镇流器对照明质量和照明能效的意义

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摘要：广泛应用的直管荧光灯的镇流器，其自身功耗为光源功率的１５％～３５％，是一个十分可观的数字。高能耗和低能耗产品相差较大。本文对镇流器的类别和特点进行分析，阐述采用节能型镇流器照明质量和照明能效意义重大。

关键词：镇流器；照明质量；照明能效

中图分类号：J914 文献标识码：A 文章编号：

１ 概述

我国实施绿色照明工程已有十年，《建筑照明设计标准》（ＧＢ５００３４－２００４）的实施已多年。“一项工程”、“一本标准”对推动照明节能起了重要作用。特别是高效优质光源（如三基色荧光灯）的推广应用成效十分显著。

相比之下，关于气体放电灯的镇流器对节能和照明质量的影响还没有得到足够重视。镇流器是一个高耗能器件，例如广泛应用的直管荧光灯的镇流器，其自身功耗为光源功率的１５％～３５％，是一个十分可观的数字。高能耗和低能耗产品相差较大。

当前的任务：一是提高镇流器的水平和质量（包括能效）；二是合理选用优质高效的镇流器。

第一项是产品研究、生产部门的任务；第二项是照明设计单位和建设单位、使用单位的责任。

2 镇流器的类别和特点

2.1 镇流器的类别

气体放电灯的镇流器主要有两大类，即：

（1）电感式镇流器，包括普通型和节能型

（2）电子式镇流器，２０世纪７０年代末进入市场，我国从上世纪80年代中期开始研制生产，也有谐波含量大小、能耗大小不同产品。

普通和节能型镇流器没有明确的界限，不便推广应用。欧盟关于直管荧光灯的能效等级标准有具体的数据，不同等级的产品规定有功率限值，可供借鉴。表1列出欧盟的CELMA组织关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分。

1CELMA 关于T8荧光灯镇流器能效等级的划分

光源额定功率（W） 灯的实际

功率(W) 不同能效等级的系统功率（W）②

A1 A2 A3 B1 B2 C③ D③

50Hz时 高频时① 可调光电子镇流器 低损耗电子镇流器 电子镇流器 超低损耗电感镇流器 低损耗电感镇流器 普通电感镇流器 高损耗电感镇流器

15 15 13.5 9 16 18 21 23 25 >25

18 18 16 10.5 19 21 24 26 28 >28

30 30 24 16.5 31 33 36 38 40 >40

36 36 32 19 36 38 41 43 45 >45

58 58 50 29.5 55 59 64 67 70 >70

注： ①“高频”是指T8荧光灯电子镇流器在20~60kHz高频电流下灯管实际功率（W）；

②表中“系统功率”是指荧光灯系统输入功率，为灯管功率和镇流器功耗之和；

③C级普通电感镇流器，欧盟已于2005年11月21日起禁止使用；D级早于2002年5月21日起禁止使用。表1规定的能效等级，应按照欧盟标准EN 50294进行测试，可以给定相应的等级。

欧盟已经禁止的C级和D级电感镇流器，正是我国新颁布的国家标准《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）明确规定不应使用的电感镇流器。而该标准规定直管荧光灯应采用电子镇流器或节能型电感镇流器，前者相当于欧标的A2级和A3级产品，后者相当于B1级和B2级产品。而从标准编制组编写的“标准培训讲座”可以看出，在制订“照明功率密度（LPD）”标准中测算资料，电子镇流器的系统功率相当于A2级，节能电感镇流器系统功率则略高于B1级，但低于B2级。

2.2 节能型电感镇流器的特点

2.2.1 主要优点

（1）节能。通过优化铁芯材料和改进工艺等措施降低自身功耗，一般可降低２０％～５０％，使灯的总输入功率（灯管和镇流器功率）下降５％～１０％。

（2）可靠。由于铁芯材料和工艺优化，一般可使表面温度降低，同时，电感镇流器有传统的生产经验，其可靠性高，使用寿命长。

2.2.2 缺点

（1）使用工频点灯，存在频闪效应的固有缺点；

（2）自然功率因数低（也有cosφ高的产品，如谐振式电感镇流器）；

（3）消耗金属材料多，重量大。

2.3 电子镇流器的特点

2.3.1 优点

（1）节能。荧光灯的电子镇流器，多使用２０～６０ｋＨｚ频率供给灯管，使灯管光效比工频提高约１０％（按长度为４尺的灯管），且自身功耗低，使灯的总输入功率下降约２０％，有更佳的节能效果。

（2）消除了频闪，发光更稳定。有利于提高视觉分辨率，提高功效；降低连续作业的视觉疲劳，有利于保护视力。

（3）起点更可靠。预热灯管后一次起点成功，避免了多次起点。

（4）功率因数高。符合国家标准的25W以上荧光灯，其功率因数能达到0.95以上。但应注意，25W以下的灯管，国家标准规定的谐波限值很高，以致使其功率因数下降到0.7~0.8。

（5）稳定输入功率和输出光通量：高品质产品有良好的稳压环节，在电源电压偏差很大时，仍能保持光源恒定功率，稳定光照度，有利节能。

（6）延长灯管寿命。高品质产品的恒功率和灯管电流下降，以及起点可靠等因素可使灯管寿命延长。

（7）噪音低。高品质电子镇流器噪音可达35db以下，人们感觉不到噪音。

（8）可以调光。对于需要调光的场所（注：使用白炽灯或卤钨灯的场所），以高效荧光灯配可调光电子镇流器，可实现以2%~100%的大范围调光。

2.3.2 缺点和应注意的问题

（1）注重谐波含量。新修订的《管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求》（ＧＢ/Ｔ１５１４４－２００５）已经取消了原标准规定的电子镇流器的分极（Ｌ级和Ｈ级），其谐波限值应符合《电磁兼容限值谐波电流发射限值》（ＧＢ１７６２５·１－２００３）。该标准的Ｃ类——照明设备的谐波电流限值如表２所示。

表2 C类设备(照明)的谐波电流限值（灯的有功功率大于25W）

谐波次数 基本频率下输入电流以百分数表示的最大允许谐波电流含量(%)

2 2

3 30λ

5 10

7 7

9 5

11~39 3

注：①功率不大于２５Ｗ的放电灯，３次谐波不应超过８６％，５次谐波不应超过６１％；

②λ——电路功率因数；

③使用者应关注到表２注中２５Ｗ以下灯管的谐波限值非常宽松，如一建筑物内大量应用这种小功率荧光灯（包括长度2尺的T8、T5灯管和紧凑型荧光灯），将导致严重的波形畸变，中性线电流过大以及功率因数降低的不良后果。

（2）注重产品质量和水平。当前市场上的电子镇流器很多，质量和水平大不相同，可谓良莠不齐，鱼龙混杂。我国生产了不少优质高效产品，但也有一些低质量产品，主要表现为：

①谐波含量大；

②流明系数低；

③可靠性不高；

④使用寿命短。

这类产品虽价格低廉，但带来的不良后果必须注意。

3 直管荧光灯镇流器的选用

3.1 不应选用普通电感镇流器

国标ＧＢ５００３４－２００４规定：“直管荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”。这两种镇流器的能效优于普通电感镇流器，欧盟也已禁止与此相当的Ｃ级产品，我国国标也明确规定不应选用。

3.2 电子镇流器的应用

电子镇流器对提高照明系统能效和质量有明显优势，也是未来发展的趋势。为新国际推荐应用产品。

选用建议：

（1）在连续紧张的视觉作业场所和视觉条件要求高的场所（如设计、绘图、打字等），要求特别安静的场所（病房、诊室等），青少年视看场所（教室、阅览室等）应优先采用。

（2）在需要调光的场所，可以用三基色荧光灯配可调光数字式镇流器，取代白炽灯或卤素灯，能大大提高能效。

（3）应选用高品质、低谐波的产品，不应单纯追求价廉，应满足使用的技术要求，考虑运行维护效果，并作综合比较。

（4）选用小于２５Ｗ荧光灯时，如前所述，ＧＢ１７６２５．１－２００３标准规定的谐波限值很宽，如在一个建筑物内大量应用，将导致多种不良后果。设计中应采取有效措施进行限制。

（5）选用的产品，不仅要考察其总输入功率，还应了解其输出光通量。按规定，使用镇流器的流明系数（μ）不应低于０．９５，欧盟规定镇流器的能效等级，也相应规定了流明系数μ≥０．９６。

3.3 节能型电感镇流器的应用

其主要优势是可靠性高，使用寿命长，谐波含量小，价格较便宜，除对视觉有特别要求外，可以广泛采用，也是我国标准所推荐选用产品。

选用建议：

（1）节能型和普通型电感镇流器的功耗没有明确界限，有的生产厂标榜自己产品是节能型，但给不出功耗值或给出的数据不实。由于缺乏考核，难以查实。前述欧盟的能效分级很明确，我国有的厂家标明是属Ｂ１级或Ｂ２级产品，并经过国家检测中心检测就名副其实了。

（2）有的产品提供了总输入功率，但未测试输出光通量，使用者往往不注意或难以测试，应重视流明系数大于０．９５的要求。我们追求的是节省电，但决不能节省光。

（3）应考虑功率因数补偿，包括单灯补偿或线路集中补偿等方式。

4 直管荧光灯镇流器对实施“照明功率密度（LPD）”限值的影响

GB50034-2004第6章规定了“照明功率密度（LPD）”最高限值指标，并作为强制性条文。这项规定对于实施我国节能方针无疑是十分积极而有效的。

要实施这项指标，必须全面地采取各项措施，包括合理确定照度水平，科学的照明工程设计等，但合理选用照明器材，包括光源、灯具及镇流器，是十分重要的因素。此中，光源是第一要素，以最广泛应用的直管荧光灯为例，如果选用高效的T8三基色荧光灯（36W）和T8卤粉荧光灯相比，同为冷色温时，前者可提高光效30%，相同照度时，前者的安装功率降低23%（当然，如果T8三基色荧光灯管和过去的T12卤粉灯管相比，可降低约32%）。

那么，镇流器对LPD值有多大影响呢？还以T8荧光灯（36W）为例，如果使用能效最高的高品质低损耗电子镇流器（相当欧标的A2级），和普通的电感镇流器（相当于欧标的C级）相比，系统输入功率降低20%，即照明安装功率可降低20%，实际LPD值可下降20%。如果使用超低损耗电感镇流器（相当欧标B1级），和普通电感镇流器相比，照明安装功率可降低8.9%，即实际LPD值可下降8.9%。

由此可见，实施我国标准制性条文——LPD限值，镇流器的贡献不可低估。