照明最新技术和性能的革新

发布于：2015-08-22 18:20:22 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

1 概述

几年以前，北美照明协会（IESNA）的一位主席对未来二十年内照明系统的前景提出了自已的观点，他预计未来的照明系统将会是很容易适应用户需求变化的并有完全集成功能的系统，而不是用一批独立元件的组合系统。

今天，令人兴奋的照明新技术不断开发出来，使得那位主席所预计的前景逐步成为现实，让我们关注其中某些新技术，如固态电子器件、光系统、通信和控制技术等。

2 镇流器系数（BF）的应用

目前，T8直管式荧光灯和电子镇流器被广泛选用。电子镇流器使用了固态电子器件，可以将60Hz的输入电流先整流，然后用变频器转换为2000～6000Hz的高频电流，该高频电流使荧光灯管点燃工作。具有高频电流的电弧流导致激活更多的荧光（磷）粉，提供更多的光输出。

使用电子镇流器的一个最大优点是充分考虑镇流器系数（BF）的作用。尽管在应用电磁式镇流器没有用BF的概念。镇流器系数（BF）是一个商用镇流器与一个BF为1的参考镇流器的光输出的比值。

那么，将T12荧光灯管都换成T8荧光灯管（灯管和灯具的数目不变），用BF为0.88值时，就可以提供等效的光输出。

同时，当照明系统的照度过低时，或者在直管荧光灯具成行布置中想减少灯管数量，规定用镇流器系数BF值为1.2。在这种情况下，由于BF系数较高，使得荧光灯管能够多提供30％的光亮。这就如同一个汽油发动机上安装了一个四套管汽化器，就比原有一个二套管汽化器发出更多的能量。使用了高BF值（1.2）可以不必耽心对荧光灯管的过激励。

3 要求超过HID（高强度放电）灯管的性能

T8灯管和电子镇流器的照明系统的性能又有提高，可以替代HID灯。通常，在高大的仓库中采用HID灯具，可以很好控制光亮，灯管的流明值很高。但是T8荧光灯管与金属卤化物（M－H）相比较，其使用时间较长，在开敞式灯具中眩光又很少，具有较好的维持流明特性，较好的显色性，开灯时响应更快。

在美国东北部的一家仓库将原来的金属卤化物灯（M－H）用能效高的T8荧光灯管替换，在该仓库的一个狭窄走廊中，采用了白色抛物面的直接/间接8英尺长工业灯具，按16英尺间距布置，提供的平均维持照度为5fc（fc：英尺烛光，1fc=10.76lx，编者注）（垂直），其最大比值为12∶1。用一个瞬时启动的电子镇流器可以点燃一个灯具中的四支F32T8XL/835灯管。当走廊处于待使用状态时，无源红外光敏元件能关掉无人使用时走廊中的80％灯具。

在散装贮存库和装船处所，安装9支12英尺长灯管的荧光灯具，按26×17英尺中心间距布置，可提供20fc水平照度的照明。

这种照明方案需耗费7万美元，大约需2年时间回收投资。

4 不断改进性能的HID灯管

HID灯管仍保持其高性能。特别是最新脉冲触发（PS）系列的金属卤化物灯（M－H）改进了标准金属卤化物灯（M－H）的照明性能，可代替已过时的高压钠灯系统。

新的额定功率为35～700W的脉冲触发（PS）型灯管，在电弧管中不需要触发电极。PS灯管的发光效率增高到110lm/W，灯管维护改进了80％左右，灯光的颜色仍是一致的，预热和重新点燃灯管的时间可缩短50％左右。

平均流明值较高的360W PS灯管（31500lm）的发光性能比平均流明值较低的400W标准灯管（28800 lm）要好。如果一个仓库内照明需要配置400支400W标准M－H灯管/镇流器的灯具，若使用新的360W PS灯管/镇流器，只需要配置360个灯具就可以了。

5 光波导技术提高视觉的舒适性

现在，很多工业场合，在悬吊式荧光照明灯具中安装有半折射式棱镜薄片。来自线状光源的光线沿着薄片的长度方向分布传送。该薄片上传送的一部分光线有控制地透过薄片，提供均匀的、一致的照明光。图1示出了光“波导”技术。

经过20多年的努力，办公室的照明目标已消除了光源的直射眩光，又能防止阴极射线管（CRT）的显示屏上的光幕反射，因为稍稍凸起的CRT屏幕几乎是垂直的，它反映出来自工作者背后灯具的反射眩光。因此，现在设计的荧光灯具，用深漫射格栅遮蔽灯管，或者采用悬吊式的非直射灯具。

当然，第二代个人计算机是用液晶显示（LCD）的全平屏幕显示器。全平屏幕以垂直线为基准向后倾斜约15°～30°。并且常常比眼睛所在平面低。现在有漫射格栅的荧光灯具□具有最高的光强。当观看倾斜的平面显示器时□就会产生不希望有的眩光。

一种新设计的灯具解决了这个问题，方法就是仔细地控制向下直射的这部分光线。由于该灯具的横截面是较薄的，灯具中有两支54W T5HO荧光灯管，光线从一个丙烯酸塑料板的两侧投射出来。见图2。

在丙烯酸塑料板底面的一块半折射薄片传送一个均匀的低眩光而向下照射。有24％的光流明是向下照射的，其余的光流明是向上投射的。用顶棚的亮度来平衡丙烯酸塑料板的亮度，该灯具就避免在液晶显示器（LCD）全平屏幕上产生的干扰反射或阴影。

6 光纤照明扩展了应用范围

让我们再次关注另一种光“波导”技术。尽管整个光纤市场只不过占照明工业的1％以下，但却是每年的美国照明商品展览会上持续引起参观人员关注的技术。特别是对用通常灯有不方便的场所更是如此，如很难接近或者存在责任问题的场所，使用光纤照明系统是有利的。

照明装置最振奋人心的新发展，包括了新的反射器和用于终端发射纤维的透镜。照明设计师和承包商都认为，仅仅看一本照明产品目录，从中选出灯具来组装该成套组件，是有困难的。

7 照明控制

在现代建筑物中，使用定时器，传感器，或光敏元件来实现照明自动控制功能是普遍的。选用各种建筑物自动化系统（特别是直接数字控制系统）来触发照明电路和接触器。

许多照明系统制造商正在网上工作，实现在他们的专用系统与开放协议DDC网络之间形成有限制的互用性。

低电压双绞线是DDC网络中最通用的传输介质，但要取决于频带宽度、距离及其他因素的要求。还有许多种传输介质，包括窄频带或扩展频谱的PLC（电力线载波）信号，射频（RF）发送器或红外（IR）发送器，都列入技术规程的表中。用路由器将直接数字控制网络通过调制解调器遍布在标准的或专用的电话线上，或者遍布在TCP/IP（传输控制协议/因特网协议）网络，如一个企业局内网或全球因特网上。

因特网协议是控制照明或任何地方的用电负荷的最重要的方法。

8 用因特网和传呼机技术控制照明

这是一种新技术，用传呼机控制照明来代替时钟和光电池。传呼机控制系统有三个元件，一是远程通信单元（RCU），即在你所要控制的照明灯的场所安装的远程接收盒；一是地面计算机，对接收机广播指令；一是卫星传呼机网络，进行前两者间的连接。

远程通信单元（RCU）包括一个用于控制照明的处理机，一个内装蓄电池的嵌入式时钟，一个传呼接收机，每日四次从卫星网络上获取信息。每次传输的短促脉冲串（burst）中包括了确切的时间（为了校准远程通信单元的时钟），该天的太阳的降落和升起的时间，以及任何接收到的对于当地程序指令的变换。因此，RCU可以在一天的任何时间关灯或开灯，或者根据太阳降落或升起的时间关灯或开灯。例如，控制器能在太阳降落前25min时开启停车场的照明灯，在早晨2：00时关灯。

新发展的广告牌照明系统可理想地消除浪费在室外广告照明电能的费用。广告牌照明将是传呼机控制器的最大市场。但是其他应用包括街道照明、停车场照明、建筑用泛光照明、发光信号板以及市政设施的室外照明等。传呼机控制器也适用于体育场馆或类似设施的室内照明。

不需要灯光时开灯会减少利润，管理人员希望对重要的照明负荷能按确切时间开关灯。美国北卡罗来纳州一个商业中心使用传呼机控制停车场照明、壁装及屋顶装泛光灯照明、人行道照明以及租户的显示信号板。有时，租户要延长开灯的时间，传呼机控制器能遥控改变预设的开关灯时间，是比较便宜的控制照明方法。

过去，必须打电话申请改变预设的开关灯时间，现在你接入制造商的Web网址，就能预设或改变开关灯时间。点击“单元编程”，显示编程页，输入姓名和密码，就可以为任何远程位置的任何电负荷设定时间表。

一人广告牌（或者其他电负荷）“有一个电灯泡烧坏了”，如系统中有一个双向无线通信装置和一个远程通信单元（RCU），就可传送出这个信息。这个控制系统能够在监控中心利用计算机控制和监测照明预设的开关灯时间。当发生一起在规定开关灯时间之外的故障时，该远程通信单元立即进行诊断，将有关信息返回监控中心。双向通信无线通信装置与RCU单元、电子邮件、传呼机/或传真机之间进行互相转发有关信息，然后通知用户。所报告的信息中包括断电、恢复供电以及灯泡损坏等。

通过对最新照明技术的了解，就可以扩大对所有照明项目的解决方法。如一个节能的仓库设计，具有完美照明环境的计算机站，会议中心或研究设施，或者与剧院建筑风格协调的照明方案等。

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