替代250W金鹵燈
現場實測照度提高85.07％，1W替代5W，節(jié)電80％
青島法蘭克(Frank)微電子有限公司
青島專用集成電路(ASIC)設計工作室
合同能源管理機制推進事業(yè)部
高頻光源事業(yè)部
高頻光源設計工程師 韓儉榮
摘 要：青島法蘭克U型大功率節(jié)能燈，電子鎮(zhèn)流器AC-DC-AC變換頻率高達45khz，燈管放電氣體原子非彈性碰撞速率高，電子躍遷能級大，光量子轉換效率高。光譜能量分布比例特性，與人眼在明視覺狀態(tài)下的視函數特性基本相一致，有效視覺光效高。匹配Frank專用節(jié)能燈罩，保持高度不變，直接替代250W金鹵燈。照度值提高85.07％（1.85倍），1W替代5W，節(jié)電80％。
關鍵詞：6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈 標準深照型燈罩 Frank專用節(jié)能燈罩 作業(yè)臺面照度值 功率替代比例 節(jié)電率
一、現場對比試驗測試人員
青島法蘭克(Frank)微電子有限公司
在四川省的EMC推進合作單位： 李先生
某生產機車集團公司：電器科 王工
二、現場對比試驗測試現場
某生產機車集團公司：生產車間。
三、現場對比試驗測試條件與物理量
（一）、對比試驗測試原光源：生產車間原有光源為金屬鹵化物燈，1個燈架上1個16寸標準深照型燈罩，每個燈罩內安裝1盞250W金屬鹵化物燈。
（二）、對比試驗測試新光源：青島法蘭克(Frank)微電子有限公司，6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，配備Frank 1個燈架上安裝1直接替代原有1盞250W金屬鹵化物燈。盞，節(jié)能燈專用燈罩。在原有燈架上，
（三）、對比試驗測試環(huán)境條件：兩種光源在同一個生產車間，相同的垂直高度的條件下，進行對比測試。
（四）、對比試驗測試的物理量：
1、實際電壓狀態(tài)下的實際耗電功率。
2、相同垂直高度的條件下的作業(yè)臺面照度值。(距地面垂直高度約9M)。
（五）、現場對比試驗測試儀表
地面照度測試：數字式照度計。
四、現場對比試驗測試方法
(一)、光源功率測試：由于該現場不方便進行測試，兩種光源按其額定功率，考慮實際電網電壓升高的因素計算。
1、250W金屬鹵化物燈的實際耗電功率包括三部分：
第一部分：額定燈功率250W。
第二部分：電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率，一般占燈功率的20-30％。電感鎮(zhèn)流器使用的時間越長，或技術品質越差，耗電功率越大。本案例計算取其最小值20％。
電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率＝250W×20％＝50W。
250W金屬鹵化物燈的額定耗電總功率＝額定燈功率250W＋電感鎮(zhèn)流器額定耗電功率50W＝300W
第三部分：該現場實際電網的電壓，高于額定220V電壓值。250W金屬鹵化物燈的耗電總功率，在實際現場電壓條件下也會有相應比例的提高，實際耗電總功率會大于300W。
本案例計算取其額定耗電總功率值＝300W。
2、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在額定220V電壓狀態(tài)下的整燈額定功率＝50W。經在多個應用現場驗證，在實際現場電壓增高的情況下，實際耗電功率會有相應比例的提高。提高的幅度與實際現場的電壓增高幅度有關，一般為5-15％，也有20-25％的少數個別現場。本案例計算取其較大值20％。
青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在實際現場電壓條件下的整燈耗電總功率＝50W＋50W×20％＝60W。
說明：本案例中兩種光源實際耗電功率計算時，對原光源250W金鹵燈的實際耗電功率取其最小值300W，對新光源青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈的實際耗電功率取其最大值60W。因為這種計算方式在節(jié)電率、節(jié)電效益等各方面，對應用客戶均有利。
2、地面照度測試：采用數字式照度計在兩種光源的正下方，直接測量，直接讀取Lx值。
五、現場對比試驗測試數值
節(jié)省電功率、節(jié)電率
地面照度值、照度提高值、提高率列表
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整燈額定電功率
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整燈在實際電壓條件下的實際電功率
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計算取值電功率
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相同垂直高度
照度值(約9米)
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250W金鹵燈
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300W
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大于300W
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300W
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67Lx
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法蘭克6U-50W
節(jié)能燈
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50W
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大于50W的5-15％
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60W
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124Lx
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節(jié)省電功率
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實際節(jié)省電功率=300W－60W＝240W
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功率替代比例
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實際功率替代比例=300W÷60W＝1W：5W
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節(jié)電率
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
實際節(jié)電率=240W÷300W×100％＝80％
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照度值提高值
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代250W金鹵燈：
地面照度提高值＝124Lx－67Lx＝57Lx
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照度提高率
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替250W金鹵燈：
地面照度提高率＝57Lx÷67Lx×100％＝85.07％
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結 論
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法蘭克6U-50W節(jié)能燈替代原有250W金鹵燈：在照度提高85.07％的前提下，功率替代比例＝1W：5W，實際節(jié)電率=80 ％
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六、兩種光源 每W電功率地面照度值分析
1、原有250W金屬鹵化物燈，每W電功率地面照度值
原有250W金屬鹵化物燈，每W電功率地面照度值
＝照度值67 Lx
÷原有250W金屬鹵化物燈實際功率300W
＝0.223Lx／W
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈每W電功率地面照度值
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈
每W功率地面照度值電
＝照度值124Lx
÷法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈60W
＝2.067Lx／W
七、兩種光源每W電功率地面照度值，對比倍數分析
1、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，每W電功率地面照度值。為原有250W金屬鹵化物燈的：
＝2.067Lx／W÷0.223Lx／W
＝9.27倍
八、兩種光源現場實際功率替代比例與節(jié)電率分析
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，替代原有250W金屬鹵化物燈。在地面照度提高85.07％的前提下：
功率替代比例為＝300W÷60W＝1W：5W
節(jié)電率＝(300W－60 W)÷300 W×100％
＝80％
九、兩種光源照明質量對比分析
（一）、色溫與光色
1、原有250W金屬鹵化物燈，色溫4500K左右，模擬日光色。照明環(huán)境對人的視覺情緒調動不夠，易產生懶散感覺。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，色溫6500K左右，太陽光光色。照明環(huán)境明亮、清晰、舒適，人的視覺情緒高漲，有利于提高生產效率。
（二）、可見光比例
1、原有250W金屬鹵化物燈，產生光通量中，含有36％的紫外光，可見光比例低，光譜能量分布結構與人眼視覺函數曲線不相接近，差異很大。有效視覺光效低，有效視覺照度低。并且對人眼傷害較大。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布結構接近于太陽光的光譜能量分布，與人眼視覺函數曲線基本相一致。產生光通量中，可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高。
（三）、顯色指數與顯色能力
1、原有250W金屬鹵化物燈，光譜能量分布結構不合理，光通量顯色指數R值在40左右，顯色能力較低。照明環(huán)境產生嚴重的色偏差，不能正確地辨識彩色物體的真實顏色。在250W金屬鹵化物燈照明環(huán)境中的雙手，顏色暗淡灰青色，缺少血紅色彩感。
2、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，顯色指數R值在85左右，接近于太陽光的R值＝100，顯色能力高。照明環(huán)境色彩逼真，能夠正確地辨識彩色物體的真實顏色。青島法蘭克節(jié)能燈照明環(huán)境中的雙手，血紅色彩感鮮艷真實，與太陽光下的顏色基本一致，富有生機。
（四）、頻閃與頻閃效應危害
（1）、原有250W金屬鹵化物燈，由于將50Hz工頻交流電源直接加到光源發(fā)光體上，驅動其點燃發(fā)光。頻閃深度高達65％，頻閃效應危害嚴重。運動物體的運行軌跡視覺感不真實，視覺定位感差；照明環(huán)境視覺疲勞度嚴重；導致生產效率低下。
用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，產生多道色彩不同的光環(huán)。并且各道光環(huán)，會隨著陀螺旋轉速度的變化，表現出旋轉方向、旋轉速度、色彩的隨機變化，并且圖案的顏色較深、變化極為豐富。表明金屬鹵化物燈的頻閃與頻閃效應危害非常嚴重。
（2）、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，采用高頻電能變換器做為驅動功率源，電能變換器的AC-DC-AC變換頻率達45Khz，加在光源放電發(fā)光體上的電能量為高頻電功率。頻閃深度小于5％，無頻閃效應危害。運動物體的運行軌跡視覺感真實、清晰，視覺定位感準確；照明環(huán)境舒適，視覺不疲勞度；有利于提高生產效率。
用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，僅是多道黑白相間的光環(huán)。并且各道光環(huán)，在陀螺旋轉速度的變化過程中，表現出旋轉方向、旋轉速度均穩(wěn)定不變化。與在太陽光下旋轉的效果基本一致。表明青島法蘭克節(jié)能燈無頻閃效應危害。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網站上。希望以后不要這樣。）
十、生產車間實際現場地面與空間的有效視覺感
用青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，替代原金屬鹵化物燈后。生產車間地面的有效視覺照度感和空間有效視覺照度感，表現出以下特點：
1、替代后，地面照度實測值：法蘭克6U---50WLx，提高率為85.07 ％。高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，比原250W金屬鹵化物燈的照度，在相同的環(huán)境，相同的高度條件下，提高57
2、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布曲線，接近于人眼的視覺函數曲線；驅動功率源的AC-DC-AC變換頻率高達45Khz。光量子轉換效率高，發(fā)出的光通量為太陽光色。光通量中可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高；
因爾，生產車間地面、作業(yè)臺面和車間空間有效視覺感，明顯感到明亮、清晰、舒適。
3、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光譜能量分布結構合理。顯色指數R值在82左右，顯色性能為金鹵燈的2倍左右，顯色性能高。
4、青島法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，驅動功率源的AC-DC-AC變換頻率高達45Khz。光通量平滑穩(wěn)定、頻閃深度小，無頻閃效應危害。（青島法蘭克微電子，韓儉榮撰寫的專題文章。有廠家將文章刪掉作者的單位名稱和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接應用于自己的網站上。希望以后不要這樣。）
綜合視覺感評價：生產車間照明環(huán)境如同太陽光的效果，明亮、清晰；觀看物體表面顏色，色度飽和度高、色彩真實；運動物體(如吊車的吊鉤)空中定位感真實、準確；觀看細小物體(如游標、卡尺刻度值)真實、不模糊；長時間工作視覺不疲勞、舒適。有利于提高生產效率。
十一、對原有光源250W金屬鹵化物燈，光衰特性與啟輝點燃壽命分析
1、生產車間原250W金屬鹵化物燈，由于其技術品質的原因，光衰速率較高。其光通量，200小時就可以衰減至初始值的80％以下。并且很快進入60％以下的低光效階段運行。
也就是說，金屬鹵化物燈由于其技術品質的原因，在整個啟輝點燃壽命中，初始點燃階段，光衰速率較高。大部分啟輝點燃時間是運行在低光效狀態(tài)。
2、生產車間原250W金屬鹵化物燈，由于其光譜能量分布結構不合理的原因，光通量中含有36％的紫外線光和其它不可見光，可見光比例低。有效視覺光效低，并且傷害眼晴。
3、生產車間原250W金屬鹵化物燈，由于光效低、熱功耗大，整燈啟輝點燃溫升快、溫度高。在燈絲金屬逸出功函數確定的前提下，燈絲濺射嚴重。發(fā)光熒光粉老化速率高、程度嚴重，光電轉換能力降低，啟輝點燃壽命短。在24小時連續(xù)開燈的場合，啟輝點燃壽命僅在5000—8000小時左右。
十二、對新光源法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，光衰特性與啟輝點燃壽命分析
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，運用先進的模糊自適應控制技術設計。電子鎮(zhèn)流器交流－直流－交流（AC－DC－AC）變換頻率高達45Khz（千周）以上。節(jié)能熒光燈管采用日本原裝進口稀土三基色高光效熒光粉，和氪（Kr）、氬（Ar）混合氣體，及固體汞（Hg）金屬合金（汞臍）生產。整燈嚴格按照‘連續(xù)性老化，量子化檢測’的工藝技術進行調試生產。并在＋45℃的恒溫老化車間，分別在180V、260V兩個極端電壓點上，以實際功率各老化12個小時。
1、光衰值小，啟輝點燃壽命長。法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，在實際啟輝點燃中，光衰值小，8000小時光通量維持率高達90﹪，啟輝點燃壽命為15000小時。
2、電網環(huán)境適應能力強。在180V－260V電壓范圍內，能夠可靠地啟輝點燃。能夠應用于電壓波動、跌落，諧波功率大，浪涌電流大，高壓尖峰幅值大、持續(xù)周期長的電網環(huán)境中。如：鋼鐵廠軋鋼生產車間、電阻焊機應用車間、大功率交流電焊機應用車間等。
3、空間環(huán)境適應能力強。低溫啟輝特性好，能在－15℃的環(huán)境中可靠地啟輝點燃。可以應用于＋50℃的高溫和濕度100﹪生產環(huán)境中。
4、啟輝點燃穩(wěn)定可靠，故障率低。法蘭克U型管高頻率高光效節(jié)能燈，在工業(yè)照明運行中，個別現場也曾發(fā)生過較高的故障率。綜合實際統(tǒng)計故障率〈3％。
該故障率，己經小于傳統(tǒng)光源的故障率，也大大小于普通節(jié)能燈的故障率。實施節(jié)能項目的企業(yè)能夠接受，節(jié)能技術服務企業(yè)--青島法蘭克微電子有限公司能夠承受，具有較為現實的可行性。
十三、結論
法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，直接替代250W金屬鹵化物燈。
1、在地面照度值提高85.07％的前提下：
實際功率替代比例＝1W：5W
實際節(jié)電率＝80％
2、顯色指數R照明環(huán)境色彩逼真，能夠正確地辨識彩色物體的真實顏色。值由45提高到82左右，顯色性能提高2倍左右。
3、無頻閃效應危害，視覺定位感好，視覺不疲勞，有利于提高生產效率。
4、生產車間地面、作業(yè)臺面和車間空間有效視覺感，明顯感到明亮、清晰、舒適。生產車間照明環(huán)境如同太陽光的效果，明亮、清晰；觀看物體表面顏色，色度飽和度高、色彩真實；運動物體(如吊車的吊鉤)空中定位感真實、準確；觀看細小物體(如游標、卡尺刻度值)真實、不模糊；長時間工作視覺不疲勞、舒適。有利于提高生產效率。
5、法蘭克6U---50W高頻率合同能源管理專用節(jié)能燈，啟輝點燃壽命為15000小時，為金鹵燈2倍左右。
