镇流器对照明质量和照明能效的意义

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%。