照明新技术

　

摘要：文章译自美EC＆M（2000年4月），介绍了照明的最新技术以及照明性能的革新，有助于提供高效的照明系统和节约电能。

关键词：照明镇流器 HID灯管 照明控制
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。

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　　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。
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