节能电光源及灯具

1、节能电光源及灯具 一、节能电光源名  词  术  语 光度 光通量(luminous flux )  单位：流明（lm） 光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。 光  强（luminous intensity ）  单位：坎德拉（cd）光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。照  度 (illuminance)  单位：勒克斯（lx）   照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。 亮  度（luminance） 

2、; 单位：坎德拉每平方米（cd/m2, ） ，尼 特（nt）是旧的亮度单位名称，现已废除不用。    光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。 光  效（luminous efficacy of light source） 单位：流明/瓦（lm/W）       光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。 平均寿命（average life）  单位：小 时（h）  指一批灯燃点，当其中有50%的灯损坏不亮时所燃点的小

3、时数。 色度 色  温   CT-colour temperature 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示。 黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。 相关色温  CCT-correlated colour temperature 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。 由于气

4、体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。 色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。显色指数   （Ra） colour rendering index 太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380nm-760nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在

5、非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。 为了对光源的显色性进行定量的评价，引入显色指数的概念。以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数用Ra表示，Ra值越大，光源的显色性越好。照明电光源的分类 照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类，在绿色照明工程中，可根据具体情况，选择各种光源。 ·白炽灯(Incandescent lamp)     ··普通照明白炽灯(general lighting inca

6、ndescent lamp) 即一般常用的白炽灯泡 特点：显色性好（Ra=100）、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。 用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。 运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯。 ··卤钨灯（tungsten  halogen lamp） 填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。具有普通照明白炽灯的全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上，且体积小。 用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。 ·气体放电灯（disc

7、harge lamp） ·低气压放电灯 （ low pressure （vapor） discharge lamp） ···  荧光灯 （fluorescent lamp） 荧光灯俗称日光灯。 特点：光效高、寿命长、光色好。 荧光灯有直管型、环型、紧凑型等，是应用范围十分广泛的节能照明光源。 用直管型荧光灯取代白炽灯，节电7090%，寿命长510倍； 对直管型荧光灯进行升级换代，节电1550%； 用紧凑型荧光灯取代白炽灯，节电7080%，寿命长510倍；···低压钠灯（low pressure sodiu

8、m （vapor） lamp) 特点：发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差。 用途：隧道、港口、码头、矿场等照明。 ··高强度气体放电灯（high intensity discharge lamp-HID) 高强度气体放电灯有：荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。 ···荧光高压汞灯 特点：寿命长、成本相对较低。 用途：道路照明、室内外工业照明、商业照明。 ···高压钠灯 特点：寿命长、光效高、透雾性强。 用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。 ···金

9、属卤化物灯 特点：寿命长、光效高、显色性好。 用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等。 ···陶瓷金属卤化物灯 特点：性能优于一般金卤灯。 用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照明。 ·其他电光源（others） ··高频无极灯（electrodeless lamp） 特点：超长寿命（4000080000小时）、无电极、瞬间启动和再启动、无频闪、显色性好。 用途：公共建筑、商店、隧道、步行街、高杆路灯、保安和安全照明及其他室外照明。 ··发光二极管LED（light emitting

10、 diode） LED是电致发光的固体半导体光源。 特点：高亮度点光源、可辐射各种色光和白光、0100%光输出（电子调光）、寿命长、耐冲击和防震 动、无紫外（UV）和红外（IR）辐射、低电压下工作（安全）。                                 

11、;        用途：交通信号灯、高速道路分界照明、道路护栏照明、汽车尾灯、出口和入口指示灯、桥体或建筑物轮廓照明及装饰照明等。主要电光源的技术性能指标光源种类光效（lm/W）显色指数（Ra）色温（k）平均寿命（h）普通照明白炽灯15 10028001000卤钨灯25100 300020005000 普通荧光灯7070全系列10000三基色荧光灯 938098全系列12000紧凑型荧光灯6085全系列8000高压汞灯5045330043006000金属卤化物灯759565923000/4500/5600600020000高

12、压钠灯10012023/60/851950/2200/250024000低压钠灯200 175028000高频无极灯557085300040004000080000 二、灯用电器附件灯用电器附件： 为保证不同类型电光源（白炽灯和气体放电灯）在电网电压下正常可靠工作而配置的电器件统称为灯用电器附件。 灯用电器附件按用途可做如下分类： 按工作原理可做如下分类：启动器 starter 启动荧光灯的附件。它使灯的阴极得到必须的预热，并与串联的镇流器一起产生脉冲电压使灯启动。 镇流器 ballast 为限制稳定气体放电灯电流而放电灯一起使用的器件。镇流器可以是电感式、电容式、电阻式或

13、这些的组合方式，也可以是电子式的。 电子镇流器 electronic ballast 用电子器件组成，将50-60Hz变换成20-100KHz高频电流供给放电灯的镇流器。 它同时兼有启动器和补偿电容器的作用。 触发器 ignitor 产生脉冲高压（或脉冲高频高压）使放电灯启动的附件。 本材料主要介绍镇流器。 名词术语： 功率因数 PF（Power Factor） PF是镇流器有功输入功率与视在功率之比，电网要求功率因数大于0.85。 波峰系数 LCCF（Lamp Current Crest Faotor） LCCF为灯电流的最大峰值与有效值之比。为避免操作阴极，标准规定LCCF不得超过1.7。

14、 流明系数 BF（Ballast Factor） BF=被测量镇流器与基准灯配套点燃时的光输出/基准镇流器与基准配套点燃时光输出。标准规定电子镇流器的流明系数的实测值应不低于制造商声称值的95%。 浪涌电流（Surge Current） 开机时对滤器电容充电产生的较大脉冲电流，称为浪涌电流，其值过大，可能烧毁保险丝或使过流保护装置动作。在输入回路中串接负温度系数的热敏电阻（NTC）可以改进。 电磁干扰  EMI（Electric Magnetic Interference） EMI为电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 电磁兼容性 EMC（Electric Magnetic

15、 Compatibility） EMC为设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 镇流器的功能镇流器是气体放电灯工作时必不可缺的配套附件，其功能： 1、产生高压，起辉灯管 2、灯管起辉后起镇流（限流）作用，使灯管正常稳定地工作。 气体放电灯都有较高的启动电压和低放电维持电压。当灯通过高压启动后，电压下降，电流加大，如不加限制，灯电流将不断加大直至使灯烧毁，所以必需在放电灯的点灯回路中串接一个与灯的类型、规格匹配的镇流器提供使灯启动的高启动电压，并限制灯电流使之稳定在所规定的范围。 镇流器的分类（Classification of Ballast）我国

16、常用的镇流器一般分为铁芯镇流器（电感镇流器）和电子镇流器两大类，根据其用途和性能的不同，又可分为各种不同的类型。 铁芯式镇流器（电感式镇流器） 传统电感镇流器（Conservation Inductance Ballast） 对于荧光灯，在使用传统镇流器的同时，还需在其灯丝回路中串接启辉器，以启辉灯管，必要时，回路中还可跨接一电容器以提高电路功率因数。对于HID灯不用启辉器但需外接一个能产生约3KV高压脉冲的触发器以保证启动并燃点。 节能电感镇流器（Energy Saving Inductance Ballast） 半谐振式节能电感镇流器（Semiresonance Inductance Ba

17、llast） 顶峰超前式电感镇流器 用于HID灯，并可省去触发器 霓虹灯变压器（Transformer for Neon Lamp） 电子镇流器 电子镇流器种类繁多，功能不一，参数差异很大，按用途、参数或功能可进行不同的分类。 按用途分荧光灯电子镇流器（高频） HID灯电子镇流器 霓虹灯变压器 直管型荧光灯 紧凑型荧光灯 钠灯 金卤灯 UHP灯 霓虹灯、冷阴极灯   插拔式 分体式 整体式 高频 直流 低频 直流 低频 高频 按谐波分谐波 H标志（%） L标志（%） 2次 5 5 3次 <37 <30 5次 <7 7次 <4 9次 <3 11-

18、39次 <1 上表中为功率因数值。注：上表仅适用于25W以上荧光灯类电子镇流器、其他灯种尚未建立标准。25W以下的自镇流荧光灯及其他灯种的电子镇流器不受上述指标限制。 按功率因数补偿情况分 1、无功率因数补偿电子镇流器（Without Power Factor Compensation） 2、无源功率因数补偿式电子镇流器PPFC（With Passive Power Factor Compensation） 3、有源功率因数补偿式电子镇流器APFC（With Active Power Factor Compensation） 不同功率因数补偿情况的比较 无PFC PPFC APFC PF

19、 0.5-0.6 >0.8 0.9-.99 THD（%） >100 20-40 <15 LCCF 1.5-2.2 1.6-2.2 <1.5 价格 廉价 中等 较贵 镇流器的功耗占灯功率的百分比（%）灯功率 电感镇流器 电子镇流器 传统型 节能型 <20W 40-50 20-30 10-11 30W 30-40 15 10 40W 22-25 12 9 100W 15-20 11 8 250W 14-18 10 <8 400W 12-14 9 7 >1000W 10-11 8  我国照明用电为220V，绝大多数气体放电灯均配用电感镇流器。电感镇

20、流器在我国的应用量占90%左右，改进传统电感镇流器，发展节能型电感镇流器是一件十分重要的工作，目前该类镇流器仍有着较广阔的发展前景。 最常见的几种认证标志： 三、高效照明灯具照明灯具分类 照明灯具的分类方法繁多，如按用途分类、按CIE推荐的根据光通量分配比例分类和按防尘、防潮、防触电等级分类等。其中，按用途分类已在消费者指南分册中描述外，其余分类法将在本分册内加以叙述。 ·按国际照明委员会（CIE）推荐的灯具分类（室内照明） 根据国际照明委员会(CIE)的建议，灯具按光通量在上下空间分布的比例分为五类：直接型、半直接型、全漫射型（包括水平方向光线很少的直接间接型）、半间接型

21、和间接型。 (1) 直接型灯具(direct lighting luminaire) 此类灯具绝大部分光通量（90-100%）直接投照下方，所以灯具的光通量的利用率最高。 (2) 半直接型灯具(simi-direct lighting luminaire) 这类灯具大部分光通量（60-90%）射向下半球空间，少部分射向上方，射向上方的分量将减少照明环境所产生的阴影的硬度并改善其各表面的亮度比。 (3) 漫射型或直接间接型灯具(diffused lighting luminaire) 灯具向上向下的光通量几乎相同（各占40%-60%）。 最常见的是乳白玻璃球形灯罩，其他各种形状漫射透光的封闭灯罩

22、也有类似的配光。这种灯具将光线均匀地投向四面八方，因此光通利用率较低。 (4) 半间接灯具(simi-indirect lighting luminaire) 灯具向下光通占10%-40%，它的向下分量往往只用来产生与天棚相称的亮度，此分量过多或分配不适当也会产生直接或间接眩光等一些缺陷。 上面敞口的半透明罩属于这一类。它们主要作为建筑装饰照明，由于大部分光线投向顶棚和上部墙面，增加了室内的间接光，光线更为柔和宜人。 (5) 间接灯具(indirect lighting luminaire) 灯具的小部分光通（10%以下）向下。设计得好时，全部天棚成为一个照明光源，达到柔和无阴影的照明效果，由

23、于灯具向下光通很少，只要布置合理，直接眩光与反射眩光都很小。此类灯具的光通利用率比前面四种都低。 ·按防触电保护分类 为了电器安全，灯具所有带电部分必须采用绝缘材料等加以隔离。灯具的这种保护人身安全的措施称为防触电保护。根据防触电保护方式，灯具可分为0，和4类，每一类灯具的主要性能及其应用情况在表1中有详细的说明。 灯具等级 灯具主要性能 应用说明 0类 保护依赖基本绝缘-在易触及的部分及外壳和带电体间的绝缘 适用安全程度高的场合,且灯具安装、维护方便。如空气干燥、尘埃少、木地板等条件下的吊灯、吸顶灯 类 除基本绝缘外，易触及的部分及外壳有接地装置，一旦基本绝缘失效时，不致有危险 用

24、于金属外壳灯具,如投光灯、路灯、庭院灯等，提高安全程度 类 除基本绝缘，还有补充绝缘，做成双重绝缘或加强绝缘，提高安全性 绝缘性好，安全程度高，适用与环境差、人经常触摸的灯具，如台灯、手提灯等 类 采用特低安全高压（交流有效值<50V），且灯内不会产生高于辞职的电压 灯具安全程度最高，用于恶劣环境，如机床工作灯、儿童用灯等 表1 灯具的防触电保护分从电气安全角度看，0类灯具的安全程度最低，、类较高，类最高。有些国家已不允许生产0类灯具，我国目前尚无此规定。在照明设计时，应综合考虑使用场所的环境操作对象、安装和使用位置等因素，选用合适类别的灯具。在使用条件或使用方法恶劣场所应使用类灯具，一

25、般情况下可采用类或类灯具。·按防护IP（Ingree  protection）分类 按国际电工委员会标准IEC 529 598和国标GB 700 86规定，根据水和异物的侵入的防护程度进行分类。如IP65，其中第一位数字即与表中1中等级6对应，表示完全防尘。而第二位数字与表2中等级5对应，表示防止喷水进入，其余依此类推。(1) 防异物 特征 防护等级 等级 简述 防护细节 0 无防护 无特殊防护要求 1 防止大于50mm异物进入 防止大面积的物体进入，例如手掌等 2 防止大于12mm异物进入 防止手指等物体进入 3 防止大于2.5mm异物进入 防止工具、导线等进入 4 防止

26、大于1.0mm异物进入 防止导线、条带等进入 5 防止小于1.0mm异物进入 不严格防尘，但不允许过量的尘埃进入以致使设备不能满意的工作 6 完全防尘 不准尘埃进入                 表2灯具IP分类防异物等级(2) 防水 特征 等级 防  护  等  级 简  述 防护细节 0 无防护 无特殊防护要求 1 防止水滴进入 垂直下滴水滴应无害 2 防止倾斜150的水滴  灯具外在正常位

27、置和直到倾斜150角时垂直下 滴水滴应无害 3 防止洒水进入  与垂直650角处洒下的水应无害 4 防止泼水进入 任意方向对灯具封闭体泼水应无害 5 防止喷水进入 任意方向对灯具封闭体喷水应无害 6 防海浪进入 防止强力喷射的灌水或进入量不损害灯具 7 防浸水 以一定压力和时间将灯具浸在水中时，进入水量不有害于灯具 8 防淹水 在规定的条件下灯具能持续淹没在水中而不受影响 表3 灯具IP分类防水等级和程度名  词  术  语灯具效率（luminaire efficiency） 灯具输出的总光通量与灯具内所有光源发射出的总光通量之比，一般用百分数表示。 灯

28、具的配光或光强分布(distribution of luminous intensity) 用曲线或表格表示灯具在空间各方向的光输出强度分布值称为灯具的配光曲线或光分布曲线，它是表征灯具的重要特性参数。 ·眩光(glare) 在一个照明环境中，当某光源或物体的亮度比眼睛已适应的亮度大得多时，人就会有眩目或耀眼的感觉，此种现象称为眩光。 眩光会造成不舒适或（和）可见度下降。前者称为不舒适眩光（discomfort glare），后者称为失能眩光（disability glare）。 不舒适眩光和失能眩光，都有直接和间接之分。直接眩光是由观察者视场中的明亮和发光体（如光源发出的光或灯具输

29、出的光）引起的，而观察者在光泽的表面中看到发光体的像（如建筑物大厅光滑的大理石地面反射的强烈灯影）时，则会产生间接眩光。轻微的眩光使人心神烦乱，严重的眩光则使人深感不舒适。所以在各种环境照明中，必须考虑如何避免眩光的产生。 ·平均照度（average illuminance） 规定照明表面上的照度平均值。 水平面照度(horizontal illuminance) 水平面上一点所接受的照度值。 垂直面照度(vertical illuminance) 垂直面上一点所接受的照度值。 照度均匀度(uniformity ratio of illuminance ) 规定的照明表面上的最小照度

30、与平均照度之比。 单位面积功率（power per unit area） 单位被照面积上所安装灯具的功率，单位为w/m2。它是表征能耗的重要指标。 维护系数（maintenance factor） 灯具在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度与该灯具在相同条件下新安装时在规定表面上所得到的平均照度之比。 ··灯具的效率，应符合以下推荐值： ···荧光灯灯具 灯具光输出口形式 敞开式 带铝片格栅 带保护罩（玻璃或塑料） 光滑透明或带棱齿形 磨砂 灯具效率 75% 60% 65% 55% ···高强度气体放电灯灯具 灯具光输出口形式 敞开式 带格栅或透光罩 灯具效率 75% 55% ···用作间接照明的灯具（荧光灯或高强度气体放电灯），其灯具效率不宜低于75%； ···投光灯的灯具效率不宜低于55%。 ··灯具的反射材料和透射材料应采用反射比和透射比高、耐久性好的材料，以保证灯具 具有较高效率和良好的维护系数。 ··灯具的结构应便于安装、维护和更换光源。 ··灯具的技术性能指标和安全要求应符合IEC和GB有关标准。 ··灯具应经国家授权或国外权威的检测认证机构进行检测