1 引言
當前，隨著國民經濟的高速發(fā)展，電力作為一種清潔、方便的二次能源，供求矛盾日趨緊張，許多地方都采取了拉閘、限電的措施。節(jié)能公司為了解決這種矛盾，照明節(jié)電器應運而生，并在一定程度上緩解了局部供電的緊張態(tài)勢，為降低日趨高漲的電費支出起到了一定的積極作用。
2 照明節(jié)電器的構成與工作原理
2．1 照明節(jié)電器的構成
針對不同的工作場合，照明節(jié)電器分為單相和三相兩種類型。為方便起見，下面分析以單相照明節(jié)電器為主(見圖1)，同時給出三相照明節(jié)電器的原理框圖(見圖2)，其工作原理可以由單相照明節(jié)電器類推而出。
由圖1可見，單相照明節(jié)電器的構成主要分為三大部分：
(1)補償變壓器B 起到改變一、二次側交流電壓和隔離的作用，即將一次側的可變電壓耦合到二次側形成△U，并與輸入電壓Ui疊加，來調整輸出電壓U0的大小。
(2)單相固態(tài)正弦波電壓調整器 在控制信號的作用下，產生與交流電網同步的正弦波補償電壓，并將此電壓提供給補償變壓器B。
(3)單片機控制、保護電路 單片機按照預先設計好的運行模式來控制照明節(jié)電器的正常運行；在線檢測外部輸入、輸出的相關信號(電壓、電流、功率、元器件溫度等)，在異常狀態(tài)下進行安全保護。
2．2 照明節(jié)電器的工作原理
2．2．1 電壓調整主回路
由圖1可見，輸入電壓Ui、輸出電壓U0和補償電壓△U三者的向量關系如下
Ui=△U+U0
理論上，當改變△U的大小和方向時，就可以調整U0的大小。由于照明節(jié)電器在節(jié)能運行時，輸出電壓U0的值總是低于輸入電壓Ui的值(降壓型輸出)，按照圖1中的接線和B的相位關系，△U的值只要作大小的改變即可。
即 U0=Ui-△U
通過改變電壓補償變壓器B的一次電壓及其與控制電路的配合，就能按圖3所示的模式運行，即一開始全壓啟動照明光源，經過一定時間(一般為15min)延時后，輸出電壓U0緩慢地由初始電壓U0l下降到一定值U02(預先在控制軟件中設置好)后進人到節(jié)能運行的模式。
2．2．2 單片機控制、保護回路
(1)單片機控制部分主要是按照預先設置好的照明節(jié)電器運行的模式曲線來控制單相固態(tài)正弦波電壓調整器的工作，并穩(wěn)定在設定的電壓U02上。
(2)保護回路的作用是將實時檢測到的啟動、延時、輸出I0、U0、P0的值與事先的設定值進行比較、分析，一旦出現工作異常就發(fā)出事故告警信號，并將旁路開關自動投入。
3 照明節(jié)電器的類型、特點及適用范圍
照明節(jié)電器是基于大功率電子元件的成熟和現代微電子技術的發(fā)展，特別是單片機技術的廣泛應用而出現的一種高技術產品。
3．1 照明節(jié)電器的類型
照明節(jié)電器類型主要分為：①電感式日光燈節(jié)電器(單相)。②電子式節(jié)能燈節(jié)電器(單相)。③路燈節(jié)電器(單相、三相)。
3．2 照明節(jié)電器的特點
(1)整個設備沒有需要維護的調整部件（如電機、炭刷等)，幾乎可以做到免維護。
(2)完善的動態(tài)檢測功能，具有輸入、輸出、電壓、電流、功率等異常保護功能，可以延長燈管的使用壽命，且不增加交流電網總的諧波含量。
(3)設有獨立的旁路開關，故障時能及時退出運行，保證照明燈具仍然能夠使用。
(4)具有良好的節(jié)能效果，根據電網供電電壓的高低不同，但一般大于10%。
(5)安裝方便，無需更改原有的照明配電線路。
(6)用途廣泛，壽命長。
3．3 照明節(jié)電器的適用范圍
(1)電感式日光燈節(jié)電器 用于最常見的普通電感式日光燈，特別是用途最廣泛的40W(36W)日光燈。適用于對室內照度要求較高的場合，如工廠、學校、辦公大樓、大廈、醫(yī)院、超市、展覽館、大型燈箱等。
(2)電子式節(jié)能燈節(jié)電器 配合電子式節(jié)能燈的廣泛使用，主要是基于電子節(jié)能燈工作時的自身特性，廣泛地應用于節(jié)能燈使用較多的場合，如服裝店、大賣場、超市、地下通道、展覽館等。
(3)單(三)相路燈節(jié)電器 由于室外路燈廣泛使用的是高壓或低壓納燈、汞燈和金屬鹵素燈等氣體放電光源。加之同時點亮的數量較多，耗電量較大，因此根據現有路燈的供電情況，具體選用單相或三相型路燈節(jié)電器。此外可以根據用戶的需要，隨時自動調整路燈的開、關時間。廣泛適用于道路、街道、單位內部道路等所有室外照明場合。
4 照明節(jié)電器使用
4．重照明節(jié)電器的接入方式
照明節(jié)電器的安裝相當方便，一般無需更改用戶的原有線路，只需根據現場的供電情況(單相或三相)將照明節(jié)電器按圖4接入即可。
4．2 節(jié)電原理分析
由于照明節(jié)電器是通過降低輸出電壓U0來達到節(jié)電目的的，因此在分析具體的節(jié)電效果時，首先就必須參考下表提供的數據，即電壓的降低對照明光源的參數影響。
假定分析條件：有一臺單相電感式日光燈節(jié)電器，負荷為100支36W日光燈，供電電壓為220V，節(jié)電器的輸出電壓為穩(wěn)定的198V即220(1-10％)V。
計算如下，設每只電感鎮(zhèn)流器的有功消耗為6W未用照明節(jié)電器時，消耗的有功功率為
P1=(36+6)×100=4200W
使用照明節(jié)電器時，消耗的有功功率為
P2=(36+6)× 87％×100=3654W
使用后節(jié)約的功耗
△p=P1-P2=4200-3654=546W
在實際的應用中，由于照明節(jié)電器的輸出電壓U02一經設定后是固定不變的，因此在照明節(jié)電器的允許范圍內，電網電壓Ui高出220V標準值越多節(jié)能的效果就越明顯。
4．3 照明節(jié)電器使用中存在的問題
在具體地引入照明節(jié)電器時，有許多的實際問題需要考慮，有些問題必須在實際使用中才能發(fā)現。
(1)照明供電電壓情況 上表給出了常用電光源當電壓在一定范圍內變化時相關參數的變化情況。由于照明節(jié)電器的節(jié)電功效是利用消去“多余”的電壓(功率)來達到的。從使用的實際情況來看，負荷端實際的供電電壓大小直接影響到照明節(jié)電器的使用效果。供電電壓過低時照明節(jié)電器將無節(jié)電效果可言。
(2)照明節(jié)電器的現場接人問題 由照明節(jié)電器的產品說明書可見，除了用于路燈的照明節(jié)屯器有三相電壓的以外，其他均為單相的，而在實際的使用環(huán)境中，對于用于群控的照明燈具(如幾十盞以上的日光燈)，由于考慮到三相供電的平衡問題，一般都要采用三相電源平衡供電，因此就存在著相互銜接的矛盾。當然也可采用變通的方式，如用三臺單相的照明節(jié)電器組合來解決三相照明的節(jié)電問題，但勢必造成投資的加大和安裝的不便。
(3)安裝前后照度變化問題 由表可見，由于國內的單相供電電壓的中心值為220V，實際的波動范圍小于220(1±7%)V(即205-235V)，而燈具的設計指標、選用參數都是以供電電壓的中心值220V為依據的。因此照明節(jié)電器的輸出值就不能設得過低而單純追求節(jié)電的效果。從實際的使用來看，在對照度要求較高的場合(實驗室、設計室、超市等)，照明節(jié)電器的輸出值不能低于220(1-10%)V(即198V)，否則將影響到正常使用；在另一些場合(道路、走廊、衛(wèi)生間等)由于對照度的要求不太高，可以將照明節(jié)電器的輸出值調低至180V左右。
此外，各種金鹵燈還被廣泛地應用于建筑物的立面造型和戶外大面積的廣告照明，其功率較大、耗電較多，其節(jié)電具有更積極的意義。但照明節(jié)電器安裝后照度的減少又不能太大，否則將直接影響到觀賞效果。
(4)照明節(jié)電器自身的功耗問題 照明節(jié)電器作為一種較為有效的節(jié)電產品，本身的效率也不是100%，因此在分析此產品的節(jié)能效果時節(jié)電器的自身功耗問題也需要考慮。
5 結束語
作為一種新型的照明節(jié)電產品，照明節(jié)電器應用范圍已經越來越廣。在實際的使用過程中應根據照明的實際環(huán)境需求來加以綜合考慮，這樣既能達到節(jié)約電能的目的，又能滿足實際的使用要求。
當前，隨著國民經濟的高速發(fā)展，電力作為一種清潔、方便的二次能源，供求矛盾日趨緊張，許多地方都采取了拉閘、限電的措施。節(jié)能公司為了解決這種矛盾，照明節(jié)電器應運而生，并在一定程度上緩解了局部供電的緊張態(tài)勢，為降低日趨高漲的電費支出起到了一定的積極作用。
2 照明節(jié)電器的構成與工作原理
2．1 照明節(jié)電器的構成
針對不同的工作場合，照明節(jié)電器分為單相和三相兩種類型。為方便起見，下面分析以單相照明節(jié)電器為主(見圖1)，同時給出三相照明節(jié)電器的原理框圖(見圖2)，其工作原理可以由單相照明節(jié)電器類推而出。
由圖1可見，單相照明節(jié)電器的構成主要分為三大部分：
(1)補償變壓器B 起到改變一、二次側交流電壓和隔離的作用，即將一次側的可變電壓耦合到二次側形成△U，并與輸入電壓Ui疊加，來調整輸出電壓U0的大小。
(2)單相固態(tài)正弦波電壓調整器 在控制信號的作用下，產生與交流電網同步的正弦波補償電壓，并將此電壓提供給補償變壓器B。
(3)單片機控制、保護電路 單片機按照預先設計好的運行模式來控制照明節(jié)電器的正常運行；在線檢測外部輸入、輸出的相關信號(電壓、電流、功率、元器件溫度等)，在異常狀態(tài)下進行安全保護。
2．2 照明節(jié)電器的工作原理
2．2．1 電壓調整主回路
由圖1可見，輸入電壓Ui、輸出電壓U0和補償電壓△U三者的向量關系如下
Ui=△U+U0
理論上，當改變△U的大小和方向時，就可以調整U0的大小。由于照明節(jié)電器在節(jié)能運行時，輸出電壓U0的值總是低于輸入電壓Ui的值(降壓型輸出)，按照圖1中的接線和B的相位關系，△U的值只要作大小的改變即可。
即 U0=Ui-△U
通過改變電壓補償變壓器B的一次電壓及其與控制電路的配合，就能按圖3所示的模式運行，即一開始全壓啟動照明光源，經過一定時間(一般為15min)延時后，輸出電壓U0緩慢地由初始電壓U0l下降到一定值U02(預先在控制軟件中設置好)后進人到節(jié)能運行的模式。
2．2．2 單片機控制、保護回路
(1)單片機控制部分主要是按照預先設置好的照明節(jié)電器運行的模式曲線來控制單相固態(tài)正弦波電壓調整器的工作，并穩(wěn)定在設定的電壓U02上。
(2)保護回路的作用是將實時檢測到的啟動、延時、輸出I0、U0、P0的值與事先的設定值進行比較、分析，一旦出現工作異常就發(fā)出事故告警信號，并將旁路開關自動投入。
3 照明節(jié)電器的類型、特點及適用范圍
照明節(jié)電器是基于大功率電子元件的成熟和現代微電子技術的發(fā)展，特別是單片機技術的廣泛應用而出現的一種高技術產品。
3．1 照明節(jié)電器的類型
照明節(jié)電器類型主要分為：①電感式日光燈節(jié)電器(單相)。②電子式節(jié)能燈節(jié)電器(單相)。③路燈節(jié)電器(單相、三相)。
3．2 照明節(jié)電器的特點
(1)整個設備沒有需要維護的調整部件（如電機、炭刷等)，幾乎可以做到免維護。
(2)完善的動態(tài)檢測功能，具有輸入、輸出、電壓、電流、功率等異常保護功能，可以延長燈管的使用壽命，且不增加交流電網總的諧波含量。
(3)設有獨立的旁路開關，故障時能及時退出運行，保證照明燈具仍然能夠使用。
(4)具有良好的節(jié)能效果，根據電網供電電壓的高低不同，但一般大于10%。
(5)安裝方便，無需更改原有的照明配電線路。
(6)用途廣泛，壽命長。
3．3 照明節(jié)電器的適用范圍
(1)電感式日光燈節(jié)電器 用于最常見的普通電感式日光燈，特別是用途最廣泛的40W(36W)日光燈。適用于對室內照度要求較高的場合，如工廠、學校、辦公大樓、大廈、醫(yī)院、超市、展覽館、大型燈箱等。
(2)電子式節(jié)能燈節(jié)電器 配合電子式節(jié)能燈的廣泛使用，主要是基于電子節(jié)能燈工作時的自身特性，廣泛地應用于節(jié)能燈使用較多的場合，如服裝店、大賣場、超市、地下通道、展覽館等。
(3)單(三)相路燈節(jié)電器 由于室外路燈廣泛使用的是高壓或低壓納燈、汞燈和金屬鹵素燈等氣體放電光源。加之同時點亮的數量較多，耗電量較大，因此根據現有路燈的供電情況，具體選用單相或三相型路燈節(jié)電器。此外可以根據用戶的需要，隨時自動調整路燈的開、關時間。廣泛適用于道路、街道、單位內部道路等所有室外照明場合。
4 照明節(jié)電器使用
4．重照明節(jié)電器的接入方式
照明節(jié)電器的安裝相當方便，一般無需更改用戶的原有線路，只需根據現場的供電情況(單相或三相)將照明節(jié)電器按圖4接入即可。
4．2 節(jié)電原理分析
由于照明節(jié)電器是通過降低輸出電壓U0來達到節(jié)電目的的，因此在分析具體的節(jié)電效果時，首先就必須參考下表提供的數據，即電壓的降低對照明光源的參數影響。
假定分析條件：有一臺單相電感式日光燈節(jié)電器，負荷為100支36W日光燈，供電電壓為220V，節(jié)電器的輸出電壓為穩(wěn)定的198V即220(1-10％)V。
計算如下，設每只電感鎮(zhèn)流器的有功消耗為6W未用照明節(jié)電器時，消耗的有功功率為
P1=(36+6)×100=4200W
使用照明節(jié)電器時，消耗的有功功率為
P2=(36+6)× 87％×100=3654W
使用后節(jié)約的功耗
△p=P1-P2=4200-3654=546W
在實際的應用中，由于照明節(jié)電器的輸出電壓U02一經設定后是固定不變的，因此在照明節(jié)電器的允許范圍內，電網電壓Ui高出220V標準值越多節(jié)能的效果就越明顯。
4．3 照明節(jié)電器使用中存在的問題
在具體地引入照明節(jié)電器時，有許多的實際問題需要考慮，有些問題必須在實際使用中才能發(fā)現。
(1)照明供電電壓情況 上表給出了常用電光源當電壓在一定范圍內變化時相關參數的變化情況。由于照明節(jié)電器的節(jié)電功效是利用消去“多余”的電壓(功率)來達到的。從使用的實際情況來看，負荷端實際的供電電壓大小直接影響到照明節(jié)電器的使用效果。供電電壓過低時照明節(jié)電器將無節(jié)電效果可言。
(2)照明節(jié)電器的現場接人問題 由照明節(jié)電器的產品說明書可見，除了用于路燈的照明節(jié)屯器有三相電壓的以外，其他均為單相的，而在實際的使用環(huán)境中，對于用于群控的照明燈具(如幾十盞以上的日光燈)，由于考慮到三相供電的平衡問題，一般都要采用三相電源平衡供電，因此就存在著相互銜接的矛盾。當然也可采用變通的方式，如用三臺單相的照明節(jié)電器組合來解決三相照明的節(jié)電問題，但勢必造成投資的加大和安裝的不便。
(3)安裝前后照度變化問題 由表可見，由于國內的單相供電電壓的中心值為220V，實際的波動范圍小于220(1±7%)V(即205-235V)，而燈具的設計指標、選用參數都是以供電電壓的中心值220V為依據的。因此照明節(jié)電器的輸出值就不能設得過低而單純追求節(jié)電的效果。從實際的使用來看，在對照度要求較高的場合(實驗室、設計室、超市等)，照明節(jié)電器的輸出值不能低于220(1-10%)V(即198V)，否則將影響到正常使用；在另一些場合(道路、走廊、衛(wèi)生間等)由于對照度的要求不太高，可以將照明節(jié)電器的輸出值調低至180V左右。
此外，各種金鹵燈還被廣泛地應用于建筑物的立面造型和戶外大面積的廣告照明，其功率較大、耗電較多，其節(jié)電具有更積極的意義。但照明節(jié)電器安裝后照度的減少又不能太大，否則將直接影響到觀賞效果。
(4)照明節(jié)電器自身的功耗問題 照明節(jié)電器作為一種較為有效的節(jié)電產品，本身的效率也不是100%，因此在分析此產品的節(jié)能效果時節(jié)電器的自身功耗問題也需要考慮。
5 結束語
作為一種新型的照明節(jié)電產品，照明節(jié)電器應用范圍已經越來越廣。在實際的使用過程中應根據照明的實際環(huán)境需求來加以綜合考慮，這樣既能達到節(jié)約電能的目的，又能滿足實際的使用要求。
