绿色照明中国节能产业跨世纪的战略.docx

1、绿色照明中国节能产业跨世纪的战略一、绿色照明中国节能产业跨世纪的战略1.1 绿色照明 是指通过科学的照明设计，采用高效节电照明产品，达到节电、保护照明环境和提高照明质量的统称； 是国际发展趋势和国家现代化的标志； 我国已将“绿色照明工程”列为重点推广项目和节能产业跨世纪战略； 1.2 绿色照明是系统工程绿色照明是照明节电、减少对环境污染、保护生态平衡的系统工程。实施“绿色照明”包括： 推广使用高效节能电光源，如细管径荧光灯、电子节能灯等； 推广使用高性价比节电照明电器附件，如电子镇流器、调光装置、智能照明控制设备、光控开关等； 采用高效节能灯具，提高灯饰透光率、反射率等； 控制生产和使用中产生

2、的污染，包括汞、稀土元素，以及灯、灯具高频工作产生的电磁干扰等； 采用先进照明设计，合理选用高效节能产品，营造现代照明环境和光文化； 组织制定有关政策、法规、标准，培育技术和市场，促进推广应用等； 1.3 绿色照明产品 泛指能创造绿色照明环境的产品，包括新型、高效、节能电光源和配套照明电器附件、灯具及控制器等； “中国绿色照明工程”现阶段重点发展和推广应用的绿色照明产品包括： 光效高、光色好、寿命长、安全和性能稳定的节能电光源，如细管径荧光灯、紧凑型荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯及其它新型光源等； 自耗小、省电，对环境、人体无污染和影响的照明电器附件，包括电子镇流器、节能型电感镇流器、电子变压

3、器等； 光能利用率高，安全、可靠，美观、适用的照明灯具； 传输效率高，电能损耗小，使用安全可靠的配线器材，各种调光装置，感应、光控开关和遥控等控制器具； 集光、电、IT技术于一体的智能照明系统；1.4 绿色照明，功在当代、利在千秋 缓解电力供需矛盾。目前，我国照明用电1500亿度（占总发电量10%），约相当长江三峡电站年发电量的2倍，缺电和照明落后成为制约经济发展的瓶颈； 实施“中国绿色照明工程”，可节电300亿度，节约原煤1500亿吨，减少污染、保护环境； 推动产业结构调整和技术进步； 产生巨大的社会经济效益； 11W电子节能灯替代60W白炽灯可节电48W，按4小时/天使用计算，年节电71度

4、，全国替换2亿只，年可节电142亿度； 全国家庭2.76亿户（含农村2亿户），照明仍以白炽灯为主体，加上企事业、公用设施用白炽灯，数量可观。若全部改用电子节能灯，年可节电938亿度，超过长江三峡总发电量，是葛洲坝水电站年发电量的5倍；1.5 全球“绿色照明”新发展 美国九十年代初首先推出“绿色照明计划”，随着全球绿色环保运动的兴起，已在各国推广，并有新发展： 美国正在开展旨在降低生产、销售成本和扩大市场容量的“能源之星”活动和“大宗采购计划”； 欧盟各国在开展电力需求管理活动（DSM）基础上，将“绿色照明计划”扩展到私人公司或团体； 中国等发展中国家正逐步实施“绿色照明计划”。近年环绕提高产品

5、技术、质量水平，提高节电产品认识和建立持续、高效照明产品市场三大主题工作； 全球“绿色照明”运动呈现三大特点： 美国“绿色照明”成功经验和“能源之星”活动是全球“绿色照明”活动的典范； 组织“大宗采购计划”是推广“绿色照明”的有效方法； 建立非补贴、可持续化高效照明产品市场是各国发展的目标；二、绿色照明新一族节能电光源2.1 照明电光源的发展 电光源是当今照明的主体,自1879年白炽灯问世以来,发展经历了三代: 第一代 热辐射光源 利用钨丝发热而发光。代表产品为白炽灯和60年代开发的卤钨灯； 优点：结构简单、光色好、发光柔和稳定、成本低，使用方便； 缺点：光效低、耗电大、寿命短，逐步为节能电光

6、源取代； 第二代 气体放电光源 三十年代起开发，较白炽灯发光机理不同（辉光放电），发光效率有质的飞跃。代表产品： 荧光灯（1938年问世），光效高白炽灯5倍，作一般照明； 低压钠灯，光效高白炽灯十几倍，光色单一（黄光），只能作道路、隧道照明； 高压气体放电光源（高压汞灯、大功率氙灯等），功率大、光效高，用作场馆和泛光照明；表21 照明电光源发展简况类 别灯 种开 发年 代光效（Lm/w）平均寿命（小时）优 缺 点应 用第一代热辐射光 源白炽灯1879 934500 1000光线柔和、稳定，成本低；光效低、寿命短室内外卤钨灯60702050第二代气体放电光源荧光灯19384050 5000光效较

7、高、显色性提高室内低压钠灯304054144色单一、显色性差道路、隧道高压汞灯大功率氙灯50604050室内、泛光照明第三代细管径荧光灯（T8、T5）7095501055000 20000三基色、体积小、寿命长；功率小；室内紧凑型荧光灯70末高压钠灯668055140显色性好（60）、光色多、光效高；寿命长道路、场馆照明工程金属卤化物灯609080125新光源耦合放电高频无极灯90556540000光效高、显色性好、寿命长；功率小；室内外螺旋一体灯 10000陶瓷金卤灯光效高、光性能稳定；介质放电紫外光源90末6000 12000光效高、性能稳定；研制中表面放电平面荧光灯 27光均匀、无汞、低

8、温性能好；光效低微波放电微波金卤灯90末8011030000启动快、光稳定、寿命长；功率低、成本高；微波准分子灯微波硫灯光效高、寿命长；结构复杂、成本高； 第三代 节能气体放电光源 六十至七十年代起开发，代表产品： 细管径荧光灯（T8、T5） 紧凑型荧光灯（电子节能灯） 两类灯较普通荧光灯光效高（从4050Lm/W提高到80Lm/W）、显色性好、寿命长、且结构紧凑、通用性好，已成为室内照明主体； 高强度气体放电光源（HID），如高压钠灯（HPS）、金属卤化物灯（MH），六十年代研制、八十年代形成规模生产。较高压汞灯光效高（11.5倍），显色性好（Ra60），寿命6000小时以上，广泛用于道路、

9、场馆、大型照明工程等。 八十至九十年代已开发出一批新型节能气体光源，包括： 无汞荧光灯 高频无极荧光灯 平面荧光灯 高显色性高压钠灯 陶瓷金属卤化物灯 微波硫灯 表22 主要灯种性能比较灯 种功率（W）光效（Lm/W）显色指数（Ra）平均寿命（小时）频闪效应表面亮度白炽灯51000 934 90100 5001000 不明显 大普通荧光灯31254050 60 20005000 明显 小紧凑型荧光灯(电子节能灯)32650105 60 60008000 无 小HID灯（HPS、MH）351000551406090 20000 不明显 大表23 主要灯种节电效果比较灯 种替代光源节电比例（%）使

10、用、替代情况备 注T12荧光灯 白炽灯 7073室内外照明，无条件替代粗管径T8荧光灯T12荧光灯 1020室内照明，逐步替代细管径T5荧光灯T8荧光灯 2030 同 上细管径紧凑型荧光灯 白炽灯 7083 室内照明（调光要求除外） 电子节能灯高压钠灯（HPS） 高压汞灯 5660道路、场馆，逐步替代金属卤化物灯（MH） 高压汞灯 4246商场、宾馆，逐步替代 2.2 节能电光源 泛指光效高或节电效率高的光源，主要为第三代节能光源和新光源。2.2.1 细管径荧光灯 针对普通T12（38）荧光灯耗材、发光效率低等缺点，七十年代末飞利浦公司开发出T8（26）细管径荧光灯，目前已逐步替代T12管。T

11、8荧光灯较T12灯有以下优点：节电，在光通量相同条件下T8节电约10%20%，光效（70Lm/W）提高15%；节材约30%；表面亮度提高约20%；附加成本（仓储、运费等）降低50%；与T8管脚、长度相同，易互换； 我国T8管产量已突破2000万只，主要厂家飞东照明公司、佛山照明公司、北京松下显像管公司等； 表24 管型荧光灯分类及尺寸灯功率 20303640658085125长 度（m）0.60.91.21.21.51.51.82.4直 径（mm）T5(16) T8(26) T10(32) T12(38)发光颜色日光色(RR) 暖白色(RN) 冷白色(RL)等 表25 T8荧光灯主要参数 类

12、型 功率(W)长度(mm)光通量(Lm)光效(Lm/W)寿命(h)经济型(普通荧光粉) 18 600 1050 58 8000 36 1200 2500 69 8000豪华型(三基色荧光粉) 18 600 1500 83 16000 36 1200 3350 93 16000 九五年,飞利浦、美国GE公司相继生产T5荧光灯（16mm），比T8灯节电20%30%；具有管电流一致性好、管压降高等特点，光效可达106Lm/W、寿命16000小时，我国上海真空电子器件公司已开发生产； 九六年，日本东芝公司推出T5环形荧光灯，光通量提高1.5倍，并注重改善显色指数(高显色性Ra可达8595)； 表26

13、常用细管径荧光灯产 品 管径（mm）功率（W）替代产品备 注T8(略新) 26 36T12/40W北美已结束欧洲已开始 18 36T12/20WT8 (较新) 26 32T8/36W北美已开始T5(最新) 16 28T8/36W 将开始 16 14T8/18W2.2.2 紧凑型荧光灯(CFL) 俗称电子节能灯。具有光效高（是普泡4-5倍）、节电明显、寿命长（是普泡5-8倍）、体积小、使用方便等优点； 79年，飞利浦最先推出SL型灯。我国82年开始研制，99年产量1.2亿只（占世界总产量35%），但质量参差不齐，寿命一般为30005000小时（国外10000小时）； CFL分整体式（一体灯）和分

14、离式两类。发展方向是一体灯，原因： 互换性好，有H、U、D等不同紧凑型，尺寸形状接近白炽灯，且发光面积大； 采用稀土三基色荧光粉及涂敷新工艺，提高光效、降低色温； 内置电子镇流器，省电、启动快、无频闪躁声，使用方便； 表27 CFL替代普灯节电效果 CFL替代普泡光通量（Lm）单灯节电（W/只）单灯年节电（度/年.只）9W替代40W 400 31 46.511W替代60W 600 49 73.515W替代75W 900 60 9020W替代100W 1200 80 120 为提高灯功率,95年美国GE公司生产出螺旋一体灯(13-48W),在保证紧凑尺寸和配光曲线同时,光效提高到60-70Lm/

15、W(是白炽灯7-8倍),寿命1万小时以上; 图21 插入式螺旋一体灯2.2.3 高压钠灯(HPS) 属高强度气体放电光源(HID),在光效、显色性和寿命方面有明显优势（表2-3），另具透雾力强和不诱虫等特点，已广泛用于道路、场馆等照明； 主要品种 A 普通型光效高、寿命长，但显色性较差，适合一般道路、场馆等照明； B 替代型可直接替代高压汞灯，满足照度同时功率略有下降； C 舒适型显色性好，可扩展室内外重要场合照明； D 高光效型改进光电管结构并填充高压氙气，光效高达140Lm/W，是理想电光源； E 高显色性白色高压钠灯，高显色指数（80），适合高要求照明场合使用； F 农艺型有特殊光色，适

16、合农艺栽培照明；2.2.4 金属卤化物灯(MH) 60年代初,钠-铊-铟金卤灯问世,最大优点是光色好(Ra=65-90)、光效可达130Lm/W，平均寿命12万小时。九十年代技术日趋成熟，正逐步替代卤钨灯、高压汞灯和高压钠灯，是发展广阔的新光源； 主要类别：稀土金卤灯、光谱型金卤灯（钠-铊-铟系列）、连续辐射型金卤灯和单色性金卤灯等； 我国八十年代末生产，目前年产量已达200万只，主要厂家：上海亚明灯泡厂、浙江阳光集团等； 表28 主要气体放电光源性能比较 性 能高压汞灯高压钠灯金卤灯光效（Lm/W）250W 51 121 80400W 55 132 951000W 60 147 112显色性

17、（Ra） 2040306565902.3 荧光灯产品的技术发展2.3.1 发展主题 保护环境. 从三方面入手: 提高光效、减少能耗； 减少用汞量、开发无汞荧光灯； 采用低铅或无铅玻璃，推广应用水涂粉工艺技术等； 节约能源. 包括： 提高光效，改善显色性； 开发新型点灯附件（如电子镇流器、智能控制系统）、提高节电效果； 提高生产工艺、设备水平，降低生产能耗； 满足市场、用户要求 开发不同光色、不同显色性能和不同形状荧光灯；2.3.2 技术发展趋势环绕提高光效、光色、寿命三大主题和以下课题进行： 研究低压气体高频放电特性，包括惰性气体-汞高频放电特性，并从灯及电子镇流器方面改进； 控制汞量，采用汞

18、齐、涂敷保护膜，改善荧光粉表面特性； 开发无汞荧光灯，包括研究准分子等离子特性，开发光子激发荧光粉等； 研究应用Al2O3等保护膜及涂敷工艺，提高光通维持率； 研究应用高频无极灯，降低干扰、提高光效； 改善电子镇流器性能，实现对荧光灯可调光功能，适应智能照明系统应用； 研究荧光灯光谱特性、显色性能等，开发适应各种需要的特种荧光灯；当今，应特别重视高频无极荧光灯、平面荧光灯、无汞荧光灯等产品的开发；2.4 HID灯的技术发展 为使HID灯（特别是MH）向室内照明发展，HID灯正向灯功率大型或小型化、光色稳定性（低色温）好、高显色性和超长寿命方向发展； 主要研究课题： 发光机理，包括高温热化学反应

19、、高频高压启动和声共振现象等； 新材料，主要是放电管管壁（如半透明陶瓷管）及电极材料； 配套电器附件，重点是一体式电子镇流器。包括解决：承受高压/大电流冲击、降低温升、二次热启动和高频声频共振四大技术难题； 开发新系列品种，重点是陶瓷金卤灯、车用小功率金卤灯等；三、电子镇流器绿色照明新一代产品3.1 电子镇流器基础3.1.1 电感镇流器1. 管型荧光灯是气体放电灯，传统使用必须有“启辉器”和“镇流器”： 启辉器：并接灯管两端。通电后，能产生高电压，迫使灯管“放电”导通发光，是荧光灯正常工作的启动器； 镇流器：与灯管串联。能自动限制启动电流的增大（灯管负阻效应），使灯管获得稳定的灯电压、灯电流，

20、是荧光灯正常工作的镇流装置； 2. 荧光灯的启动电压、灯电压、灯电流与灯管类别有关，使用启辉器和镇流器必须与之匹配，否则影响灯管寿命，甚至不能工作； 3. 电感镇流器（又称铁磁式镇流器）用铁芯和漆包线绕制。结构简单、成本低，但自耗大（40W镇流器实际功耗48W），易产生“热”和噪声，还因低频工作产生100120HZ频闪，且体积大、重量重；3.1.2 电子镇流器 电子镇流器是将工频(50HZ/60HZ)交流电变换为较高频率的交流电，并能使一个或几个荧光灯正常启动和稳定工作的变换器（国外称安定器）。 1.基本原理：用电子元器件组成高频变换电路。先将照明交流电源整流变成直流电，再由“逆变器”变为高频

21、交流电，由振荡电路产生2050KHZ的高频电压去启动和点亮荧光灯，经调整可正确与灯匹配，满足不同功率灯管的启动电压、灯电压和灯电流，达到正常工作。 2. 优点电子镇流器较电感镇流器有以下优点: (1)节电省钱 比同规格电感镇流器节电2530%,原因: 高频工作,提高灯发光效率。图31曲线表明：光效随工作频率（50HZ50KHZ）提高而增加，同光照度下电子镇流器输入功率降低； 自身功耗低，约为灯功率的5%（较电感镇流器降低15%）；多管驱动和高功率的电子镇流器节电效果更显著；线路功率因数提高（由电感镇流器的0.5提高到0.9以上）,电网利用率相应提高,实现间接节能; 发光效率高,产生热能小,空调

22、房等用电量相应减少； 功率因数高，输入电流减少，电力配线安装要求及成本降低； 不需启辉器，省去更换时间和费用；（2）无频闪，发光柔和，有益保护视力；（3）启动快，不出现反复起辉、闪烁现象；有预热启动功能，大大延长灯管寿命；（4）工作宁静，无噪声，提高照明环境质量； （5）可用市电和直流电源供电，低压（150V）下能启动，允许电压波动范围宽（1015%）； 图31荧光灯光效频率变化曲线 （6）采用调频、脉宽调制（PWM）、光接收等技术，容易实现对荧光灯调光和光控智能开关；（7）具异常状态（灯开路、短路、过载等）保护功能，延长镇流器寿命；（8）体积小、重量轻，安装使用方便； 表31 电子镇流器与电

23、感镇流器性能比较（40W）项 目电 感 镇 流 器电 子 镇 流 器光照质量工作频率50HZ，有严重频闪电感线圈镇流，噪声大有害视觉工作频率20KHZ，无频闪电子器件镇流，无噪声光照质量改善，保护视力启动工作条件环境温度 -5+50-10+50电网电压低于180V不能正常启动低至150V仍能正常启动、工作，但光通量降低工作温度最高达+120，影响室内温度自身温升大，易发生火灾+50左右有过热控制、保护措施电能消耗线路电流（A） 0.43 0.2有功损耗（W） 49 42（节电14%）无功损耗（W）电网有50%无功损耗电网有3%无功损耗 无功节电45%以上后期维护低压或低温时，不能一次启动，多次

24、启动易损坏灯阴极，缩短灯管寿命启辉器寿命短，需经常更换频繁维修，易损坏灯具具预热功能，一次启动，可延长灯管寿命无需更换启辉器具异常状态保护功能，延长镇流器寿命3.2 电子镇流器的发展 1978年，飞利浦公司率先研制出电子镇流器。随着光源技术的进步和开发应用，电子镇流器已经历五代发展： 第一代：普通（简单）型电子镇流器 七十年代末生产，是低频向高频过渡的产品。多半采用简单电子线路，功能单一，缺乏可靠性和对电网影响考虑。电器性能差：功能因数小于0.6，电流谐波含量高达130%。无预热启动和异常保护功能，严重影响灯管和镇流器寿命，并对电视机等有严重干扰，已不再生产使用； 第二代：无源滤波“高功率因数

25、电子镇流器” 在第一代基础上，按IEC标准和国标GB15143/15144生产。采用无源滤波技术和功率因数校正电路（PFC），提高功率因数（0.9）、抑制谐波含量（THD30%），并设计预热启动、异常状态保护等功能，使镇流器性能和可靠性有较大改善，加上电路简单，成本较低，有较强市场竞争力。缺点是灯电流波峰系数CCF超过标准（1.7），对灯管寿命不利。此外，抗电磁干扰（EMI）差，易引起线路干扰； 第三代：有源滤波“高性能电子镇流器” 为克服电子镇流器电流谐波含量大而对电网污染（称“银网痼疾”），国外九三年开发出有功率因数补偿功能的高性能电子镇流器。采用有源滤波单端脉宽调制（PWM）技术，抑制电

26、流波形失真，实现了高性能：功率因素0.98，THD10%，CCF1.7。同时，采用预热软启动、零电压开关（谐波逆变）、电磁兼容（EMC）等新技术，使性能、可靠性进一步提高。缺点：电路较复杂，成本及生产工艺难度相对提高。但多管驱动镇流器（如240W以上）多半采用此技术，成本相对下降。 第四代：高性价比电子镇流器 九十年代起开发。特点是采用集成技术，省去振荡电路和磁环等，将部分元器件制成专用集成电路（ASIC）或混合厚膜电路，并采用有源谐振电路使逆变器线路简化，同时，广泛采用表面贴装器件（SMD）和技术（SMT），大大提高产品性价比和可靠性，是镇流器发展的主流； 第五代：特种电子镇流器 九十年代中

27、、末期，根据市场需要，相继开发出可调光、光控电子镇流器，并在高强度气体放电灯（HID）电子镇流器研制中取得进展。电子镇流器在气体放电灯自镇流荧光灯中几乎全部取代了电感式镇流器；表32 电子镇流器种类及特点类 别性 能优 缺 点应 用功率因数（）谐波含量(THD）灯电流波峰比（CCF）第一代普通型0.50.6130%2.5线路简单、成本低、 有节电功能；性能差、功率单一；小功率、电压波 动小；已逐步淘汰；第二代高功率因数0.9030%约2.0无源滤波，PFC电路有预热、异常保护功 能；性价比较高中功率广泛应用第三代高性能0.9810%1.7有源滤波，PWM电路高性能、功能齐全性价比适中中功率以上电压波动范围大多管驱动第四代高性价比0.9910%1.7集成技术（ASIC）和 厚膜电路应用SMD(SMT技术)性价比高推广应用第五代特种型0.9810%1.7可调光、光控开关HID灯电子镇流器已开发应用我国电子镇流器开发生产已有十几年历史，产品总体水平在第二、第三代，现状大体如表3-3； 表3-3 国产电子镇流器现状 项目类别预热启动异常保护电磁兼容THDCCF可靠性销 价(元/只)性价比应 用普通改进型不定不定