照明的节能技术ppt

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1、1,照明的节能技术,复旦大学 光源照明工程系 刘跃群,2,是当今世界各国普遍关注的三大社会问题，并直接影响到人类社会的可持续发展。,人口、节能和保护环境,3,绿色照明的定义：,旨在节约能源和保护环境的照明的一种通俗而形象的描述。其内涵是选用光效高的优质节能的照明产品，再用科学方法经精心的照明设计，从而创造出一个功能合理、经济适用、节约能源的优良照明环境。,4,各种光源种类的能耗使用比例,5,能耗趋势,6,道路照明节能途径,光源 例如LED 微波硫灯 节能镇流器 LC镇流器 光源运行方式 例如变功率 过电压保护 电抗法 系统管理 例如智能控制 集中管理,7,现代传统照明采用光源： 白炽灯：效率低

2、，15 lm/W 气体放电灯:效率高，平均75 lm/W,显色性差。 二十一世纪的崭新光源：LED，效率高，期望达到200lm/W,其独特的技术优势其他光源无法比拟。色彩范围可以覆盖色度坐标的80%90%，优于NTSC电视标准，显色性很高。利用三基色原理，可以得到几乎全部色彩，色彩艳丽，在夜景照明中极为醒目。,LED的技术优势,8,高效率，输入电能转换光能效率最,长寿命，是普通灯具的十数倍乃至几十倍以上,低能耗，与同照度镀内胆漆灯相比，耗电仅1/81/10,一灯七色，色泽稳定，不受使用年限影响色差,安全可靠，LED灯属冷光源类，不产生热量,操作方式多样，既可与PC联机，又可与普通灯泡一样使用,

3、新技术，发光方式为电子跃迁辐射复合发光,9,科学使用,1.在夜景、标识、小光通照明方面，LED已经牢固确立技术优势。 2.大光通照明方面，LED代表了技术方向，实际应用还有很多具体问题。 性价比 总体光效现在还不很高(约65Lm/W) 光度分布与灯具效率 灯具造型与传统审美观念,10,微波硫灯,11,无极荧光灯 大功率节能灯,近期的热点,12,节能电感镇流器,13,在绿色照明工程中，镇流器是一个极为重要的光源电器配件。它的发展受到许多方面的关注。 是电子镇流器还是电感镇流器？这是各方面人士存在较大分歧的一个问题。我们认为：根据这两类镇流器的原理、技术依据、历史发展和使用统计来看，小功率气体放电

4、光源（40W以下）应该坚持以电子镇流器为主，因为它节能效果明显，一体化程度高；而对于高强度气体放电光源（100W以上）目前还是应该以电感镇流器为主，因为它节能效果与电子镇流器相当，电路可靠度高。,14,电感镇流器必须是节能型的。即节能型电感镇流器。 国内大量的电感镇流器仍是传统型老产品，其性能稳定，价格便宜，但功率损耗大。从我国的国情出发，如果把传统电感镇流器更新为节能型的，将会取得可观的节能效果，而且在技术上、经济上皆是可行的。根据预测，如果将目前中国传统电感镇流器年产量100%转为节能电感镇流器，每年可以节电9亿千瓦小时。这相当于节省11.16亿元新建电厂投资，减排100万吨二氧化碳。,1

5、5,节能型电感镇流器的技术特性,节能电感镇流器与一般传统电感镇流器区别在于三个基本参数： 镇流器功耗限定的上限值， 系统功率因素的最小值 符合要求的启动电流。,16,节能要求,17,对镇流器的技术要求 （正常使用）,灯的电压电流值符合国家标准。 初始启动电流不超过规定值的上限。 电流谐波总值不影响灯的寿命。 电流谐波总值不影响功率因子调整至0.8以上。 温升不超过120度。,18,对镇流器的技术要求 （非正常使用）,电源电压提高10%（243V），电流有规定值。 在200度烘箱中，能连续工作7昼夜。 电气绝缘能耐压3000V一分钟，不发生击穿。,19,初始启动电流超过规定值的上限，将缩短灯的寿

6、命。 大部分传统镇流器由于这时工作在铁心的饱和区，初始启动电流较大。 节能型镇流器由于这时工作在铁心的线性区，启动电流不会很大。,20,电流谐波总值太大使灯的寿命缩短。,以电容镇流为例：,21,电流波形因子与灯寿命的关系,22,电流谐波总值太大使灯的功率因子无法用电容补偿。,灯电压是基波（50Hz),灯电流包括基波和高次谐波，高次谐波与基波的乘积的平均值为零，所以高次谐波电流不作有用功。 此高次电流无法用电容补偿。,23,电源电压提高10%（243V），电流有规定值。传统镇流器往往作不到这一点，这是引起事故的重要原因（烧毁、火警）。 在200度烘箱中，能连续工作7昼夜。也是为了防止意外事故的发

7、生。传统镇流器往往在这一点上过不了测试检验。,24,传统型镇流器与节能型镇流器的比较,25,电流波形比较,节能镇流器,传统镇流器,结论：节能镇流器能有效防止波形 失真，提高灯的寿命。,26,功率因子补偿比较,节能镇流器,传统镇流器,结论：由于节能镇流器的电流波形失真小，功率因子补偿很容易补偿至最大值。,27,电压增加10%电流增幅比较,节能镇流器,传统镇流器,结论：在异常情况下，传统镇流器电流增幅极大，容易引起事故，而节能镇流器不存在这个问题。,28,镇流器自身能耗比较,29,镇流器寿命比较,镇流器寿命取决于镇流器的温度。 温度与寿命的关系呈对数关系，温度低10度，寿命增加一倍。 节能镇流器的

8、温度比传统镇流器低40度左右，因此它的寿命是传统镇流器的16倍，理论寿命可以达到50年。,30,节能镇流器外形,31,EC型镇流器外形,32,EC型镇流器尺寸,33,OM型镇流器外形,34,OM型镇流器尺寸,35,OG型镇流器外形,36,OG型镇流器尺寸,37,环型镇流器,38,节能镇流器的理论依据,39,节能设计原则,40,设计方法,令j为电流密度，则线圈导线的截面积为：,线圈导线截面积之和，即铜的截面积为：,引入铁芯的占空系数kc和铜线的占空系数km，得：,41,节能镇流器常用铁心,42,交流电感镇流器的几个实用公式,43,系统功率因数是节能型镇流器的重要参数,一般情况下将系统功率补偿到0

9、.85以上,44,环型镇流器的技术优势,45,电感镇流器的自身能耗,磁滞损耗材料 涡流损耗材料与工艺 铜阻损耗材料与磁路结构 漏磁损耗工艺与磁路结构 介质损耗材料 延迟损耗材料,46,与其他形状相比较，环形的周长最短，所需要的励磁电流最小。,47,按照电磁场理论，磁场强度（磁力线）的散度等于零，也即磁力线呈平滑封闭状，不可能出现拐点，环形利于磁力线分布。使铁芯体积最小，减少了铁损。,48,环形铁芯由铁片卷绕而成，易于大幅度提高紧密度，因而把漏磁减少到最小，漏磁损失和工频基本可以消除。,49,铁心损失:,50,智能控制照明节能产品,时间预置型单灯节能器 适用于新道路工程 适用于老道路改造 时间预

10、置型多灯节能器 扩频载波式集中控制节能系统 无线遥控式集中控制节能系统,51,时间预置型单灯节能器 (适用于新道路工程),原理： 虽然目前节能型照明器具发展很快，但仍难以获得大幅度降低能耗的效果。时间预置变换式节能电感镇流器，除了优化镇流器本身的结构外，在光源运行的方式上还作了改进，即在不降低道路交通的安全性前提下，根据道路交通的车流与人流统计情况，预置时间进行功率变换。通俗地讲，就是在交通繁忙的时候，灯运行在大功率状态；在车少人稀的时候，镇流器能自动变换，使灯能在60%的额定功率处运行，由此达到节能的目的。 其运行图如下：,52,53,组成： 时间预置变换式节能电感镇流器由三部分组成： 节能

11、电感镇流器 专门设计，合理的磁路机构和铁磁材料使镇流器的自身能耗减少50%。节能电感镇流器的设计将在后面详述。 时间预置变换电路 电路设三个时间预置端口，使镇流器按照预置条件，变换电感量，使灯功率也随着发生变换。 电子启动器 输出符合所接光源的触发脉冲（幅度和宽度）。,54,特点： 整套装置运行稳定，可靠性高，节能效果达到30%以上。而且价格低廉，一次性投资的增加，不到五个月就能回收。由于减少了光源和镇流器满负荷运行的时间，使它们的有效寿命也得到提高。,55,适用于老道路改造,原理： 基本原理与新道路工程的相同，就是把串联电感与控制电路作成一个整体，独立于原来的照明系统。,运行图：,56,特点

12、： 不需要对原来的灯系统进行改动，在进线处增加一个节能器就可以。节能器全封闭型，能防潮防水，温升45度以下。能有效提高灯寿命一倍以上。,57,时间预置型多灯节能器,利用线性电抗器，接入灯电路中，使电路的总阻抗可以进行变换，从而使灯的功率随之发生变化。如果变化次序是根据照明环境的需要而设定，即在正常情况下，灯按设计要求在额定功率下运行；在一些特殊情况下（例如道路照明的深夜；火车站无火车通过时；亮化工程的非重大节日时等等），灯不能熄灭，但不必照度很大，而且又要兼顾均匀性，这时可以使灯降功率运行。具体方法是串联接入电抗器，增大电路阻抗使灯功率下降。这种方法称之为电抗器法。 考虑技术工艺和市场等因素，

13、一般而言，电抗器法的变换设为两挡，即满功率与降功率。换档通过机电器件或电子电路来实现。具体电路原理图如下。常规的灯电路在图后。,58,59,60,实际应用是一个电器设备：,61,特点： 节能效果显著，可达30%以上。 线路可靠，基本不需要维修，寿命为20年以上。 一次性投入成本很小，不必对原有线路进行大量的改造工作。 延长灯、灯具与附属电器的寿命2-4倍。,62,扩频载波式集中控制节能系统,系统原理图：,63,单 灯 原 理 图,64,特点： 用中央集中控制的方法，对所有灯具实施轻松自如调控 可对系统内任意一套灯实现开、关和降功率运行三种状态的调控 既可程序化自动运行，也可人工操作 节能效果达

14、到40%，而且使光源及附件的寿命延长三至四倍,65,系统的创新点 与一般控制系统只控制开、关两种状态不同，增加了降功率运行的控制。使节能效果、光源及附件寿命延长的优点明显突出。 与一般调控装置（例如西班牙塞里克鲁公司的NE智能调控装置）不同，通过降低灯电流的方法实现降功率，使灯能使用至极限寿命。此项技术已经通过上海市科委鉴定。而不是通过降低灯电压的方法实现降功率，由于降低了二次启动电压，灯后期无法点燃。 采用节能型电感镇流器，能耗下降50%，寿命可达20年以上。 系统特点： 舒适的操作性能： 可以简单地同时开启及关闭一个区域内所有的照明灯具，并且按计算机的几个键，就能切换到一个合适灯光情境的场

15、面。 创造有效率的照明环境、实现节约能源的功能： 整个系统的照明状态可以在监控室、管理室来做集中控制与监视，将可以有效的做到集中监控管理，以节省更多的能源 施工简单化：因为采用无线遥控和扩频载波多重传送方式，所以不管是1个路或100个路皆无需另外敷设讯号线，所以较以往的传统配线器具在配之特性方面可以节省更多的线路，成本简化了许多，同时兼具低电压安全。 容易设定的方便性：提高了系统设计、成本估算的速度，而材料准备、安装和系统更改也变得简单且更具经济效益。 可变更设定的经济性：当照明控制范围需要变更时，只需要重新在程序中增设新的地址即可，非常快速与容易，并且不用重新配线。 由于系统的弹性设计，只要

16、选用必要的元件，就能做出一个满足需求的最佳系统。,66,无线遥控式集中控制节能系统,67,中心 系统通讯及管理功能 统计查询功能 资料维护及管理功能 故障报警功能 打印报表功能 系统维护功能等,68,电子地图辅助管理 统计查询功能，报表打印功能,69,智能执行终端 智能执行终端以单片机为核心,配以各种功能模块组成，具有智能化的执行能力，可根据调度端的命令完成现场信息的收集、路灯开关灯控制、降功率控制等功能。,70,71,72,、双功率镇流器 （与功率转换器结合使用）,所谓双功率镇流器实际是一种节能型的电感镇流器，它的电感量可以进行变换，从而使灯的功率随之发生变化。如果变化次序是根据照明环境的需要而设定，即在正常情况下，灯按设计要求在额定功率下运行；在一些特殊情况下（例如道路照明的深夜；火车站无火车通过时；亮化工程的非重大节日时等等），灯不能熄灭，但不必照度很大，而且又要兼顾均匀性，这时可以使灯降功率运行。具体方法是变换镇流器