照明的节能技术

1. 照明的节能技术 复旦大学 光源照明工程系 刘跃群

2. 人口、节能和保护环境 是当今世界各国普遍关注的三大社会问题，并直接影响到人类社会的可持续发展。

3. 绿色照明的定义： 旨在节约能源和保护环境的照明的一种通俗而形象的描述。其内涵是选用光效高的优质节能的照明产品，再用科学方法经精心的照明设计，从而创造出一个功能合理、经济适用、节约能源的优良照明环境。

4. 各种光源种类的能耗使用比例

5. 能耗趋势

6. 道路照明节能途径 • 光源 例如LED 微波硫灯 节能镇流器 LC镇流器 • 光源运行方式 例如变功率 过电压保护 电抗法 • 系统管理 例如智能控制 集中管理

7. LED的技术优势 • 现代传统照明采用光源： • 白炽灯：效率低，15 lm/W • 气体放电灯:效率高，平均75 lm/W,显色性差。 • 二十一世纪的崭新光源：LED，效率高，期望达到200lm/W,其独特的技术优势其他光源无法比拟。色彩范围可以覆盖色度坐标的80%~90%，优于NTSC电视标准，显色性很高。利用三基色原理，可以得到几乎全部色彩，色彩艳丽，在夜景照明中极为醒目。

8. 新技术，发光方式为电子跃迁辐射复合发光 高效率，输入电能转换光能效率最 长寿命，是普通灯具的十数倍乃至几十倍以上 低能耗，与同照度镀内胆漆灯相比，耗电仅1/8～1/10 一灯七色，色泽稳定，不受使用年限影响色差 安全可靠，LED灯属冷光源类，不产生热量 操作方式多样，既可与PC联机，又可与普通灯泡一样使用

9. 科学使用 1.在夜景、标识、小光通照明方面，LED已经牢固确立技术优势。 2.大光通照明方面，LED代表了技术方向，实际应用还有很多具体问题。 • 性价比 • 总体光效现在还不很高(约65Lm/W) • 光度分布与灯具效率 • 灯具造型与传统审美观念

10. 微波硫灯

11. 无极荧光灯 大功率节能灯 • 近期的热点

12. 节能电感镇流器

13. 在绿色照明工程中，镇流器是一个极为重要的光源电器配件。它的发展受到许多方面的关注。 是电子镇流器还是电感镇流器？这是各方面人士存在较大分歧的一个问题。我们认为：根据这两类镇流器的原理、技术依据、历史发展和使用统计来看，小功率气体放电光源（40W以下）应该坚持以电子镇流器为主，因为它节能效果明显，一体化程度高；而对于高强度气体放电光源（100W以上）目前还是应该以电感镇流器为主，因为它节能效果与电子镇流器相当，电路可靠度高。

14. 电感镇流器必须是节能型的。即节能型电感镇流器。电感镇流器必须是节能型的。即节能型电感镇流器。 国内大量的电感镇流器仍是传统型老产品，其性能稳定，价格便宜，但功率损耗大。从我国的国情出发，如果把传统电感镇流器更新为节能型的，将会取得可观的节能效果，而且在技术上、经济上皆是可行的。根据预测，如果将目前中国传统电感镇流器年产量100%转为节能电感镇流器，每年可以节电9亿千瓦小时。这相当于节省11.16亿元新建电厂投资，减排100万吨二氧化碳。

15. 节能型电感镇流器的技术特性 节能电感镇流器与一般传统电感镇流器区别在于三个基本参数： • 镇流器功耗限定的上限值， • 系统功率因素的最小值 • 符合要求的启动电流。

16. 节能要求

17. 对镇流器的技术要求（正常使用） • 灯的电压电流值符合国家标准。 • 初始启动电流不超过规定值的上限。 • 电流谐波总值不影响灯的寿命。 • 电流谐波总值不影响功率因子调整至0.8以上。 • 温升不超过120度。

18. 对镇流器的技术要求（非正常使用） • 电源电压提高10%（243V），电流有规定值。 • 在200度烘箱中，能连续工作7昼夜。 • 电气绝缘能耐压3000V一分钟，不发生击穿。

19. 初始启动电流超过规定值的上限，将缩短灯的寿命。大部分传统镇流器由于这时工作在铁心的饱和区，初始启动电流较大。节能型镇流器由于这时工作在铁心的线性区，启动电流不会很大。初始启动电流超过规定值的上限，将缩短灯的寿命。大部分传统镇流器由于这时工作在铁心的饱和区，初始启动电流较大。节能型镇流器由于这时工作在铁心的线性区，启动电流不会很大。

20. 电流谐波总值太大使灯的寿命缩短。 以电容镇流为例：

21. 电流波形因子与灯寿命的关系

22. 电流谐波总值太大使灯的功率因子无法用电容补偿。电流谐波总值太大使灯的功率因子无法用电容补偿。 • 灯电压是基波（50Hz),灯电流包括基波和高次谐波，高次谐波与基波的乘积的平均值为零，所以高次谐波电流不作有用功。 • 此高次电流无法用电容补偿。

23. 电源电压提高10%（243V），电流有规定值。传统镇流器往往作不到这一点，这是引起事故的重要原因（烧毁、火警）。电源电压提高10%（243V），电流有规定值。传统镇流器往往作不到这一点，这是引起事故的重要原因（烧毁、火警）。 • 在200度烘箱中，能连续工作7昼夜。也是为了防止意外事故的发生。传统镇流器往往在这一点上过不了测试检验。

24. 传统型镇流器与节能型镇流器的比较

25. 电流波形比较 节能镇流器 传统镇流器 结论：节能镇流器能有效防止波形 失真，提高灯的寿命。

26. 功率因子补偿比较 节能镇流器 传统镇流器 结论：由于节能镇流器的电流波形失真小，功率因子补偿很容易补偿至最大值。

27. 电压增加10%电流增幅比较 传统镇流器 节能镇流器 结论：在异常情况下，传统镇流器电流增幅极大，容易引起事故，而节能镇流器不存在这个问题。

28. 灯功率 W 镇流器损耗占灯功率百分比％ 传统型 节能型 20以下 40～50 20～30 30 30～40 <15 40 22～25 <12 100 15～20 <11 250 14～18 <10 400 12～14 <9 1000以上 10～11 <8 镇流器自身能耗比较

29. 镇流器寿命比较 • 镇流器寿命取决于镇流器的温度。 • 温度与寿命的关系呈对数关系，温度低10度，寿命增加一倍。 • 节能镇流器的温度比传统镇流器低40度左右，因此它的寿命是传统镇流器的16倍，理论寿命可以达到50年。

30. 节能镇流器外形

31. EC型镇流器外形

32. EC型镇流器尺寸

33. OM型镇流器外形

34. OM型镇流器尺寸

35. OG型镇流器外形

36. OG型镇流器尺寸

37. 环型镇流器

38. 节能镇流器的理论依据

39. 节能设计原则

40. 设计方法 引入铁芯的占空系数kc和铜线的占空系数km，得： 线圈导线截面积之和，即铜的截面积为： 令j为电流密度，则线圈导线的截面积为：

41. 节能镇流器常用铁心

42. 交流电感镇流器的几个实用公式

43. 系统功率因数是节能型镇流器的重要参数 一般情况下将系统功率补偿到0.85以上

44. 环型镇流器的技术优势

45. 电感镇流器的自身能耗 • 磁滞损耗——材料 • 涡流损耗——材料与工艺 • 铜阻损耗——材料与磁路结构 • 漏磁损耗——工艺与磁路结构 • 介质损耗——材料 • 延迟损耗——材料

46. 与其他形状相比较，环形的周长最短，所需要的励磁电流最小。与其他形状相比较，环形的周长最短，所需要的励磁电流最小。

47. 按照电磁场理论，磁场强度（磁力线）的散度等于零，也即磁力线呈平滑封闭状，不可能出现拐点，环形利于磁力线分布。使铁芯体积最小，减少了铁损。按照电磁场理论，磁场强度（磁力线）的散度等于零，也即磁力线呈平滑封闭状，不可能出现拐点，环形利于磁力线分布。使铁芯体积最小，减少了铁损。

48. 环形铁芯由铁片卷绕而成，易于大幅度提高紧密度，因而把漏磁减少到最小，漏磁损失和工频基本可以消除。环形铁芯由铁片卷绕而成，易于大幅度提高紧密度，因而把漏磁减少到最小，漏磁损失和工频基本可以消除。

49. 铁心损失:

50. 智能控制照明节能产品 时间预置型单灯节能器 适用于新道路工程 适用于老道路改造 时间预置型多灯节能器 扩频载波式集中控制节能系统 无线遥控式集中控制节能系统