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绿色照明的现状和发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-03-21  浏览次数:192
 
 
 
  (1)科学选用电光源
 
  科学选用电光源是照明节电的首要问题。当前,国内生产的电光源的发光效率、寿命、显色性能均在不断提高,节能电光源不断涌现,电光源按发光原理可分为两类。一类是热辐射电光源,如白炽灯、卤钨灯等;另一类是气体放电光源,如汞灯、钠灯、氙灯、金属卤化物灯等,各种电光源的发光效率有较大差异,气体放电光源比热辐射电光源高得多。一般情况下,可逐步用气体放电光源替代热辐射电光源,并尽可能选用光效高的气体放电光源(见图5)。
 
  高压钠灯光效是白炽灯的8~10倍,寿命长、特性稳定、光通维持率高,适合于在显色性要求不高的道路、广场、码头和室内高大的厂房和仓库等场所照明。
 
  金属卤化物灯,具有光效高,显色性好、功率大的特点,适用于剧院、总装车间等大面积照明场所(见图6)。
 
  荧光灯比白炽灯节电70%,适用于在办公室、宿舍及顶棚高度低于5m的车间等室内照明。紧凑型荧光灯发光效率比普通荧光灯高5%,细管型荧光灯比普通荧光灯节电10%,因此,紧凑型和细管型荧光灯是“九五”期间“中国绿色照明工程”实施方案中推出的高效节能电光源(见下表)。
 
  在开闭频繁、面积小、照明要求低的情况下,可采用白炽灯。双螺旋灯丝型白炽灯比单螺旋灯丝型白炽灯光通量增加10%.可根据需要优先选用。
 
  (2)合理选择照明灯具
 
  灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量,满足环境和作业的配光要求,并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时,除考虑环境光分布和限制眩光的要求外,还应考虑灯具的效率,选择高光效灯具。
 
  在各类灯具中,荧光灯主要用于室内照明,汞灯和钠灯用于室外照明,也可将两者装在一起作混光照明,这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。
 
  另外,在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理,照度不变的情况下可节电20%,荧光灯的灯具设计错开重光部分,可提高光效80%.
 
  (3)合理选择照度和照明
 
  选择照度是照明设计的重要问题。照度太低,会损害工作人员的视力,影响产品质量和生产效率。不合理的高照度则会浪费电力,选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。工厂照明可按国家颁布的《工业企业照明设计标准》TJ31-79来选择照度和必要的照明质量,并综合考虑照明系统的总效率。
 
  在满足标准照度的条件下,节约电力,应恰当地选用一般照明、局部照明、混合照明三种方式,充分发挥照明效果,但大多数情况下,混合照明效果较好,且工作面与环境差别不宜太大,其照度比以1/3~1/5为宜。一般情况下,当一种光源不能满足显色性要求时,可采用两种以上光源混合照明的方式,这样既提高了光效,又改善了显色性。另外,科学地安排光源分布,能获得满意的光照分布,更好地利用光能量。
 
  充分利用自然光,正确选择自然采光,也能改善工作环境,使人感到舒适,有利于健康。另一方面充分利用室内受光面的反射性,能有效地提高光的利用率,如白色墙面的反射系数可达70%~80%,也能起到节约电能的作用。
 
6 新能源与新光源科技创新
 
6.1 固态照明发展提速
 
  固态照明发展现状表明,比预想的发展速度大大加快。事实上,在我国开始倡导半导体照明的2002年,应该说仅仅是看清技术方向,当时半导体照明的流明效率约为35lm/W,介于白炽灯与日光灯之间,而价格比传统照明高两个数量级以上。美国提出的路线图虽期望2020年达到200lm/W,可根据当时做过的问卷调查,世界级专家答案多认为难以达到,更何况是市场渗透率。可是没经过几年,从科技层面来看,固态照明这场新照明革命的现实性已得到了肯定。
 
  特别可喜的是没有一个国家像中国这样,照明市场如此广阔,政府如此关注,可以说中国LED产业链基本形成。新问卷调查结果普遍认为路线图目标不但可以完成,还可望超越,世界专家和业者都认为,中国将是固态照明节能显见功效的第一个国家。保守地预测,作为新照明引擎进入千家万户的普通照明,到2020年以LED适度发展方案情景估计,渗透率可望达到30%;若采用LED快速发展方案情景估算,50%以上是大有可能的(见图7~图8)。
 
  半导体照明之所以得到重视是因为其节能环保的潜在能力,不过目前人们容易把半导体照明工程与LED产业混淆。建议更名为照明节能工程,把传统的节能灯具的创新和推广,以及自然光照明等纳入统一规划和实施视野之中。同时,鉴于OLED发展迅速,作为灯具引擎的光源,除半导体LED外应包括OLED,所以,建议按国内外学界和业界的共识和约定,称之为固态照明。同时,项目管理办法也建议从课题管理变为国家级工程管理,成立专门工程领导长期(10年)班子,特别沿用绿色照明工程成功采用的需求侧管理办法,以节能目标引导路线图的编制和实施。在技术与成本层面,攻破一切普通照明的瓶颈,逢山开路,遇水搭桥。
 
  国家实施半导体照明工程以来,大大推动了我国半导体照明的发展,目前产业扩展顺利,投资踊跃。LED的上市公司,在金融危机中股价逆市而上,令人欣喜。我国目前LED专利大大增加,不过像硅衬底LED、新型电流阻挡层技术和稀土荧光粉等具有自主知识产权的核心创新技术还不多,用之形成生产能力并通过国际竞争形成效益则更是寥若晨星。因而政策导向,加大创新力度刻不容缓。
 
6.2 太阳能照明的发展
 
  在室外照明中,太阳能照明的发展势头强劲。太阳能路灯(非主干道)、太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能交通信号灯、太阳能广告灯等已不鲜见,均成为绿色照明中的亮点。而太阳能灯既指灯具、光源,也包括太阳能电池、蓄电池、控制器、逆变器、灯杆等配套器件。
 
  太阳能照明最显著的特点是节能、经济、环保,无需由传统的公共电力系统获取电能,节省了变配电设备、缆线、开关等的投资,基本没有运行费用。太阳能转化为电能,避免了煤、油、核等发电导致的大气和环境污染。在当今技术条件下,太阳能照明尤其适合应用于供电距离较远或不易供电的地方(见图9~10)。
 
  (1)提升电池板的光电转换率;
 
  (2)加大系统容量,满足大功率室外照明灯的要求;
 
  (3)降低成本。目前,一套太阳能照明灯(全套)是普通照明灯(全套)的几倍,影响了太阳能照明的推广使用;
 
  (4)延长蓄电池等器件的寿命,从而延长太阳能照明系统的寿命;
 
  (5)减小电池板、蓄电池等的体积,美化杆型;
 
  (6)逐步淘汰严重污染的铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池等,加快开发研制无污染蓄电池,实现真正意义的环保;
 
  (7)太阳能照明在经过技术进步和降低价格后,将成为新世纪的主导光源之一。
 
7 结束语
 
  本文着重讨论了绿色照明的现状及发展趋势。在“十一五”期间,我国还将加大力度推进绿色照明工程。经国务院同意,国家发改委发布的《节能中长期专项规划》中,已将“照明器具”列入节能重点领域,将“绿色照明工程”列为十大节能重点工程之一,重点在公用设施、宾馆、商厦、写字楼、体育场馆、居民住宅中推广高效节电照明产品。广泛深入持久开展绿色照明宣传,提高全民的资源忧患和节约意识,增强全社会的照明节能意识和可持续发展意识。笔者曾经建议,用三峡的1/10投资,通过10年时间,形成年节电一座、两座甚至多座三峡发电量的照明节能环保的效益,到今天已成为可实现的共识。
 
参考文献
 
  1 章海骢教授.灯具光学与结构设计
  2 汤重熹教授.灯具设计创新的策略
 
 
 
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