無極燈技術的節能效果檢驗

山東煤炭技術學院 汪 棟

1.引言

隨著我國社會的迅猛發展，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。特別在近年，我國的用電量與電負荷量增加較快，多個省份都出現不同程度的缺電甚至是拉閘限電的現象，從而嚴重的影響了我國經濟發展和人民的生活水平。據調查，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電技術研究已逐步得到重視。本文將結合現有的各類工廣照明技術的特點，對無極燈照明的節能效果進行檢驗。

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，使燈泡內的氣體被擊穿形成等離子體，等離子體受激原子返回基態時，輻射出254nm的紫外線，燈泡內熒光粉受到紫外線激發而發出可見光。

3.高頻無極燈技術參數及系統組成

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。

高頻無極燈的系統組成主要包括以下幾個方面：

(1)高頻發生器

該部件主要組成有整流器、振蕩器、開關器件、濾波器、匹配網絡、電弧等效電路和驅動線圈。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。高頻發生器需要較穩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。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。高頻發生器輸出頻率為2.65MHz。

每種高頻發生器應與同型號耦合器和燈具組合使用。否則，將產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生器經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生器與耦合器。耦合器與同軸電纜固定連接，而高頻發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為磁芯散熱結構，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、內管、燈頭，其內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管，內管里面是耦合器。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上，并使銦網與放電熱接觸。一旦通電汞很快從輔助汞齊中蒸發出來，在10s內就可以使燈達到80%的光輸出。而當燈關掉時，銦網快速冷卻，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保持穩定的光輸出。輔助汞齊確保輸出快速穩定。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，取消了傳統的燈絲和電極，壽命長達6萬小時以上，是白熾燈60倍，節能燈12倍，高壓鈉燈4倍。

(2)高效節能

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

(3)綠色環保

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

(4)高顯色性

顯色指數達80以上，采用優質三基色熒光粉，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，無燈絲預熱，在-40°C-50°C范圍內，均可正常啟動和工作。

(10)高頻率因數、高可靠性

功率因數可高達95%以上，減少了無功消耗，節能降耗效果顯著。采用了電磁感應、高頻觸發和獨特的燈泡制作工藝，使整燈的可靠性極高，真正實現無人照管，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，防爆性能優越。采用電磁發光原理，并且是低氣壓放電燈，所以電能轉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產品。

5.效益分析

(1)經濟效益分析：某礦區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，每年節約電量21萬kWh，每度電按0.65元計算，每年節約電費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，每年節約維修費用5萬元。

(2)環境效益分析：每年可節約用電量：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.結論

該項目采用新型節能工廣照明技術太陽能路燈和高頻無極燈，技術先進，性能穩定，使用壽命長，節能，環保，是現行光源的必然替代品，它們無比優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，還有很大的經濟效益和環保效益，有很高的推廣應用價值，是現行光源的必然替代品。

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