节 能 灯 性 能 测 试.doc

节 能 灯 性 能 测 试

在实际选购中，最为直接的鉴别方法： 
　　一是鉴别节能灯的宽电压耐受力。将节能灯接到自耦调压器上，分别将节能灯置于180Ｖ、220Ｖ、260Ｖ三种电压状态，各连续点燃24小时。看一看，节能灯启辉点燃是否稳定可靠。 
　　二是鉴别节能灯对应用环境的适应能力。将节能灯置于－15度――十50度的应用空间中，分别在180Ｖ、220Ｖ、260Ｖ三种电压状态，各连续点燃24小时。看一看，节能灯启辉点燃是否稳定可靠。 
　　三是了解节能己经应用的案例，并访问了解应用情况。特别注意在己应用的案例中，有没有应用在电压跌落严重、谐波严重的实际例子；如大功率交流、直流电阻焊机生产车间，大电流交流电焊机生产车间。有没有应用在高温、高湿环境的实际例子，如炼钢铸造车间、橡胶制品成型车间、榨油车间。 
显色指数与显色性能： 
　　1、显色性能：是表征节能灯，显示物体表面原本颜色能力的一个物理量。节能灯显色性能高低，决定于荧光灯管的技术品质。荧光灯管如采用稀土三基色荧光粉，荧光灯管显色性能就高；如采用卤素或混合荧光粉，荧光灯管显色性能就低。显色性能高的荧光灯管，观看彩色物体不产生色偏差，彩色物体颜色鲜艳真实。显色性能低的荧光灯管，观看彩色物体产生色偏差，彩色物体颜色灰暗模糊不真实。 
　　2、显色指数：为能直观地描述，节能灯显色性能高低，引入显色指数Ｒ值的概念。以太阳光显色指数Ｒ＝100为标准。节能灯实际显色指数Ｒ越高，节能灯显色性能越接近太阳光，节能灯显色性能越好。观看彩色物体表面原本颜色，越逼真自然。根据现阶段荧光灯管生产技术水平，节能灯显色指数Ｒ值，应在40――80以上。 

色温： 
　　节能灯色温，亦称相关色温。是表征节能灯，光的颜色的一个物理量。与荧光灯管的技术参数设定有关，分为低色温、中色温、高色温。色温高低，并不表征节能灯，技术品质优劣。 
　　色温的直观视觉感觉： 
　　低色温（2700Ｋ－3500Ｋ），含有较多的红光、橙光，犹如早晨八时左右的太阳光。
中色温（3500Ｋ－4500Ｋ），所含的红光、蓝光等光色较均衡，犹如上午八时以后，十时以前的太阳光。
　　高色温（5500Ｋ－7000Ｋ），含有较多的蓝光，象上午十时以后，下午二时以前的太阳光
节能灯色温的选择：主要依据节能灯应用环境的需求而定。如家庭、商业照明环境，通常选择低色温和中色温。如工业生产车间、广场照明环境，通常选择高色温。学校、军营、办公室照明环境，通常选择高色温。 

频闪与频闪效应： 
是表征节能灯，光的波动深度，和由光波动产生的危害效应（称为频闪效应）大小的，两个互为因果的物理量。 
　　1、频闪：是指光源光通量波动的深度。光通量波动深度越大，频闪越严重。光通量波动深度，通常用百分数来描述。光源光通量波动深度大小，与光源的种类和光源的技术性能有直接关系。现阶段己广泛应用的，电感镇流器驱动的Ｔ8直管日光灯，高压汞灯，高压钠灯。光通量波动深度，高达55％――65％。 
　　2、频闪效应：是指光源光通量波动，即频闪产生的危害效应。光源频闪越严重，频闪效应危害越大。 
        3、频闪产生机理：电光源产生频闪的技术机理，既有供电电源的因素，也有电光源技术性能的因素，以及照明设计不合理的因素等等。并且是诸多因素综合作用的结果，技术机理比较复杂。限于篇幅，本文仅就从常用电光源技术性能的角度，进行概括性技术分析。 
　　（1）、电光源供电电源频率低：高压汞灯、高压钠灯、直管型（电感式）日光灯。在现阶段， 绝大多数由５０Ｈｚ工频正弦交流电，直接向电光源的发光体供电。 其频闪频率为５０Ｈｚ*２＝１００Ｈｚ，并且呈正弦波规律波动。 
　　（2）、电光源供电电压波动大：  我国现阶段工频交流电源，瞬时电压值波动幅度在１０％～２０％之间，大大加重了频率为１００Ｈｚ，呈正弦波规律波动的频闪深度。 
　　（3）、电光源技术性能落后：高压汞灯、高压钠灯、直管型（电感式）日光灯，虽然是气体放电发光的电光源。但由于其启动与点燃均采用电感式镇流器（不具备AC-DC-AC变频功能）。所以，气体放电发光体的放电发光功率，必然随供电电源的频率，呈正弦波规律波动。 
　　（4）、消除光源频闪技术对策：消除电光源频闪的根本技术对策，是提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率，使其达到40KHz以上。 
　　相对节能灯而言，消除频闪与频闪效应的技术措施，是提高电子镇流器，交流－直流－交流（ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ）变换频率。在电子镇流器，交流－直流－交流（ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ）变换频率，达到40千周（ＫＨｚ）以上时〔ＣＥ认证规定40千周（ＫＨｚ）〕时。节能灯的频闪深度，可限制在5％以下。不再有频闪及频闪效应危害。 
　　关于频闪与频闪效应危害表现，及产生机理。祥见本文献中，＜论电光源频闪效应的危害性及改进对策＞一文。 
　　（5）、鉴别节能灯频闪与频闪效应的方法：直观的鉴别工具是采用频闪专用检测陀螺。 
　　鉴别方法与标准： 
　　一是鉴别方法：选定一个平面，设置高压汞灯和节能灯各一只。分别点亮高压汞灯和节能灯，将专用检测陀螺放在平面上旋转。观察专用检测陀螺旋转时，图案的色彩变化和图形变化形式。 
　　二是鉴别标准： 
　　先将专用检测陀螺，放在高压汞灯下旋转。专用检测陀螺会产生多道色彩不同的光环，并且各道光环，会随着陀螺旋转速度的变化，表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化。 
　　再将专用检测陀螺，放在节能灯下旋转。专用检测陀螺只产生一道黑白相间的光环，并且黑白相间的光环，随着陀螺旋转速度的变化，旋转方向、旋转速度、色彩均不变化。 
　　鉴别标准，专用检测陀螺，只产生一道黑白相间光环的节能灯，无频闪及频闪效应危害。专用检测陀螺，产生多道色彩不同光环的高压汞灯，有频闪及频闪效应危害。在多种光源或同一种光源中，图案变化越丰富，色彩颜色变化越深，光源的频闪越严重，频闪效应越严重，危害性越严重。 
　　（7）、需特别说明：市场上正在销售的节能灯，其电子镇流器的变换频率，并不全是在40KHz以上。大部分节能灯，变换频率仅在20KHz左右。甚者部分劣质节能灯，低至17ＫＨｚ以下。仍然会产生２Ｏ－３Ｏ％的频闪深度，仍然存在较严重的频闪效应危害。 
　　用专用检测陀螺检测时，产生一道不是纯黑白相间的光环，而是略显模糊、略显橙红色的一道光环。随着陀螺旋转速度的变化而随机变化。

节能灯寿命测试：
（一）、高频率节能灯，宽电压耐受力特性试验
　　1 、将高频率节能灯，按下图连接。

　　2 、试验数据记录：
　　 在室温条件下，将电压降低至１８ＯＶ，连续点燃２４小时；再将电压升高至２６ＯＶ，连续点燃２４小时。
　　为检验高温条件下，宽电压耐受力。将电子镇流器用布紧密包裹５层，套一层塑料袋，装入２４Ｃｍ＊２５Ｃｍ＊６Ｃｍ，白色泡沫盒中密封。分别在１８ＯＶ、２６ＯＶ电压条件下，各点燃２４小时。
　　3 、试验结果技术分析：
　　无论是高温环境，还是高湿环境中。 节能灯均能在１８ＯＶ一２６ＯＶ的电压范围内，稳定可靠地启辉、连续点燃。
在高温环境中试验时，电子镇流器内的温度达到９２度。镇流器仍运行稳定可靠。
　　（二）、高频率节能灯低电压（低温）启辉特性试验：
　　高频率节能灯，低电压和低温启辉特性试验，在生产车间试验室进行。
　　1 、将高频率节能灯，按下图连接。
　　2 、试验数据记录：
　　将高频率节能灯，装入电冰箱中，将电冰箱调低至－１５度。
　　将电压调低至１８ＯＶ， 进行启辉试验。 高频率节能灯， 启辉后６ＯＳ左右。荧光灯管工作温度，开始进入正常点燃发光状态。１２ＯＳ后，达到最佳点燃发光状态。
　　3 、试验结果技术分析：
　　在－１５度，１８ＯＶ，低温、低电压环境中。高频率节能灯，能可靠地启辉、点燃。无闪烁、无抖动现象，无启辉后再熄灭现象。
　　（三）、高频率节能灯，灯丝抗电流冲击性能与寿命试验，及荧光灯管在常温下的启辉点燃寿命试验
　　该项试验，主要是检验灯丝寿命和灯管寿命。为加速老化破坏性试验，故按排在生产车间试验室进行。辅助统计一部分实际应用现场的数据。

　　1 、将高频率节能灯，按下图连接。
　　将ＨＢＲ－２ＯＯＯ老化仪，设定１Ｏ s 通、１Ｏ s 断，２Ｏ s 为一循环的通断周期。
　　电子镇流器参数设计为，灯丝电流波峰比为１：１·７，无灯丝预热。荧光灯管启辉点火电压，设计为额定电压的２·５倍。
　　2 、试验数据记录：
　　当老化仪通断 １Ｏ７２Ｏ 个周期（次）时，烧断一处灯丝。将烧断的灯丝，短路后继续试验。
　　当老化仪通断 ２Ｏ６２Ｏ 个周期（次）时，另一处灯丝烧断。将新烧断的灯丝，短路后继续进行试验。荧光灯管在没有灯丝电流的条件下，启辉、点燃仍然正常稳定。
　　当老化仪通断达到 ２６６３Ｏ 个周期（次）时，荧光灯管在无灯丝电流的条件下，仍然能启辉点燃。但是，开始出现闪烁和抖动现象。说明荧光灯管，启辉特性开始变差。
　　当老化仪通断 ２６８３Ｏ 个周期（次）时，荧光灯管启辉、点燃特性显著变差，启辉明显困难。
　　3 、试验结果技术分析：
　　技术分析
　　在老化仪通断１Ｏ７２Ｏ个周期（次）后，烧断一处灯丝。虽然将烧断的灯丝短路后，通断试验可继续进行。但是，我们认定荧光灯管启辉、点燃寿命终结。
　　按节能灯生产行业，已多年采用的荧光灯管，加速老化试验计算方法。即每开关一次，节能灯相当于点燃１－２小时的寿命。我们取中间值１·５小时进行计算， 荧光灯管启辉点燃寿命＝１Ｏ７２Ｏ次＊１·５小时／次 ＝１６Ｏ８Ｏ小时，考虑到实际应用环境中，恶劣因素的影响。保守地取值１５ＯＯＯ小时，是有科学依据的。
　　（这也是厂家向用户承诺 ，质量保证一年的科学依据。 因为一年３６５天，每天２４小时。一年＝３６５天＊２４小时／天＝８７６Ｏ小时。）
　　　　4 、试验结果说明：
　　三基色荧光灯管的启辉点燃寿命决定于，荧光灯管荧光发光物质的启辉点燃寿命和灯丝烧断寿命。
　　从试验数据得知：荧光灯管荧光发光物质的启辉点燃寿命，大于灯丝烧断寿命。如能延长灯丝的烧断寿命，整个荧光灯管的启辉点燃寿命，就会大大延长。
　　灯丝烧断寿命，受制于灯丝本身特性，和电子镇流器性能两个方面。在保持灯丝本身特性不变的前提下，优化电子镇流器的技术性能，和采用先进的启辉点燃新技术，将会大大延长灯丝烧断寿命。
　　（四） 、高频率节能灯，灯丝阴极溅射（即逸出功）特性（限于文字篇辐较大，本文献中正文略）
　　（五） 、高频率节能灯，额定功率自适应控制特性试验

1 、将高频率节能灯，按下图连接。
　　2 、试验数据记录：
　　以电压２２ＯＶ为标准，电流值Ｉ＝Ｏ·４Ａ。
　　将电压降低至１８ＯＶ时，电流值Ｉ＞Ｏ·４Ａ，电流Ｉ不是减小，而是趋向增大。
　　将电压升高到２６ＯＶ时，电流值Ｉ＜Ｏ·４Ａ，电流Ｉ不是增大，而是趋向减小。
　　试验结果：
　　电压在１８ＯＶ――２６ＯＶ 范围变化时，高频率节能灯。实际电功率Ｐ＝Ｖ * Ｉ，稳定在一个合理的范围内。
　　3 、试验结果技术分析：
　普通的节能灯，额定功率设计与调试，是以５ＯＨｚ、２２ＯＶ电压为标准值。
在实际应用中，电网电压在１８ＯＶ－２６ＯＶ范围变化。普通的节能灯，在没有模糊自适应控制功能时，实际电功率Ｐ＝Ｖ * Ｉ，亦　　会发生相应变化。即：电压Ｕ升高时，功率Ｐ增大；电压Ｕ降低时，功率Ｐ减小。
　　结果：普通的节能灯，实际电功率Ｐ＝Ｖ * Ｉ，跟随电网电压，变化范围较大。产生两个方面的负效应：一是导致节能灯寿命缩短；二是光通量变化过大，影响照明效果。
　　其技术机理：
　　在电网电压Ｕ升高时，电流Ｉ不是趋向增大，而是趋向减小，电流值在减小。高频率节能灯，实际电功率Ｐ＝Ｖ * Ｉ，不是直线式地限随电压升高而急剧增大；而是在电流Ｉ值趋向减小的负向作用下，实际电功率Ｐ＝Ｕ＊Ｉ，以缓慢的变化量缓慢地增大。
　　反之，在电网电压Ｕ降低时，电流Ｉ不是趋向减小，而是趋向增大，电流值在增大。高频率节能灯 ， 实际电功率Ｐ＝Ｖ * Ｉ，不是直线式地跟随电压降低而急剧减小，而是在电流Ｉ值趋向增大的正作用下，实际电功率Ｐ＝Ｕ＊Ｉ，以缓慢的变化量缓慢地减小。
亚太地区节能灯性能测试比较分析：
寿命测试所使用的相关测试标准是IESNA LM-65-01 和IEC 60901-97（有时也使用
IEC 90696）。这些测试标准的主要差别在于操作过程。IEC 60901 要求操作过程要求，在节能灯工作了2 小时45 分钟之后要关闭15 分钟。IESNA 规定在工作了3 小时之后要关闭20 分钟。IEC 60969 则提供了一个更灵活的操作过程，它要求灯在24 个小时的工作时间内可以关闭8 次，每次关闭时间10 到15 分钟，而每次工作时间则至少要达到10 分钟。

假如其他测试条件相同，操作过程中这些微小的差别不可能对灯的使用寿命造成可察觉到的影响。对于一盏额定使用寿命为6000 小时的节能灯来说，IESNA 测试标准意味着1800 次循环，而IEC 测试标准则意味2000 次循环。

光通维持率和功效的测量
这些测量是从光度测量和电力测量的结果中得来的。对于光度测量（例如光照强度，光通量，颜色等），IEC 60969 和IESNA LM-66 都涉及到了CIE 84-1989（光通量的测量），因此它们两者是相同的。但是IESNA 在测量光通量时提供了更多的选择，可以利用整个球体或从标准强度进行计算。对于电气测量来说，不同的测试程序对电源和使用仪器的误差的要求都相当一致。它们都要求压力呈正弦波形，且谐频是给定的，限于基频的3%。供给电压在稳定阶段的变化幅度限制在±0.5%以内，在测试阶段限制在±0.2%以内。只有IESNA LM 66-00 测试要求的变化范围更小，在±0.1%以内，但它并没有规定这是对稳定阶段还是测试阶段，或是对两个阶段都是这个要求。因此，实际上，IEC 和IESNA/ANSI 的测试方法对功效和光通维持率的测量本质上是相同的。

显色性指标
灯发出的光的光谱特性的效果在被照的物体上的颜色显示叫做显色性。显色性指标
（CRI）的定义是根据CIE 出版刊物No. 13.3-1995 的推荐，在测试光照和标准光照下对光谱三色激励值的比较得出的。
CRI 测试
所有情况下的CRI 测试都是根据CIE 出版物No. 13.3-1995 的推荐进行的，因此在
IEC 和ANSI 标准之间不存在什么差别。
开启和运转时间
开启时间是指在供给电压接通以后，到灯完全打开并且保持发光状态所需要的时间
(IEC 60969, 条款2.15)。运转时间是指供给电压接通后，灯达到它最终的光通量的80%所需要的时间。

开启和运转时间的测试
开启和运转时间的测试比起其他的性能指标的测试更加不明确。IEC 90696 只说明
“开启和运转时间应该与制造商给定的值一致” (IEC 90696, 条款 5)。IEC 90601 也有类似的语言描述(条款1.5.4)。只有ANSI C78.5-2003 提供了一个详细的测试方法（附录A），也给出了开启和运转时间的推荐值（条款4.7 和4.8）；电子镇流节能灯的开启时间不应该超过2 秒，磁性镇流节能灯的开启时间不应该超过4 秒，并且运转时间不能超过3秒。但是ANSI C78.5 -2003 并没有给定测量运转时间的流明维持率的水平。
IEC 90969 和90601 虽然没有提供测试的详细程序，但是假设使用一个计时设备来计
算开启和运转测试共用的时间。在测试方法将来的版本中，为了说明这一点，应该为运转时间给出一个明确的照明标准。

快速循环测试
除了使用寿命测试以外，能源之星要求进行快速循环压力测试，也就是每隔5 分钟将
灯打开和关闭一次。欧盟质量宪章已经有一个类似的测试要求，但是，循环时间是5 分钟开10 分钟关(EU, 2005)。在这些不同的状况下测试得到的灯泡循环次数的差距可能很小。Guan 和Reynolds（2005）证明了在不同的循环状况下测得的平均循环次数非常接近（如下表所示），

快速循环测试的测试方法将来的发展趋势可能会缩短循环周期来加速测试过程。