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,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2–1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18799~34500~1000光线柔和、稳定,成本低;光效低、寿命短室内外卤钨灯60~7020~50第二代气体放电光源荧光灯193840~505000光效较高、显色性提高室内低压钠灯30~4054~144色单一、显色性差道路、隧道高压汞灯大功率氙灯50~6040~50室内、泛光照明第三代细管径荧光灯(T8、T5)70~9550~1055000~20000三基色、体积小、寿命长;功率小;室内紧凑型荧光灯70末高压钠灯66~8055~140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60~9080~125新光源耦合放电高频无极灯9055~65﹥40000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、低温性能好;光效低微波放电微波金卤灯90末80~110﹥30000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40~50Lm/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(1~1.5倍),显色性好(Ra﹥60),寿命6000小时以上,广泛用于道路、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2–2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5~10009~3490~100500~1000不明显大普通荧光灯3~12540~50﹥602000~5000明显小紧凑型荧光灯(电子节能灯)3~2650~105﹥606000~8000无小HID灯(HPS、MH)35~100055~14060~9020000不明显大表2–3主要灯种节电效果比较灯种替代光源节电比例(%)使用、替代情况备注T12荧光灯白炽灯70~73室内外照明,无条件替代粗管径T8荧光灯T12荧光灯10~20室内照明,逐步替代细管径T5荧光灯T8荧光灯20~30同上细管径紧凑型荧光灯白炽灯70~83室内照明(调光要求除外)电子节能灯高压钠灯(HPS)高压汞灯56~60道路、场馆,逐步替代金属卤化物灯(MH)高压汞灯42~46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(φ38㎜)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(φ26㎜)细管径荧光灯,目前已逐步替代T12管。T8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2–4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(ф16)T8(ф26)T10(ф32)T12(ф38)发光颜色日光色(RR)暖白色(RN)冷白色(RL)等表2–5T8荧光灯主要参数类型功率(W)长度(mm)光通量(Lm)光效(Lm/W)寿命(h)经济型(普通荧光粉)1860010505880003612002500698000豪华型(三基色荧光粉)186001500831600036120033509316000●九五年,飞利浦、美国GE公司相继生产T5荧光灯(ф16mm),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85~95);表2–6常用细管径荧光灯产品管径Ф(mm)功率(W)替代产品备注T8(略新)2636T12/40W北美已结束欧洲已开始1836T12/20WT8(较新)2632T8/36W北美已开始T5(最新)1628T8/36W将开始1614T8/18W2.2.2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3000~5000小时(国外10000小时);●CFL分整体式(一体灯)和分离式两类。发展方向是一体灯,原因:―互换性好,有H、U、π、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2–7CFL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40W4003146.511W替代60W6004973.515W替代75W900609020W替代100W120080120●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/W(是白炽灯7-8倍),寿命1万小时以上;图2–1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1~2万小时。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2–8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)250W5112180400W55132951000W60147112显色性(Ra)20~4030~6565~902.3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