金屬鹵化物燈初始光效測量不確定度的評定

寧波出入境檢驗檢疫局電氣安全檢測中心 舒 岳 陳淑丹 周 威

1.前言

金屬鹵化物燈，是家庭照明采光的優良產品，節能效率高、顯色性好安裝簡便等特點。為了規范金屬鹵化物燈的節能效率管理，就要對金屬鹵化物燈的能效指標進行檢測，建立一套系統的測試體系并對其不確定度進行評價。本文著重討論金屬鹵化物燈能效的重要指標初始光效的測量不確定度。

2.測量條件和方法

2.1 主要儀器

杭州遠方公司：2m積分球，HAAS-2000高精度快速光譜輻射計，WY3010精密數顯直流穩壓穩流電源，YF3211老煉架，D204光通量標準燈；日本橫和公司：WT200數字功率計；美國艾普斯公司：AFC-11010變頻電源；YF150HID基準鎮流器。

2.2 測量方法

根據標準GB20054-2006《金屬鹵化物燈能效限定值及能效等級》[3]和GB 18661-2002 《單端金屬鹵化物燈》[4]的規定，金屬鹵化物燈初始光效應按以下的方法測量：首先，在15℃-50℃無風環境中，將被測的金屬鹵化物燈放置在老煉架上老煉100h。然后，在25℃±1℃的環境溫度和無對流空氣的環境中，將被測燈放置在積分球內，接上對應的基準鎮流器，以額定電壓和頻率供電，進行初始光通量和功率的測量，通過初始光通量和功率計算得到初始光效。

3.數學模型

P——功率

φ——初始光通量

L——初始光效

4.不確定度的主要來源及其分析

4.1 由重復測量引起的不確定度分量[2]

由于樣品的不穩定性、儀器測試條件、讀數誤差等因數的波動造成測試結果的不確定度分量，可以用A類不確定度評定。

4.2 由測量儀器引起的不確定度分量

由于儀器的設計及制造精度的不同，會給測試結果帶來誤差。測量主要測量兩個項目：初始光通量和功率。因此只需考慮功率計和光譜儀的不確定度，這些分量用B類不確定度評定。

4.3 由實驗室溫度引起的不確定度分量

試驗過程中，室溫變化會引起熒光燈光輸出的波動，這個分量用B類不確定度評定。但是，在測試過程中，通過控制相關的溫度調節設備，可以使室內溫度穩定在25℃±1℃的范圍內，而在測試單個樣品時保證室溫的變化小于1℃，符合標準規定的范圍，對測試的影響可以忽略，因此可以不考慮由此引起的測試誤差。

5.不確定度的評定

本測試方法以亞明JLZ250KN.U4K.PSH型金屬鹵化物燈為例，來考核整個測試系統的不確定度，其測試條件為：電源：220V/50Hz；測試環境溫度：25±1℃；基準鎮流器：220V；2.1A；74Ω；光譜輻射計靈敏度選擇：（01）高；光譜輻射計色度選擇：快速測試。

5.1 采用基準鎮流器點被測燈時功率的不確定度評定

5.1.1 A類標準不確定度計算

用基準鎮流器點被測燈，系統穩定后在相同條件下用相同樣品測試5次，每次測試間隔1個小時，測試數據如表1。

根據表1，得：

功率的實驗標準差為：

樣品測試時功率計標準A類不確定度[1]：

5.1.2 B類標準不確定度計算

功率計不確定度分量：

由校準證書（證書號DS-2012000099，校準日期2012年3月2日）得 功率計得擴展不確定度為0.2%，k＝2，則標準不確定度為

5.1.3 功率測量總不確定度分量

5.2 采用基準鎮流器點被測燈時光通量的不確定度評定

5.2.1 A類標準不確定度計算

用基準鎮流器點被測燈，系統穩定后在相同條件下用相同樣品測試5次，每次測試間隔1個小時，測試數據如表1。

根據表1，得：

光通量的實驗標準差為：

樣品測試時光譜儀標準A類不確定度：

5.2.2 B類標準不確定度計算

光譜儀不確定度分量：

由校準證書（證書號NB26-1204-F0049，校準日期2012年3月2日）得 光譜儀的擴展不確定度為1.0%，k＝2 ，則標準不確定度為：

5.2.3 光通量總不確定度分量

5.3 合成不確定度的評定

合成不確定度公式：

其中：

將上述參數代入合成不確定度公式，得到合成不確定度Ulr=0.52（lm/W）。

6.擴展不確定度

7.結論

金屬鹵化物燈初始光效不確定度為U=kUlr=2×0.52=1.04（lm/W）（U由合成不確定度Ulr=0.52（lm/W），按置信度P=95%，包含因子k=2而得）。

表1 5次測量數據表

[1]葛宏斌,范洪梅,周海敏.電子鎮流器能效因子測量結果不確定度的評定[J].中國照明電器,2005(7):14-17.

[2]中國合格評定國家認可委員會.電器領域不確定度的評定指南[M].北京:中國計量出版社,2006(8):19-47.

[3]中華人民共和國國家標準.GB20054-2006 金屬鹵化物燈能效限定值及能效等級[S].

[4]中華人民共和國國家標準.GB 18661-2002 單端金屬鹵化物燈[S].