青岛法兰克工业照明节能灯替代250W金卤灯现场实测照度提高85.07%,1W替代5W,节电80%.doc

Hanjianrong Qingdao Frankr Microelectronics 第 5 页 2024/11/14 周四

替代250W金卤灯
现场实测照度提高85.07％，1W替代5W，节电80％
青岛法兰克(Frank)微电子有限公司
青岛专用集成电路(ASIC)设计工作室
合同能源管理机制推进事业部
高频光源事业部
高频光源设计工程师 韩俭荣

摘 要：青岛法兰克U型大功率节能灯，电子镇流器AC-DC-AC变换频率高达45khz，灯管放电气体原子非弹性碰撞速率高，电子跃迁能级大，光量子转换效率高。光谱能量分布比例特性，与人眼在明视觉状态下的视函数特性基本相一致，有效视觉光效高。匹配Frank专用节能灯罩，保持高度不变，直接替代250W金卤灯。照度值提高85.07％（1.85倍），1W替代5W，节电80％。
关键词：6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯 标准深照型灯罩 Frank专用节能灯罩 作业台面照度值 功率替代比例 节电率
一、现场对比试验测试人员
青岛法兰克(Frank)微电子有限公司
在四川省的EMC推进合作单位： 李先生
某生产机车集团公司：电器科 王工
二、现场对比试验测试现场
某生产机车集团公司：生产车间。
三、现场对比试验测试条件与物理量
（一）对比试验测试原光源：生产车间原有光源为金属卤化物灯，1个灯架上1个16寸标准深照型灯罩，每个灯罩内安装1盏250W金属卤化物灯。
（二）、对比试验测试新光源：青岛法兰克(Frank)微电子有限公司，6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，配备Frank节能灯专用灯罩。在原有灯架上， 1个灯架上安装1盏，直接替代原有1盏250W金属卤化物灯。
（三）、对比试验测试环境条件：两种光源在同一个生产车间，相同的垂直高度的条件下，进行对比测试。
（四）、对比试验测试的物理量：
1、实际电压状态下的实际耗电功率。
2、相同垂直高度的条件下的作业台面照度值。(距地面垂直高度约9M)。
（五）、现场对比试验测试仪表
地面照度测试：数字式照度计。
四、现场对比试验测试方法
(一)、光源功率测试：由于该现场不方便进行测试，两种光源按其额定功率，考虑实际电网电压升高的因素计算。
1、250W金属卤化物灯的实际耗电功率包括三部分：
第一部分：额定灯功率250W。
第二部分：电感镇流器额定耗电功率，一般占灯功率的20-30％。电感镇流器使用的时间越长，或技术品质越差，耗电功率越大。本案例计算取其最小值20％。
电感镇流器额定耗电功率＝250W×20％＝50W。
250W金属卤化物灯的额定耗电总功率＝额定灯功率250W＋电感镇流器额定耗电功率50W＝300W
第三部分：该现场实际电网的电压，高于额定220V电压值。250W金属卤化物灯的耗电总功率，在实际现场电压条件下也会有相应比例的提高，实际耗电总功率会大于300W。
本案例计算取其额定耗电总功率值＝300W。
2、青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，在额定220V电压状态下的整灯额定功率＝50W。经在多个应用现场验证，在实际现场电压增高的情况下，实际耗电功率会有相应比例的提高。提高的幅度与实际现场的电压增高幅度有关，一般为5-15％，也有20-25％的少数个别现场。本案例计算取其较大值20％。
青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，在实际现场电压条件下的整灯耗电总功率＝50W＋50W×20％＝60W。
说明：本案例中两种光源实际耗电功率计算时，对原光源250W金卤灯的实际耗电功率取其最小值300W，对新光源青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯的实际耗电功率取其最大值60W。因为这种计算方式在节电率、节电效益等各方面，对应用客户均有利。
2、地面照度测试：采用数字式照度计在两种光源的正下方，直接测量，直接读取Lx值。
五、现场对比试验测试数值
节省电功率、节电率
地面照度值、照度提高值、提高率列表

整灯额定电功率
整灯在实际电压条件下的实际电功率
计算取值电功率
相同垂直高度
照度值(约9米)
250W金卤灯
300W
大于300W
300W
67Lx
法兰克6U-50W
节能灯
50W
大于50W的5-15％
60W

124Lx

节省电功率
法兰克6U-50W节能灯替代250W金卤灯：
实际节省电功率=300W－60W＝240W

功率替代比例
法兰克6U-50W节能灯替代250W金卤灯：
实际功率替代比例=300W÷60W＝1W：5W

节电率
法兰克6U-50W节能灯替代250W金卤灯：
实际节电率=240W÷300W×100％＝80％

照度值提高值
法兰克6U-50W节能灯替代250W金卤灯：
地面照度提高值＝124Lx－67Lx＝57Lx

照度提高率
法兰克6U-50W节能灯替250W金卤灯：
地面照度提高率＝57Lx÷67Lx×100％＝85.07％

结 论
法兰克6U-50W节能灯替代原有250W金卤灯：在照度提高85.07％的前提下，功率替代比例＝1W：5W，实际节电率=80 ％
六、两种光源 每W电功率地面照度值分析
1、原有250W金属卤化物灯，每W电功率地面照度值
原有250W金属卤化物灯，每W电功率地面照度值
＝照度值67 Lx
÷原有250W金属卤化物灯实际功率300W
＝0.223Lx／W
2、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯每W电功率地面照度值
法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯
每W电功率地面照度值
＝照度值124Lx
÷法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯60W
＝2.067Lx／W
七、两种光源每W电功率地面照度值，对比倍数分析
1、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，每W电功率地面照度值。为原有250W金属卤化物灯的：
＝2.067Lx／W÷0.223Lx／W
＝9.27倍
八、两种光源现场实际功率替代比例与节电率分析
法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，替代原有250W金属卤化物灯。在地面照度提高85.07％的前提下：
功率替代比例为＝300W÷60W＝1W：5W
节电率＝(300W－60 W)÷300 W×100％
＝80％
九、两种光源照明质量对比分析
（一）、色温与光色
1、原有250W金属卤化物灯，色温4500K左右，模拟日光色。照明环境对人的视觉情绪调动不够，易产生懒散感觉。
2、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，色温6500K左右，太阳光光色。照明环境明亮、清晰、舒适，人的视觉情绪高涨，有利于提高生产效率。
（二）、可见光比例
1、原有250W金属卤化物灯，产生光通量中，含有36％的紫外光，可见光比例低，光谱能量分布结构与人眼视觉函数曲线不相接近，差异很大有效视觉光效低，有效视觉照度低。并且对人眼伤害较大。
2、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布结构接近于太阳光的光谱能量分布，与人眼视觉函数曲线基本相一致。产生光通量中，可见光比例高，有效视觉光效高，有效视觉照度高。
（三）、显色指数与显色能力
1、原有250W金属卤化物灯，光谱能量分布结构不合理，光通量显色指数R值在40左右，显色能力较低。照明环境产生严重的色偏差，不能正确地辨识彩色物体的真实颜色。在250W金属卤化物灯照明环境中的双手，颜色暗淡灰青色，缺少血红色彩感。
2、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，显色指数R值在85左右，接近于太阳光的R值＝100，显色能力高。照明环境色彩逼真，能够正确地辨识彩色物体的真实颜色。青岛法兰克节能灯照明环境中的双手，血红色彩感鲜艳真实，与太阳光下的颜色基本一致，富有生机。
（四）、频闪与频闪效应危害
（1）、原有250W金属卤化物灯，由于将50Hz工频交流电源直接加到光源发光体上，驱动其点燃发光。频闪深度高达65％，频闪效应危害严重。运动物体的运行轨迹视觉感不真实，视觉定位感差；照明环境视觉疲劳度严重；导致生产效率低下。
用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，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，并且图案的颜色较深、变化极为丰富。表明金属卤化物灯的频闪与频闪效应危害非常严重。
（2）、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，采用高频电能变换器做为驱动功率源，电能变换器的AC-DC-AC变换频率达45Khz，加在光源放电发光体上的电能量为高频电功率。频闪深度小于5％，无频闪效应危害。运动物体的运行轨迹视觉感真实、清晰，视觉定位感准确；照明环境舒适，视觉不疲劳度；有利于提高生产效率。
用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，仅是多道黑白相间的光环。并且各道光环，在陀螺旋转速度的变化过程中，表现出旋转方向、旋转速度均稳定不变化。与在太阳光下旋转的效果基本一致。表明青岛法兰克节能灯无频闪效应危害。（青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）
十、生产车间实际现场地面与空间的有效视觉感
用青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，替代原金属卤化物灯后。生产车间地面的有效视觉照度感和空间有效视觉照度感，表现出以下特点：
1、替代后，地面照度实测值：法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，比原250W金属卤化物灯的照度，在相同的环境，相同的高度条件下，提高57Lx，提高率为85.07 ％。
2、青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布曲线，接近于人眼的视觉函数曲线；驱动功率源的AC-DC-AC变换频率高达45Khz。光量子转换效率高，发出的光通量为太阳光色。光通量中可见光比例高，有效视觉光效高，有效视觉照度高；
因尔，生产车间地面、作业台面和车间空间有效视觉感，明显感到明亮、清晰、舒适。
3、青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布结构合理。显色指数R值在82左右，显色性能为金卤灯的2倍左右，显色性能高。
4、青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，驱动功率源的AC-DC-AC变换频率高达45Khz。光通量平滑稳定、频闪深度小，无频闪效应危害。青岛法兰克微电子，韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）
综合视觉感评价：生产车间照明环境如同太阳光的效果，明亮、清晰；观看物体表面颜色，色度饱和度高、色彩真实；运动物体(如吊车的吊钩)空中定位感真实、准确；观看细小物体(如游标、卡尺刻度值)真实、不模糊；长时间工作视觉不疲劳、舒适。有利于提高生产效率。
十一、对原有光源250W金属卤化物灯，光衰特性与启辉点燃寿命分析
1、生产车间原250W金属卤化物灯，由于其技术品质的原因，光衰速率较高。其光通量，200小时就可以衰减至初始值的80％以下。并且很快进入60％以下的低光效阶段运行。
也就是说，金属卤化物灯由于其技术品质的原因，在整个启辉点燃寿命中，初始点燃阶段，光衰速率较高。大部分启辉点燃时间是运行在低光效状态。
2、生产车间原250W金属卤化物灯，由于其光谱能量分布结构不合理的原因，光通量中含有36％的紫外线光和其它不可见光，可见光比例低。有效视觉光效低，并且伤害眼晴。
3、生产车间原250W金属卤化物灯，由于光效低、热功耗大，整灯启辉点燃温升快、温度高。在灯丝金属逸出功函数确定的前提下，灯丝溅射严重。发光荧光粉老化速率高、程度严重，光电转换能力降低，启辉点燃寿命短。在24小时连续开灯的场合，启辉点燃寿命仅在5000—8000小时左右。
十二、对新光源法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光衰特性与启辉点燃寿命分析
法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，运用先进的模糊自适应控制技术设计。电子镇流器交流－直流－交流（AC－DC－AC）变换频率高达45Khz（千周）以上。节能荧光灯管采用日本原装进口稀土三基色高光效荧光粉，和氪（Kr）、氩（Ar）混合气体，及固体汞（Hg）金属合金（汞脐）生产。整灯严格按照‘连续性老化，量子化检测’的工艺技术进行调试生产。并在＋45℃的恒温老化车间，分别在180V、260V两个极端电压点上，以实际功率各老化12个小时。
1、光衰值小，启辉点燃寿命长。法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，在实际启辉点燃中，光衰值小，8000小时光通量维持率高达90﹪，启辉点燃寿命为15000小时。
2、电网环境适应能力强。在180V－260V电压范围内，能够可靠地启辉点燃。能够应用于电压波动、跌落，谐波功率大，浪涌电流大，高压尖峰幅值大、持续周期长的电网环境中。如：钢铁厂轧钢生产车间、电阻焊机应用车间、大功率交流电焊机应用车间等。
3、空间环境适应能力强。低温启辉特性好，能在－15℃的环境中可靠地启辉点燃。可以应用于＋50℃的高温和湿度100﹪生产环境中。
4、启辉点燃稳定可靠，故障率低。法兰克U型管高频率高光效节能灯，在工业照明运行中，个别现场也曾发生过较高的故障率。综合实际统计故障率〈3％。
该故障率，己经小于传统光源的故障率，也大大小于普通节能灯的故障率。实施节能项目的企业能够接受，节能技术服务企业--青岛法兰克微电子有限公司能够承受，具有较为现实的可行性。
十三、结论
法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，直接替代250W金属卤化物灯。
1、在地面照度值提高85.07％的前提下：
实际功率替代比例＝1W：5W
实际节电率＝80％
2、显色指数R值由45提高到82左右，显色性能提高2倍左右。照明环境色彩逼真，能够正确地辨识彩色物体的真实颜色。
3、无频闪效应危害，视觉定位感好，视觉不疲劳，有利于提高生产效率。
4、生产车间地面、作业台面和车间空间有效视觉感，明显感到明亮、清晰、舒适。生产车间照明环境如同太阳光的效果，明亮、清晰；观看物体表面颜色，色度饱和度高、色彩真实；运动物体(如吊车的吊钩)空中定位感真实、准确；观看细小物体(如游标、卡尺刻度值)真实、不模糊；长时间工作视觉不疲劳、舒适。有利于提高生产效率。
5、法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，启辉点燃寿命为15000小时，为金卤灯2倍左右。