电力电子技术在绿色照明中的应用研究.pdf

照明工程 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明54电力电子技术在绿色照明中的应用研究马小兰江苏省宝应中等专业学校，江苏 扬州 225800摘要：在我国绿色低碳事业快速发展的过程中，绿色照明的建设，提升了照明系统的节能减耗水平。在应用电力电子技术的过程中，绿色照明的可靠性、节能效应得到进一步的提升，使绿色照明的功能和照明质量得到充分的保障。为了进一步利用电力电子技术，需要充分了解电力电子技术在绿色照明中的应用内容，并在此基础上合理利用电力电子技术对绿色照明进行改造，从而提升绿色照明的节能环保效用，为绿色可持续发展理念的落实打下良好的基础。关键词：电子电力；绿色照明；节能技术分类号：TM9230 引言根据用电统计，我国照明用电约占社会总用电的13%，虽然占比不高，但照明用电中存在比较严重的浪费现象。特别是在商业、公共照明用电中，大量无意义照明导致严重的电能浪费现象。通过绿色照明改造，可以避免浪费情况，同时可以采用更加先进的照明灯具，降低照明系统的用电量，从而保障照明系统节能效应的发挥，并进一步提升照明系统的可靠性。如在某广场照明系统的绿色节能改造过程中，灯具改造发挥了 20%30%的节能效应，而对照明控制系统的改造，可以进一步丰富广场照明系统的照明效果，并根据具体的照明控制要求进行调整，使广场照明的效果比改造前更加优秀。1 电力电子技术在绿色照明中的应用意义1.1 节约能源节能是现代建筑建设中的重要内容，应用智能化的照明控制方式可以避免无意义照明导致的能源浪费现象。例如，早期的节能改造中利用电子声控、光感、定时器对灯具进行控制，在照明环境中根据传感器获得的数据，判断是否有人利用空间，从而提供照明。这种控制方式虽然比较粗糙，但是能在一定程度上发挥节能效果。如常见的楼道、走廊照明场景的照明利用率并不高，但对行人的安全通行有直接的影响，组合使用相关的传感器，可以在自然光照充分的条件下不启动灯具，而在夜晚、大雾天气等情况下，可以根据行人的通行情况提供照明服务1。随着现代电力电子技术的发展，绿色照明改造使节能控制的方向更加多元，在实现按需提供服务的同时，还可以通过精准调节照度的方式，控制过度照明现象的产生。例如，高速公路的照明控制系统由车辆感应器、车速感应器和 PLC 构成，可以在夜间提供照明时，根据车辆的实际行驶情况和自然照明的光照条件，实时调整路灯的光照亮度，以避免在车流量较少情况下路灯保持全功率照明带来的电能浪费。在车辆进入路灯照明区域时，系统可以根据周围的环境照度提供合理的照明，以避免过度照明所造成的驾驶员眩光现象，在提升照明质量的同时，发挥照明系统的节能效应2。1.2 保护环境大多数灯具在使用的过程中，会造成一定的光污染和热污染，也会产生温室气体。如早期使用的白炽灯，在发光的同时伴随着高热量，从而对照明环境的舒适度带来影响，在仓库等区域的照明过程中，极易成为火灾隐患点。在现代电力电子技术快速发展的过程中，利用相关的元器件可以控制灯光照明，并提升光电转换效率，使灯具不会产生过多的热量而对周边的环境带来较大的影响3。如现阶段较为常见的 LED 照明灯具的光电转换效率较高，在保持照明的同时，可以根据实际的使用需求，调整亮度、色彩，因此具有良好的控制效果，并避免光污染、热污染对环境造成的破坏。光纤灯具只负责传播光线，其本身不会产生任何光电转换，因此也不会产生任何热量，在特殊环境下可以发挥良好作者简介：马小兰，女，本科，中学一级教师，研究方向为电子电工。文章编号：2096-9317（2023）03-0054-03光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明工程55的照明作用，可以用于易燃易爆仓库和需要保护的博物馆等区域的照明。1.3 提高照明质量在实际照明中，不同场景对照明的实际要求有较大的差别。例如，在夜晚的道路照明中，若路况较好，只需要保持最基本的照明，就可以满足用户的实际需求。若路况较差，为了安全，需要保持良好的照明质量，以避免安全问题的发生。在绿色照明中，照度的匹配是保证照明质量、避免电能浪费现象的重要手段。在根据真实情况合理提供照明服务的同时，可以进一步优化照明质量，满足人们生活、工作等多方面的需求。例如，图书馆、办公室等区域有较高的用眼要求，因此需要保证良好的照明，但同时办公室的电脑会提供一定的照明，需要保证环境照度与电脑屏幕光线的匹配，以避免眼部不舒适、疲劳现象的产生。电网中的电是交流电，会导致灯光发生高频率的闪烁，从而对照明质量带来不良影响。使用基于电力电子技术中的变频器、镇流器等设备，可以解决灯具的闪烁问题，同时进一步保障灯具的节能效果和照明效果，使灯具的照明质量得到充分保障。1.4 控制照明在现代照明控制的过程中，控制的要素更加复杂多样，例如，舞台灯光的控制，需要在实现传统意义灯光照明的同时，通过灯光的动态调整，满足特定场景的演出需求。在电力电子技术的快速发展过程中，能够充分利用相应的仪器设备来发挥良好的照明控制效果。在此基础上，设计智能控制程序，可以在充分发挥照明设备效果的同时，针对不同的应用场景展示不同的照明效果4。例如，在大厦灯幕的表演、展示过程中，可编程的电力电子技术可以根据实际的表演需求，组合不同的灯具展示不同的灯光效果，如展示烟花、动物等图像，智能控制程序可以确保灯光表演的动态性，并合理控制灯光的效果，满足绿色照明控制的实际要求。2 绿色照明中应用的电力电子技术2.1 光纤技术光纤技术是电力电子技术发展过程中的重要产物，光纤材料具有良好的信号传输作用，光纤技术利用光纤材料中光信号的传输特性来保证传输效果。在绿色照明中，利用光纤技术可以提供更加丰富的照明。（1）光纤材料具有柔软性，在绿色照明建设过程中，可以适应不同的照明环境的照明需求。还可以根据实际的照明目标，对光纤的丝径进行调整，从而使其在各种大小的空间内都能够发挥良好的照明效果。（2）光纤材料自身并不具有发光作用，而是用于对光的传导，可以根据不同的照明需求选择不同的照明光源，如可以长期发挥照明效果的金属卤灯和可以控制的 LED 灯具等光源。光纤仅传输光线而不发光，因此不会产生过多的热量，在一些对温度控制要求较高的照明场景中，应当积极选用光纤设计照明系统，从而提升照明系统的可靠性。但需要注意的是，任何光纤材料在传输光的过程中都会出现一定的衰减现象，因此每一段光纤的照明距离是受到限制的，在照明设计的过程中，必须考虑到衰减现象带来的影响5。（3）在利用不同照明灯具为光纤提供光源的情况下，可以通过组合的方式得到不同的照明效果。使平行光束集中到光纤中传输，并通过滤光器，可以过滤不需要的光线，发挥良好的照明效果。2.2 电子镇流器和电子变压器电子镇流器和电子变压器在照明系统中的应用历史较久。其中，电子镇流器可以通过负载谐振电路减少交流电对灯具运行带来的不良影响。电子镇流器可以使交流电转化为直流电，为灯具的照明提供稳定的电源。在控制电路中应用电子镇流器，可以利用 PMW展开进一步的逆变操作，使脉动直流电转换为接近于正弦波的、更稳定的高频方波电，在满足灯具启动需求的同时，为照明电路提供更稳定的电源，保障照明效果。电子变压器可以对民用交流电进行整流转化，利用电子变压器中的无源滤波器，可以对交流电的波形进行调整，使波形和功率因数能够满足灯具启停的多方面要求。电子变压器常用于霓虹灯，可以将民用交流电转换为高频交流电，保障照明效果。通过电子变压器的保护回路，可以避免照明电路中某个设备、回路故障后对整个照明系统带来的不良影响，从而提升照明系统的安全性与可靠性。3 电力电子技术在绿色照明中的具体应用3.1 灯具改造灯具改造是绿色照明改造的核心，不同的灯具能够在不同的照明场景下发挥不同的作用，需要根据绿色照明的实际需求进行合理的调整，在提升照明质量 照明工程 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明56的同时，进一步延长灯具的使用寿命。3.1.1 LED 灯具LED 即发光二极管，是现代灯具改造中的主要内容。一方面，LED 灯具具有良好的光电转换效率，在耗电更少的情况下，提供更加明亮的照明，也不会产生光污染现象，因此具有较长的使用寿命。另一方面，LED 灯具的工作电压要求较低，在良好照明效果和节能效果的支持下，可以在各种照明场景中充分发挥作用。如利用 LED 灯具制作的路灯的使用寿命更长、稳定性更好、节能效应更佳，成为现代灯具改造中的主要产品6。3.1.2 卤化物灯和高压钠灯卤化物灯和高压钠灯的光电转换效率较高，且在启动的过程中不需要较大的电流，在实际应用的过程中，可以在各种恶劣的工作场景中发挥良好的照明作用，如用于金属加工厂房、室外露天路灯照明。卤化物灯和高压钠灯的制造成本较低、更换维修效率较高、启动要求较低，可以利用光伏发电、风能发电等新能源，并保障良好的照明效果。3.1.3 紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯具有良好的光效应，且在使用的过程中能够发挥良好的节能作用，过去被用于替代传统白炽灯，在减少电能消耗的同时具备数倍的光通量，并具有较长的使用寿命。现阶段紧凑型荧光灯的生产成本较低、使用寿命较长，可以在不同的环境中充分发挥作用，但也存在逐渐被 LED 灯具替代的情况。3.2 开关改造传统照明系统回路在开启与关闭的过程中，会产生瞬时的大电流大电压，从而造成一定的电能浪费现象。利用电力电子技术，可以利用软开关技术，在照明系统的开关回路中形成换流支路，使照明系统能够在零电压或者零电流的情况下开启或关闭，在避免灯具受到瞬时大电压和电流影响的同时，降低系统运行过程中的能源浪费现象。同时，软开关技术还可以用于灯具的分阶段开闭过程，如在生活场景中，逐渐开启或者熄灭灯具，提升照明服务的舒适度，保障照明效果。3.3 照明控制在照明控制过程中，电力电子技术的应用十分常见，无论是在单个照明系统还是在多个绿色照明系统的控制过程中，PLC 技术的应用提升了照明系统控制的智能化和自动化水平，可以根据不同的照明需求进行控制。例如，在高速隧道照明系统的控制过程中，应用 PLC 技术可以针对隧道的实际使用情况和照明需求，对照度进行合理调整，应对车流量高峰、夜间行驶、车祸紧急照明等多方面的需求。在此基础上，PLC 技术还可以利用传感器提升绿色照明系统的自我诊断效率，为照明系统的维护提供可靠的技术保障。4 电力电子技术在绿色照明中的发展趋势在电力电子技术高速发展的过程中，可用于绿色照明中的电子元件已经有集成化、高效化的发展趋势。大部分灯具都可以利用电力电子技术的集成控制功能，保障良好的控制效果。最常见的是利用总线技术和PLC 技术的控制系统，通过可视化的端口灵活调节复杂照明系统的控制效果、优化灯具的工作效果，使光效更高、展示效果更好。在未来电力电子技术不断发展的过程中，智能技术的发展可以进一步保障绿色照明的控制水平，使其应用范围更加广，并为绿色照明充分发挥功能提供良好的技术基础。5 结束语综上所述，绿色照明是我国社会可持续发展的重要组成部分，电力电子技术的快速发展，提升了绿色照明的可靠性，并为绿色照明充分发挥节能减耗的作用做出了良好的保障。在未来绿色照明发展的过程中，随着电力电子技术的智能化发展，控制的内容会更加多元、丰富，可以满足绿色照明的不同需求。参考文献1 吴泰行.电力电子技术在绿色照明中的应用分析J.光源与照明,2022(8):28-30.2 宁蕴绯,花春飞.电子技术在绿色照明电路中的应用J.电子技术,2020,49(3):178-179.3 李彬彬.电力电子技术在绿色照明中的应用及绿色照明的发展研究J.光源与照明,2022(1):40-42.4 蒋小铭,张斌.基于DIALUX的绿色工业建筑照明设计在铝行业的应用J.轻金属,2022(11):53-55.5 米士刚.绿色光导照明技术在档案馆的应用J.中国档案,2022(5):29-31.6 王海英,毛明磊,何佳.基于亮度优化的绿色隧道照明模糊PID控制算法J.隧道建设(中英文),2022,42(4):621-629.