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技术文章
常用电灯的发光效率及选用指南
2013-01-06
我们日常生活中,常用的几种电灯,它们的节电效果怎样?什么样的电灯具有较高的节电效果?节电效果是用什么方法来衡量的?本文将给出答案。

常用电灯的发光效率及选用指南
 
 一、节能LED绿色照明新灯具
 
  上世纪70年代后期,单色发光二极管(LED)生产问世,引起世界轰动,这种固态光源具有超长寿命、节约电能、易于控制光污染、运行可靠性高、发光色彩纯正、光色丰富多彩、可控性好、重量轻盈、结构紧凑、供电简单等优点,是人类自从懂得电光源照明技术以来首次出现的集多项技术优势于一身的固体电光源。

  在传统光源中,白炽灯和卤钨灯的发光效率(光源的重要指标)为12-24lm/W,平均数15lm/W;高效率荧光灯和HID灯的发光效率为50-120lm/W,平均约为75lm/W。这些光源的缺点是仅把一小部分电能转变成可见光。随着LED技术的迅猛发展,2004年底,LED白光的发光效率只有60lm/W左右;而到了2006年底,LED白光的发光效率超过了80lm/W;到目前为止,LED白光的发光效率已超过100lm/W,甚至*先进的白光LED可达到130lm/W,是2004年底指标的二倍多。由于LED光源发光效率及光利用率高的特点,在同样照明效果的情况下,LED照明产品耗电量是白炽灯泡的1/8、HID灯和荧光灯管的1/2。

  据权威部门统计,2006年中国的发电量达到28,344亿千瓦时,2006年中国照明用电量约为3,400亿千瓦时以上,接近等于全国发电量的12%,几乎为3.5座我国*大的三峡大型水力发电站的发电量。在北美、欧洲及日本等发达国家,照明消耗约占整个电力消耗的20%。由于照明用电的猛增以及发电能源消耗的加剧,将使全球的供电势态和环境与生态保护的现状日益严峻。因LED光源节能效果显着,美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%白炽灯及55%的日光灯将被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量;日本100%白炽灯换成LED,可减少1-2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗;台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代,每年节省110亿度电。

  随着LED光源发光效率的提升,热阻和一系列材料与工艺等技术的突破,以及LED照明系统二次光学设计技术的发展,使得一些对照明功能要求较高的空间和场合,以目前的LED照明产品完全可以替代传统照明产品到达同样的照明效果,例如隧道照明、道路照明、室内照明等功能性照明。LED功能照明产品以LED路灯、LED隧道灯、LED日光灯管为例,相比传统高压钠灯、卤素灯、荧光灯(日光灯)管等照明产品,有以下优势:

  寿命长:能使用3万小时以上,是传统照明产品的5倍;
  光效高、显色好:发光效率100lm,光谱窄,显色性好,对颜色呈现眞实,更便于物体的识别;
  安装简便:无需整流器等配件,直接将灯安装于灯具接上、或者将光源嵌套原有灯壳;
  发热量小:夏天温度控制在50度以内,可采用被动散热方式;
  维护成本低:相对于传统照明产品,LED照明产品维护成本极低,可采用模块化一体设计,局部故障不影响整个灯具的正常工作;
  节能效果好:相对于传统照明产品能节能50%以上;
  安全性高:安全电压(低压)驱动,发光稳定、无频闪及紫外线伤害;
  快速响应:LED发光管响应时间很短,能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换,采用专用电源给LED光源供电时,达到*大照度的时间小于10ms
  无光污染:LED光源定向发光的特性便于控制光的分布(配光设计),保证理想的照明效果,同时消除了LED的眩光并极大提升LED光能利用率、消除光污染;
  光损低:灯具一体化设计,避免了光的重复浪费;
  色温可调:能满足不同应用对色温的需求,使观察者倍感舒适;
  绿色环抱:不含铅、汞等污染元素,对环境没有任何污染;

LED照明产品越来越得到发达国家政府和企业的重视,其应用和普及的范围正在被不断地扩大。如今,能源和资源的短缺成为制约世界经济发展的瓶颈,环保的需求日益迫切。LED照明产品作为新一代绿色照明产品逐步深入人心,其高效、节能、环保、长寿命的特点,在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明应用中尤为凸显。展望未来几年,LED照明产品将会应用于更广阔的照明领域,并与太阳能、风能等绿色能源相结合,更有效地解决区域能源危机和环境问题,成为区域经济发展的推动力。
 
 二、热辐射光源 

利用物体通电加热至高温时辐射发光原理制成。这类灯结构简单,使用方便,在灯泡额定电压与电源电压相同的情况下即可使用。常用的有:


   内装钨质灯丝,发光效率为1015流/瓦,色温2800开左右,显色性好,额定寿命为1000小时,中国已有由22015瓦到2201000瓦不同规格的系列产品。灯头形式有螺口式和卡口式两种。常用于室内一般照明,还可用于要求较低的。反射型白炽灯的光束定向发射,光能利用率高,一般用于橱窗、展览馆和需要聚光照明的场所。

   内装钨质灯丝,并充以一定量的碘和溴或它们的化合物。卤钨灯利用卤钨循环化学反应原理,大大减少了钨丝的蒸发和灯泡发黑程度。卤钨灯的发光效率和额定寿命都比白炽灯高。卤钨灯常做成管状,尺寸小,功率为3001000瓦,色温为28002900开,显色性好,额定寿命约1500小时,光通量稳定。多用于室内外大面积照明。

  三、气体放 

利用电流通过气体时发光的原理制成。这类灯发光效率高,寿命长,光色品种多。常用的有:

   是良好的室内照明光源,发光效率大大高于白炽灯,一般为3060流/瓦,光效高的可达80流/瓦。荧光灯的光色有日光色、冷白色和暖白色三种。高显色荧光灯是采用三基色荧光粉,显色指数可达80以上,寿命为15005000小时。在使用时应配备相应的镇流器和启辉器。高显色荧光灯多用于显色要求高的印染厂、印刷厂、商场和电视演播室的照明。直管形荧光灯的功率从6瓦到40瓦,*高可达125瓦。这种灯*适宜用于建筑大厅、大型商店和精密加工车间照明。为改善照明性能,可采用异形荧光灯(如环形荧光灯)作光源。近年来在室内照明中还广泛使用新创制的体积小、光效高的紧凑型节能荧光灯。

  高强度气体放电灯 、金属卤化物灯、等的总称。这类灯功率大,发光效率高,寿命长,结构紧凑,体积小。大部分用作道路、广场、运动场等处的室外照明,也用于中、高顶棚的工厂、体育馆、礼堂和大型商场的室内照明。

  高压汞灯:包括荧光高压汞灯和自镇流高压汞灯,功率由50瓦到1000瓦,发光效率为4050流/瓦,显色指数4045,额定寿命5000小时。

  金属卤化物灯:类似高压汞灯,在发光管中增添金属卤化物,因此发光效率提高到60100流/瓦,显色指数提高到6085,额定寿命为700010000小时。

  高压钠灯:高压钠蒸气放电灯,发光呈金白色,发光效率高达90140流/瓦,色温为2000开左右,显色性差,显色指数为2025,额定寿命为12000小时,功率为351000瓦。

  低压钠灯 低压钠蒸气放电灯,发光呈纯黄色,发光效率高达130175流/瓦,功率为18200瓦,显色性差,宜用于道路照明。


    四、照明设计中光源类型的选用

  (一) 无特殊要求,应尽量选用高光效的,当使用白炽灯时,功率不应超过100W。

  (二) 较低矮房间(4~4.5m以下)宜用荧光灯,更高的场所宜用HID灯。

  (三) 荧光灯以直管灯为主,需要时(如装饰)可用单端和自镇流荧光灯(紧凑型);直管荧光灯光效更高,寿命长,质量较稳定;而自镇流荧光灯的优势是大多使用三基色粉,多配用。

  (四) HID灯应选用、高压钠灯,一般不用汞灯。金卤灯以较好的显色性和光谱特性,比高压钠灯更优越,在多数场所,具有更佳视觉效果。

  (五) 近年新出现的陶瓷内管金卤灯比石英管金卤灯具有更高光效(高20%),更耐高温,显色性更好(Ra82~85),光谱较连续,色温稳定,有隔紫外线效果。陶瓷金卤灯的优异性能是发展方向。

  (六) 美国*新研制的脉冲启动型(Pulse Start)金卤灯,比普通美式金卤灯提高光效15~20%,延长寿命50%,改善了光通维持率,配电感镇流器和触发器即可启动,我国已有源光亚明公司等三家引进生产。

  (七) 选用金卤灯应注意不同系列产品,主要有两大类:一是习惯称为美式金卤灯,即按美标的钪钠灯,我国已引进10条生产线,主要是这类产品;二是欧式金卤灯,有飞利浦的钠铊铟灯和欧司朗的金卤灯。两类均可用,各有特点,但必须注意其启动性能不同,配套电器附件不同。

   
(八) 直管荧光灯的管径趋向小型,有利于提高光效,节省了制灯材料,特别是降低了汞和荧光粉用量,从T12T8T5,当前主要目标是用T8取代T12,进一步再用T5;管径小便于使用稀土三基色粉,从而使Ra更高(85),光效提高了15%~20%,光衰小,寿命更长(达12000h),用汞量少80%,更符合节能、环保要求。
 
 
北京长明灯科技有限公司
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