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这意味着我国到2010年年节约照明用电120亿KWh,占总发电量的10%。
“节能”和“环保”仍是照明的两大主题,体现以人为本,注重舒适、健康的环境为未来照设计的指导思想,向个性化、灵活化、智能化、舒适化、健康化、安全化、艺术化、经济化合理方面发展。
随着人们观念的转变,照明质量不再以照度水平作为重要的、唯一的评价指标,除要求满足照明的功能要求外,更注重艺术效果,如:
光有明暗和强弱的变化、光色冷暖和颜色的变化、被照物有立体感效果等。
为了满足个人兴趣爱好的灵活和个性化的光环境,还应更重视照明质量指标:
眩光、照明分布、显色性等。
不过要提醒一句:
避免光污染的产生。
二、绿色照明从镇流器开始
我国每年新建的大型商业建筑和公共建筑都在1.4亿平方米左右,在这些建筑中需要大量经济、耐用和安全的照明灯具,特别是各种荧光灯具。
在目前市场照明灯具质量参差不齐的情况下,如何选择符合“绿色照明”产品成了投资商面临的难题,这里我们提议“绿色照明革命”从镇流器开始。
1、镇流器市场的现状
我国节能型电感镇流器的研制已有10多年的历史,在这10多年的时间里,节能型电感镇流器的设计、工艺等从不成熟走向成熟,照明电器的专业人员以及广大的照明电器用户对节能型照明电器产品的认识,也由过去单纯认为电子节能灯、电子镇流器是节能照明电器产品而逐渐全面认识到包括节能型电感镇流器在内很多节能照明电器在节能及综合评定具有独特的优势。
在我国,节能电感镇流器目前已具有一定的生产能力,并且具有一定的市场。
节能型电感镇流器已在一些重点工程(例如上海浦东国际机场、广州地铁、北京东方广场等)得到应用,并且取得了良好的效果。
该产品的出口已形成批量,并且受到经济发达国家和地区的欢迎。
目前国内节能型电感镇流器的产量约占镇流器总产量的2%~3%,究其原因除了受到节能电感镇流器价格较普通电感镇流器高等因素影响外,主要是因为广大工程设计人员、企业管理者政府有关部门的决策者对节能型电感镇流器与普通电感镇流器以及电子镇流器的综合性能价格比的优势不甚了解。
因此,目前特别需要对此问题在客观科学的基础上进行综合评定,以使我国的照明电器在向节能环保方面发展的道路上能更理智、更全面和少走弯路。
2、镇流器市场的分类及优势对比
目前在市场上销售的镇流器有传统电感镇流器、节能(低损耗)型电感镇流器、H级电子镇流器、L级电子镇流器。
各种镇流器的性能比较应该是全面的、综合性的比较,这样才能得出目前各类镇流器中哪一类具有最佳的性能价格比,镇流器的主要参数结比见表1。
型号品种
自身功耗(W)
重量比
价格比
光效比
开机浪涌
电流比
电磁干扰
EMI
36W/40W普通电感镇流器
9
1
0.95~0.98
1.5
无
36W/40W节能电感镇流器
4~5
0.6
1.02~1.05
36W/40W国产标准电子镇流器
≤3.5
0.3~0.4
3~4
1.10
10~15倍
在允许范围内
36W/40W进口电子镇流器
0.4~0.5
4~7
8~10倍
36W/40W国产H型电子镇流器
0.2~0.4
1.3~1.8
15~20倍
有明显干扰、超标
电源电流谐波
抗电源瞬时
过电压
灯电流波峰比
成本回收
年限
连续使用寿命(年)
≤10
无问题
1.58-1.62
—
10
1.50-1.55
2.16
10-20
10%-13%
能承受
1.40-1.60
9.22
2-4
8%-12%
1.40-1.50
26.16
3-5
25%-34%
基本不能承受
1.90-2.10
3.80
1-3
对表1的各对比栏详细阐述如下:
(1)自身功耗。
这是节能的最重要指标,以管形荧光灯最常用的36W/40W规格为例,普通电感镇流器功耗约为9W,而节能型电感镇流器按各种不同形式约为4-5.5W,电子镇流器约为3.5W。
电子镇流器自身功耗比较难以测定,因此许多非正确的测定方法会得出电子镇流器功耗更小的结论,但实际上电子镇流器要全面达到预热要求,EMI和EMS要求,并要满足功率因数和谐波和要求,自身功率大都在3-3.5W。
(2)光效比。
对普通电感镇流器来说,与基准灯配合光效约为基准流器与基准灯配合组件的0.95-0.98倍。
节能型电感镇流器光效比约为1.02-1.05倍。
电子镇流器因为用高频电流点燃灯,因此其光电转换率要高于工频,另外由于自身功耗小,使它与基准灯配套后光效进一步提高,但由于目前电子镇流器在灯正常工作时仍有一分支电流流过灯的阴极,这一电流几乎不产生可见光晨、而只以发热形式消耗一部分电能,因此电子镇流器的综合光效约为1.10倍。
(3)开机时的浪涌电流。
这一指标检测与电源内阻抗有关。
当电源容量在50KVA(电源内阻抗约为IΩ时在0.1s时间内,电感镇流器的开机瞬时浪涌电流以约为正常线电流的1.5倍,国产标准型电子镇流器约为正常过线电流的10-15倍,进口高档电子镇流器约正常进线电流的8-10倍,而国产低档H型电子镇流器约为正常进线电流牟15-20倍。
对于大面积照明场合,往往采用一个开关控制几十支灯,浪涌电流会使开关触点过早损坏甚至使线路过流保护器动作。
(4)电磁兼空EMI。
电子镇流器由于工作于高频状态,内部的功率管下于开关工作状态,因此有较大和高频基波和高频的谐波(9kHz-30MHz)通过电源线传导或空中对外辐射对外形成干扰。
为使这种干扰小于EN55015的规定值,电子镇流器必须具有较好的滤波网络才能达到要求,这势必增加产品成本并将略微增加电子镇流器的自身功耗。
目前国产标准型和进口的电子镇流器大量使用时,对外电磁干扰很严重,甚至发生过开灯时造成电视及空调红外遥控失灵的现象。
而电感镇流器只要伏安特性设计得较好就没有这方面的问题。
(5)电源电流谐波。
电感镇流器在设计时只要注意使铁芯工作在准线性段,就能有效地使谐波总量≤10%。
国产标准型电子镇流器目前的谐波含量一般控制在10%~13%。
进口电子镇流器谐波总量约为8%~12%。
而目前国产大量的H级电子镇流器谐波总量约为25%~34%,这类镇流器已不能达到IEC61000-3-2的标准(在我国对应的国家标为GB17625-1998)要求。
(6)耐电源中的瞬时过电压。
电网线上由于受到雷电感应,高压触发脉冲,电感负载切断时的自感电动势等自然和人为的瞬时过电压影响,存在着脉宽为ns级ms级的高压脉冲,其幅值约为0.8-3kV。
当这类脉冲作用在电子镇流器上时差的电子镇流器将会立刻因晶体管的击穿而损坏。
国产标准型电子镇流器和进口的电子镇流器虽说能抵抗这一冲击,但成本也将略有上升。
电感镇流器则完全不存在这方面的问题。
(7)灯光的频闪问题。
传统的电感镇流器由于受电网交流电过零的影响对50Hz电网来讲会使灯产生每秒100次的频闪。
这对于运动物体的照明和摄影是很不利的,但这可以通过一半照明灯用串联电容的方法使这一半灯电流移相近90°
来弥补这一缺点,同时也提高了双灯的综合功率因数(这方法即为双灯互补法。
国产标准型电子镇流器和进口的电子镇流器由于整流滤波后的直流纹波较小(纹波小于10%),因此基本上使光输出无频闪。
但目前大量的H级电子镇流器由于整流后的直流纹波很大,使输出高频电流受100Hz的纹波调制,调制度约为30%-60%,因此依然存在频闪现象。
(8)灯电流的波峰比。
荧光灯的灯电流峰值与有效值之比是直接关系到灯使用寿命的重要指标。
灯要保持正常的发光,必须具备合适有效值电流但如果灯电流波峰比太大则峰值电流将使灯阴极过早地损坏。
电感镇流器输出给灯的电流波峰比一般在1.58-1.62之间,一些伏安特性设计得好的电感镇流器波峰比约在1.50左右。
国产标准型电子镇流器灯电流波峰比约为1.40-1.60,进口电子镇流器灯电波波峰比为1.40-1.50,略优于电感镇流器,但目前国内大量流通的电子镇流器灯电流波峰比普遍在1.9-2.1之间,不能达到灯电流波峰比≤1.7的标准要求。
(9)镇流器与光源安装距离要求。
在某些场合,例如高强度气体放电灯道路和广场照明的使用时,为了维护方便,往往要求光源和镇流器安装时有一定的距离,这时于电感镇流器来讲在过接线≤30米时几乎没有什么影响,但对于电感镇流器来讲这一距离是受多方面限制的。
较长的距离使高频对外辐射明显增大,连接线的感抗又使灯的功率随距离的增长明显减小,因此电子镇流器与灯配套时一般只能安装在灯的附近。
(10)使用寿命。
这是一个体现镇流器性能价格比和重要指标。
普通电感镇流器一般具有连续10年的工作寿命,节能型电感镇流器由于处身功耗的下降使本身的发热大大低于普通电感镇流器。
按照IEC920镇流器工作温度与使用寿命关系图表可得知,节能型电感镇流器使用寿命一般可达连续工作12-20年。
电子镇流器由于受其内部的电解电容等寿命相对较短的元件的影响,使总体使用寿命远低于电感镇流器,国产标准型电子镇流器连续使用寿命约为2-4年,进口高档电子镇流器连续使用寿命约为3-5年,而且前我国大量使用的H型低档电子镇流器连续使用寿命约为1-3年。
(11)电感、电子镇流器的综合对比结论。
从上述各硕对比中可知,电子镇流器除在自身功效、光效比方面占有明显优势外,其余方面大多不如节能电感镇流器。
以平均每天工作6小时计,节能型电感镇流器约两年多就会经节约的电费来收回初次安装比普通电感镇流器多付出的成本,而电子镇流器大部分无法在其有效的使用寿命期内收回初次安装所付出的成本(一些功能不全低档的要本不合格的电子镇流器不具有可比性)。
就目前面言在一体化节能灯、单端小功率荧光灯领域(功率≤25W),由于对它们的谐波要求、异常保护功能以及预热要求均较低,电子镇流器占有较明显的你势,因而得到广泛发展和应用。
25W以上到65W管形荧光灯领域内,是电感镇流器和电子镇流器并存的领域,但综合评定仍是节能型电感镇流器具有较优异的性能价格比,并且功率越大这一优势越明显。
在高强度气体放电灯在高频时的声共振现象,以及相同的灯功率时发光效率比电感镇流器略有下降,就目前而言,节能型电感镇流器所占的主导地位,电子镇流器还无法动摇它。
这一经过国内外照明专业人员多年的研究和归纳在科学务实的基础上扫得出的结论,给一经过国内外照明电器行业的投资者一个提醒,防止盲目投错方向;
给工程技术人员在照明电器的设计时作为一个提示,使所策划的设计方案能全面综合的利用各类节能照明电器的特点,取得最佳的性能价格比;
给政府有关部门的决策人员一个参考,以便科学更理智地为我国照明行业的可持续发展作出更切合实际的决策。
(2)镇流器对照明质量和照明能效的技术分析
1、概述
我国实施绿色照明工程已有十年,《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)已经进行实施。
“一项工程”、“一个标准”对推动照明节能起了重要作用。
特别是高效优质光源(如三基色荧光灯)的推广应用成效十分显著。
与此同时,气体放电灯的镇流器的节能和照明质量还没有得到足够重视。
镇流器是一个高耗能器件,例如广泛应用的直管荧光灯的镇流器,其自身功耗为光源功率的15%~35%,是一个相当高的比例。
当前的任务:
一是提高镇流器的能效和质量;
二是合理选用优质高效的镇流器。
第一项任务是产品研究、生产部门的任务;
第二项是照明设计单位和建设单位、使用单位的责任。
2、镇流器的类别和特点
2.1镇流器的类别
气体放电灯的镇流器主要有两大类:
(1)电感式镇流器,包括普通型和节能型;
(2)电子式镇流器,20世纪70年代末进入市场,我国从上世纪80年代中期开始研制生产。
这类镇流器产品中也有谐波含量大小、能耗大小不同产品。
普通型和节能型镇流器没有明确的界限,不便推广应用。
欧盟关于直管荧光灯的能效等级标准有具体的数据规定,不同等级的产品规定了功率限值,可供借鉴。
表1列出了欧盟的CELMA组织关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分。
表1规定的能效等级,应按照欧盟标准EN50294进行测试,可以给定相应的等级。
欧盟已经禁止使用的C级和D级电感镇流器,正是我国新颁布的国家标准《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)中明确规定不应使用的电感镇流器。
该标准同时规定直管荧光灯应采用电子镇流器或节能型电感镇流器。
前者相当于欧标的A2级和A3级产品;
后者相当于B1级和B2级产品。
而从标准编制组编写的“标准培训讲座”的资料可以看出,在制定“照明功率密度(LPD)”标准中测算资料,电子镇流器的系统功率相当于A2级,节能电感镇流器系统功率则略高于B1级,但低于B2级。
2.2节能型电感镇流器的特点
2.2.1主要优点
(1)节能。
通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗,一般可降低20%~50%,使灯的总输入功率(灯管和镇流器功率)下降5%~10%。
(2)可靠。
由于铁芯材料和工艺优化,一般可使表面温度降低,同时,电感镇流器有传统的生产经验,其可靠性高,使用寿命长。
2.2.2缺点:
(1)使用工频点灯,存在频闪效应;
(2)自然功率因数低(也有cosφ高的产品,如谐振式电感镇流器);
(3)消耗金属材料多,比较重。
2.3电子镇流器的特点
2.3.1优点
荧光灯的电子镇流器,多使用20~60kHz频率供给灯管,使灯管光效比工频提高约10%(按长度为4尺的灯管),且自身功耗低,使灯的总输入功率下降约20%,有更佳的节能效果。
(2)消除了频闪,发光更稳定。
有利于提高视觉分辨率,提高功效;
降低连续作业的视觉疲劳,有利于保护视力。
(3)起点更可靠。
预热灯管后一次起点成功,避免了多次起点。
(4)功率因数高。
符合国家标准的25W以上的荧光灯,其功率因数高于0.95。
但应注意,国家标准对25W以下的灯管规定的谐波限值很高,以致使其功率因数下降0.7~0.8。
(5)稳定输入功率和输出光通量:
高品质产品有良好的稳压性能,在电源、电压偏差很大时,仍能保持光源恒定功率,稳定光照度,有利于节能。
(6)延长灯管寿命。
高品质产品的恒功率和灯管电流下降,以及起点可靠等因素可使灯管寿命延长。
(7)噪音低。
高品质电子镇流器噪音可达35db以下,人们感觉不到噪音。
(8)可以调光。
对于需要调光的场所,如:
原使用白炽灯或卤钨灯调光的场所,代之以高效荧光灯配可调光电子镇流器,可实现在2%~100%的大范围调光。
2.3.2缺点和应注意的问题
(1)注重谐波含量。
新修订的《管形荧光灯用交流电子镇流器 性能要求》(GB/T15144-2005)已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极(L级和H级),其谐波限值应符合《电磁兼容限值谐波电流发射限值》(GB17625•1-2003)。
该标准的C类——照明设备的谐波电流限值如表2所示。
使用者应关注到表2注中25W以下灯管的谐波限值非常宽松,如一建筑物内大量使用这种小功率荧光灯(包括长度2尺的T8、T5灯管和紧凑型荧光灯),将导致严重的波形畸变、中性线电流过大以及功率因数降低的不良后果。
(2)注重产品质量和水平。
当前市场上的电子镇流器很多,质量和水平大不相同,可谓良莠不齐,鱼龙混杂。
主要表现为:
①谐波含量大;
②流明系数低;
③可靠性不高;
④使用寿命短。
这些产品虽价格低廉,但带来的不良后果必须注意,建议不要使用。
3、直管荧光灯镇流器的选用
3.1不应选用普通电感镇流器
国标GB50034-2004规定,“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。
这两种镇流器的能效优于普通电感镇流器。
欧盟也已禁止与此相当的C级产品,我国国标也明确规定不应选用。
3.2电子镇流器的应用
电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势,是新国际推荐应用的产品,也是未来发展的趋势。
选用建议:
(1)在连续紧张的视觉作业场所和视觉条件要求高的场所(如设计、绘图、打字等),在要求特别安静的场所(病房、诊室等)及青少年视看场所(教室、阅览室等)应优先采用。
(2)在需要调光的场所,可以用三基色荧光灯配可调光数字式镇流器,取代白炽灯或卤素灯,能大大提高能效。
(3)应选用高品质、低谐波的产品,不应单纯追求价廉,应满足使用的技术要求,考虑运行维护效果,并作综合比较。
(4)选用小于25W荧光灯时,如前所述,GB17625.1-2003标准规定的谐波限值很宽,如在一个建筑物内大量应用,将导致多种不良后果。
设计中应采取有效措施进行限制。
(5)选用的产品不仅要考察其总输入功率,还应了解其输出光通量。
按规定,使用镇流器的流明系数(μ)不应低于0.95。
欧盟规定了镇流器的能效等级,也相应规定了流明系数μ≥0.96。
3.3节能型电感镇流器的应用
节能型电感镇流器的主要优势是可靠性高,使用寿命长,谐波含量小,价格较便宜,除对视觉有特别要求外,可以广泛应用,也是我国标准所推荐选用的产品。
(1)节能型和普通型电感镇流器的功耗没有明确界限,有的生产厂标榜自己的产品是节能型,但不给出功耗值或给出的数据不实。
由于缺乏考核,难以查实。
前述欧盟的能效分级很明确,这些厂家标明是B1级或B2级产品,并经过国家检测中心检测就名副其实了。
(2)有的产品提供了总输入功率,但未测试输出光通量,使用者往往不注意或难以测试。
应重视对流明系数大于0.95的要求。
我们追求的是节省电,但决不能节省光。
(3)应考虑功率因数补偿,包括单灯补偿或线路集中补偿等方式。
4、直管荧光灯镇流器对实施“照明功率密度(LPD)”限值的影响
GB50034-2004第6章规定了“照明功率密度(LPD)”最高限值指标,并作为强制性条文发布。
这项规定对于实施我国节能方针无疑是十分积极而有效的。
要实施这项指标,必须全面地采取各项措施,包括合理确定照度水平,开展科学的照明工程设计等,但合理选用照明器材,包括光源、灯具及镇流器,是十分重要的因素。
其中,光源是第一要素。
以应用最广泛的直管荧光灯为例。
如果选用高效的T8三基色荧光(36W)和T8卤粉荧光灯相比,同为冷色温时,前者可提高光效30%;
相同照度时,前者的安装功率降低23%(当然,如果T8三基色荧光灯管和过去的T12卤粉灯管相比,可降低约32%)。
那么,镇流器对LPD值有多大影响呢?
还以T8荧光灯(36W)为例。
如果使用能效最高的高品质、低损耗电子镇流器(相当欧标的A2级),和普通的电感镇流器(相当于欧标的C级)相比,系统输入功率降低20%,即照明安装功率可降低20%,实际LPD值可下降20%。
使用超低损耗电感镇流器(相当欧标B1级),和使用普通电感镇流器相比,照明安装功率可降低8.9%,即实际LPD值可下降8.9%。
(3)“绿色照明”的八大误区
绿色照明是指通过科学的照明设计,采用效率高,寿命长,安全和性能稳定的照明电器产品,从而改善人们工作、学习、生活、商业的条件和质量,创造一个高效、舒适、经济、有益的环境并充分体现现代照明文化的照明。
我国自1996年开始实施绿色照明工程以来,10年间在节能标准制定、优质节能灯推广、政府大宗采购等方面取得了令人瞩目的成就。
但是,在绿色照明工程实施的过程中,由于种种原因,在节能灯的推广应用中产生了一些矛盾与问题,由此产生了节能灯消费误区:
1、白炽灯一次投入相比,一只优质节能灯的投入是白炽灯的5倍以上,这给消费者带来较大的心理压力。
加之白炽灯早已成为一种消费习惯,习惯的消除,只能靠质量更好,价格更合理的产品来替代;
而节能灯的一次性投入高于传统投入5-6倍,是很难让消费者接受的,这违背消费心理。
目前,大多数消费者仅从简单的一次投入决定购买行为,未算综合帐,未从优质节能灯长寿命及显著的节能效果进行综合评价,是节能灯得不到推广的主要因素。
人们的消费理念也应进行适当调整。
2、费者对节能灯性能及使用效果的认识、了解还非常浅。
包括在专业市场推销产品的人员,对节能灯的了解同样是肤浅的,不能有效地说明优质节能灯带来的便利与实惠,也是影响节能灯推广的因素之一。
节能灯的推广仍处于普及阶段,未到成熟期,宣传及示范是引导消费的重要手段。
3、一形状,外形基本
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