电力需求侧管理（DSM）讲座三[照明节电]

电力18讯：    电气照明是最先进的现代照明方式，它是由电能转化为可见光能而发出光亮。电气照明灯具，包括电光源和照明器具两个部分。电光源指发光的器件，如灯泡和灯管等，器具指包括引线、灯头、插座、灯罩、补偿器、控制器等等，照明节电与整个照明灯具的选择、安装和使用都有直接的关系，这里重点讨论电光源，它是照明节电的主要器件。
一、电光源的种类与特性
照明电光源的分类方式有多种，按电光转换机理分类有两种：一种是热辐射光源，另一种是气体放电光源，如图3-1所示。


1.热辐射光源
热辐射光源是依靠电流通过灯丝发热到白炽灯程度而发光的电光源。
（1）白炽灯：普通白炽灯是利用最早最多的一种电光源，几乎遍及了照明的各个领域。普通白炽灯的显色性好、光谱连续、结构简单、易于制造、价格低廉、使用方便，是应用最广的灯种。但它的能量转换效率低，大部分能量转化为红外辐射损失，可见光不多，发光效率低和使用寿命短是它的主要缺点。
近些年发展起来的涂白白炽灯、氪气白炽灯和红外反射膜白炽灯，在提高发光效率和延长使用寿命方面有了进一步的改善。涂白白炽灯是在灯泡的玻璃壳上涂以白色的无机粉末，可提高5％的发光效率，还比 普通白炽灯发光柔和、感觉舒适。氪（Kr）气白炽灯是以导热率低的氪气替代普通白炽灯的氩（Ar）气和痰（N）气等惰性气体作为充填气，可减少灯丝的热损失和气化速率，发光效率可提高10％，使用寿命能延长一倍。红外线反射膜白炽灯是在灯泡玻璃表面镀上透光的红外线反射膜，把灯丝反射的红外线再反射回灯丝，借提高灯丝温度来提高发光效率，可节电1/3以上。这些新的白炽灯种，依靠在光效和寿命方面的优势，正在部分地取代普通白炽灯。
（2）卤钨灯：卤钨灯是在灯泡内含有一定比例卤化物地一种改进型白炽灯。普通白炽灯在使用过程中，由于从灯丝蒸发出来的钨（W）沉积在灯泡内壁上导致玻璃壳体黑化，降低了透光性，使发光效率逐步下降，也减少了钨丝的使用寿命。卤钨丝在灯泡内除充填惰性气体外，还充入少量的卤族光素，如氟（F）、氯(Cl)、溴（Br）、碘（I）或与其相应的卤化物，使它在灯泡内形成卤钨再循环过程，以防止钨沉积在玻璃内壳上，降低灯丝的老化速度。卤钨灯与普通白炽灯相比，发光效率可提高到30％左右，高质量的卤钨灯寿命提高到普通白炽灯寿命的3倍左右。在公共建筑、交通和影视照明等方面得到了广泛的应用。
2.气体放电光源
气体放电光源是电极在电场作用下，电流通过一种或几种气体或金属蒸气而发光的电光源，气体放电光源的电弧具有负的伏安特性，即电压随电流的增加而下降，为使灯稳定地工作，在电路上安装了镇流器，它要同时消耗有功和无功功率，为灯的启动还加装了启辉器等电气附件。值得重视的是，要减少和防止它在生产过程中和在灯泡灯管废弃物中汞等重金属对环境的污染。
气体发电光源的种类繁多，按充气压力大小可分为两大类：一类是低压气体放电灯，另一种是高压气体放电灯。高压气体放电灯主要有高压汞灯和高压钠灯，高压汞灯中使用最多的是荧光高压汞灯和金属卤钨物灯两种。低压气体放电灯主要有荧光灯和低压钠灯，在荧光灯中使用最多的是直管型、环管型和紧凑型荧光灯三种。气体放电光源比热辐射光源的发光效率高得多，应用广泛，市场占有率还在不断提高。
（1）荧光灯：荧光灯是利用低压汞（Hg）蒸气放电产生的紫外线，去激发涂在灯管内壁上荧光灯而转化为可见光的电光源，又称日光灯。它的发光效率上普通白炽灯的3倍以上，使用寿命差不多是普通白炽灯的4倍，而且灯壁温度很低，发光比较均匀柔和。它的缺点是在使用电感镇流器时的功率因数颇低，还有频闪效应。荧光灯的应用领域极为广泛，仅次于白炽灯，在住宅、办公、商场、宾馆、车间、医院、展示厅等很多场所得到了广泛应用，它也是替代低效白炽灯的主要灯种。
直管荧光灯有两种类型：一种是粗管灯，也就是普通直管灯，灯管标称直径38mm；另一种是细管灯，它是一种新型管灯，标称直径26mm的细管灯是应用最多的细管灯种。粗管灯的灯管内壁一般涂以卤磷酸盐荧光粉，细管灯的灯管内壁涂以三基色荧光粉，三基色荧光粉能把紫外线转换成更多的可见光，因而细管灯比粗管灯的发光效率高，在提供相同的光通量条件下，装灯效率减少10％。标称直径26mm的细管灯可直接使用标称直径38mm粗管灯的灯头插座，可以用电感镇流器，也可以用电子镇流器，用细管灯来替代粗管灯非常便利，是替代普通粗管灯进一步提高光效的直管灯种。
紧凑型荧光灯是镇流器和灯管一体化的新型电光源，由于灯管造型和结构紧凑而得名。它可以配电感镇流器，也可以配电子镇流器，我国常把配上电子镇流器的紧凑型荧光灯称为电子节能灯。这种灯使用三基色荧光粉，可获得很高的发光效率，再配上低功耗的电子镇流器，可获得明显的节电效果。它的显色性好，大幅度地改善了频闪效应，提高了启