照明节能技术

照明节能技术Energy-SavingTechnologyonLighting,主讲人：许宜申xys2001,苏州大学物理与光电能源学部光电信息科学与工程学院,照明基本概念照明术语照明方式照明种类照明光源分类与工作原理简介绿色照明与绿色照明工程简介节能照明方式与措施工程案例分析,提纲,照明基础知识,光：光是一种携带了一定能量的电磁波，它覆盖了比较宽的波长范围，其中能直接引起视觉波长范围是380-780nm，即可见光。不同波长的光在人的视觉会产生不同的颜色。人眼对波长为555nm的光（绿）最为敏感。不同颜色的光按照一定的比例可以组合成白光。,光效：即光源效率，指光源所发出的光通量与其单位时间内的耗电量之比。通常用表示，单位为流明每瓦（lm/W）。光通量：光源单位时间内、向周围空间辐射并引起视觉的能量之和，称为光通量。通常用表示，单位为流明（lm）。光强：光强是指光源在单位立体角内辐射的光通量。通常用I表示，单位为坎德拉（candela，简称cd）。照度：被照物体表面单位面积上所接受的光通量，称为照度。通常用E表示，单位为勒克斯（lx）。亮度：被照物体每单位面积在某一方向上所反射的光强。通常用L表示，单位为坎德拉每平方米（cd/m2），过去称为尼特（nt）。,光通量、光强、亮度和照度的关系简单归纳如下：光通量除以单位立体角等于光强；光通量除以单位面积等于照度；光强除以单位面积等于亮度。,眼睛,照明术语释义,被照物体,光强,光通量,照度,光源体,亮度,光污染：干扰光或过量的光辐射（含可见光、紫外和红外光辐射）对人体健康、工作、生活和人类生存环境造成的负面影响的总称。频闪：频闪产生的危害性称为频闪效应，频闪效应实质上也属于光污染，其危害极大。光源产生的光通量按照一定规律进行周期性的变化，使光强/照度也产生周期性的波动，这种现象叫作频闪。眩光：视野内亮度极高的物体或强烈的亮度对比，造成视觉不舒适的光称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。,眩光的危害,色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温，单位为开尔文（K）。而光色是人眼直接观察光源时所看到的颜色，通常用色温表示。与光源体的实际温度无关！,照明术语释义,2700K烛光色3000K暖白色3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色,电光源色温高低，并不表明电光源的性能优劣。对电光源色温高低的选择，主要是根据应用场合和照明目标的需求而定。对于工业和商业环境照明，要求明亮舒适，显色性能好，应选用较高色温的电光源。,色温越低，光色越偏红；色温越高，光色越偏蓝。,自然光,灯光效果显示,如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果:,显色性：电光源发出的光，显示物体表面原本颜色的能力；也就是光源对物体颜色表现的一个逼真程度,通常我们以数值来表示，这个数值就叫做“显色指数”(单位：Ra),照明光源分类与工作原理简介,常用电光源的性能及适用场所,热辐射光源白炽灯：制造工艺简单，产品传统，因此价格低廉，但光效较低，主要依靠钨丝电热转换发光，光效只能达到10lm/W左右。其寿命主要决定于钨丝受热蒸发程度，一般不超过1500小时。,照明光源简介,热辐射光源卤钨灯：由灯泡和反射镜封在一起,抛物面是由玻璃压制而成,内表面涂多层介质膜,卤钨灯的可见光被反射到需要照明的物体上,而所发射的红外线绝大部分透过反射镜被滤掉。,照明光源简介,气体放电光源荧光灯：灯内包含有低气压的汞蒸气和少量的惰性气体,灯管的内表面涂有荧光粉层,灯内的低气压汞蒸气放电将60%左右的输入电能转变成波长为253.7nm的紫外辐射,荧光粉能有效地将这一紫外辐射转变成可见光。,照明光源简介,气体放电光源紧凑型荧光灯：分为一体化和非一体化两种类型。各种紧凑型荧光灯形状不尽相同,有U形、H形、P形、螺旋型等等,但其结构原理和性能是大同小异的。,照明光源简介,2013.1.21消息：经过4年多的谈判，包括中国和美国在内的140多个国家1月19日就首个防治汞污染的国际公约水俣汞污染防治公约达成共识。该公约在全球范围内具有法律约束力。公约规定，各国政府同意在2020年之前禁止一系列含汞产品的生产和贸易，包括含汞的电池、开关、节能灯、肥皂以及化妆品等。同时，使用汞的温度计和血压仪也应在2020年之前被逐渐取代。各国今年10月起签署这项公约，公约在50个国家签署后正式生效。,插曲优劣节能灯简易辨别法,正品节能灯光线明亮，照在手掌上，手掌红润有血色,劣质节能灯，光线颜色发青，照在手掌上，呈现明显的青色,原理：正品节能灯采用稀土合成材料，发出的光线是三基色，与太阳光相似，因此节能灯的光线照在手上，基本是手掌本身的颜色。而劣质节能灯采用卤粉材料，发出的光线中缺乏红光，因此光线发青。卤粉灯的节能效果只有三基色节能灯的50%左右；正品三基色荧光粉灯的光效可以达到60%-70%，而卤粉灯的光效则只有40%左右；卤粉灯的使用寿命比三基色节能灯要短30%左右。,气体放电光源高压钠灯和金属卤化物灯：,照明光源简介,场致发光光源：场致发光光源是两电极之间的固体发光材料在电场激发下发光的电光源。LED照明即属于发光二极管场致放电。LED是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。,照明光源简介,照明光源产品替代趋势,白炽灯泡,卤素灯泡,水银灯,T12,紧凑型荧光灯,金属卤化灯,高压钠灯,T5、T8,LED灯,绿色照明（GreenLighting）,绿色照明的定义：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（包括电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光控制器件），充分利用天然光，改善人们工作、学习、生活条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益于环境并充分体现现代文明的照明。,绿色照明（GreenLighting）,照明节能只是绿色照明工程中的一个重要组成部分，一般情况下可以通过选用电光转换效率高的光源产品、高效率的灯具配合恰当的光源、低电能损耗的照明电器、合理的照明供电系统、合理的照明控制系统等多个方面的多种手段来达到照明节能的目的。,绿色照明（GreenLighting）,绿色照明是美国国家环保局于上个世纪90年代初提出的概念。完整的绿色照明内涵包含高效节能、环保、安全、舒适等指标。高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和且不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。,中国绿色照明工程,1993年国家经贸委开始组织制订我国绿色照明工程计划，并在上海、广东、北京等地区试点实施。1996年5月国家经贸委宣布成立中国绿色照明工程领导协调小组，9月印发了中国绿色照明工程实施方案，在10月举行的“全国节能宣传周”活动上，“中国绿色照明工程”全面启动。,2006年7月，国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部、建设部、国家质量监督检验检疫总局、国家环境保护总局等部门联合组织编制的“十一五”十大重点节能工程实施意见在全国节能工作会议上发布，绿色照明工程是其中之一。其中，有关的主要内容是：节能照明产品生产线技术改造；节能照明产品推广；采用LED照明产品，改造大中城市交通信号灯系统，开展在景观照明中应用LED的示范。,中国绿色照明工程,高效照明器材是照明节能的重要基础，但照明器材不只是光源。光源是首要因素，但不是唯一的，灯具和电气附件（如镇流器）的效率，对于节能照明的影响不可忽视的。,节能照明控制策略,实施高效节能照明工程，不能简单地理解为提供高效节能照明器材。高效的照明器材是重要的物质基础，但是还应有正确合理的照明工程设计。设计是统管全局的，对能否实施高效节能照明要求起着决定作用；此外，运行维护管理也有不少忽视的作用，没有这一因素，照明节能的实施也不完整。,节能照明控制策略,LED光源示例,高效节能：LED光源发光效率高、指向性好，电能和光能利用率高，从而具有突出的节能特点。寿命长、低压安全：LED为固体冷光源，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长5倍以上；工作电压低，安全性高。环保：冷光源、眩光小，无辐射，不含普通光源中常见的汞、铅等有害元素，使用中不发出有害物质。色温弹性大、显色性能优越：LED光源色温宽（3000K7500K），可满足不同应用需要；显色性好，可使被照射物体呈现出最真实的色泽。可控性好：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，结合数字控制技术实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”，达到二次节能效果。,LED照明特点,传统灯具,LED灯具,LED路灯工程实例,广东东莞莞龙路LED照明工程,LED的恒流驱动类型特性和应用,LED为什么要恒流驱动,LED是一个非线性器件，正向电压的微小变化会引起正向电流的很大变化！,图示是同一批生产出来LED的V-I特性曲线，由图可以看出：当LED上的正向电压变化200300mV（只相当于其10%的正向电压变动，正常工作时的压降约为3V）时，却会使流经LED的电流相差一倍以上。而LED发光强度是流过其PN结的电流决定。这就意味着，在相同的电压条件下，同一批次的LED，其表现的亮度会相差很大，严重影响我们的视觉。因此，要想保证LED一定的亮度，最直接最简便的方法就是输入给LED恒定的电流，而不是控制加在LED两端的电压。,LED如何来调光,一般认为，LED调光只要改变驱动的电流大小即可，但改变驱动电流调光会改变其发光光谱，从而改变色温。,PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）调光，可以实现LE