亮多美LED照明节能技术与应用.doc

亮多美LED照明节能技术与应用          1.照明节能                             随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。尤其是近两年，全国用电量及电负荷增长较快，去年以来已有三分之二的省（区，市）出现了不同程度的缺电甚至拉闸限电现象，严重影响经济社会发展和人民生活水平提高。                            据统计，我国照明用电量已占总用量的10%12%。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约2035%，按保守的数量采取20%的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知在国民经济中该有多大的作用。            提倡照明节能，不等于降低对视觉作业的要求和降低照明质量，因为这样会降低劳动生产率，非但不能达到照明节能的目的，反而影响工作人员的视觉要求，而且还有所提高，在保证照度标准和照明质量的前提下，而且还有所提高，在保证不降低工作场所的视觉要求，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。以单位照度及单位面积所需用电量（W/m2.lx）作为照明节能指标，力求提高照度而降低用电量。            2.照明节能的办法和潜力            选择优质的电光源            科学的选用电光源是照明节电的首要工作。节能的电光源发光效率要高，使得每瓦电（W）发出更多光通量（Lm）。白炽灯泡发光效率一般为720Lm/W，其寿命一般为1000h，特殊的为2000h；单端的紧凑型荧光灯（俗称节能灯）其光通量一般为50Lm/W，采用一只9W寿命30005000h的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡；双端直管荧光灯T12型的光通量为55             Lm/W，寿命为30005000h，而现在的T5型则达到90110             Lm/W，寿命可达800010000h。所以T12，T10甚至T8型的荧光灯都应该淘汰，不但可以节约大约50%的电能，还会改善灯光的显色性。除以上光源外，还有高强气体放电灯，如高压钠灯、金属卤化物灯、微波硫灯、无极灯、发光二极管和半导体照明灯等，科学技术的发展，电光源也层出不穷，现代的灯可以达到薄如纸，细如丝，总是叫人惊喜，现在还在应用那些落后的费电的灯的场所，应该尽快实行照明工程节能改造。当然了，在选择发光较高的光源时要考虑应用场所，根据场所的特点和电光源的特性进行合理的科学的照明改造。            选择节电的照明电器配件            在各种气体放电光源中均需要有电器配件。例如镇流器，旧的T12荧光灯其电感镇流器要消耗其20%的电能，40W灯，其镇流器耗电约8W；而节能的电感镇流器则耗电小于10%，更节能的电子镇流器，则只耗电其23%，也是一笔不小的节电措施。            安装照明系统节电器                            目前国内外都大力推广照明节电器，在现在照明系统上加装节电控制设备。国内市场上的照明节能设备很多，其中照明控制节电装置所占比例最大。从工作原理上大致可分为以下三类：            控硅斩波型照明节能装置；            自耦降压式节电装置；            智能照明调控器。            由于是斩波所以存在大量谐波，对电网危害很大。由于其核心部件是一个多抽头的变压器，变压比固定，存在无法实时稳压输出的技术缺陷，无法起到对电光源的保护作用。可实现智能照明调控，有效保护电光源，降低电能消耗的功能，使用的经济性和可靠性远远好于前两种产品，因此是目前国际上比较成熟的照明控制方案，在国内也有厂家研制出此类产品，并开始推向市场。            加装照明节电器使所有的照明光源（气体放电灯或卤钨灯），都是要标准的电压条件下才能保持其寿命，当夜间电压偏高或白天电压不稳定，均会影响光源的寿命。加装照明节电器，除保持电压的稳定或略有所降，即节约用电又能延长光源的寿命，同时由于照明初设计时考虑维护系数的计算往往又20%左右的照度余量，所以不会影响照度标准值的维护，更不会对视觉效果有明显的影响。            加装照明节电器对于气体放电光源还可以利用微机进行智能控制，通过内置的专用优化控制软件，可以随时采集、分析和计算，控制内部的综合滤波电路，控制电流波形，补偿功率因数，吸收内部失真电流并循环转化为有用的能量，提高整体电源效率，随负荷变化动态调整运行状态下所需的电流和电压，对功率进行自动调整，达到智能节电的目的，照明节电器大多数节电率在25%以上。            照明节电器的优点是接入方便，自动调节无需专人维护，减少有功功率消耗，降低无功功率，多重保护安全可靠，降低启动电流延长光源寿命1倍以上。有些节电器还可以采用先进的防雷技术，经过集成优化设计防止照明电路受到雷电损害而引起事故。            科学的节能照明设计            (a) 合理的选择照明线路：            照明线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220V，照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。因此，照明系统应尽可能采用三相四线制供电。            (b) 合理的选择控制开关和充分利用天然光：            天然光是免费的光源，要充分的利用，因此就要合理的设计照明开关。充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达7080%，同样能起到节电的作用。            (c) 合理的选择照明方式：            在满足标准度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、             局部照明和混合照明三种方式。例如工厂高大的机械加工车间，只用一般照明的方式，用很多灯也很难达到精细视觉作业所要求的照度值，如果每个车床上安装一个局部照明光源，用电很少就可以达到很高的照度。            (d) 合理的选择照度值：            选择照度是照明设计的重要问题。照度太低，会损害工作人员的视力，影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。设计照明可按国家颁布的照明设计标准来选择照度，必要的照明质量合理的照度值和优良的照明质量形成的光环境可以提高工作效果和改进人们的心情，要综合考虑照明系统的总效率。            良好的维护管理可以节约用电和保护视力            加强照明用电管理是照明节电的重要方面。照明节电管理主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主，使人们养成随手关灯的习惯；按户安装电表，实行计度收费；对集体宿舍安装电力定量器，限制用电，这些都能有效地降低照明用电量。            当灯泡积污时，其光通量可能降到正常光通量的50%以下。灯泡、灯具、玻璃、墙壁不清洁时，其反射率和透光率也会大大降低。为了保证灯的发光效果，工厂应根据照明环境定期清洁灯泡、灯具和墙壁。            当灯要闪动或已出现闪动时，要及时更换，可有效的做到节能。因为气体放电源在启动时耗电最高，比平时用电大得多。            3.照明节能与健康            随着社会现代化的发展，照明与人们生活息息相关。在高楼林立的现代化都市里，人们工作、学习和生活的大部分时间是在灯光下渡过的，照明质量的好坏直接关系到人们的身心健康以及学习和工作效率。但调查表明，城市居民因为照明存在问题而引起的眼睛发干、发酸、头晕、头痛、紧张、疲劳等已不容光焕发忽视。据统计，深圳有25%的人受到头晕头痛、眼睛干酸、心烦失眠、长期紧张疲劳甚至心动过速等病症的折磨，而上海该类人占总人数20%，北京15%。此类人群困难找到该病原因，未能“对症下药”，所以无论怎样吃药打针，都难以根治。            三年来，我们对千余人进行调查、统计，发现大多数得该类的城市人与灯光有着密切关系，我们现将上述病症称为“灯光疲劳综合症”。患有这种病症所带来长期痛苦的精神折磨使人难以忍受，在对身体及精神造成巨大伤害的同时也直接影响了工作。下面从防止灯光污染和正确使用灯光（照明质量）两个方面来阐述该问题。            数百万年来，人类过着日出而作、日落而息的生活，在自然光下按自然规律完成了自身的进化，但自爱迪生发明了电灯的一百年来，人类开始在灯光下工作和生活。灯光的好处是将人类从黑暗中解放出来，使人的活动时间不再受自然光的限制，担有利就有弊；“人造光-灯光”不受时间限制和不讲究质量的使用，给人类的健康也带来极大的危害，近几年已引起世界各国科学家的广泛关注。            人类在长期的进化过程中，其生命进程完全是遵循自然规律的，只有在完全黑暗的条件下，胚胎才能够完全发育，当幼小的生命离开母体后，其生长的全过程就开始依赖生长激素，而该激素只有人类处于黑暗中时才能够分泌，即使是成年以后，成年人的激素和免疫力也只能在黑暗的睡眠环境中分泌和产生，一旦有了“光”，这种分泌物的产生就会受到影响或根本停止。一个人如果连续几天晚上都得不到良好的休息，其激素分泌会产生紊乱，免疫力下降，精神上感到疲劳，如长期下去，亦会产生心理和生理疾病，这是人灯在长期进化中形成的自然规律。            现代城市的夜晚，灯光造成的光污染可谓是无孔不入。我们作过调查，97%以上家庭睡房的窗帘都不能挡住室外“光”污染的入侵。本来人类的睡眠过程是分泌激素及免疫力、体力恢复的过程，长期处于这样恶劣的睡眠环境，人们各种激素的分泌和免疫力会必然受到光污染的干扰，严重的损害了人们的身心健康。            除了睡眠环境的影响，劣质的照明环境也是造成疲劳的另一个主要原因。由于一般人对“灯光”的知识较少，长期以来忽视了对灯光质量的要求，所以有了眼酸头痛等不适症状，也找不了原因。人类的视觉系统在数百年来的进化过程中已经适应了自然光，所以只有在接近自然光的灯光环境下人们才会感到舒适。那么，什么样的“灯光”能够称得上高质量的灯光呢？            第一：灯光要有足够的照度，单位为LX，就是要足够“亮”，较好光源发光效率应在每瓦100流明。目前我国学校及写字楼等照明场所普遍采用的照明设计标准是八十年代制定的，其中办公、学习的桌上照度标准仅为国际标准的1/2。国际标准为300500LX，而我国标准约150LX左右。            第二：如果灯光足够“亮”，但却在不停地“闪动”，光线不够稳定，我们说它存在“频闪”，频闪深度=（光峰值光谷值）/光峰值×100%，当该值超过25%时，会对人的视觉系统造成损伤，“频闪”越深，对人的视觉系统损伤越厉害。            人的视觉系统包括眼睛视觉神经大脑心脏，频闪首先导致眼睛疲劳，酸痛，之后是头晕头痛，再后果是心烦紧张，甚至心动过速。一般使用铁芯镇流器的荧光灯，频闪为每秒100次，深度为55%，虽然眼睛本身没有明显的感觉，但这种伤害是确实存在，并长期发生的，其最大危险就是这种损伤是在人们不知不觉下发生并长期积累的。特别是在电脑普及的今天，许多人在灯光下使用电脑，通常铁芯镇流器日光灯的频闪和荧光屏的帧幅闪动（每秒更换画面50100次）重迭，形成光共振，对人的视觉系统伤害更大，所以，欧洲电工委员会早在97年就禁止在有电脑荧光屏的办公室安装使用电感镇流器的日光灯，以保护电脑操作人员健康，而我国目前对此尚无相应法规，加之宣传较少，故未引起人们的重视，便随着“灯光综合症”发病率越来越高，相信与之对应的法规出台只是时间问题了。            第三，显色指数不低于80。显色指数即为光对颜色的还原程度               我们称为显色性。太阳光的显色指数是100，一般照明灯光的显色指数应在80以上，才能使人较易分辨其颜色的真实，一般用三基色稀土粉制成的荧光灯可达到该要求，简易的辨别方法是灯光下看手掌：手掌颜色红润，则该灯光显色指数高；如手掌发青、灰暗，则灯光显色度低。在显色指数较低的灯光下（一般荧光灯为6070）看东西，眼睛的分辨率低，容易造成视觉疲劳，另外，还容易造成眼睛对颜色的判断失误。常有人在商场购买衣服回家后，发现其颜色与在商场看到的颜色不一样，原因也是商场灯光显色指数不够。            第四，眩光对视觉的影响，照度过高而位置不科学也会影响视觉健康，严重者会形成眩光。眩光有失能眩光和不舒适眩光。例如黄昏时在街上就、骑自行车尚可看见障碍物，可以大胆的前行，突然对面来的汽车，开足了大汽车灯，使得骑车人不敢前行，因为眼前看不见任何东西，这就叫做失能眩光，也是生理眩光。在照明工程中，设计者用大功率灯安装在不适合的地方，既浪费电又使得人们讨厌，有的图书馆阅览室用了大量的灯，照度提高得很高，希望人们喜欢。但是让许多读者往往不愿意去。这就是不舒适眩光，也叫做心理眩光。            第五，光色对视觉的影响，五光十色，灿烂辉煌的光在室外夜景或在歌舞厅里使人们兴奋、欢快，但是在阅读室或教室里，就会快速的产生视觉疲劳。因为眼睛对不同的光色聚焦的位置不同，与白色光的聚焦位置相差较远，眼睛会对聚焦的位置加强调解，因此会产生视觉疲劳。            第六，红外线和紫外线，白炽灯发出的辐射87%是红外线，将电能变成热能，因此发光效率低这些红外线极容易使眼睛产生白内障。荧光灯中有一定数量的紫外线，如果紫外线特强时，会使皮肤产生红斑，也可以使眼睛引起角膜炎。当荧光灯的照度达到9000Lx以上时也有热的感觉，因此不论选用白炽灯或荧光灯时，都要适当的考虑这些特点。            总而言之，在现代化城市，照明与我们的学习、工作和生活息息相关。如果白天在劣质灯光下工作后感觉十分疲劳的人，晚上又在有光污染的睡房中休息，其疲劳就不易消除，并且造成生理、心理上的恶性循环，这就是形成“城市灯光综合疲劳症”的主要原因。            因此，建议在您睡房窗帘的外层加装一层遮光布，该布完全不透光，可挡住“光污染”入侵。室内的一切光源均应关闭，对于房间内电器上的发光二极管或氖泡等小发光体，应加以遮蔽，这样才能使人得到良好的休息，特别要注意未成人睡房光污染的防范，以保证少儿正常的成长发育。既便如此，无论成人或幼童，每人每日平均接受1小时左右的自然光照，才能保证身体的正常需要。            另外，灯光的照度和显色度不够，使人过度使用视力，导致眼睛疲劳，而灯光光线长期的频闪会给人类的视觉神经系统带来严重伤害，所以要讲求照明的质量。从满足人类舒适、健康的角度并考虑到能源的节约，良好的照明应具备四个条件：            1、足够的亮度。一般桌面的照度应在300LX以上；            2、稳定的光线。频闪深度（即抖动）低于25%；            3、显色指数应在80%以上（太阳光是100）；            4、光源的发光效率每瓦流明应在100左右；            5、在过高照度的情况下，合理的布局可以有效减少眩光的产生。            值得一提的是：21世纪高科技产品T5高效荧光灯完全满足上述五个条件。            不管白天还是夜晚，只有充分地认识照明的特点，并加以利用，才能让我们的学习变得更加有趣，身体变得更加健康，生活变得更多彩，工作变得更加愉快！