纸制品包装有限公司
生产车间400W汞灯和8U-210W大功率节能灯
照明节电改造的技术准备
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
高频光源事业部
合同能源管理机制推进事业部
高频光源设计工程师 韩俭荣
关键词： 400W外镇流高压汞灯 8U-210W大功率节能灯 青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯 特深照型亚克力灯罩 Frank专用节能灯罩 地面照度实测值 功率替代比例 节电率 光谱能量分布 不可见光 可见光 视觉灵敏 低视觉灵敏可见光 光谱能量分布特性 人眼视觉函数曲线 有效视觉光效 有效视觉照度 显色指数R值 显色性能 频闪深度 频闪效应危害 投资回收期
一、概述
纸制品包装有限公司生产车间，现正在使用的电光源为：400W外镇流高压汞灯和某品牌的8U-210W大功率节能灯，匹配特深照型亚克力灯罩。原光源电耗大、照度低。拟选用青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，匹配Frank专用节能灯罩，进行照明节电改造。其技术准备内容如下：
(一)、400W外镇流高压汞灯技术特性分析
在对400W外镇流高压汞灯的有关技术参数实际测试的基础上，做以下几个方面的技术分析。
1、耗电量大。400W外镇流高压汞灯，其整灯总的耗电功率由两部分构成，一部分为灯耗电功率；另一部分为电感镇流器耗电功率。电感镇流器耗电功率，一般占灯耗电功率的20-30％，电感镇流器技术品质越差、使用的时间越久，耗电功率越大。
一盏400W外镇流高压汞灯，整灯总的耗电功率可达＝400W＋[400W×(20-30％)]＝480W--520W。
2、光效低，照度低。400W外镇流高压汞灯，光谱能量分布结构不合理，发出的光通量为模拟日光色。含有较大比例的不可见光，可见光比例低。又因其光谱能量分布特性与人眼视觉函数曲线严重偏离，（作者韩俭荣）在可见光的光通量中，低视觉灵敏可见光比例较大。因此，有效视觉光效低，地面有效视觉照度低。
3、显色指数R值低，显色性能差。400W外镇流高压汞灯，显色指数R值在20左右(太阳光显色指数R值＝100)，显色性能差，观看彩色物体表面颜色，产生严重的色偏差。
4、频闪效应危害严重。400W外镇流高压汞灯，因技术原因，由50Hz工频交流电直接驱动发光体放电发光。光通量波动幅度大，频闪深度在55％左右，频闪效应危害严重，视觉疲劳。
照明效果与质量概述：400W外镇流高压汞灯，因上述技术因素，照明环境：朦胧、混沌、处在灰蒙蒙的“不可见光雾”中，不晴晰。有效视觉光效低，地面有效视觉照度低。地面、作业台面与空间有效视觉真实感，缺少明亮、晴晰、舒适感。视觉疲劳，不利于提高劳动生产效率。（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。）
(二)、8U-210W大功率节能灯技术特性分析
因现场条件所限，对8U-210W大功率节能灯，除实测到了地面照度Lx值外(远低于400W汞灯的照度)，其它技术参数均能够测试。所以其技术特性分析，省略。
二、照明节电改造经济技术目标
纸制品包装有限公司生产车间，现正在使用的电光源为：400W外镇流高压汞灯和某品牌的8U-210W大功率节能灯。经实测，8U-210W大功率节能灯的照度，比400W外镇流高压汞灯的照度低很多。
由此，照明节电改造经济技术目际的制订，只能以原400W外镇流高压汞灯的性能参数，作为参照标准进行比较、分析、制订。
其经济技术目标：
1、改造后，地面照度Lx值有提高(约提高到原来的1.5倍左右，以现场实测Lx值为准)。
2、改造后，有效视觉光效和地面有效视觉照度有大幅度提高。地面、作业台面与空间有效视觉真实感，明亮、晴晰、舒适。
3、改造后，光源耗电功率大幅度下降，较原400W外镇流高压汞灯相比，节电率80％以上(以现场实测值为准)。
4、改造后，显色指数R值达82左右，接近于太阳光显色指数R值＝100，观看彩色物体表面颜色，不产生色偏差，色彩饱和度高，颜色逼真。
5、改造后，光通量波动小、稳定，无频闪效应危害。观看细小物体，视觉感真实。观看运动物体，运动轨迹真实，不晃眼，空中定位感准确。
6、改造后，在每天开灯14小时，照明综合电价＝0.7元的条件下，节电改造投资回收期在： 110天左右(3-4个月)。
7、改造后，照明效果与质量：照明环境：太阳光色，地面有效视觉照度高。地面、作业台面与空间有效视觉真实感：明亮、晴晰、舒适。视觉不疲劳，有利于提高劳动生产效率。
三、照明节电改造技术准备的技术测试
(一)、实际耗电功率测量
1、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯(以下筒称：青岛法兰克节能灯)，耗电功率测试
参与测试人员：青岛法兰克(Frank)微电子有限公司 工程师 韩俭荣
纸制品包装有限公司动力部
测试地点：纸制品包装有限公司动力部 办公室
测试时间：二00七年六月十一日上午，11时左右。
测试仪表：指针式万用电表500mA电流档，指针式万用电表250V电压档，电压自耦调压器。
测试技术方法：实测在220V电压状态下，整灯输入电流I，再按功率P＝电压U×电流I，计算出整灯的耗电功率。
测试数据：经实测：青岛法兰克节能灯，在220V电压状态下的输入总电流I＝210mA＝0.21A。
整灯耗电功率P＝电压U×电流I＝220V×0.21A＝46.2W。
2、原400W外镇流高压汞灯，耗电功率测试
因现场条件所限，未能实际测量。其整灯耗电功率可按其：灯功率额定值＋电感镇流器耗电功率计算出来。在概述中已计算，取其最小值＝480W。
(二)、关于耗电功率计算取值的说明
电光源的额定功率，是指额定电压220V状态下的额定值。在实际现场照明运行中，会因电压波动而导致，实际耗电功率高于或低于其额定值。因现场电压多数情况下，是高于额定电压220V。因尔，电光源的实际耗电功率，多数情况下也是高于其额定功率值。
本技术准备中，因原400W外镇流高压汞灯受条件所限未实测。计算时，取其最小值＝480W。青岛法兰克节能灯，实测额定整灯耗电功率P＝46.2W，为计算方便取其大整数＝50W。
(三)、照明节电改造的实际功率替代比例与节电率
照明节电改造的实际功率替代比例与节电率
| | 原400W外镇流高压汞灯 | 青岛法兰克节能灯 | 8U-210W节能灯 |
| 整灯耗电功率 | 480W | 50W | 210W |
| 替代后 功率替代比例 | ＝50W：480W＝1：9.6(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后 节省电功率值 | ＝480W－50W＝430W(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后节电率 | ＝(480W－50W)÷480W×100％＝89.5％(与汞灯比较计算) | ||
| 现将与210W大功率节能灯比较的数据列出，只供参考。关于210W大功率节能灯的实际耗电功率，据现场观察估计，多数会小于210W，可能在65—75％左右，取其中间值70％。(如有误应以实测为准) | |||
| 替代后 功率替代比例 | ＝50W：210W×70％＝1：2.94(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后 节省电功率值 | ＝210W×70％－50W＝97W(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后节电率 | ＝(210W×70％－50W)÷210W×100％＝65.99％ (与210W大功率节能灯比较计算) | ||
二00七年六月十一日，青岛法兰克向纸制品包装有限公司提供2盏，6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，匹配Frank专用节能灯罩。在车间保持光源位置不变，高度不变，直接替代原400W外镇流高压汞灯。
同日，晚6时50分左右。对原400W外镇流高压汞灯、8U-210W大功率节能灯、青岛法兰克节能灯的地面照度Lx值，进行了实际测试。
1、参与测试人员：青岛法兰克(Frank)微电子有限公司 工程师 韩俭荣
纸制品包装有限公司动力部 部长
纸制品包装有限公司动力部
纸制品包装有限公司动力部 两位工作人员
2、测试仪表：LX-101数字式照度计
3、测试技术方法：在光源正下方直接测试，直接读取照度Lx值。对原400W外镇流高压汞灯，实测了呈三角形的相邻的3盏灯；对8U-210W大功率节能灯，实测了相邻2盏灯；对青岛法兰克节能灯实测了2盏。
实测过程中，在实测青岛法兰克节能灯时，为防止相邻汞灯、节能灯的光通量，辐射过来叠加后提高其测试值。故关闭了相邻的汞灯、节能灯。
在实测原400W外镇流高压汞灯和8U-210W大功率节能灯时，其相邻的汞灯、节能灯和青岛法兰克节能灯，都未关闭。其实测Lx值中，包含一定数量的相邻的汞灯、节能灯辐射过来的光通量。
4、实测照度Lx值列表与比较：
三种光源实测照度Lx值与比较列表
| | 原400W外镇流高压汞灯 | 青岛法兰克节能灯 | 8U-210W节能灯 |
| 第1盏 | 75Lx | 116Lx | 28Lx |
| 第2盏 | 82Lx | 112Lx | 33Lx |
| 第3盏 | 47Lx | | |
| 平均照度值 | (75Lx＋82Lx＋47Lx) ÷3＝68Lx | (116Lx＋112Lx)÷2 ＝114Lx | (28Lx＋33Lx)÷2 ＝30.5Lx |
| 替代后 平均照度提高值 | ＝114Lx－68Lx＝46Lx(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后 平均照度提高率 | ＝(114Lx－68Lx)÷68Lx×100％＝67.65％(与汞灯比较计算) | ||
| 现将与210W大功率节能灯比较的数据列出，只供参考。 | |||
| 替代后 平均照度提高值 | ＝114Lx－30.5Lx＝83.5Lx(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后 平均照度提高率 | ＝(114Lx－30.5Lx)÷30.5Lx×100％＝273.77％ 即：2.74倍 (与210W大功率节能灯比较计算) | ||
1、表中原400W外镇流高压汞灯，第3盏因其灯罩底部玻璃板上，有部分灰尘。如将其底部玻璃板上部分灰尘擦掉，其照度Lx值会有相应提高。3盏汞灯平均照度值，也会有相应提高。
2、表中原8U-210W大功率节能灯，一行南北方向共3盏。第1盏在最南端头，测试时未有其它光源辐射过来的光通量。第2盏在中间，测试时有北端头的节能灯，辐射过来的部分光通量，其测试Lx值略高一些。如将其北端头的节能灯，辐射过来的部分光通量给予遮档，其照度Lx值会有相应降低。2盏灯平均照度Lx值，也会有相应降低。
四、耗电功率、功率替代比例与节电率、实测照度Lx值与比较综合列表
耗电功率、功率替代比例与节电率、实测照度Lx值与比较综合列表
| | 原400W外镇流高压汞灯 | 青岛法兰克节能灯 | 8U-210W节能灯 |
| 整灯耗电功率 | 480W | 50W | 210W |
| 替代后 功率替代比例 | ＝50W：480W＝1：9.6(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后 节省电功率值 | ＝480W－50W＝430W(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后节电率 | ＝(480W－50W)÷480W×100％＝89.5％(与汞灯比较计算) | ||
| 现将与210W大功率节能灯比较的数据列出，只供参考。关于210W大功率节能灯的实际耗电功率，据现场观察估计，多数会小于210W，可能在65—75％左右，取其中间值70％。(如有误应以实测为准) | |||
| 替代后 功率替代比例 | ＝50W：210W×70％＝1：2.94(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后 节省电功率值 | ＝210W×70％－50W＝97W(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后节电率 | ＝(210W×70％－50W)÷210W×100％＝65.99％ (与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后实测地面照度Lx值 | |||
| 第1盏 | 75Lx | 116Lx | 28Lx |
| 第2盏 | 82Lx | 112Lx | 33Lx |
| 第3盏 | 47Lx | | |
| 平均照度值 | (75Lx＋82Lx＋47Lx)÷3＝68Lx | (116Lx＋112Lx)÷2 ＝114Lx | (28Lx＋33Lx)÷2 ＝30.5Lx |
| 替代后 平均照度提高值 | ＝114Lx－68Lx＝46Lx(与汞灯比较计算) | ||
| 替代后 平均照度提高率 | ＝(114Lx－68Lx)÷68Lx×100％＝67.65％(与汞灯比较计算) | ||
| 小 结 | 替代400W汞灯，在平均照度提高67.65％的前提下，其功率替代比例＝1：9.6，每盏灯节电功率＝430W，节电率＝89.5％。 | ||
| 现将与210W大功率节能灯比较的数据列出，只供参考 | |||
| 替代后 平均照度提高值 | ＝114Lx－30.5Lx＝83.5Lx(与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 替代后 平均照度提高率 | ＝(114Lx－30.5Lx)÷30.5Lx×100％＝273.77％ 即：2.74倍 (与210W大功率节能灯比较计算) | ||
| 小 结 | 替代210W大功率节能灯，在平均照度提高273.77％的前提下，其功率替代比例＝1：2.94，每盏灯节电功率＝97W，节电率＝65.99％。 | ||
五、替代试验照明效果与质量评估
(一)、与原400W外镇流高压汞灯比较
1、在每盏灯节省电功率＝430W，节电率＝89.5％的前提下，用照度计实测地面平均照度提高67.65％，为原400W外镇流高压汞灯照度的1.68倍。
2、照明环境，为太阳光色，显色指数R值＝82左右，较原400W外镇流高压汞灯提高4倍。观看彩色物体表面颜色，不产生色偏差，色彩饱和度高，颜色逼真。如同在太阳光底下的效果。
3、光通量平滑稳定，用频闪专用检测陀螺检测，其旋转图案如同在太阳光底下的效果，无频闪效应危害。照明环境视觉感真实，定位准确。
4、照明环境如同太阳光的效果，明亮、晴晰、舒适，视觉不疲劳，有利于提高生产效率。
5、本现场替代试验，是在原400W金卤灯照明环境中，插入2盏青岛法兰克6U-50W节能灯。两种光源的光谱能量分布结构，完全不一样，差别很大。原400W金卤灯为模拟日光色，青岛法兰克6U-50W节能灯为太阳光色。
在该环境中，原400W金卤灯的光辐射能量，远远大于2盏青岛法兰克6U-50W节能灯的光辐射能量。
在同一个环境中，当两种不同光谱能量分布结构的光辐射，能量差别较悬殊时。能量大的光辐射，对能量小的光辐射，具有湮灭效应。（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。）
因尔，青岛法兰克6U-50W节能灯，照明效果在本现场试验中，体现不够充分。如整个生产车间，全部更换为青岛法兰克6U-50W节能灯，照明效果与质量会更佳。
(二)、与8U-210W大功率节能灯比较
1、在每盏灯节省电功率＝97W，节电率＝65.99％的前提下，用照度计实测地面平均照度提高273.77％。即：为8U-210W大功率节能灯照度的2.74倍。
2、照明环境，为太阳光色，显色指数R值＝82左右。观看彩色物体表面颜色，不产生色偏差，色彩饱和度高，颜色逼真。如同在太阳光底下的效果。
3、光通量平滑稳定，用频闪专用检测陀螺检测，其旋转图案如同在太阳光底下的效果，无频闪效应危害。照明环境视觉感真实，定位准确（作者韩俭荣）。
4、照明环境如同太阳光的效果，明亮、晴晰、舒适，视觉不疲劳，有利于提高生产效率。
六、照明节电改造节电效益分析计算
因为经现场实测，原8U-210W大功率节能灯的照度，不到原400W外镇流高压汞灯的一半。
因此，本技术准备的经济技术参照标准，应是照度高的光源：原400W外镇流高压汞灯。因尔，经济技术计算均是与原400W外镇流高压汞灯的对比计算分析。
（一）、节电效益分析计算己知参数
1、纸制品包装有限公司，生产车间每天开灯的时间＝14小时
2、纸制品包装有限公司，生产车间照明综合电价＝0.7元／Kwh(度)
（二）、节电效益分析计算
对原400W外镇流高压汞灯，进行照明节电改造。照度提高1.68倍，照明质量如同太阳光效果。并将产生以下几个方面的经济效益。
第一部分：直接节电效益计算
1、每盏灯节省电功率＝430W
2、每盏灯每天开灯14小时节电＝0.43Kw×12小时＝6.02 Kwh(度)
3、每盏灯每天开灯14小时节电费＝6.02 Kwh(度)×0.7元／Kwh(度)＝4.214元
4、每盏灯每月节电费＝4.214元×30天＝126.42元
5、每盏灯每年节电费＝126.42元×12个月＝1517.04元。
第二部分：间接节电效益分析
1、输电线路导线损耗降低。导线损耗共分两部分，分析如下：
(1)、节电改造后，每盏灯功率降低，输电线路有功电流I降低。有功电流I在导线上产生的有功损耗＝I电流的平方×导线电阻，降低。具体数值计算，因未实测具体参数，略。
(2)、节电改造后，因电子节能灯的功率因数为电容性，与现场电网的电感性功率因数，互为反相，具有补偿效应。输电线路中的无功电流Q降低，无功电流Q在导线上产生的有功损耗＝Q电流的平方×导线电阻，降低。具体数值计算，因未实测具体参数，略。（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。）
2、输电线路电压降降低，端电压提高。节电改造后，输电线路有功电流I、无功电流Q降低，输电线路电压降＝(I＋Q)×导线电阻，降低。输电线路末端电压提高，改善了供电质量。具体数值计算，因未实测具体参数，略。
3、输电线路有效输电容量提高。节电改造后，输电线路有功电流I、无功电流Q降低，有效输电容量提高。具体数值计算，因未实测具体参数，略。
（三）、节电改造后照明器材维护成本节省分析计算
1、青岛法兰克节能灯，启辉点燃寿命1.5万小时。己有实际使用现场验证，实际启辉点燃时间己超2年半，不需更换，继续使用。
2、青岛法兰克节能灯，自出售之日起，灯管不破损，整灯不进水。如不能启辉点燃，质保一年，对故障部件，免费以旧换新。
3、以质保一年为前提分析，节电改造后，可节省原来使用400W外镇流高压汞灯，在一年中因更换汞灯的维护费用。具体数值计算，略。
七、照明节电改造投资回收期分析计算
本技术准备的经济技术参照标准是，原400W外镇流高压汞灯。因尔，经济技术计算均是与原400W外镇流高压汞灯的对比计算分析。
(一)、青岛法兰克节能灯与Frank专用节能灯罩价格
1、青岛法兰克节能灯，定位于照明节电合同能源管理专用。6U-50W节能灯，每套包括：高光效、低光衰、长寿命灯管总成1个，高频率功率驱动器(镇流器)1个，6芯专用连接电缆1副。
全国市场最低限价：含税率6％的税票，不含运费，每套＝240元／套。
2、青岛Frank专用节能灯罩，按积分球体曲率优化设计，采用进口高反射率铝合金板，连续冲压拉伸抛光成形。光强分布特性与青岛法兰克节能灯辐射特性相匹配。每套包括：高反射率铝合金反光罩＋E40铸铝陶瓷灯口与灯座总成。
全国市场最低限价：含税率6％的税票，不含运费，每套＝220元／套。
3、价格说明：青岛法兰克节能灯、Frank专用节能灯罩，市场价格公开、固定。如需调整，将一同通知，一同执行。
(二)、照明节电改造投资回收期计算
1、以1盏灯，每天开灯14小时，为例计算。
照明节电改造投资回收期＝(6U-50W节能灯240元＋Frank专用节能灯罩220元)
÷每天开灯14小时节电费4.214元
＝109.2天
2、1盏灯，每天开灯24小时，其投资回收期，请自行计算。
八、照明节电改造技术准备分析计算结论
本技术准备的经济技术参照标准是，原400W外镇流高压汞灯。因尔，经济技术计算均是与原400W外镇流高压汞灯的对比计算分析。
（一）、现将节电实测、照度实测、节电计算、投资回收期计算等数据列表如下
节电实测、照度实测、节电计算、投资回收期计算等数据列表
| | 原400W外镇流高压汞灯 | 青岛法兰克节能灯 |
| 整灯耗电功率 | 480W | 50W |
| 替代后 功率替代比例 | ＝50W：480W＝1：9.6 | |
| 替代后 节省电功率值 | ＝480W－50W＝430W | |
| 替代后节电率 | ＝(480W－50W)÷480W×100％＝89.5％ | |
| 替代原400W外镇流高压汞灯实测地面照度Lx值 | ||
| 第1盏 | 75Lx | 116Lx |
| 第2盏 | 82Lx | 112Lx |
| 第3盏 | 47Lx | |
| 平均照度值 | (75Lx＋82Lx＋47Lx)÷3＝68Lx | (116Lx＋112Lx)÷2 ＝114Lx |
| 替代后 平均照度提高值 | ＝114Lx－68Lx＝46Lx | |
| 替代后 平均照度提高率 | ＝(114Lx－68Lx)÷68Lx×100％＝67.65％ | |
| 小 结 | 替代后，在平均照度提高1.68倍的前提下，其功率替代比例＝1：9.6，每盏灯节电功率＝430W，节电率＝89.5％。 | |
| 改造原400W外镇流高压汞灯直接节电效益与投资回收期 | ||
| 每盏灯 每天14小时节电 | ＝6.02 Kwh(度) | |
| 每盏灯 每天14小时节电费 | ＝4.214元 | |
| 每盏灯 每月节电费 | ＝126.42元 | |
| 每盏灯 每年节电费 | ＝1517.04元 | |
| 每天开灯14小时 投资回收期 | ＝109.2天 | |
| 结 论 | 1、替代后，在平均照度提高1.68倍的前提下，每盏灯节省电功率＝430W，节电率＝89.5％。 2、每盏灯每天开灯14小时，每天节电费＝4.214元，每年节电费＝1517.04元。 3、。每盏灯每天开灯14小时，投资回收期＝109.2天 | |
（二）、节电改造后照明效果与质量
1、改造原400W外镇流高压汞灯：在每盏灯节省电功率＝430W，节电率＝89.5％的前提下，实测地面平均照度提高67.65％，为原400W外镇流高压汞灯照度的1.68倍。
2、改造8U-210W大功率节能灯：在每盏灯节省电功率＝97W，节电率＝65.99％的前提下，用照度计实测地面平均照度提高273.77％，为8U-210W大功率节能灯照度的2.74倍。
3、照明环境，为太阳光色，显色指数R值＝82左右，较原400W外镇流高压汞灯提高4倍。观看彩色物体表面颜色，不产生色偏差，色彩饱和度高，颜色逼真。如同在太阳光底下的效果。
4、光通量平滑稳定，用频闪专用检测陀螺检测，其旋转图案如同在太阳光底下的效果，无频闪效应危害。照明环境视觉感真实，定位准确。
5、照明环境如同太阳光的效果，明亮、晴晰、舒适，视觉不疲劳，有利于提高生产效率。
九、获取详细资料：
1、百度搜索：青岛法兰克微电子高频率节能灯
2、登陆：中国照明网---论坛---韩俭荣专栏
3、登陆：http://blog.lightingchina.com/user_index.asp
4、致电：Gsm：1360 630 6833 Tel：0532—8876 0830
