无极灯技术的节能效果检验

山东煤炭技术学院 汪 栋

1.引言

随着我国社会的迅猛发展，人们对于能源的需求也在大幅度的提高，能源供需的矛盾日益显现。特别在近年，我国的用电量与电负荷量增加较快，多个省份都出现不同程度的缺电甚至是拉闸限电的现象，从而严重的影响了我国经济发展和人民的生活水平。据调查，全国照明用电量已占到总用电量的10%-12%。这样我国政府提出了“中国绿色照明工程”，从而对于各大工广照明的节电技术研究已逐步得到重视。本文将结合现有的各类工广照明技术的特点，对无极灯照明的节能效果进行检验。

2.高频无极灯及其他光源论述

无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成，其工作原理是：将高频电磁场能量以感应方式耦合到灯泡内，使灯泡内的气体被击穿形成等离子体，等离子体受激原子返回基态时，辐射出254nm的紫外线，灯泡内荧光粉受到紫外线激发而发出可见光。

3.高频无极灯技术参数及系统组成

选用交流无极灯功率40W，额定电压220V，启动电流0.19A，有效光通量3680lm，泡体平均温度54℃，寿命100000-120000h，色温2500K-6400K。

高频无极灯的系统组成主要包括以下几个方面：

(1)高频发生器

该部件主要组成有整流器、振荡器、开关器件、滤波器、匹配网络、电弧等效电路和驱动线圈。耦合器需要它来提供高频能量从而激励并维持灯泡中气体放电。高频发生器需要较稳定的过滤电路和振荡源，并有一个低谐波含量和高功率因数。所有电子元器件都装在一个铝制电源盒里，这有双重功能：屏蔽无线电频率干扰和进行热传导，以保证电子器件的长寿命。高频发生器输出频率为2.65MHz。

每种高频发生器应与同型号耦合器和灯具组合使用。否则，将产生电磁干扰或毁坏灯组件。

(2)耦合器

耦合器是指把能量从较高频的发生器经过线圈的耦合进入灯泡的装置。由导热棒、磁芯、绕线架、高温线、底座、同轴电缆和过渡件组成。

其中，高温线和磁芯的作用主要生成高频磁场，并通过中间导热棒，此时，线圈所产生多余放电和热能通过金属底座传至外面。底座主要功能是保证耦合器和灯泡连接，及把多余热量传给散热片。通过螺丝与灯具散热片连接。

用同轴电缆连接高频发生器与耦合器。耦合器与同轴电缆固定连接，而高频发生器则使用螺钉固定，目的是方便与灯具的连接。

铜制导热棒在灯泡中心处后即变为磁芯散热结构，有两层高温线在绕线架形成线圈：一层缠绕初级线圈，不过仅有一端与线圈连接，如此第二线圈电场就可以部分抵消第一线圈所产生电场，第二层输送电流，通过这一方式就能使公共模式的终端电压的干扰降到较低值。

(3)灯泡

灯泡主要组成有：涂有三基色荧光粉与保护膜的泡壳、辅助汞齐、汞齐、内管、灯头，其内部往往充有低气压汞和惰性缓冲气体。

在灯泡中间有一玻璃内管，内管里面是耦合器。通过塑料灯头，灯泡与耦合器连接在一起。这两部分的安装一般只需要一次，因为是长寿命灯，安装在灯具上后，不用再拆卸。但有时(例如：工作中或之后，需要换另外一种颜色的灯时)，灯泡需从耦合器上拆下来，但必须审慎。

表1 高频无极灯与其他光源的比较

无极荧光灯中有两种汞齐，主汞齐位于泡壳底部的短管中，一旦灯稳定工作它就提供汞原子。辅助汞齐放置在一个紧贴凹腔的铟网上，并使铟网与放电热接触。一旦通电汞很快从辅助汞齐中蒸发出来，在10s内就可以使灯达到80%的光输出。而当灯关掉时，铟网快速冷却，收集了灯泡中的大部分汞原子，以准备下次启动。主汞齐确保在一个较宽的温度范围内保持稳定的光输出。辅助汞齐确保输出快速稳定。在荧光粉与泡壳中间涂覆了一层保护膜，点亮6万小时后荧光粉的输出维持特性还维持在开始时的70%左右。

4.无极灯技术特点

(1)超长寿命

采用高频电磁感应耦合方式工作，取消了传统的灯丝和电极，寿命长达6万小时以上，是白炽灯60倍，节能灯12倍，高压钠灯4倍。

(2)高效节能

发光效率高，可达60Lm/W以上。比白炽灯节能70%以上，比高压汞灯、高压钠灯、金卤灯节能50%以上，具有极低运行成本和维护成本。

(3)绿色环保

采用固态汞齐和无铅玻璃，且使用的材料98%以上都可以循环利用，符合世界环保要求。

(4)高显色性

显色指数达80以上，采用优质三基色荧光粉，颜色不失真。

(5)电磁兼容

符合GB17743-1999标准。

(6)宽电压工作

电压在185V-255V可正常工作。

(7)无频闪、光衰小

工作频率为2.65MHz，国际通用。光线稳定，消除人眼疲劳，有益视力健康，是真正的“绿色照明”。2000小时光通维持率为92%，光衰仅8%；20000小时后光通维持率可达80%。目前市场上其它的节能灯，2000小时光衰为30%。

(8)瞬时启动再启动

启动和再启动时间均小于0.5秒，完全消除了灯丝启动的弊端，即开即亮，适合各种环境和场所照明。开关达3万次以上，安全无故障。

(9)适应温度范围大

采用汞合金技术，无灯丝预热，在-40°C-50°C范围内，均可正常启动和工作。

(10)高频率因数、高可靠性

功率因数可高达95%以上，减少了无功消耗，节能降耗效果显著。采用了电磁感应、高频触发和独特的灯泡制作工艺，使整灯的可靠性极高，真正实现无人照管，免维护。

(11)防震性能好，特别适用于防爆场所

因为无极灯无灯丝、电极，所以点灯位置任意，防爆性能优越。采用电磁发光原理，并且是低气压放电灯，所以电能转化为光能的效率极高。灯泡点燃时表面温度低，灯泡破碎时安全性好，非常适用于防爆场所。无极灯的许多指标已超过目前的HID产品。

5.效益分析

(1)经济效益分析：某矿区道路总共安装太阳能路灯103盏，高频无极灯30盏，原灯光源为250W高压钠灯，每盏路灯3个高压钠灯，按每天工作6小时计算，每年节约电量21万kWh，每度电按0.65元计算，每年节约电费14万元。同时太阳能路灯自动控制免维护，无极灯寿命长，减少了路灯的维护量，每年节约维修费用5万元。

(2)环境效益分析：每年可节约用电量：21万kWh，这样相当于每年减少用煤（按照中国火电厂煤耗为396克标准煤/kWh计算）：83吨；同样相当于减少废气排放(按照中国火电厂排放17.4克CO2/kWh，8克SO2/kWh计算)：CO2约3.65吨；SO2约1.68吨。

6.结论

该项目采用新型节能工广照明技术太阳能路灯和高频无极灯，技术先进，性能稳定，使用寿命长，节能，环保，是现行光源的必然替代品，它们无比优越的性能决定了使用范围非常广泛，因此具有广阔的市场空间。它不仅减少了路灯的维护量，降低了材料成本和人工费用，还有很大的经济效益和环保效益，有很高的推广应用价值，是现行光源的必然替代品。

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