针对通用照明市场的不同光源对比分析

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针对通用照明市场的不同光源对比分析

帖子pvtool » 2009年 6月 1日 09:58

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在通用照明市场,目前主要采用白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)和线性荧光灯,新兴的节能光源则有高强度气体放电灯(HID)和高亮度LED(HB LED)灯,那么为什么有了节能的CFL和线性荧光灯之后,业界还是有很强的对HID和HB LED灯的需求呢?安森美技术专家将在本文中为你做详细分析。

近年来,随着绿色环保团体不断扩大节能环保界线,各个规范标准组织不断发布新的能效标准,同时,终端产品不断向更高集成度和更小尺寸的方向发展,降低能源消耗、提高能源使用效率已经成为全球众多国家的政府、行业组织、半导体公司、电子产品制造商及消费者所共同关注的一项焦点。

如果我们审视各个应用领域的电能消耗,根据预计,全球大约有19%的电能是用于照明。这部分的电能消耗比例相当可观,有鉴于此,业界不断致力于寻求面向通用照明市场的更加节能高效的照明解决方案。

从具体应用来看,通用照明市场涵盖的领域非常广泛,包括建筑物照明、标志、景观照明、零售、信号灯、街道照明和住宅照明等。在通用照明市场,目前常用的光源包括白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)、线性荧光灯、高强度气体放电灯(HID)以及新兴的高亮度发光二极管(HB LED)等。

如果我们基于能效基准对不同光源进行比较,那么用于衡量照明的一个重要指标便是总输出流明与输入功率比,以每瓦流明数(lm/W)来衡量,称作能效(efficacy)。在不同的照明解决方案中,白炽灯的能效相对较低。对于标准的60 W白炽灯而言,其能效范围介于10至13 lm/W之间(总输出为600至800 lm)。相对而言,CFL的能效要高得多,典型能效达55至60 lm/W。不过,CFL属于全方向照射,安装在灯具中时,光会被直射、反向或遮蔽,从而带来光损耗,使得55 lm/W的CFL灯具的净能效仅在28至50 lm/W之间。其它的光源,如HID也拥有着比白炽灯更高的能效,1款100 W金属卤素HID灯大约可以产生8,000流明的输出,即能效在80lm/W;不过,像CFL一样,HID的光输出是全方向,在灯光投射路径上会有大量的损耗。

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图1:不同光源的能效发展趋势对比。
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相比较而言,LED是一种新兴的光源技术。最常见的白光LED是镀磷(激发时会发黄光)的蓝色LED。LED拥有着越来越高的能效,业界近期宣称的最强的白光LED研发能力达到了132至136 lm/W,色温达(4,500-6,000K)。实际上,近年来,业界在将LED用于通用照明市场的兴趣不断增加。对于通用照明而言,LED拥有众多具有吸引力的特性。

例如,它本质上是一种低压器件,它们体积小巧,产生定向光,能够产生多种色彩以及白光。它们产生红外(IR)或紫外(UV)辐射,而且由于它们是固态器件,它们在机械上很强固并且不含汞,在恰当地设计和使用时能够具有超过5万小时的工作寿命周期。与寿命为1千小时的标准白炽灯相比,LED的寿命就要长得多。对于需要长时间连续工作、可能的用量有限、拥有很多极端应用环境的照明应用而言,或者是在地理上难于接近或故障停机成本高昂的应用中,LED的这些特性就特别具有吸引力。这样一来,高亮度LED已经在多种应用中开始替代白炽灯;其中白天可见的应用包括汽车中央停车警告灯和交通信号灯。

在接下来的数天里,本栏目还将陆续告诉你LED通用照明的设计要求、HB LED驱动的设计挑战和HB LED驱动的应用示例。

供稿:安森美(OnSemi)公司
编辑:Jake Chen

《电子系统设计》


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1,节能灯的概念、工作原理与分类

节能灯又叫紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)它是1978年由国外厂家首先发明的,由于它具有光效高(是普通灯泡的5倍),节能效果明显,寿命长(是普通灯泡的8倍),体积小,使用方便等优点,受到各国人民和国家的重视和欢迎,我国于1982年,首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯,二十年来,产量迅速增长,质量稳步提高,国家已经把它作为国家重点发展的节能产品(绿色照明产品)作为推广和使用。

节能灯的正式名称是稀土三基色紧凑型荧光灯,20世纪70年代诞生于荷兰的飞利浦公司。这种光源在达到同样光能输出的前提下,只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4,从而可以节约大量的照明电能和费用,因此被称为节能灯。 现如今我们所讲的节能产品主要都是针对白炽灯来讲。普通的白炽灯光效大约在每瓦10流明左右,寿命大约在1000小时左右,它的工作原理是:当灯接入电路中,电流流过灯丝,电流的热效应,使白炽灯发出连续的可见光和红外线,此现象在灯丝温度升到700K即可觉察,由于工作时的灯丝温度很高,大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了,由于灯丝温度很高,蒸发也很快,所以寿命也大缩短了,大约在1000小时左右。

节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝就开始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉),电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞,氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出253.7nm 的紫外线,紫外线激发荧光粉发光,由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右,比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多,所以它的寿命也大提高,达到5000小时以上,由于它不存在白炽灯那样的电流热效应,荧光粉的能量转换效率也很高,达到每瓦50流明以上。

节能灯除了白色(冷光)的外,现在还有黄色(暖光)的。一般来说,在同一瓦数之下,一盏节能灯比白炽灯节能80%,平均寿命延长8倍,热辐射仅20%。非严格的情况下,一盏5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯,7瓦的节能灯光照约等于40瓦的,9瓦的约等于60瓦的。

节能灯的分类:
(1) 金属卤化物灯
  金属卤化物灯显色指数达80以上,光效75流明/瓦以上,色温6000K。优点是寿命长,光效高,显色性好,节电效果明显,是当今世界上第四代光源。

(2) 高压纳灯光效达90~100流明/瓦,比汞灯和白炽灯的光效分别高2倍和7倍。显色指数60,紫外线成分少,不诱虫,被照物体不褪色,色温只有2100K。

(3) 自镇流荧光灯光效在60流明/瓦以上,比普通白炽灯光效高4倍,寿命达8000小时以上。

(4) 双端荧光灯(细管径)与双端荧光灯(粗管径)相比,寿命延长20%,光效增加22%,节能10%,寿命可达10000小时以上。

(5) 电子镇流器40瓦、20瓦电子镇流器和电感镇流器相比,从功耗上分别节约5瓦、3瓦,家庭用一只20瓦电子镇流器年节电20千瓦时,一只40瓦电子镇流器年节电60度,此外电压低至130伏也能启辉。

(6) LED灯
   LED灯是一种新光源,显色指数达90以上,光效100流明/瓦,(顶级的可瑞、日亚可以达到100流明/瓦,国产目前能达到60流明/瓦)色温4000-6000K。优点寿命长(大于50000小时),节能80%,环保(无紫外线 频闪 无重金属),显色性好。是当今世界上最新的光源。

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Re: 针对通用照明市场的不同光源对比分析

帖子maruimin » 2010年 4月 29日 16:48



很好
学习了


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