一、 應用背景
目前,我國照明耗電量占總發(fā)電量的15%左右,2004年我國的總發(fā)電量為21870億千瓦小時,年照明耗電則達到了3280.5億度,相當于三峽水利發(fā)電工程年發(fā)電量(840億度)的四倍左右。因此照明用電市場受到各行各業(yè)的廣泛重視,推出了各種照明節(jié)電手段,主要以節(jié)能燈具、照明節(jié)電器為主流。照明燈具的使用確實起到了節(jié)電的效果,但是由于電源質量沒有改變、管理不善,照明燈具的更換頻繁,對于直接用戶來說是處于一種節(jié)電不節(jié)錢的狀況,因此照明節(jié)電器就以它獨特的技術設計和穩(wěn)定的使用效果迅速占領了市場。
二、 照明光源分類
1) 照明光源種類
當代照明光源可分成白熾燈,氣體放電等,固態(tài)光源三大類。
2) 主要光源的技術指標見下表:
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光源種類
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光效(LM/W)
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顯色指數(shù)(Ra)
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色溫(K)
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平均壽命(小時)
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白熾燈
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15
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100
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2800
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1000
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鹵鎢燈
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25
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100
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3000
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2000-5000
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普通熒光燈
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70
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70
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全系列
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10000
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三基色熒光燈
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93
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80-98
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全系列
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12000
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緊湊型熒光燈
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60
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85
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全系列
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8000
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高壓汞燈
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50
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45
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3300-4300
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6000
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金屬鹵化物燈
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75-95
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65-92
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3000/4500/5600
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6000-20000
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高壓鈉燈
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100-120
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23/60/85
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1950/2200/2500
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24000
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低壓鈉燈
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200
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85
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1750
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28000
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高頻無極燈
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50-70
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85
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3000-4000
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40000-80000
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固體白燈
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20
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75
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3000-10000
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100000
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三、 存在問題
在電力輸送過程中,為了避免線路損耗,供電部門會以較高的電壓輸送,以確保用戶端的的供電電壓達到額定值,一般電源變壓器的輸出電壓會高于額定值的10%左右,這樣用戶端的工作電壓會普遍高于額定值。較高的工作電壓不僅不能使負載設備更有效的工作,反而是導致設備發(fā)熱及過早損壞的主要原因,較高的工作電壓還必將產生出不必要的電費開支及縮短燈具或其他用電設備的使用壽命,而長期在過壓狀態(tài)下工作,還會導致節(jié)能型燈具壽命遠遠低于設計值,造成節(jié)能燈具“節(jié)電不節(jié)錢”的現(xiàn)象。
照明系統(tǒng)目前的控制方式大部分是只需要照明時就打開全部燈具,電能消耗非常大。市場中的合格照明燈具根據(jù)國家標準在+5%~-10%電壓波動狀態(tài)下,都會達到照度要求。在用電低峰期燈具的照度會遠高于實際需要,而此時往往是單位人流量最少的時候,照度白白的浪費掉。
燈具長時間工作在高電壓工況條件下,壽命會大幅度縮短,燈具維護費用高。有時造成節(jié)能燈不節(jié)錢的現(xiàn)象。由于管理部門的管理不到位,制度不完善,經常出現(xiàn)長明燈的現(xiàn)象。
四、照明節(jié)電改造方案
1、使用技術:
智能照明調控技術是國際上流行的電腦控制智能路燈節(jié)能技術。它充分考慮了國內照明的實際狀況,依據(jù)人體工程學中的視覺理論,采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法,實現(xiàn)了對照明電壓及照度的動態(tài)智能化管理,即TPO管理(TIME時間/PLACE地點/OCCASION場合)。此項技術可以通過智能控制,減少后半夜因用電減少電壓偏高而造成的大量電能浪費。它的主要優(yōu)點就是在調光的同時也大幅降低了電耗,節(jié)約有功電耗達15~30%。在德國,美國這些耗電大國,此類技術也得到了政府的大力扶持和推廣。智能照明調控技術控制程序智能程度較高,可以根據(jù)照度調整率,從某一時刻開始,平滑地對照明輸入電壓進行動態(tài)調整,使照明輸入電功率與實際照度要求達到最佳匹配,不僅節(jié)約了電能,而且穩(wěn)定了電壓,延長了路燈的使用壽命,達到了雙重意義上的節(jié)能。
2、改造方案實施:
(1) 將箱體可靠地安裝在電纜溝上面或固定在墻壁上。
(2) 將電源線按相序接入節(jié)電器箱體內的輸入接線端子,將用電設備線纜按相序接入箱體內的輸出接線端子。可并聯(lián)于原電路開關旁邊,也可串聯(lián)于原電路開關旁邊。
五、照明節(jié)電原理
1、照明節(jié)電原理分析

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圖15燈具電壓壽命關系圖
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目前使用的日光燈、高壓鈉燈等感性燈具因其發(fā)光效率高而廣泛使用。但其功率因數(shù)較低,一般在0.5左右,此外鎮(zhèn)流器的發(fā)熱消耗較大。燈具的工作溫度高,縮短了使用壽命。
2、照明節(jié)電器原理性能分析
照明節(jié)電器采用專門設計的、對電路實施穩(wěn)壓供電、有自平衡功能的全自動電抗調節(jié)器,利用非相控調整的專利技術,能根據(jù)電路中的負載狀況自動調節(jié)功率因數(shù),提升值為0.05-0.25,能有效地減少電路中的感性電流,平滑地降低電路中的電流幅度,使燈具在低電流的狀態(tài)下能正常工作,有效地降低了系統(tǒng)的工作溫度,從而顯著的降低了系統(tǒng)的有功損耗。
照明節(jié)電器對照明系統(tǒng)供電電壓進行優(yōu)化處理,通過主線圈和輔助線圈之間的電磁轉換,回收彼此反方向的剩余電流和無功功率,把多余的電壓調整下來,改善供電品質,達到理想節(jié)電目的,同時,本產品采用先進電子、電力元件組成高效調波器,實現(xiàn)對輸出電壓、電流的波形平滑調節(jié),抑制超標能耗,延緩燈具老化,延長燈具使用壽命,使節(jié)電效果顯著。
本節(jié)電器采用了高效自耦變壓器,通過主線圈和輔助線圈之間的電磁作用,回收彼此反相方的剩余電流和無功功率調節(jié)過電壓的最安全、合理的節(jié)電方式,把多余的電壓調整下來,改善供電品質,達到理想節(jié)電目的,同時,本產品采用先進電子、電力元件組成高效調波器,實現(xiàn)對輸出電壓、電流的波型平滑調節(jié),抑制超標能耗,延緩燈具老化,延長燈具使用壽命,使節(jié)電效果明顯有效。
六、照明節(jié)電控制系統(tǒng)性能
1、質量可靠:
本機全部選用世界名牌元器件精心裝配調試和電老化考驗,性能穩(wěn)定、安全可靠。
2、自動旁路:
當有異常情況時,本機自動旁路,保護本產品回路,并防止停電發(fā)生,可保持供電。
3、過負荷、漏電保護:
當過電流通過或漏電時,本機自動切斷電源或旁路。
4、安裝快捷:
本機為直立式柜機結構,可安放在用戶低壓配電房直接串聯(lián)或并聯(lián)在市電與負載之間,也可直接將本機的輸入、輸出電纜接在低壓配電柜中。
5、操作方便:
可調整預熱時間
可調整照明系統(tǒng)的預熱時間到設定時間后,轉化為節(jié)電模式,可穩(wěn)定照明。
可根據(jù)情況設定不同時間的節(jié)電率。
可自動檢測實際情況,自動調整節(jié)電率。
6、適應性廣:
適應于普通熒光燈、節(jié)能燈、及所有氣體放電燈、射燈,亦適用于白熾燈。
7、節(jié)電率高:
大幅調整節(jié)電的范圍
可根據(jù)使用者的要求簡易設置節(jié)電率,可調范圍在5%-35%之間。
完全解決高頻諧波
8、采用優(yōu)質濾波器,使產品噪音小,消除用電設備的高諧波影響。

圖16 節(jié)電效果原理圖
9、照明節(jié)電方案應用對象
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適用
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使用場所
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適用時其優(yōu)點
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固定用電的場所
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道路用照明(路燈),建筑物外部夜間照明(廣告牌)
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設定節(jié)電目標值防止不必要的電能消耗
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電能消耗多的場所
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大廈/工廠
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控制耗電的峰值,節(jié)約電費的20%左右
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電力變動頻繁的場所
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工業(yè)地區(qū)
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以自動調整電壓能夠使用220~380V的場所
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潮濕的場所低溫場所
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造紙廠/印染廠/食品廠
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能夠屋內外兼用,在低溫狀態(tài)下開燈
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電磁波干擾嚴重的場所
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工廠/廣播局/電話局
辦公室/辦公綜合樓
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以特殊的輸入設計把高頻波含量極小化
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更換鎮(zhèn)流器燈困難的場所
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地鐵 / 百貨商店/地下商場/大廈
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維持平均18,000時間的照明壽命
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七、產品小結
通過以上的分析可以看出,集中照明回路中安裝照明節(jié)電器節(jié)約用電可以達到15%~35%,而且可以延長照明光源使用壽命
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