金属卤化物灯初始光效测量不确定度的评定

宁波出入境检验检疫局电气安全检测中心 舒 岳 陈淑丹 周 威

1.前言

金属卤化物灯，是家庭照明采光的优良产品，节能效率高、显色性好安装简便等特点。为了规范金属卤化物灯的节能效率管理，就要对金属卤化物灯的能效指标进行检测，建立一套系统的测试体系并对其不确定度进行评价。本文着重讨论金属卤化物灯能效的重要指标初始光效的测量不确定度。

2.测量条件和方法

2.1 主要仪器

杭州远方公司：2m积分球，HAAS-2000高精度快速光谱辐射计，WY3010精密数显直流稳压稳流电源，YF3211老炼架，D204光通量标准灯；日本横和公司：WT200数字功率计；美国艾普斯公司：AFC-11010变频电源；YF150HID基准镇流器。

2.2 测量方法

根据标准GB20054-2006《金属卤化物灯能效限定值及能效等级》[3]和GB 18661-2002 《单端金属卤化物灯》[4]的规定，金属卤化物灯初始光效应按以下的方法测量：首先，在15℃-50℃无风环境中，将被测的金属卤化物灯放置在老炼架上老炼100h。然后，在25℃±1℃的环境温度和无对流空气的环境中，将被测灯放置在积分球内，接上对应的基准镇流器，以额定电压和频率供电，进行初始光通量和功率的测量，通过初始光通量和功率计算得到初始光效。

3.数学模型

P——功率

φ——初始光通量

L——初始光效

4.不确定度的主要来源及其分析

4.1 由重复测量引起的不确定度分量[2]

由于样品的不稳定性、仪器测试条件、读数误差等因数的波动造成测试结果的不确定度分量，可以用A类不确定度评定。

4.2 由测量仪器引起的不确定度分量

由于仪器的设计及制造精度的不同，会给测试结果带来误差。测量主要测量两个项目：初始光通量和功率。因此只需考虑功率计和光谱仪的不确定度，这些分量用B类不确定度评定。

4.3 由实验室温度引起的不确定度分量

试验过程中，室温变化会引起荧光灯光输出的波动，这个分量用B类不确定度评定。但是，在测试过程中，通过控制相关的温度调节设备，可以使室内温度稳定在25℃±1℃的范围内，而在测试单个样品时保证室温的变化小于1℃，符合标准规定的范围，对测试的影响可以忽略，因此可以不考虑由此引起的测试误差。

5.不确定度的评定

本测试方法以亚明JLZ250KN.U4K.PSH型金属卤化物灯为例，来考核整个测试系统的不确定度，其测试条件为：电源：220V/50Hz；测试环境温度：25±1℃；基准镇流器：220V；2.1A；74Ω；光谱辐射计灵敏度选择：（01）高；光谱辐射计色度选择：快速测试。

5.1 采用基准镇流器点被测灯时功率的不确定度评定

5.1.1 A类标准不确定度计算

用基准镇流器点被测灯，系统稳定后在相同条件下用相同样品测试5次，每次测试间隔1个小时，测试数据如表1。

根据表1，得：

功率的实验标准差为：

样品测试时功率计标准A类不确定度[1]：

5.1.2 B类标准不确定度计算

功率计不确定度分量：

由校准证书（证书号DS-2012000099，校准日期2012年3月2日）得 功率计得扩展不确定度为0.2%，k＝2，则标准不确定度为

5.1.3 功率测量总不确定度分量

5.2 采用基准镇流器点被测灯时光通量的不确定度评定

5.2.1 A类标准不确定度计算

用基准镇流器点被测灯，系统稳定后在相同条件下用相同样品测试5次，每次测试间隔1个小时，测试数据如表1。

根据表1，得：

光通量的实验标准差为：

样品测试时光谱仪标准A类不确定度：

5.2.2 B类标准不确定度计算

光谱仪不确定度分量：

由校准证书（证书号NB26-1204-F0049，校准日期2012年3月2日）得 光谱仪的扩展不确定度为1.0%，k＝2 ，则标准不确定度为：

5.2.3 光通量总不确定度分量

5.3 合成不确定度的评定

合成不确定度公式：

其中：

将上述参数代入合成不确定度公式，得到合成不确定度Ulr=0.52（lm/W）。

6.扩展不确定度

7.结论

金属卤化物灯初始光效不确定度为U=kUlr=2×0.52=1.04（lm/W）（U由合成不确定度Ulr=0.52（lm/W），按置信度P=95%，包含因子k=2而得）。

表1 5次测量数据表

[1]葛宏斌,范洪梅,周海敏.电子镇流器能效因子测量结果不确定度的评定[J].中国照明电器,2005(7):14-17.

[2]中国合格评定国家认可委员会.电器领域不确定度的评定指南[M].北京:中国计量出版社,2006(8):19-47.

[3]中华人民共和国国家标准.GB20054-2006 金属卤化物灯能效限定值及能效等级[S].

[4]中华人民共和国国家标准.GB 18661-2002 单端金属卤化物灯[S].