浅谈电气自动化技术在照明工程中的应用

2020-12-22张芷晗郑全新

福建茶叶 2020年3期

张芷晗，郑全新

（荆楚理工学院，湖北荆门 448000）

1 电气自动化与照明工程概述

电气自动化技术最早主要是研究电能的生产、输送、分配与应用的技术集合，是促进现代工程技术发展的核心和关键性技术之一。随着科学技术的发展，在21世纪的今天，电气自动化技术的几乎与所有电子、电气、工业自动化、智慧农业、智能建筑等工程相融合。电气自动化技术的发展水平成为一个国家的总体经济实力和科学技术水平的象征。

照明工程是指采用各种光源去满足各种环境所需照明要求的工程，其内容不仅包括光源、灯具及控制系统的研究、制造及安装施工，还包括光度和色度的测量及视觉评价。在照明工程的初期人们认为照明就是越亮越好，并没有考虑空间的亮度和色温还要显色性等指标对于照明效果的影响，没有一个系统的认识，也没有认识到眩光和反射等等问题。根据照明工程的敷设环境来分，主要分为室内照明和室外照明。室内照明主要指住宅、办公室、教室、工业厂房等建筑物的照明，室外照明主要指道路、广场、景区、公园等区域的照明。

2 照明工程的灯具

2.1 光源

将电能转化为光，应用于照明工程中的光源大致可以分为三类：第一类是热幅射光源，是将电能转化热能进而转化为光能的光源，如白炽灯等；第二类是气体放电光源，是利用高压的气体放电现象将电能再转化成光能的光源，如荧光灯、高压汞灯、卤钨灯等；第三类是近些年来发展起来的半导体光源,如LED灯。下面介绍几种较为典型的光源。

2.1.1 紧凑型荧光灯

紧凑型荧光灯即节能灯，是取代白炽灯唯一适宜光源，配有电子镇流器的紧凑型荧光灯适用于餐厅、酒店、住宅等场所，紧凑型荧光灯比白炽灯的照明效果好，节能环保，符合节能减排的发展要求。随着科学技术的发展，紧凑型荧光灯的技术不断改进，正朝着高效能、高质量方向发展，其外观审美性得以大大提高寿命不断延长，经济效益和生态效益明显提高。

2.1.2 高压钠灯

高压钠灯是一种高强度气体放电光源，是利用弧光放电原理制作的光源。为产生高压，达到高压钠灯的燃点，让高压钠灯正常工作，镇流器是高压钠灯必不可少的组成部分（可采用触发器）。镇流器的性能直接影响高压钠灯的质量、使用寿命、发光效率等。高压钠灯同其他类型的光源相比有制造成本较低，使用时间长，后续成本也低等优势，且发光效率高、寿命长、透雾强、耗电少，非常适合用于室外照明，如广场照明、庭院照明、植物栽培等场所。

2.1.3 LED灯

利用半导体作为光源能够有效的实现节能环保，是电气技术和照明工程完美结合和全新突破，其中最为典型的是LED灯，LED灯本质上是是利用发光二极管作为光源。LED灯具有节能环保，使用寿命更长，照明效果理想的优点，其经济效益和生态效益，社会效益都十分显著。近年来随着电力电子技术的发展，LED作为固态光源，光效不断提高，价格不断下降。LED的功能要远远超过三基色荧光灯具，它具有的高亮度、节能、色彩选择多、使用寿命长、价格低等优势，使得LED在照明工程的应用会越来越普及，具有全面取代其他光源是趋势。

3 照明工程中的开关

开关是照明工程的重要组成部分，起开启和关闭照明灯具的作用。随着科学技术的不断发展和运用，各种新型，具有创新特点的的灯具开关不断出现，这里重点介绍照明工程中的软开关技术。

软开关并不像传统的开关一样存在实体的触点，而是一种开关过程，是虚拟的程序。之前所说的镇流器技术有利于降低开关电源的能量损耗，但这种镇流器的使用，可能会导致开关噪声的增加，还存在多种其他方面的问题。照明开程中引入软开关技术可为用户提供较高的服务保障，在实现高频化的同时降低噪音。在开关过程前后引入谐振，控制电流电压使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，这样就能够消除电压电流重叠问题，同时还可以降低电压电流的变化率，来降低电网中的电磁干扰问题，减小了电网的运行压力，还大大减小甚至消除开关损耗和噪声。软开关切断和接通负载不是瞬间突然地完成，而是有一个连续变化的过程。一盏灯开启时不是直接由暗变亮的，而是由暗变为微亮再到全亮的一个连续的过程。这样可以避免特别在比较昏暗的情况下灯光变化突然对人眼造成的不适。

4 照明设备中的镇流器

传统的照明电气设备频闪问题十分严重，在频闪光源下生活和工作，对人的视力会带来不同程度的损伤。为解决频闪问题，改善照明环境，为人们的生活和工作带来更好的照明体验，将镇流器技术应用于照明工程，即采用灯具配合合适的灯具附件——镇流器。

电感镇流器是在硅钢制作的铁芯上缠漆包线制作而成，起到一个限流的作用。电感镇流器就会自感产生高压，起到一个限流的作用使荧光灯更好的工作。由于电感镇流器在灯管工作时，始终有电流通过，所以容易产生振动和噪声，并且容易发热，用的时间过长，还容易烧毁。由于电感镇流器存在耗能高，体积大，功率因数低，启动性能差等缺点，因而逐步被电子镇流器所取代。

电子镇流器的原理是将工频交流电转换成高频交流电加到灯丝上，使灯丝进入发光状态。其中的高频电感能够限制电流的增大，保证灯管获得正常工作所需的电压和电流，具有节能、降耗、频闪低、发光稳定、功率因数高、灯管寿命长、噪音低等诸多优点。无论是在提高能效，还是提高光源质量，电子镇流器灯具都远远超出电感镇流器灯具。

电子镇流器工作时会产生谐波，当大量模拟式的电子镇流器一起工作时会产生相互干扰，存在严重的安全隐患，随着电气自动化技术的发展，人们研发出数字式镇流器。数字式电镇流器结构比较复杂，缺陷比较小，但是造价太昂贵。随着科学技术的进步，数字式镇流器在照明灯具中的应用成为未来发展的趋势。

5 光纤照明技术的应用

光纤是光导纤维的简称，是将玻璃抽成丝制成光的导体，光在光纤中传输不改变光原有的波形特性。光纤在通信领域被广泛应用，能大大提升的信息传输的速度，促进了通信技术的发展。光纤照明是通过光纤将光源传导到指定的位置。

光纤照明的优势：光源易于更换维修，光纤的两个组件中光纤的使用寿命有二十年之久，而投射主机是可分离下来进行更换与维修；发光点体型小、重量轻，它可以制做成很小的尺寸，可以放在任何需要照明的位置；它的光与电是分离的，适用于比较危险的场所最好是光电分离的，比如水池、游泳池等有人员直接接触的场所；对于易燃易爆物体的场所，应用光纤照明可有效隔离电源和发热源，使照明更加的安全；经光纤传导而来的光可将紫外线与红外线过滤除掉，可以使文物等特殊物品免受紫外线与红外线光伤害；光纤照明可以自动变换光色，营造特殊的空间氛围，适宜作景观照明。光纤在照明技术的日趋成熟，光纤照明将在建设工程中得到更为广泛得应用。