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              技術交流

              無極燈PK節能燈

              作者: 點擊量: 日期:2010-1-18

                         在路燈和廠房照明的應用上,同等功率的無極燈和普通節能燈的應用差別:

              1. 無極燈和通用的節能燈,基本發光原理都一樣,都是熒光燈。
              2. 在驅動方式上,無極燈采用高頻250KHz低壓驅動,節能燈也可以250KHz啟動,但目前基于成本和EMC要求,較多地采用50KHz驅動。
              3. 無極燈和普通節能燈、T5管的鎮流器的輸出電流和電壓,基本上差不多,因此,同樣的鎮流器,即可點亮無極燈,又可點亮普通節能燈和T5管,只是無極燈把電壓通過磁環變壓再啟動光管。換句話說,同樣的鎮流器,不需要磁也可以啟動光管。
              4. 在使用中,兩者還有一個較大的區別,因為用磁啟動,磁環與光管之間產生巨大的熱量,溫度超過150度,因此,無極燈的光管必須要用高溫玻璃,里面的熒光粉必須采用高溫汞,因此,容易因為高溫而造成光衰減,并且因此而成本比較高,而普通節能燈和T5管的溫度要低得多,相對的成本低得多。









              1. 為了進一步比較節能燈與無極燈的區別,我們采用實際功率120瓦色溫是6400的無極燈和同樣實際功率105瓦色溫也是6400的節能燈進行了光學測試和EMC測試。


              一、光學測試部分:
              報告如下:

              二、EMC測試部分:

              1. 傳導干擾的測試: 



              如果再往高頻掃描,到300MHz時,還會發現在高頻段還有一個超標的部分。


                  從傳導干擾可知,無極燈的傳導干擾還是嚴重超標的,這無論對于馬路上的其他照明系統或者是其他無極燈,還是會產生互相的干擾,嚴重的時候甚至會導致其他照明啟動不了。
                  無極燈采用了高頻啟動,就必須要想辦法抑制高頻所帶來的電網干擾的影響。

              2.  高頻輻射的測試:


                  從輻射干擾的數據可以看出,無極燈的輻射非常嚴重,從1MHz--300MHz,都嚴重超標。嚴重的時候,比如在60MHz,還超標50%。
                  這種直接安裝的磁環,沒有任何的遮擋,本身就是兩個高強度的電磁輻射源,看來設計的工程師必須要想辦法改良,否則,問題嚴重。



                  難怪,之前員工一直投訴說,開了無極燈之后,所有收聽FM的電臺,包括
                  江門電臺:93.3MHz,100.2MHz,新會電臺:98.3MHz,廣東臺、廣州臺、佛山臺等等
                  所有這些FM收音機頻道,都受到嚴重的干擾,無法收音。
                  并且,這么大功率大幅度的超標,對人的健康同樣有著嚴重的威脅,之前手機低功率的電磁輻射都搞得人心惶惶的,而今,這個是高功率大幅度的電磁輻射,這更是不能低估!

              總結:

              1. 無極燈和普通節能燈最大的區別在于:無極燈為了強調省電,往往把實際功率為150瓦的燈標稱為120瓦,而普通節能燈一般為了強調其光效與普通日光燈的等效,把實際功率85瓦的標稱為105W。這容易在強調節能的現今社會中,處于比較的劣勢。
              2. 無極燈是比白熾燈省電,但不比節能燈省電。
              3. 無極燈與節能燈相比,基本是相同的發光技術平臺,沒有明顯的區別,只是驅動方式不同而已。
              4. 無極燈與節能燈光的效區別不大,因為光效的決定關鍵在于光管色粉的選擇,不是驅動方式。
              5. 無極燈和普通節能燈都有著共同的弱點,顯色指數比較低,只有70左右。 這對于有安全要求的道路照明,有一定的危險性,無法跟超過90的高壓鈉燈相比,需要努力改善。
              6. 無極燈一定要解決對人體的電磁輻射以及對電網的高頻干擾以及與我們生活密切相關的并日益重要的移動網絡信號的干擾等的技術問題。

               

              后話:

                    我司較早接觸無極燈行業,并為無極燈的磁環專門研發了高頻高性能的磁性材料新配方,也曾基于無極燈的節能效果,把工廠照明全部改為無極燈,經過一段時間的使用和對比,效果比較失望。原因是:

              1. 無極燈看起來很亮,但實際照明的亮度和范圍等效果不比節能燈和T5管好,工人覺得很刺眼、輻射大、令人煩躁,不愿意開。
              2. 無極燈相對于節能燈,實際不節能。一般的廠房照明安裝高度在6--8米左右,如果裝節能燈,市面上標稱85W的節能燈,實際為功率只有36W,一盞標稱120W而實際功率150W的無極燈,對于這個安裝高度,是無法跟同等的功率的4盞節能燈比。更無法跟工作臺低安裝高度的T5管比。因此并不像理論說的,比節能燈節電12倍,因此,從私營公司角度,還是換為節能燈或安裝三基色T5管好。
              3. 無極燈的安裝成本比較高,整個車間照明大概需要安裝標稱120瓦的無極燈20盞,而一盞無極燈的裸燈成本約400元,共計8000元,而安裝標稱85瓦的節能燈大概需要40盞,而一盞節能燈的成本大概60元,共計2400元,成本耗費多3.3倍。對于私營企業來說,不劃算。 
              4. 無極燈由于磁環部位產生的高溫,光衰減比較嚴重,裝上去沒多長時間,光管顏色明顯發黃。注意,這個無極燈的發熱,不是因為磁環的材料造成,而是這種發光機理決定,這原理與電磁爐差不多,之前,我們已經基于磁學專業,曾做了大量的檢測和分析過,才得出的結論。甚至可以打個比喻說,磁性材料再好,也無法改變電磁爐要發熱的現實。
              5. 正由于無極燈的燈管發熱現象比較嚴重,而工廠又素來必須非常注重安全防火,嚴格管理,責任到人,謹小慎微,因此車間改用無極燈照明以來,廠長都憂心忡忡,誠惶誠恐,因此,到目前為止,這些無極燈都不敢裝在密封燈箱里使用,并遠離紙箱、稀釋劑等易燃物品。 
              6. 無極燈,包括低頻的無極燈,安裝后,對電網的干擾和電磁輻射比較嚴重,并且,由于一般采用裸露的安裝方法,電磁輻射比較直接,并比較嚴重,甚至直接影響到工廠收音機的接受,以及帶有顯示屏的儀器儀表的穩定。對人的傷害這一塊就不得而知,這方面,希望電源的技術盡快提升,并加快解決問題。

                以下是某技術論壇上,某工程師的幾個疑問,覺得問題提得挺幽默的,于是復制了過來,以供參考。

                     當然,在有些特定場合,無極燈還是有他的一些優點的,比如需要單邊大面積照明的球場等,因此無極燈還是有它在市場上的空間的。
                    而另一方面,節能燈由于生產的廠家產品質量參差不齊,市場監管不力,尤其是光管漏氣造成的節能燈黑頭現象比較多,令用戶煩透了節能燈黑頭現象,甚至誤解節能燈也象白熾燈一樣,靠燈絲發熱點亮的照明燈,因此才渴望象無極燈這種沒燈絲、不黑頭的照明產品。再一個,由于之前所形成的習慣,在產品標稱的時候,大瓦數的節能燈往往習慣于以普通鹵素光管等效光效來標稱功率,造成往往標稱85W的節能燈,實際只有36瓦,而普通家庭用戶又不可能象專業工廠一樣配備專業精準的功率計,往往造成了對節能燈節能效果的誤解,而現今社會特別強調節能照明的今天,這往往在競爭中出于劣勢。
                     據說,無極燈早在70、80年代就已經發明,但到目前,40年過去了,還是不能進入照明主流產品市場,這確實有值得思考的地方,本人個人認為,這原因是,一方面,無極燈的技術還不成熟,在使用中存在這樣或者那樣的問題,再一個,這項技術本身也有著與其與身俱來的技術缺陷?峙逻@項技術還不能盡快突破的話,很快更節能更先進的LED技術就會鋪天蓋地的覆蓋過來了,現在的中山古鎮已經風起云涌,新品層出,無極燈的從業者,看來要加快努力才行!

              以下文章僅供參考:

              無極燈的優缺點點評

              珠海麥尼電控技術有限公司 張鎮強

                  從“無極燈”的發明至今,已經有100多年歷史,期間走過的道路,艱難而又曲折。而我國開始研發生產“無極燈”,也已經十多年。
                   從愛迪生發明燈泡來,燈從有燈絲到無燈絲,燈壽命已經得到很大提升,由于燈絲和電極壽命短,是影響燈具壽命的主要原因,因此,人們自然想到“無燈絲”,“無電極”的理想燈具。
                   目前我們接觸到的光源主要有,白熾燈的“熱光源”,日光燈/節能燈的“紫外線激發光源”,“高強度放電燈的電弧光源”,還有就是目前“炒作”的很熱的“半導體LED光源”。
                   我們知道,熒光粉受到“紫外線”或“微波”照射,會激發出白光。節能燈燈管內電弧產生“紫外線”照射熒光管發光。而“無極燈”是利用“微波發生器”激發熒光粉發光。
                   因此,“無極燈”由于沒有電極,理論推算,其壽命可達6萬小時。這是“無極燈”的最大優點,但目前我們認為,這也是“無極燈”的唯一優點?墒,就連這一優點都值得懷疑。

                  1、“無極燈”壽命問題:
                   無極燈理論壽命6萬小時,而實際上,目前大功率電子鎮流器技術還沒有獲得根本突破,同時,元器件,包括“電解電容”壽命,在無極燈高溫環境下,只有16000小時。目前技術條件下,無極燈實際壽命不足8000小時,因此不能引用理論壽命作宣傳。
                 建設部《“ 十一五 ” 城市綠色照明工程規劃綱要實施細則》中,第一十八條 無極熒光燈應選用有效壽命≥ 60000 小時的產品,而且在有效壽命期間光源光通維持率不應低于 70% 。由此可見,無極燈符合建設部要求進入路燈市場,還為時過早。

                  2、“無極燈”光效問題:
                   無極燈理論光效只有80Lm/W,而實際產品光效有的只有65Lm/W,與節能燈相當,根本無法與目前采用的路燈,“鈉燈/金鹵燈”相比(鈉燈/金鹵燈光效110Lm/W--120Lm/W)。
              而廠家宣傳節能,是拿“白熾燈”光效比較。
                   由于無極燈光效低,與鈉燈比,發出相同光,意味耗電更多,發熱更嚴重。如果用185W無極燈代替250W鈉燈,只會更黑暗,這是不用爭論的事實。
                  目前無極燈光效,不符合國家節能產業政策。

                  3、“無極燈”光衰問題:
                   高頻電磁無極燈使用理論壽命為60000小時,其流明維持率可保持70%以上。而低頻電磁無極燈光衰難于控制,有些只使用了不到1000小時其流明已下降了50%以上。

                  4、“無極燈”的成本問題:
                   由于無極燈實際壽命難達到理論壽命,而無極燈“電子鎮流器”成本高,一只185W無極燈一旦損壞,全燈替換,成本高達300-500元/只,而鈉燈損壞,只需要更換一只40-60元的燈管。

                  5、“無極燈”電磁干擾和空間電磁輻射問題:
                   無極燈是靠“電磁波或微波”工作,其微波發生器發出超大功率電磁波,傳播距離可達千公里,近距離更是無法解決的“干擾源”,大量資料和生產廠商都說,電磁干擾早在2004年就解決了,可是就在去年(2008),我國深圳機場就發生了“無極燈干擾航空導航系統”的嚴重事故。
                   建設部《“ 十一五 ” 城市綠色照明工程規劃綱要實施細則》中,第二十五條 無極熒光燈因為工作于高頻,燈具必須通過電磁干擾的測試,否則會對電網以及附近用電器產生干擾。
                   由于無極燈是靠超大功率“微波”激發熒光粉發光,目前還無法解決“電磁干擾問題”。
                  目前的無極燈電磁兼容技術,無法滿足建設部的要求。

                  6、“無極燈”功率因數和諧波問題:
                   “無極燈”生產廠商都宣傳,其功率因數高達0.98或更高。我們都知道,功率因數是與感性或容性負載相關的概念,由于采用全橋整流,而無極燈是非感性和非容性負載,任何電路都容易做到這個指標。
                   無極燈的重要技術指標是“電流諧波”問題,如果采用APFC電路,可以解決問題,但元器件增多,無極燈壽命可靠性會下降許多。

                  7、“無極燈”大功率化和散熱問題:
                   無極燈大功率化問題,一直以來沒有好的突破,這與其光效低下也相關。我們知道,高光效的鈉燈,在170W時發出的熱,使石英燈管溫度高達400℃,石英管可在700℃以上長期工作。
                   而無極燈由于光效低,要發出170W鈉燈的光,必然耗更多電力,發出更多熱,這些熱量必須及時散發出去,否則“無極燈”中的磁鐵達到“居里溫度”將失去磁性,磁控管無法工作。
                   目前無極燈功率一般可做到185W,而傳統鈉燈功率可達10000W,因此無極燈實現大功率化,還有許多工作要做。

                  8、“無極燈”的標準化問題:
                   由于無極燈還處于路燈處免費試驗、測試階段,離市場接受還有一定距離,目前各企業引用自己的標準,無國家統一標準,傳統燈具配光無法用于“無極燈”,接口兼容性差,鎮流器替換困難,這些問題不解決,產品維護將十分困難。無極燈眩光要比金鹵燈重得多,也導致無極燈難以成為主流光源。

                  9、“無極燈”對節能的誤導:
                   無極燈的唯一優點是“理論壽命“長,說無極燈節能,是沒有道理的。
                   無極燈目前的光效只有65-80Lm/W,要發出相同的光,與鈉燈比,必然耗費更多能量!
              經銷商說:用185W無極燈替換250W鈉燈,意味著亮度下降許多。

                  10、“無極燈”和“LED燈”的未來:
                   “無極燈”和“LED燈”都在爭奪第四代光源位置。與無極燈比,LED光源也是理論壽命長,但光效低,同樣也出現半衰其短,和散熱問題。
                   我們期望,不論是“無極燈”還是“LED燈”,在不遠的將來,能取代“第三代”的HID燈,真正成為“高效,長壽”的理想光源。

               

              附:《航空調度頻率受高頻無極燈嚴重干擾分析》
              “十一五”城市綠色照明工程規劃綱要

               航空調度頻率受高頻無極燈嚴重干擾分析
              (作者:深圳市無線電監測站 游柳鋒   戴希云   李兆宏)

                        
                   2008年春節前夕,包括廣東省在內的華南區域遭遇了50年一遇的惡劣雨雪冰凍災害天氣,粵北地區尤其嚴重,交通、電力、通信等設施受到嚴重損害,嚴重影響了春運工作。為保障春運期間的無線電通信暢通安全,深圳市無線電管理局積極行動、周密部署,采取了各項有效保障措施,及時排查無線電通信安全隱患,確保了重要無線電頻率的安全使用。2008年1月30日下午,我局接到深圳航空管理站關于深圳機場塔臺調度指揮頻率118.05MHz、118.45MHz受到干擾的投訴,稱在該頻率上出現嚴重的斷續噪音干擾,致使調度失靈,飛行起降指揮受到嚴重影響。如果不及時排除,輕則將會延誤飛行、關閉機場,重則將導致重大飛行安全事故。航空導航通信頻率安全保障迅速成為春運期間無線電管理工作的重中之重。

              一、干擾查找

                   面對緊急情況,我局領導十分重視,立即成立了以局領導掛帥、監測技術骨干組成的無線電監測保障分隊,召開緊急會議,啟動了通信保障應急預案,派出技術人員前往機場查找干擾源。利用移動站上的監測接收機,從無線電管理大廈、經過深南路-南頭-寶安大道-機場,一路監測。在118.05MHz、118.45MHz頻點上沒有發現干擾信號。

                   在航管站設備室聽錄音發現干擾聲音為嘈雜的雜音,雜音持續時間和間隔時間無規律可尋,聲音象是火花干擾聲。根據航管站工程師值班記錄,發現出現干擾雜音的時間每次幾十秒-30分鐘左右,一天0-幾次不等。為了排除干擾隱患,監測技術人利用監測車上的設備,在機場周圍對航空頻段進行了監測,發現在航空頻段出現多個異常信號,118.05、118.45MHz附近有一跑頻信號,該信號可能存在嚴重的干擾隱患。晚上7點左右,監測車逐步逼近機場貨站,干擾信號逐漸增強,且方向指向機場貨站,經頻段掃描發現,
              108-137MHz航空專用頻段,在112.5/114/114.3/115.3/116/117.4MHz等多個頻點上出現異常的干擾信號,有些點出現跑頻現象,跑頻有時會經過118.05
              MHz或118.45MHz,此時塔臺調度員就會聽到嚴重的噪音干擾聲。但用EB-200便攜式接收機在機場貨站內測,一樓、二樓都有以上信號。由于晚上光線較暗,機場業務的特殊性,有些區域不能進入,判斷干擾源較困難。

                   2月3日,技術人員會同航空管理站、機場公司管理人員一起,到機場貨站周圍及貨站內對航空頻率進行監測,采用排除法先對正在進行貨物安全檢查的X光機、安防、監控等電子設備進行測試,排除它們產生干擾的可能。隨后把機場貨站周圍及貨站內可能產生干擾的電子設備一一排除,還是沒能找到干擾源,就在這山窮水盡之時,我們關掉照明電源,突然峰回路轉,測試儀器屏幕上干擾信號立即消失,由此斷定,干擾來自照明電源。

              二、干擾分析

                   機場貨站的照明電源采用高頻無極氣體放電燈(見圖3、4)。高頻無極氣體放電燈(以下簡稱無極燈)是綜合功率電子學、等離子體學、磁性材料學等理論開發出來的高新技術照明產品。無極燈是基于熒光燈氣體放電和高頻電磁感應兩個原理相結合的一種新型光源。由于它沒有常規電光源所必須的燈絲或電極,故名無極燈。工作頻率2.5-3MHz,比普通白熾燈、日光燈等燈的工作頻率50Hz高出5萬-6萬倍,比普通節能燈的工作頻率30-60KHz高出250倍?山恢绷鲀捎,具有節能、高亮度、無頻閃等特點。適用于長期照明、高空、震動大等場所。如廠房、倉庫、礦區、車站、車場等大面積照明。

                   組成結構:高頻無極氣體放電燈,由高頻發生器、電磁偶合器、燈體(玻璃殼夾層涂有三基稀土熒光粉)三個主要部分組成。

                   工作原理:高頻發生器產生一個2.65MHz的高頻電信號,電磁場能量以感應方式送至偶合器,當高頻電流通過電磁偶合時,產生一個高頻電磁場。變化的磁場即產生一個垂直于磁場變化的電場,加速燈體內部放電空間的電子,當能量達到一定值時,電子與容器內的氣體分子發生碰撞,因燈泡內充有適量的特種氣體,燈泡內的氣體雪崩電離形成等離子體。等離子體受激原子返回基態時,輻射出254nm的紫外光子,紫外光子激發燈泡殼內壁的熒光粉產生可見光。

                   每一種高頻發生器必須與同型號燈和耦合器組合配套使用。如果違反了這個基本準則,會毀壞燈的組件或產生電磁干擾。

                   產生干擾的原因:因高頻發生器包括振蕩器、濾波器、整流器、開關器件、匹配網絡、驅動線圈和電弧的等效電路。高頻發生器必須有一個很穩定的振蕩源和過濾電路,同時,它還有一個高的功率因數和一個低的諧波含量。

                   由于機場貨站用的無極燈是兩年前安裝使用的。振蕩源使用時間過長,工作穩定性變差,產生的諧波分量多,監測掃描發現在2-170MHz都有無極燈輻射出來的諧波分量,但在空中衰減較大。

                   而深圳機場塔臺指揮中心和機場貨站僅幾十米的間距,塔臺通信天線一套在四層樓,另一套在13樓的高度,兩套系統不同程度的受到干擾,航空頻率包含在2-170MHz之中,很容易受到無極燈輻射出來的干擾,由于諧波分量在空中衰減大,因此只對近場無線電通信產生嚴重的干擾。

                   我局技術人員向機場集團公司講明干擾航空頻率的利害關系,當即要求將貨站照明設備關閉,禁止使用,并盡快整改。整改完畢需進行電磁兼容分析,監測合格后方可使用。

              三、總結

                   這種干擾屬于工業設備造成的無線電干擾,此案例警示有關單位,在機場保護區設置使用大功率的電子設備,應當進行電磁兼容分析,實行電子設備使用備案制度。同時此案例告訴我們監測技術人員,在查找無線電干擾時,要擯棄習慣性思維的影響,不僅要從無線電發射設備入手查找干擾源,還要從工、科、醫設備中查找。

                   這一起航空重大無線電干擾事件的排除,使導航調度恢復正常,消除了飛行安全隱患。航空導航通信安全保障關系到春運工作的正常開展,關系到國家、社會的穩定和人民生命財產的安全,今后我們要加強重點保護頻率的監測,建立監測數據庫,防微杜漸,保障航空導航通信安全,履行好“空中警察”職責,維護正常的無線電通信秩序。

              (作者:深圳市無線電監測站 游柳鋒   戴希云   李兆宏)

               

              (END)

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