照明设备种类特性

照明设备种类和特性

当前，国民经济持续的高速发展与电力供应相对滞后的矛盾突出，导致几乎全国范围内的电力供应紧张。许多地方不得不采取了拉电、限电的被动措施，对当地的经济持续发展、人们的日常生活和社会的稳定和谐都造成了一定的影响。为了缓解供电的压力，提高照明的应用效果，各种照明节电设备应用的范围不断扩大，并取得了积极的效果，为降低日趋高涨的用电需求发挥了积极的作用。

照明节电设备（以下简称：照明节电器）是一类具有不同的输出功率、不同的工作原理、不同的使用环境和不同的使用效能的照明节电类设备的总称。具有启动（全压、软起）、调节电压、节能运行、稳压运行、供电谐波滤波、浪涌电流吸收、自动起停控制和运行状态监测等许多功能。

2.1按照实现的技术手段区分

2.1.1串联型

串联型照明节电器的主电路原理是：光源（灯负载）与电压调节元件串联在供电形成通路。按照所串连元器件的不同，可分为下面几种。

1）晶闸管相控调压式

晶闸管的相控原理，通过控制其导通角的大电输入电压的正弦波电压正负对称的切去

从而降低了加在照明电光源上的电压平均了节能的效果。

图1晶闸管相控调压式照明节电器这一种照明节电器具有调节速度快、精积小、重量轻等特点。但是，经过相控输出重畸变，含有大量的高次谐波成分，对电网此外，由于气体放电光源都配有补偿电容器闸管相控调压式照明节电器不能用于气体源，只能用于灯丝类电光源。具体应用的有限，主要用在宾馆、酒店大堂的大型组合具（白炽灯）上作为调光、变光使用。2）电感调压式

电感调压式照明节电器（见图2）主要是利用串联在电路中的交流工频电感的降压、调压作用来调节加在照明光源上的电压有效值，输出电压为可变的正弦波，没有高次谐波的干扰。交流电感需要根据电光源的特性和容量的大小来特别设计，应用的场合具有一定的针对性，能够适用于所有照明电光源的电压调节。输出电压表达式为：

U'l=U'i-U'L

（l）式中：U'l———电光源电压；

U'i———供电电压；

U'L———电感上电压。

电感调压式照明节电器具有结构简单、使用可靠、寿命长、体积较大、重量较重等特点。具体的调节方式主要有两种：有级调节和无级调节。有级调节时（见图2a），在调节的过程中输出电压存在着瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用不利；无级调节时（用图2b中的电路替代图2a虚线框内的电路），伺服电机带动电刷移动，输出电压非常平滑地变化，没有瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用较为有利，应该优先选用。3）电压补偿式

电压补偿式照明节电器（见图3）的原理是利用串联在主电路中补偿变压器绕组上附加交流电压与供电电压的矢量叠加，达到对输出电压的降压、调压作用，并且输出电压为可变正弦波，没有高次谐波的干扰，因此应用的场合十分广泛，适用于所有照明光源的电压调节。通常的补偿方式如下。

（l）开关式

图3a为开关补偿式照明节电器的原理简图。通过调节变压器输入绕组抽头，来改变电压的大小，就能够在其输出绕组上得到一定的补偿电压。输出

电压表达式：

U'l=U'i-U'T（2）

式中：U'T———变压器输出电压。

开关补偿式照明节电器的性能较好，具有线路简单、调节灵活、使用方便等特点。由于调节开关是采用大功率电力电子元件，可以做到快速地零电压或零电流切换，并且切换在补偿变

压器的输入侧进行，主电路在调节的瞬间没有断电现象，只有输出电压瞬时的少许波动，因而对照明电光源的正常使用就非常有利。

（2）电子式

图3b为电子补偿式照明节电器的原理简图。补偿变压器输入电压的大小由高频正弦波逆变器产生，可以做到与输入电压同相位，能够使其输出电压为输入电压、补偿电压的算术和。照明电光源上的电压可以表达为

Ul=Ui-UT（3）

采用高频逆变器产生补偿电压的应用效果很好，技术性能优越。具有调节快速、功能强大、使用方便等特点。主电路在调节的瞬间没有任何断电或者电压波动的现象，对照明电光源的正常使用具有非常好的效果。

2.l.2并联型

并联型照明节电器的主电路原理是：将照明电光源（灯负载）与电压调节元件并联在供电回路中。主要分为下面几种。

l）自耦绕组抽头式

自耦绕组抽头式照明节电器的主电路原理就是一台带有多个抽头的自耦变压器（见图4）。基于自耦变压器的特点，在输出同样功率的情况下，可以做到体积和重量都较小。通过开关（机械开关式———用于小容量灯负载，电子开关式———用于中、大容量灯负载）的调节作用，按照要求来改变输出电压。输出电压

Ul=UiTl/Ti（4）

式中：Ui，Ti———供电电压，输入绕组匝数；

Ul，Tl———电光源电压，输出绕组匝数。

存在的最大缺点是：在调节的过程中输出电压存在着瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用不利。采用快速电子开关调节的可以减小电压闪变和瞬时断电现象的危害，适用于电压变化较为频繁的场合，但是仍然无法彻底消除。

2）自耦调压器式

自耦调压器式照明节电器（图5）为按照预先设定的运行程序，在伺服电机的带动下可以平滑的调节输出电压的大小，完成照明节电功能。具有构造简单、体积较小、性能较好、使用方便、寿命较长等特点。输出电压表达式与（4）式相同。

在调节过程中，输出电压没有瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用较为有利，能用于所有照明电光源。然而，对电网电压快变化的调节较为迟钝，不适用于供电电压变化较为频繁的照明场合。

2.2按照电光源的要求区分

根据照明电光源各自的启动引燃、全压运行、降压节电的特性不同，照明节电器也具备了各自不同的工作特性和使用性能。

2.2.l白炽灯（卤钨灯）类

白炽灯（卤钨灯）类的电光源冷态电阻很小，约为正常工作时的l/l0左右。全压启动时的瞬时冲击电流为正常发光电流的l0倍左右，对供电线路及配电设备的安全及寿命都有影响。因此，针对白炽灯（卤钨灯）类照明电光源设计的照明节电器就要具有较低的软启动电压值，而且根据使用场合的供电电压条件来设定允许的启动电流值，避免瞬时大电流的冲击。

2.2.2荧光灯类

荧光灯类照明电光源是应用数量最多，范围也最广的高效节能光源。按照荧光灯电路的原理，可以分为电感式和电子式两大类。

l）电感式荧光灯

电感式荧光灯由于电感镇流器的作用，启动瞬间有一较强的激磁电流，但是时间很短，时间一般在数个工频周期内。以常用的36 W电感式荧光灯为例，瞬时的冲击电流约为正常工作时的l.5倍。因此，针对电感式荧光灯类照明电光源设计的照明节电器就要具有合适的软启动电压值，并且按照使用场合的具体条件来设定允许的启动电流值，减小供电线路及配电设备遭受瞬时大电流的冲击。

2）电子式荧光灯

电子式荧光灯由于电子镇流器输入滤波电容的作用，在启动的瞬间有较强的电容充电流，时间一般在数十个工频周期内。以常用的36 W电子式荧光灯为例，电子镇流器的瞬时冲击电流约为正常工作时的l0~20倍。因此，针对电子式荧光灯类照明电光源设计的照明节电器，应该具有较低的软启动电压值，自身能够承受大电流的冲击，并且按照使用场合的供电条件来设定最低的允许启动电流值，尽量避免瞬时大电流的冲击所造成的危害。

2.2.3高压气体放电灯类

常用的高压气体放电光源主要包含有：高压钠灯、高压汞灯和金属卤化物灯三大类。

高压钠灯一般没有辅助启动电极，启动时不进行阴极预热，需要l 000~2 500 V的启动电压；