照明设备种类特性

1、照明设备种类和特性当前，国民经济持续的高速发展与电力供应相对滞后的矛盾突出，导致几乎全国范围内的电 力供应紧张。许多地方不得不采取了拉电、限电的被动措施，对当地的经济持续发展、人们 的日常生活和社会的稳定和谐都造成了一定的影响。为了缓解供电的压力，提高照明的应用 效果，各种照明节电设备应用的范围不断扩大，并取得了积极的效果，为降低日趋高涨的用 电需求发挥了积极的作用。照明节电设备（以下简称：照明节电器）是一类具有不同的输出功率、不同的工作原理、不 同的使用环境和不同的使用效能的照明节电类设备的总称。具有启动（全压、软起）、调节 电压、节能运行、稳压运行、供电谐波滤波、浪涌电流吸收、自动起停控制

2、和运行状态监测 等许多功能。2.1按照实现的技术手段区分2.1.1串联型串联型照明节电器的主电路原理是：光源（灯负载）与电压调节元件串联在供电形成通路。 按照所串连元器件的不同，可分为下面几种。1）晶闸管相控调压式电源开关闸管相控淌机式照状式电器晶闸管的相控原理，通过控制其导通角的大电输入电压的正弦波电压正负对称的切去 从而降低了加在照明电光源上的电压平均了节能的效果。图1晶闸管相控调压式照明节电器这一种照明节电器具有调节速度快、精积小、重量轻等特 点。但是，经过相控输出重畸变，含有大量的高次谐波成分，对电网此外，由于气体放电光 源都配有补偿电容器闸管相控调压式照明节电器不能用于气体源，只能用

3、于灯丝类电光源。 具体应用的有限，主要用在宾馆、酒店大堂的大型组合具（白炽灯）上作为调光、变光使用。2）电感调压式电感调压式照明节电器（见图2）主要是利用串联在电路中的交流工频电感的降压、调压作 用来调节加在照明光源上的电压有效值，输出电压为可变的正弦波，没有高次谐波的干扰。 交流电感需要根据电光源的特性和容量的大小来特别设计，应用的场合具有一定的针对性， 能够适用于所有照明电光源的电压调节。输出电压表达式为：Ul=Ui-UL（1）式中：Ul电光源电压；Ui供电电压；UL电感上电压。电感调压式照明节电器具有结构简单、使用可靠、寿命长、体积较大、重量较重等特点。具 体的调节方式主要有两种：有级调

4、节和无级调节。有级调节时（见图2a），在调节的过程中 输出电压存在着瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用不利；无级调节时（用 图2b中的电路替代图2a虚线框内的电路），伺服电机带动电刷移动，输出电压非常平滑地 变化，没有瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用较为有利，应该优先选用。3）电压补偿式旁路开关电比勰电压补偿式照明节电器（见图3）的原理是利用串联在主电路中补偿变压器绕组上附加交流 电压与供电电压的矢量叠加，达到对输出电压的降压、调压作用，并且输出电压为可变正弦 波，没有高次谐波的干扰，因此应用的场合十分广泛，适用于所有照明光源的电压调节。通 常的补偿方式如下。（1

5、）开关式图3a为开关补偿式照明节电器的原理简图。通过调节变压器输入绕组抽头，来改变电压的 大小，就能够在其输出绕组上得到一定的补偿电压。输出 电压表达式：U1=Ui-UT（2）式中：UT变压器输出电压。开关补偿式照明节电器的性能较好，具有线路简单、调节灵活、使用方便等特点。由于调节 开关是采用大功率电力电子元件，可以做到快速地零电压或零电流切换，并且切换在补偿变 压器的输入侧进行，主电路在调节的瞬间没有断电现象，只有输出电压瞬时的少许波动，因 而对照明电光源的正常使用就非常有利。（2）电子式图3b为电子补偿式照明节电器的原理简图。补偿变压器输入电压的大小由高频正弦波逆变 器产生，可以做到与输入

6、电压同相位，能够使其输出电压为输入电压、补偿电压的算术和。 照明电光源上的电压可以表达为Ul=Ui-UT（3）采用高频逆变器产生补偿电压的应用效果很好，技术性能优越。具有调节快速、功能强大、 使用方便等特点。主电路在调节的瞬间没有任何断电或者电压波动的现象，对照明电光源的 正常使用具有非常好的效果。2.1.2并联型并联型照明节电器的主电路原理是：将照明电光源（灯负载）与电压调节元件并联在供电回 路中。主要分为下面几种。1）自耦绕组抽头式自耦绕组抽头式照明节电器的主电路原理就是一台带有多个抽头的自耦变压器（见图4）。基于自耦变压器的特点，在输出同样功率的情况下，可以做到体积和重量都较小。通过开关

7、（机械开关式用于小容量灯负载，电子开关式用于中、大容量灯负载）的调节作用，按照要求来改变输出电压。输出电压U1=UiT1/Ti（4）式中：Ui，Ti供电电压，输入绕组匝数；Ul，T1电光源电压，输出绕组匝数。图4自耦绕组抽头式照明节电器存在的最大缺点是：在调节的过程中输出电压存在着瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电 光源的正常使用不利。采用快速电子开关调节的可以减小电压闪变和瞬时断电现象的危害， 适用于电压变化较为频繁的场合，但是仍然无法彻底消除。2）自耦调压器式自耦调压器式照明节电器（图5）为按照预先设定的运行程序，在伺服电机的带动下可以平 滑的调节输出电压的大小，完成照明节电功能。具有构造

8、简单、体积较小、性能较好、使用 方便、寿命较长等特点。输出电压表达式与（4）式相同。旁路开关图5日耦调压器式照明节电器在调节过程中，输出电压没有瞬时的电压闪变、断电现象，对照明电光源的正常使用较为有 利，能用于所有照明电光源。然而，对电网电压快变化的调节较为迟钝，不适用于供电电压 变化较为频繁的照明场合。2.2按照电光源的要求区分根据照明电光源各自的启动引燃、全压运行、降压节电的特性不同，照明节电器也具备了各 自不同的工作特性和使用性能。2.2.1白炽灯（卤钨灯）类白炽灯（卤钨灯）类的电光源冷态电阻很小，约为正常工作时的1/10左右。全压启动时的瞬 时冲击电流为正常发光电流的10倍左右，对供电

9、线路及配电设备的安全及寿命都有影响。 因此，针对白炽灯（卤钨灯）类照明电光源设计的照明节电器就要具有较低的软启动电压值， 而且根据使用场合的供电电压条件来设定允许的启动电流值，避免瞬时大电流的冲击。2.2.2荧光灯类荧光灯类照明电光源是应用数量最多，范围也最广的高效节能光源。按照荧光灯电路的原理， 可以分为电感式和电子式两大类。1）电感式荧光灯电感式荧光灯由于电感镇流器的作用，启动瞬间有一较强的激磁电流，但是时间很短，时间 一般在数个工频周期内。以常用的36 W电感式荧光灯为例，瞬时的冲击电流约为正常工作 时的1.5倍。因此，针对电感式荧光灯类照明电光源设计的照明节电器就要具有合适的软启 动电

10、压值，并且按照使用场合的具体条件来设定允许的启动电流值，减小供电线路及配电设 备遭受瞬时大电流的冲击。2）电子式荧光灯电子式荧光灯由于电子镇流器输入滤波电容的作用，在启动的瞬间有较强的电容充电流，时 间一般在数十个工频周期内。以常用的36 W电子式荧光灯为例，电子镇流器的瞬时冲击电 流约为正常工作时的1020倍。因此，针对电子式荧光灯类照明电光源设计的照明节电器， 应该具有较低的软启动电压值，自身能够承受大电流的冲击，并且按照使用场合的供电条件 来设定最低的允许启动电流值，尽量避免瞬时大电流的冲击所造成的危害。2.2.3高压气体放电灯类常用的高压气体放电光源主要包含有：高压钠灯、高压汞灯和金属

11、卤化物灯三大类。高压钠灯一般没有辅助启动电极，启动时不进行阴极预热，需要1 0002 500 V的启动电压； 高压汞灯内部装有辅助启动电极，电源电压要求大于200 V才能够启动，34 min才能完全 点亮;金属卤化物灯的启动电压较高，一般借助于谐振回路或能够产生高频高压电路来获得。 由上述特性可见，高压气体放电光源要求的供电电压值较高、稳定度较好，且在调节时的变 化速度尽量小。因此，针对高压气体放电灯照明节电器设顺利启动和点燃。在进行节能运行 电压调整时的速度要缓慢，不能有瞬时的断电现象，否则将影响到此类电光源的正常工作。 2.3其他方面问题除了上述的性能介绍外，针对照明节电器在设备选型、现场

12、安装、具体应用中还要注意到其 他的若干问题。2.3.l照明节电器的安装前提照明节电器的节电功效是利用消去“多余”的电压来达到的，供电电压过低时照明节电器将 无节电效果可言。因此，照明节电器的安装前提就是照明电光源的现场供电电压要高于200 V才有效果。从使用的实际情况来看，加在照明电光源上实际供电电压的大小直接影响到照 明节电器的使用效果及投资回收的时间。2.3.2照明节电器的规格由于照明电光源均为单相负载，而照明供电电路一般为三相。为此，照明节电器的规格主要 有单相和三相两大类，以适应不同的用户需求。一般来说，对于照明总负荷电流在50A及 以下时，建议选用单相型规格；对于照明总负荷电流在50

13、 A以上时，建议选用各相都可以 独立调节的三相型规格，以保持供电的三相平衡。2.3.3使用前后的照度变化问题照明电光源的设计指标、选用参数都是以供电电压额定值220 V为依据的。为了保证有一定 的照明效果，照明节电器的输出值就不能设得过低而片面追求节电的效果。对于大商场、办 公室、精密实验室、饭店等对照度要求较高场合，照明节电器的输出电压值不能低于200 V； 对于一般道路、建筑物走廊、卫生间等照明，由于对照度的要求不太高，可以将照明节电器 的输出值调低至180 V左右；对于各种被广泛地应用于建筑物的立面照明和户外大面积的广 告照明的金属卤化物灯，照明节电器安装前后的照度变化不能太大，否则将直接影响到视觉 效果。2.3.4照明节电器的其他功能1）高次谐波滤波、浪涌电流吸收为了防止供电中的高次谐波对照明电光源的正常工作产生 影响，成品的照明节电器中都装有高次谐波滤波装置和浪涌电流吸收元件。2）智能照明控制将微处理器应用到照明节电器上，并将采用智能照明控制（光控、时控、天文钟、卫星定位 等）与照明节电器相结合的设计理念，使照明节电器具有照明电光源的启停、全夜灯、半夜 灯、装饰灯等的多种多样自动控制变化。3）运行状态数据采集、实时监测照明节电器运行时，自动采集照明节电器运行过程中的电压、电流、功率等数据并加以分析； 自动显示工作的各项状态