常用电光源与照明节能

常用电光源与照明节能
压２２０Ｖ，启动结束后可根据恰当的照度，实时调节 电光源的工作电压。这样可大大降低照明系统的电 耗．大大延长电光源的使用寿命。 ４．２实现照明节能的技术途径
为了在上述３个节约空间中获得良好的效果， 照明系统应采用照度闭环时序控制调压调光技术。 图１示出照度闭环时序控制系统结构。微电脑根据 不同时间段需要的照度．自动改变照度设定值。照度 设定值与照度检测和变送器送来的反馈值进行比 较。若实际照度过高时，数字调节器自动降低调压执 行器的输出电压，反之调高调压执行器的输出电压，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｃｏｍｍｏｎ—ｕｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｍｐ—ｈｏｕｓｅ ａｎｄ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｐｌａｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｍ ｔｏ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ．Ｔｏ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｕｓｅ ｔｈｅｍ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｂｕｔ ａｌｓｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ．Ｃｉｔｙ ｒｏａｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｎｄｏｏｒ ｐｕｂｌｉｃ ｐｌａｃｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈａｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｍｐ－ｈｏｕｓｅ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ｌａｒｇｅ，ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｈｉｇｈ，ｌｏａｄ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ｌｏｎｇ，ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｓｏ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ ｈａｒｖｅｓｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ．Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈａｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｒｕｎ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｌｅｖｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｅ ｏｆ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｉｎ ｒｏａｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｄｏｏｒ ｐｕｂｌｉｃ ｐｌａｃｅ
ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｍｐ—ｈｏｕｓｅ；ｌｉｇｈｔｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ／ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｔｉｍｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ
１引言
我国是一个电力能源相对匮乏的国家。虽然电 力工业发展速度很快，但电力紧张状况依然非常 严峻。特别是近些年来电网负荷越来越大，电网已 不堪重负。电力短缺已成为制约国民经济发展的 突出问题。我国电力能源利用率与发达国家相比 非常低，因此造成电力能源进一步紧张。我国照明 耗电约占全国总发电量的１０％一１２％ｔ¨。随着我国 基本建设的快速发展和人民物质文化生活水平的 日益提高，科技和经济发展的突飞猛进，城市建设 规模的不断扩大，城市灯光夜景亮化工程的加速， 工业商业的发展，全国照明耗电量将每年以１５％ 的速度递增。对于中国这样一个发展中国家，在能 源又十分短缺的情况下，为了能使国民经济持续、 高速、健康地向前发展，必须控制照明用电量，重 视照明节能事业的发展。
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第４１卷第２期 ２００７年２月
电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖ０１．４１，Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７
下方照度提高３０％，最后一种设想目前在工艺及材 料上尚未取得突破。
（２）荧光灯以其高光效，长寿命，己在许多场合 越来越多地代替了白炽灯。现在家庭照明最现实的 节能光源是能代替白炽灯的紧凑型荧光灯。它将灯 管、镇流器及启动器组合在一体。外形尺寸和光色上 都与白炽灯相近。灯头也与白炽灯一致．用户调换非 常方便。１个１０Ｗ或１５Ｗ的紧凑型荧光灯的光亮度 分别与６０Ｗ或７５Ｗ的白炽灯相近，而且前者的寿 命是后者的５倍，因此节能效果极为明显。
定稿日期：２００６—１０—１６ 作者简介：鲁照权（１９６２一），男，安徽庐江人，博士，副教
授，硕士生导师。研究方向为大时滞过程及控 制、电力传动及节能控制、照明系统节能控制 等。
万方数据ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２常用照明电光源及其特性Ｍ
目前用于照明的电光源主要有白炽灯、卤钨灯、 荧光灯及高强度气体放电灯．包括高压汞灯、高压钠 灯及金属卤化物灯等。为了实现照明节能。选用电光 源时首先要考虑发光效率，但对不同的使用场合和 要求也要考虑电光源的其它特性。
（５）冷反射单端照明卤钨灯是继紧凑型荧光灯后 于８０年代获得迅速发展的一种热辐射光源，功率为 １０～７５Ｗ。它具有光效高（比普通白炽灯节电６０％）， 寿命长（是白炽灯的２—３倍），体积小，装饰性强，显 色性好等优点，是现代商业照明、艺术文化照明乃至 家庭照明的更新换代产品。正逐步取代白炽灯，在欧 美各国已获得广泛的应用。
（４）地下室、隧道、电梯出入口、影剧院安全门及 座位等处疏散指示照明，可考虑采用低电耗的场致 发光灯（是一种面发光的冷光源）。这种灯在结构上 可做得很大很薄。虽然亮度不高，但发光非常均匀且 无光斑，功耗也很小。因而．被大量用作ＬＣＤ显示器 的背光源。
（５）在道路节能方面，为了节约能源和提高照明 质量水平，应推广使用高光效的高压钠灯和新型光 源。在景观大道或商业区街道．应尽量考虑采用金属 卤化物灯作为照明光源：主干道和次干道应以高压 钠灯为主；郊区公路宜采用低压钠灯或高压钠灯．／Ｊ、 街小巷宜采用小功率高压钠灯。
第４ｌ卷第２期 ２００７年２月
电力电子技术
Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
常用电光源与照明节能
鲁照权，郭 剑，王 超，罗大徐
（合肥工业大学，安徽合肥２３０００９）
Ｖ０１．４１，Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７
摘要：从节能角度介绍了几种常用电光源的主要特性及其适用场所。合理选用电光源不但可获得良好的照明效
３公共场合照明电光源的选择
在保证不降低作业视觉要求，不降低照明质量
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万方数据
的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，最有效 地利用电能。照明节能通常有下述几种途径：
（１）充分利用天然光。这是照明节能的重要途径 之一。电气人员应多与建筑师磋商和配合，充分、合 理地利用自然光资源．使之与建筑物内的人工照明 有机地统一起来，这可大大节约电能。
（２）高大车问、厂房及体育场馆、室外场所的照明， 宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高光效气体放电光 源。除特别情况外，不宜选用自镇流式荧光高压汞灯。 非特殊用途的白炽灯泡。尽量以紧凑型荧光灯或冷 反射单端照明卤钨灯代替。在确需热辐射光源的场 所，宜选用双螺旋的白炽灯或小功率的高效卤钨灯。
（３）对于室内照明，如学校、办公室、住宅和商店 等．除了用上述紧凑型荧光灯替代白炽灯外．还可应 用环型荧光灯和高发光效率的直管荧光灯。一个直 径为１６．５ｃｍ，功率为２５Ｗ的小型环形荧光灯．它的 光亮度相当于７５Ｗ的白炽灯。目前高光效的直管荧 光灯，光效可达９０［１ｍ／Ｗ１，显色指数为８５。在相同照 度下，比普通荧光灯节电１０％～１５％。如果再以电子 镇流器代替普通镇流器，则还可节电２０％左右。若 按使用寿命２万小时计算，每支高光效直管荧光灯 较原有普通型灯节电１００。。
４恰当的照度与实现照明节能技术途径
４．１照明系统运行费用潜在的节约空间 照明系统运行费用潜在的节约空间主要有３部
分：①延长电光源及线路的使用寿命，降低维修费 用；②电源电压不要超过电光源的额定值。尤其在电 荷低谷时，电压会上升得很高。这样一方面大大增加 了电光源的电耗，另一方面大大将低了电光源和线 路的使用寿命。电光源的损坏往往都是因为电压过 高而造成的；③根据不同时问段所要求的照度。设定 电光源的工作电压。电光源在启动时需要加额定电
关键词：光源；照明；节能／闭环时序控制；调压调光技术
中图分类号：ＴＰ２９
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００—１００Ｘ（２００７）０２—００９９—０３
Ｃｏｍｍｏｎ－－ｕｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌａｍｐ－－ｈｏｕｓｅ ａｎｄ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ ‘ＬＵ Ｚｈａｏ—ｑｕａｎ，ＧＵＯ Ｊｉａｎ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｏ，ＬＵＯ Ｄａ．ＸＨ （Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）
电光源的主要特性有发光效率、显色性、使用寿 命、使用要求及成本等。发光效率叼＝产生的光通量
『ｌｍ］／耗电功率【Ｗ】；显色性通常称为显色指数Ｒ，它 能直观地描述电光源显色性能的高低。以太阳光的 Ｒ＝１００为标准。光源实际的Ｒ越高，光源显色性能 越接近于太阳光，光源显色性能也越好。
（１）白炽灯以其显色性佳，成本低，使用安全方 便，设备维护费用低及无污染等优点，至今仍被大量 采用。但它的发光效率低，能耗大，已成为节能照明 中的主要障碍。目前，提高白炽灯发光效率的方法大 致有：①由单螺旋钨丝到双螺旋或多重螺旋钨丝；② 提高灯泡充入气体的强度或成份：③将灯泡设计成 定向反射型镜面泡，以充分利用光辐射；④研究如何 将白炽灯辐射的７０％红外线转变为日丁见光等。前两 种方法可使照度提高１０％左右。第三种方法可使灯
果，还可达到节能的目的。城市道路及室内外公共场所照明系统具有电光源数量多，功率大，负荷稳定，照明时间长， 电耗高等特点，也是实施照明节电措施回报率最高的领域。这里阐述了在保持恰当照度的前提下．照度闭环时序控
制调压调光技术的工作原理。实例说明，采用调压调光技术是实施城市道路及室内外公共场所照明节能的有效措施。
（４）金属卤化物灯是近年来发展的另一种节能高 强度气体放电灯。它的光色接近日光，显色指数在８０ 以上，发光效率ｎ＝８５ｔｌｍ／Ｗｌ左右，寿命接近１万小时。 目前已大量用于显色性要求高的场合。例如体育场 馆、商店、工厂等。金属卤化物灯正在向小功率发展。 功率为３０～３５Ｗ的暖色调小功率灯．配以电子镇流器 和普通的灯头，用于家庭可代替１００Ｗ的白炽灯。
ｆ圄茸汹 直到实际照度值与设定照度值相等为止。 实际照 明电压
…一百｜－。丽萌系瓢厦两磊时序控匍孱蓼蒿韩守—一
４．３几种调压执行器的特点比较 （１）饱和电抗器它的工作原理是通过控制励磁
直流线圈中的电流，实现磁路的饱和度，以改变电抗 值．实现照明系统的供电电压的平滑连续调节。由于 在电路中串入了电抗器，使电流在相位上进一步滞 后电压，从而降低系统的功率因数。另外，饱和电抗 器的自耗较高，电路中电压波形有一定程度的畸变， 使得电路中含有一定的高次谐波。饱和电抗器技术 随半导体变流技术的发展．在２０世纪５０年代之后 开始被淘汰，现在已很少使用。
（３）高强度气体放电灯目前主要用于室外场地、 道路、高大厂房、体育场和商场等的照明。早期应用 的高压汞灯已逐步被高压钠灯和金属卤化物灯所替 代。高压钠灯的光效比高压汞灯高一倍，光线呈金黄 色，寿命长达２万小时．特别是在雾天，其穿透性能 非常好，已大量用于道路和广场照明。近年来。高压 汞灯显色性差的缺点已有了很大改进。改良型的高 压钠灯．它的显色指数已超过了显色性能最好的高 压汞灯。由于高压钠灯的光效高．寿命长．已越来越 广泛地用于各种场合，且节电效果非常显著。
（６）紧凑型荧光灯由飞利浦公司于７０年代研制 成功。已有Ｈ型、ｕ型、球型、柱型等多种形状。约 １００多个品种。体积比白炽灯泡略大，灯头一般均与 白炽灯头兼容。功率为５－３６Ｗ不等。紧凑型荧光灯 的发光效率高，为５０一１００［１ｍ／Ｗ１，比普通荧光灯节电 ２０％，比传统白炽灯节电７０％；寿命长，约为白炽灯 的５倍；显色性好，可制成与白炽灯近似的暖色光； 使用方便，可直接取代白炽灯。