山東煤炭技術(shù)學院 汪 棟

1.引言

隨著我國社會的迅猛發(fā)展，人們對于能源的需求也在大幅度的提高，能源供需的矛盾日益顯現(xiàn)。特別在近年，我國的用電量與電負荷量增加較快，多個省份都出現(xiàn)不同程度的缺電甚至是拉閘限電的現(xiàn)象，從而嚴重的影響了我國經(jīng)濟發(fā)展和人民的生活水平。據(jù)調(diào)查，全國照明用電量已占到總用電量的10%-12%。這樣我國政府提出了“中國綠色照明工程”，從而對于各大工廣照明的節(jié)電技術(shù)研究已逐步得到重視。本文將結(jié)合現(xiàn)有的各類工廣照明技術(shù)的特點，對無極燈照明的節(jié)能效果進行檢驗。

2.高頻無極燈及其他光源論述

無極燈由高頻發(fā)生器、耦合器和燈泡三部分組成，其工作原理是：將高頻電磁場能量以感應方式耦合到燈泡內(nèi)，使燈泡內(nèi)的氣體被擊穿形成等離子體，等離子體受激原子返回基態(tài)時，輻射出254nm的紫外線，燈泡內(nèi)熒光粉受到紫外線激發(fā)而發(fā)出可見光。

3.高頻無極燈技術(shù)參數(shù)及系統(tǒng)組成

選用交流無極燈功率40W，額定電壓220V，啟動電流0.19A，有效光通量3680lm，泡體平均溫度54℃，壽命100000-120000h，色溫2500K-6400K。

高頻無極燈的系統(tǒng)組成主要包括以下幾個方面：

(1)高頻發(fā)生器

該部件主要組成有整流器、振蕩器、開關器件、濾波器、匹配網(wǎng)絡、電弧等效電路和驅(qū)動線圈。耦合器需要它來提供高頻能量從而激勵并維持燈泡中氣體放電。高頻發(fā)生器需要較穩(wěn)定的過濾電路和振蕩源，并有一個低諧波含量和高功率因數(shù)。所有電子元器件都裝在一個鋁制電源盒里，這有雙重功能：屏蔽無線電頻率干擾和進行熱傳導，以保證電子器件的長壽命。高頻發(fā)生器輸出頻率為2.65MHz。

每種高頻發(fā)生器應與同型號耦合器和燈具組合使用。否則，將產(chǎn)生電磁干擾或毀壞燈組件。

(2)耦合器

耦合器是指把能量從較高頻的發(fā)生器經(jīng)過線圈的耦合進入燈泡的裝置。由導熱棒、磁芯、繞線架、高溫線、底座、同軸電纜和過渡件組成。

其中，高溫線和磁芯的作用主要生成高頻磁場，并通過中間導熱棒，此時，線圈所產(chǎn)生多余放電和熱能通過金屬底座傳至外面。底座主要功能是保證耦合器和燈泡連接，及把多余熱量傳給散熱片。通過螺絲與燈具散熱片連接。

用同軸電纜連接高頻發(fā)生器與耦合器。耦合器與同軸電纜固定連接，而高頻發(fā)生器則使用螺釘固定，目的是方便與燈具的連接。

銅制導熱棒在燈泡中心處后即變?yōu)榇判旧峤Y(jié)構(gòu)，有兩層高溫線在繞線架形成線圈：一層纏繞初級線圈，不過僅有一端與線圈連接，如此第二線圈電場就可以部分抵消第一線圈所產(chǎn)生電場，第二層輸送電流，通過這一方式就能使公共模式的終端電壓的干擾降到較低值。

(3)燈泡

燈泡主要組成有：涂有三基色熒光粉與保護膜的泡殼、輔助汞齊、汞齊、內(nèi)管、燈頭，其內(nèi)部往往充有低氣壓汞和惰性緩沖氣體。

在燈泡中間有一玻璃內(nèi)管，內(nèi)管里面是耦合器。通過塑料燈頭，燈泡與耦合器連接在一起。這兩部分的安裝一般只需要一次，因為是長壽命燈，安裝在燈具上后，不用再拆卸。但有時(例如：工作中或之后，需要換另外一種顏色的燈時)，燈泡需從耦合器上拆下來，但必須審慎。

表1 高頻無極燈與其他光源的比較

無極熒光燈中有兩種汞齊，主汞齊位于泡殼底部的短管中，一旦燈穩(wěn)定工作它就提供汞原子。輔助汞齊放置在一個緊貼凹腔的銦網(wǎng)上，并使銦網(wǎng)與放電熱接觸。一旦通電汞很快從輔助汞齊中蒸發(fā)出來，在10s內(nèi)就可以使燈達到80%的光輸出。而當燈關掉時，銦網(wǎng)快速冷卻，收集了燈泡中的大部分汞原子，以準備下次啟動。主汞齊確保在一個較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的光輸出。輔助汞齊確保輸出快速穩(wěn)定。在熒光粉與泡殼中間涂覆了一層保護膜，點亮6萬小時后熒光粉的輸出維持特性還維持在開始時的70%左右。

4.無極燈技術(shù)特點

(1)超長壽命

采用高頻電磁感應耦合方式工作，取消了傳統(tǒng)的燈絲和電極，壽命長達6萬小時以上，是白熾燈60倍，節(jié)能燈12倍，高壓鈉燈4倍。

(2)高效節(jié)能

發(fā)光效率高，可達60Lm/W以上。比白熾燈節(jié)能70%以上，比高壓汞燈、高壓鈉燈、金鹵燈節(jié)能50%以上，具有極低運行成本和維護成本。

(3)綠色環(huán)保

采用固態(tài)汞齊和無鉛玻璃，且使用的材料98%以上都可以循環(huán)利用，符合世界環(huán)保要求。

(4)高顯色性

顯色指數(shù)達80以上，采用優(yōu)質(zhì)三基色熒光粉，顏色不失真。

(5)電磁兼容

符合GB17743-1999標準。

(6)寬電壓工作

電壓在185V-255V可正常工作。

(7)無頻閃、光衰小

工作頻率為2.65MHz，國際通用。光線穩(wěn)定，消除人眼疲勞，有益視力健康，是真正的“綠色照明”。2000小時光通維持率為92%，光衰僅8%；20000小時后光通維持率可達80%。目前市場上其它的節(jié)能燈，2000小時光衰為30%。

(8)瞬時啟動再啟動

啟動和再啟動時間均小于0.5秒，完全消除了燈絲啟動的弊端，即開即亮，適合各種環(huán)境和場所照明。開關達3萬次以上，安全無故障。

(9)適應溫度范圍大

采用汞合金技術(shù)，無燈絲預熱，在-40°C-50°C范圍內(nèi)，均可正常啟動和工作。

(10)高頻率因數(shù)、高可靠性

功率因數(shù)可高達95%以上，減少了無功消耗，節(jié)能降耗效果顯著。采用了電磁感應、高頻觸發(fā)和獨特的燈泡制作工藝，使整燈的可靠性極高，真正實現(xiàn)無人照管，免維護。

(11)防震性能好，特別適用于防爆場所

因為無極燈無燈絲、電極，所以點燈位置任意，防爆性能優(yōu)越。采用電磁發(fā)光原理，并且是低氣壓放電燈，所以電能轉(zhuǎn)化為光能的效率極高。燈泡點燃時表面溫度低，燈泡破碎時安全性好，非常適用于防爆場所。無極燈的許多指標已超過目前的HID產(chǎn)品。

5.效益分析

(1)經(jīng)濟效益分析：某礦區(qū)道路總共安裝太陽能路燈103盞，高頻無極燈30盞，原燈光源為250W高壓鈉燈，每盞路燈3個高壓鈉燈，按每天工作6小時計算，每年節(jié)約電量21萬kWh，每度電按0.65元計算，每年節(jié)約電費14萬元。同時太陽能路燈自動控制免維護，無極燈壽命長，減少了路燈的維護量，每年節(jié)約維修費用5萬元。

(2)環(huán)境效益分析：每年可節(jié)約用電量：21萬kWh，這樣相當于每年減少用煤（按照中國火電廠煤耗為396克標準煤/kWh計算）：83噸；同樣相當于減少廢氣排放(按照中國火電廠排放17.4克CO2/kWh，8克SO2/kWh計算)：CO2約3.65噸；SO2約1.68噸。

6.結(jié)論

該項目采用新型節(jié)能工廣照明技術(shù)太陽能路燈和高頻無極燈，技術(shù)先進，性能穩(wěn)定，使用壽命長，節(jié)能，環(huán)保，是現(xiàn)行光源的必然替代品，它們無比優(yōu)越的性能決定了使用范圍非常廣泛，因此具有廣闊的市場空間。它不僅減少了路燈的維護量，降低了材料成本和人工費用，還有很大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，有很高的推廣應用價值，是現(xiàn)行光源的必然替代品。

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