替代250W金鹵燈
現(xiàn)場實(shí)測照度提高85.07％，1W替代5W，節(jié)電80％
青島法蘭克(Frank)微電子有限公司
青島專用集成電路(ASIC)設(shè)計(jì)工作室
合同能源管理機(jī)制推進(jìn)事業(yè)部
高頻光源事業(yè)部
高頻光源設(shè)計(jì)工程師 韓儉榮
摘 要：青島法蘭克U型大功率節(jié)能燈，電子鎮(zhèn)流器AC-DC-AC變換頻率高達(dá)45khz，燈管放電氣體原子非彈性碰撞速率高，電子躍遷能級(jí)大，光量子轉(zhuǎn)換效率高。光譜能量分布比例特性，與人眼在明視覺狀態(tài)下的視函數(shù)特性基本相一致，有效視覺光效高。匹配Frank專用節(jié)能燈罩，保持高度不變，直接替代250W金鹵燈。照度值提高85.07％（1.85倍），1W替代5W，節(jié)電80％。
關(guān)鍵詞：6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈 標(biāo)準(zhǔn)深照型燈罩 Frank專用節(jié)能燈罩 作業(yè)臺(tái)面照度值 功率替代比例 節(jié)電率
一、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試人員
青島法蘭克(Frank)微電子有限公司
在四川省的EMC推進(jìn)合作單位： 李先生
某生產(chǎn)機(jī)車集團(tuán)公司：電器科 王工
二、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試現(xiàn)場
某生產(chǎn)機(jī)車集團(tuán)公司：生產(chǎn)車間。
三、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試條件與物理量
（一）、對(duì)比試驗(yàn)測試原光源：生產(chǎn)車間原有光源為金屬鹵化物燈，1個(gè)燈架上1個(gè)16寸標(biāo)準(zhǔn)深照型燈罩，每個(gè)燈罩內(nèi)安裝1盞250W金屬鹵化物燈。
（二）、對(duì)比試驗(yàn)測試新光源：青島法蘭克(Frank)微電子有限公司，6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，配備Frank 1個(gè)燈架上安裝1直接替代原有1盞250W金屬鹵化物燈。盞，節(jié)能燈專用燈罩。在原有燈架上，
（三）、對(duì)比試驗(yàn)測試環(huán)境條件：兩種光源在同一個(gè)生產(chǎn)車間，相同的垂直高度的條件下，進(jìn)行對(duì)比測試。
（四）、對(duì)比試驗(yàn)測試的物理量：
1、實(shí)際電壓狀態(tài)下的實(shí)際耗電功率。
2、相同垂直高度的條件下的作業(yè)臺(tái)面照度值。(距地面垂直高度約9M)。
（五）、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試儀表
地面照度測試：數(shù)字式照度計(jì)。
四、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試方法
(一)、光源功率測試：由于該現(xiàn)場不方便進(jìn)行測試，兩種光源按其額定功率，考慮實(shí)際電網(wǎng)電壓升高的因素計(jì)算。
1、250W金屬鹵化物燈的實(shí)際耗電功率包括三部分：
第一部分：額定燈功率250W。
第二部分：電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率，一般占燈功率的20-30％。電感鎮(zhèn)流器使用的時(shí)間越長，或技術(shù)品質(zhì)越差，耗電功率越大。本案例計(jì)算取其最小值20％。
電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率＝250W×20％＝50W。
250W金屬鹵化物燈的額定耗電總功率＝額定燈功率250W＋電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率50W＝300W
第三部分：該現(xiàn)場實(shí)際電網(wǎng)的電壓，高于額定220V電壓值。250W金屬鹵化物燈的耗電總功率，在實(shí)際現(xiàn)場電壓條件下也會(huì)有相應(yīng)比例的提高，實(shí)際耗電總功率會(huì)大于300W。
本案例計(jì)算取其額定耗電總功率值＝300W。
2、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在額定220V電壓狀態(tài)下的整燈額定功率＝50W。經(jīng)在多個(gè)應(yīng)用現(xiàn)場驗(yàn)證，在實(shí)際現(xiàn)場電壓增高的情況下，實(shí)際耗電功率會(huì)有相應(yīng)比例的提高。提高的幅度與實(shí)際現(xiàn)場的電壓增高幅度有關(guān)，一般為5-15％，也有20-25％的少數(shù)個(gè)別現(xiàn)場。本案例計(jì)算取其較大值20％。
青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在實(shí)際現(xiàn)場電壓條件下的整燈耗電總功率＝50W＋50W×20％＝60W。
說明：本案例中兩種光源實(shí)際耗電功率計(jì)算時(shí)，對(duì)原光源250W金鹵燈的實(shí)際耗電功率取其最小值300W，對(duì)新光源青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈的實(shí)際耗電功率取其最大值60W。因?yàn)檫@種計(jì)算方式在節(jié)電率、節(jié)電效益等各方面，對(duì)應(yīng)用客戶均有利。
2、地面照度測試：采用數(shù)字式照度計(jì)在兩種光源的正下方，直接測量，直接讀取Lx值。
五、現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)測試數(shù)值
節(jié)省電功率、節(jié)電率
地面照度值、照度提高值、提高率列表
|
|
整燈額定電功率
|
整燈在實(shí)際電壓條件下的實(shí)際電功率
|
計(jì)算取值電功率
|
相同垂直高度
照度值(約9米)
|
|
250W金鹵燈
|
300W
|
大于300W
|
300W
|
67Lx
|
|
法蘭克6U-50W
節(jié)能燈
|
50W
|
大于50W的5-15％
|
60W
|
124Lx
|
|
節(jié)省電功率
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實(shí)際節(jié)省電功率=300W－60W＝240W
|
|
功率替代比例
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實(shí)際功率替代比例=300W÷60W＝1W：5W
|
|
節(jié)電率
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實(shí)際節(jié)電率=240W÷300W×100％＝80％
|
|
照度值提高值
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
地面照度提高值＝124Lx－67Lx＝57Lx
|
|
照度提高率
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替250W金鹵燈：
地面照度提高率＝57Lx÷67Lx×100％＝85.07％
|
|
結(jié) 論
|
法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代原有250W金鹵燈：在照度提高85.07％的前提下，功率替代比例＝1W：5W，實(shí)際節(jié)電率=80 ％
|
六、兩種光源 每W電功率地面照度值分析
1、原有250W金屬鹵化物燈，每W電功率地面照度值
原有250W金屬鹵化物燈，每W電功率地面照度值
＝照度值67 Lx
÷原有250W金屬鹵化物燈實(shí)際功率300W
＝0.223Lx／W
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈每W電功率地面照度值
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈
每W功率地面照度值電
＝照度值124Lx
÷法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈60W
＝2.067Lx／W
七、兩種光源每W電功率地面照度值，對(duì)比倍數(shù)分析
1、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，每W電功率地面照度值。為原有250W金屬鹵化物燈的：
＝2.067Lx／W÷0.223Lx／W
＝9.27倍
八、兩種光源現(xiàn)場實(shí)際功率替代比例與節(jié)電率分析
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，替代原有250W金屬鹵化物燈。在地面照度提高85.07％的前提下：
功率替代比例為＝300W÷60W＝1W：5W
節(jié)電率＝(300W－60 W)÷300 W×100％
＝80％
九、兩種光源照明質(zhì)量對(duì)比分析
（一）、色溫與光色
1、原有250W金屬鹵化物燈，色溫4500K左右，模擬日光色。照明環(huán)境對(duì)人的視覺情緒調(diào)動(dòng)不夠，易產(chǎn)生懶散感覺。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，色溫6500K左右，太陽光光色。照明環(huán)境明亮、清晰、舒適，人的視覺情緒高漲，有利于提高生產(chǎn)效率。
（二）、可見光比例
1、原有250W金屬鹵化物燈，產(chǎn)生光通量中，含有36％的紫外光，可見光比例低，光譜能量分布結(jié)構(gòu)與人眼視覺函數(shù)曲線不相接近，差異很大。有效視覺光效低，有效視覺照度低。并且對(duì)人眼傷害較大。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布結(jié)構(gòu)接近于太陽光的光譜能量分布，與人眼視覺函數(shù)曲線基本相一致。產(chǎn)生光通量中，可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高。
（三）、顯色指數(shù)與顯色能力
1、原有250W金屬鹵化物燈，光譜能量分布結(jié)構(gòu)不合理，光通量顯色指數(shù)R值在40左右，顯色能力較低。照明環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的色偏差，不能正確地辨識(shí)彩色物體的真實(shí)顏色。在250W金屬鹵化物燈照明環(huán)境中的雙手，顏色暗淡灰青色，缺少血紅色彩感。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，顯色指數(shù)R值在85左右，接近于太陽光的R值＝100，顯色能力高。照明環(huán)境色彩逼真，能夠正確地辨識(shí)彩色物體的真實(shí)顏色。青島法蘭克節(jié)能燈照明環(huán)境中的雙手，血紅色彩感鮮艷真實(shí)，與太陽光下的顏色基本一致，富有生機(jī)。
（四）、頻閃與頻閃效應(yīng)危害
（1）、原有250W金屬鹵化物燈，由于將50Hz工頻交流電源直接加到光源發(fā)光體上，驅(qū)動(dòng)其點(diǎn)燃發(fā)光。頻閃深度高達(dá)65％，頻閃效應(yīng)危害嚴(yán)重。運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡視覺感不真實(shí)，視覺定位感差；照明環(huán)境視覺疲勞度嚴(yán)重；導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉(zhuǎn)的陀螺上的圖案，產(chǎn)生多道色彩不同的光環(huán)。并且各道光環(huán)，會(huì)隨著陀螺旋轉(zhuǎn)速度的變化，表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、色彩的隨機(jī)變化，并且圖案的顏色較深、變化極為豐富。表明金屬鹵化物燈的頻閃與頻閃效應(yīng)危害非常嚴(yán)重。
（2）、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，采用高頻電能變換器做為驅(qū)動(dòng)功率源，電能變換器的AC-DC-AC變換頻率達(dá)45Khz，加在光源放電發(fā)光體上的電能量為高頻電功率。頻閃深度小于5％，無頻閃效應(yīng)危害。運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡視覺感真實(shí)、清晰，視覺定位感準(zhǔn)確；照明環(huán)境舒適，視覺不疲勞度；有利于提高生產(chǎn)效率。
用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉(zhuǎn)的陀螺上的圖案，僅是多道黑白相間的光環(huán)。并且各道光環(huán)，在陀螺旋轉(zhuǎn)速度的變化過程中，表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度均穩(wěn)定不變化。與在太陽光下旋轉(zhuǎn)的效果基本一致。表明青島法蘭克節(jié)能燈無頻閃效應(yīng)危害。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
十、生產(chǎn)車間實(shí)際現(xiàn)場地面與空間的有效視覺感
用青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，替代原金屬鹵化物燈后。生產(chǎn)車間地面的有效視覺照度感和空間有效視覺照度感，表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
1、替代后，地面照度實(shí)測值：法蘭克6U---50WLx，提高率為85.07 ％。高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，比原250W金屬鹵化物燈的照度，在相同的環(huán)境，相同的高度條件下，提高57
2、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布曲線，接近于人眼的視覺函數(shù)曲線；驅(qū)動(dòng)功率源的AC-DC-AC變換頻率高達(dá)45Khz。光量子轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)出的光通量為太陽光色。光通量中可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高；
因爾，生產(chǎn)車間地面、作業(yè)臺(tái)面和車間空間有效視覺感，明顯感到明亮、清晰、舒適。
3、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布結(jié)構(gòu)合理。顯色指數(shù)R值在82左右，顯色性能為金鹵燈的2倍左右，顯色性能高。
4、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，驅(qū)動(dòng)功率源的AC-DC-AC變換頻率高達(dá)45Khz。光通量平滑穩(wěn)定、頻閃深度小，無頻閃效應(yīng)危害。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應(yīng)用于自己的網(wǎng)站上。希望以后不要這樣。）
綜合視覺感評(píng)價(jià)：生產(chǎn)車間照明環(huán)境如同太陽光的效果，明亮、清晰；觀看物體表面顏色，色度飽和度高、色彩真實(shí)；運(yùn)動(dòng)物體(如吊車的吊鉤)空中定位感真實(shí)、準(zhǔn)確；觀看細(xì)小物體(如游標(biāo)、卡尺刻度值)真實(shí)、不模糊；長時(shí)間工作視覺不疲勞、舒適。有利于提高生產(chǎn)效率。
十一、對(duì)原有光源250W金屬鹵化物燈，光衰特性與啟輝點(diǎn)燃?jí)勖?span>分析
1、生產(chǎn)車間原250W金屬鹵化物燈，由于其技術(shù)品質(zhì)的原因，光衰速率較高。其光通量，200小時(shí)就可以衰減至初始值的80％以下。并且很快進(jìn)入60％以下的低光效階段運(yùn)行。
也就是說，金屬鹵化物燈由于其技術(shù)品質(zhì)的原因，在整個(gè)啟輝點(diǎn)燃?jí)勖?，初始點(diǎn)燃階段，光衰速率較高。大部分啟輝點(diǎn)燃時(shí)間是運(yùn)行在低光效狀態(tài)。
2、生產(chǎn)車間原250W金屬鹵化物燈，由于其光譜能量分布結(jié)構(gòu)不合理的原因，光通量中含有36％的紫外線光和其它不可見光，可見光比例低。有效視覺光效低，并且傷害眼晴。
3、生產(chǎn)車間原250W金屬鹵化物燈，由于光效低、熱功耗大，整燈啟輝點(diǎn)燃溫升快、溫度高。在燈絲金屬逸出功函數(shù)確定的前提下，燈絲濺射嚴(yán)重。發(fā)光熒光粉老化速率高、程度嚴(yán)重，光電轉(zhuǎn)換能力降低，啟輝點(diǎn)燃?jí)勖?。?b>24小時(shí)連續(xù)開燈的場合，啟輝點(diǎn)燃?jí)勖鼉H在5000—8000小時(shí)左右。
十二、對(duì)新光源法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光衰特性與啟輝點(diǎn)燃?jí)勖?span>分析
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，運(yùn)用先進(jìn)的模糊自適應(yīng)控制技術(shù)設(shè)計(jì)。電子鎮(zhèn)流器交流－直流－交流（AC－DC－AC）變換頻率高達(dá)45Khz（千周）以上。節(jié)能熒光燈管采用日本原裝進(jìn)口稀土三基色高光效熒光粉，和氪（Kr）、氬（Ar）混合氣體，及固體汞（Hg）金屬合金（汞臍）生產(chǎn)。整燈嚴(yán)格按照‘連續(xù)性老化，量子化檢測’的工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)試生產(chǎn)。并在＋45℃的恒溫老化車間，分別在180V、260V兩個(gè)極端電壓點(diǎn)上，以實(shí)際功率各老化12個(gè)小時(shí)。
1、光衰值小，啟輝點(diǎn)燃?jí)勖L。法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在實(shí)際啟輝點(diǎn)燃中，光衰值小，8000小時(shí)光通量維持率高達(dá)90﹪，啟輝點(diǎn)燃?jí)勖鼮?b>15000小時(shí)。
2、電網(wǎng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。在180V－260V電壓范圍內(nèi)，能夠可靠地啟輝點(diǎn)燃。能夠應(yīng)用于電壓波動(dòng)、跌落，諧波功率大，浪涌電流大，高壓尖峰幅值大、持續(xù)周期長的電網(wǎng)環(huán)境中。如：鋼鐵廠軋鋼生產(chǎn)車間、電阻焊機(jī)應(yīng)用車間、大功率交流電焊機(jī)應(yīng)用車間等。
3、空間環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。低溫啟輝特性好，能在－15℃的環(huán)境中可靠地啟輝點(diǎn)燃。可以應(yīng)用于＋50℃的高溫和濕度100﹪生產(chǎn)環(huán)境中。
4、啟輝點(diǎn)燃穩(wěn)定可靠，故障率低。法蘭克U型管高頻率高光效節(jié)能燈，在工業(yè)照明運(yùn)行中，個(gè)別現(xiàn)場也曾發(fā)生過較高的故障率。綜合實(shí)際統(tǒng)計(jì)故障率〈3％。
該故障率，己經(jīng)小于傳統(tǒng)光源的故障率，也大大小于普通節(jié)能燈的故障率。實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目的企業(yè)能夠接受，節(jié)能技術(shù)服務(wù)企業(yè)--青島法蘭克微電子有限公司能夠承受，具有較為現(xiàn)實(shí)的可行性。
十三、結(jié)論
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，直接替代250W金屬鹵化物燈。
1、在地面照度值提高85.07％的前提下：
實(shí)際功率替代比例＝1W：5W
實(shí)際節(jié)電率＝80％
2、顯色指數(shù)R照明環(huán)境色彩逼真，能夠正確地辨識(shí)彩色物體的真實(shí)顏色。值由45提高到82左右，顯色性能提高2倍左右。
3、無頻閃效應(yīng)危害，視覺定位感好，視覺不疲勞，有利于提高生產(chǎn)效率。
4、生產(chǎn)車間地面、作業(yè)臺(tái)面和車間空間有效視覺感，明顯感到明亮、清晰、舒適。生產(chǎn)車間照明環(huán)境如同太陽光的效果，明亮、清晰；觀看物體表面顏色，色度飽和度高、色彩真實(shí)；運(yùn)動(dòng)物體(如吊車的吊鉤)空中定位感真實(shí)、準(zhǔn)確；觀看細(xì)小物體(如游標(biāo)、卡尺刻度值)真實(shí)、不模糊；長時(shí)間工作視覺不疲勞、舒適。有利于提高生產(chǎn)效率。
5、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，啟輝點(diǎn)燃?jí)勖鼮?b>15000小時(shí)，為金鹵燈2倍左右。
