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镇流器对照明质量和照明能效的意义

2007-1-20 9:56:05  来源:  有5535人阅读

我国实施绿色照明工程已有十年,《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)的实施已有15个月。“一项工程”、“一个标准”对推动照明节能起了重要作用。特别是高效优质光源(如三基色荧光灯)的推广应用成效十分显著。

1、概述

  我国实施绿色照明工程已有十年,《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)的实施已有15个月。“一项工程”、“一个标准”对推动照明节能起了重要作用。特别是高效优质光源(如三基色荧光灯)的推广应用成效十分显著。
  与此同时,气体放电灯的镇流器的节能和照明质量还没有得到足够重视。镇流器是一个高耗能器件,例如广泛应用的直管荧光灯的镇流器,其自身功耗为光源功率的15%~35%,是一个相当高的比例。

  当前的任务:一是提高镇流器的能效和质量;二是合理选用优质高效的镇流器。
  第一项任务是产品研究、生产部门的任务;第二项是照明设计单位和建设单位、使用单位的责任。

2、镇流器的类别和特点

  2.1 镇流器的类别

  气体放电灯的镇流器主要有两大类:

  (1)电感式镇流器,包括普通型和节能型;
  (2)电子式镇流器,20世纪70年代末进入市场,我国从上世纪80年代中期开始研制生产。这类镇流器产品中也有谐波含量大小、能耗大小不同产品。

  普通型和节能型镇流器没有明确的界限,不便推广应用。欧盟关于直管荧光灯的能效等级标准有具体的数据规定,不同等级的产品规定了功率限值,可供借鉴。表1列出了欧盟的CELMA组织关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分。

  表1规定的能效等级,应按照欧盟标准EN 50294进行测试,可以给定相应的等级。

  欧盟已经禁止使用的C级和D级电感镇流器,正是我国新颁布的国家标准《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)中明确规定不应使用的电感镇流器。该标准同时规定直管荧光灯应采用电子镇流器或节能型电感镇流器。前者相当于欧标的A2级和A3级产品;后者相当于B1级和B2级产品。而从标准编制组编写的“标准培训讲座”的资料可以看出,在制定“照明功率密度(LPD)”标准中测算资料,电子镇流器的系统功率相当于A2级,节能电感镇流器系统功率则略高于B1级,但低于B2级。

  2.2 节能型电感镇流器的特点

  2.2.1 主要优点

  (1)节能。通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗,一般可降低20%~50%,使灯的总输入功率(灯管和镇流器功率)下降5%~10%。

  (2)可靠。由于铁芯材料和工艺优化,一般可使表面温度降低,同时,电感镇流器有传统的生产经验,其可靠性高,使用寿命长。

  2.2.2 缺点
  (1)使用工频点灯,存在频闪效应;
  (2)自然功率因数低(也有cosφ高的产品,如谐振式电感镇流器);
  (3)消耗金属材料多,比较重。

  2.3 电子镇流器的特点

  2.3.1 优点

  (1)节能。荧光灯的电子镇流器,多使用20~60kHz频率供给灯管,使灯管光效比工频提高约10%(按长度为4尺的灯管),且自身功耗低,使灯的总输入功率下降约20%,有更佳的节能效果。
  (2)消除了频闪,发光更稳定。有利于提高视觉分辨率,提高功效;降低连续作业的视觉疲劳,有利于保护视力。
  (3)起点更可靠。预热灯管后一次起点成功,避免了多次起点。
  (4)功率因数高。符合国家标准的25W以上的荧光灯,其功率因数高于0.95。但应注意,国家标准对25W以下的灯管规定的谐波限值很高,以致使其功率因数下降到0.7~0.8。
  (5)稳定输入功率和输出光通量:高品质产品有良好的稳压性能,在电源、电压偏差很大时,仍能保持光源恒定功率,稳定光照度,有利于节能。
  (6)延长灯管寿命。高品质产品的恒功率和灯管电流下降,以及起点可靠等因素可使灯管寿命延长。
  (7)噪音低。高品质电子镇流器噪音可达35db以下,人们感觉不到噪音。
  (8)可以调光。对于需要调光的场所,如:原使用白炽灯或卤钨灯调光的场所,代之以高效荧光灯配可调光电子镇流器,可实现在2%~100%的大范围调光。

  2.3.2 缺点和应注意的问题

  (1)注重谐波含量。新修订的《管形荧光灯用交流电子镇流器 性能要求》(GB/T15144-2005)已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极(L级和H级),其谐波限值应符合《电磁兼容 限值 谐波 电流发射限值》(GB17625·1-2003)。该标准的C类——照明设备的谐波电流限值如表2所示。

  使用者应关注到表2注中25W以下灯管的谐波限值非常宽松,如一建筑物内大量使用这种小功率荧光灯(包括长度2尺的T8、T5灯管和紧凑型荧光灯),将导致严重的波形畸变、中性线电流过大以及功率因数降低的不良后果。

  (2)注重产品质量和水平。当前市场上的电子镇流器很多,质量和水平大不相同,可谓良莠不齐,鱼龙混杂。主要表现为:
  ①谐波含量大;
  ②流明系数低;
  ③可靠性不高;
  ④使用寿命短。
  这些产品虽价格低廉,但带来的不良后果必须注意,建议不要使用。

3、直管荧光灯镇流器的选用

  3.1 不应选用普通电感镇流器

  国标GB50034-2004规定,“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。这两种镇流器的能效优于普通电感镇流器。欧盟也已禁止与此相当的C级产品,我国国标也明确规定不应选用。

  3.2 电子镇流器的应用

  电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势,是新国际推荐应用的产品,也是未来发展的趋势。

  选用建议:
  (1)在连续紧张的视觉作业场所和视觉条件要求高的场所(如设计、绘图、打字等),在要求特别安静的场所(病房、诊室等)及青少年视看场所(教室、阅览室等)应优先采用。
  (2)在需要调光的场所,可以用三基色荧光灯配可调光数字式镇流器,取代白炽灯或卤素灯,能大大提高能效。
  (3)应选用高品质、低谐波的产品,不应单纯追求价廉,应满足使用的技术要求,考虑运行维护效果,并作综合比较。
  (4)选用小于25W荧光灯时,如前所述,GB17625.1-2003标准规定的谐波限值很宽,如在一个建筑物内大量应用,将导致多种不良后果。设计中应采取有效措施进行限制。
  (5)选用的产品不仅要考察其总输入功率,还应了解其输出光通量。按规定,使用镇流器的流明系数(μ)不应低于0.95。欧盟规定了镇流器的能效等级,也相应规定了流明系数μ≥0.96。

  3.3 节能型电感镇流器的应用

  节能型电感镇流器的主要优势是可靠性高,使用寿命长,谐波含量小,价格较便宜,除对视觉有特别要求外,可以广泛应用,也是我国标准所推荐选用的产品。

选用建议:

  (1)节能型和普通型电感镇流器的功耗没有明确界限,有的生产厂标榜自己的产品是节能型,但不给出功耗值或给出的数据不实。由于缺乏考核,难以查实。前述欧盟的能效分级很明确,这些厂家标明是B1级或B2级产品,并经过国家检测中心检测就名副其实了。

  (2)有的产品提供了总输入功率,但未测试输出光通量,使用者往往不注意或难以测试。应重视对流明系数大于0.95的要求。我们追求的是节省电,但决不能节省光。

  (3)应考虑功率因数补偿,包括单灯补偿或线路集中补偿等方式。

  4、直管荧光灯镇流器对实施“照明功率密度(LPD)”限值的影响

  GB50034-2004第6章规定了“照明功率密度(LPD)”最高限值指标,并作为强制性条文发布。这项规定对于实施我国节能方针无疑是十分积极而有效的。

  要实施这项指标,必须全面地采取各项措施,包括合理确定照度水平,开展科学的照明工程设计等,但合理选用照明器材,包括光源、灯具及镇流器,是十分重要的因素。其中,光源是第一要素。以应用最广泛的直管荧光灯为例。如果选用高效的T8三基色荧光灯(36W)和T8卤粉荧光灯相比,同为冷色温时,前者可提高光效30%;相同照度时,前者的安装功率降低23%(当然,如果T8三基色荧光灯管和过去的T12卤粉灯管相比,可降低约32%)。

  那么,镇流器对LPD值有多大影响呢?还以T8荧光灯(36W)为例。如果使用能效最高的高品质、低损耗电子镇流器(相当欧标的A2级),和普通的电感镇流器(相当于欧标的C级)相比,系统输入功率降低20%,即照明安装功率可降低20%,实际LPD值可下降20%。使用超低损耗电感镇流器(相当欧标B1级),和使用普通电感镇流器相比,照明安装功率可降低8.9%,即实际LPD值可下降8.9%。

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