能熒光 燈後，其應用已擴展至住宅式建築物。最普遍的熒光燈類型，是長度 由 600 毫 米 (18 瓦 特 ) 至 1500 毫 米 (58 瓦 特 ) 的 管 狀 燈 。 這 種 放 電 管 ， 每 端均有一個密封的電極，並有惰性氣體及小量水銀，水銀以液態及氣 態存在。長管內裏以一層熒光粉混合物包裹，這些東西會在視覺範圍 內，將汞放射的紫外光，轉化為較長的波長。這種燈備有不同的熒光 粉或磷光劑，為想要得到不同色溫及顏色特徵而設。
電源
為防止 干擾而設的 過濾器
高頻 變壓器
電燈 操控器
電燈
鎮流器操控器
圖 3： 顯 示 電 子 鎮 流 器 主 要 功 能 的 單 元 圖
鎮 流 器 利 用 熒 光 燈 以 高 於 10 千 赫 的 高 頻 操 作 便 可 得 較 大 照 明 度 的 特 性 。 基 於 下 列 三 個 主 要 理 由 ， 照 明 系 統 的 整 體 功 效 可 提 高 20 至 30% ： 1. 2. 3. 以高頻率操作時，能增強電燈的發光率。 減低電路的電功率損耗。 在大部分封閉的照明環境下，電燈可發揮接近最高效能。
b)
c)
2.2 熒 光 燈 的 控 制 器 與白熾燈不同，熒光燈不能直接接駁到電源去，電路中必須有限制電 流 通 過 熒 光 燈 的 器 件 ， 這 可 以 是 配 備 動 器 開 關 的 電 磁 式 鎮 流 器 (一 般 或 低 損 耗 型 )或 高 頻 電 子 鎮 流 器 。 為 方 便 動 ， 多 數 熒 光 燈 ， 均 以 預 熱 電壓的方法，在燃亮前預熱電極。 熒光燈能否發揮最大效能，很大程度上取決於所用控制器的功能。單 靠電源供電電壓，熒光燈不能正常地操作，必須在電燈電路上加上一