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高频无极灯

日期:2011年3月26日 19:51

高频无极灯英文名称为“Electrodeless Dischargea Lamp”,是高频等离子体无极电磁放电感应灯的简称,它是基于荧光灯气体放电和高频电磁感应两个熟知原理相结合的一种新型光源,是一种代表照明技术高光效,长寿命,高显色性发展方向的21世纪“绿色照明”领域的最新应用技术。

一、高频无极灯原理

无极灯在结构上由三部分组成,即高频发生器(高频电源)、功率耦合器和涂有稀土荧光粉的玻璃泡壳,它是集电子、电磁、真空等技术于一体的国际第四代节能环保新光源。当电流通过高频发生器时,产生一个2.65MHz高频正弦电压,通过功率耦合器在涂有稀土荧光粉的玻璃泡壳内瞬间建立一个高频磁场,在高频磁场的作用下,泡壳内部的惰性气体(氪气和氩气的混合气体)发生电离并进而产生雪崩效应,从而产生强紫外线,稀土荧光粉在强紫外线的作用下从而发出可见光。由于玻璃泡壳内壁涂有氧化铝金属粉层,相当于在泡壳内壁建立了一个金属屏蔽层,从而阻挡了电磁波外泄,这使得高频无极灯不会产生超出国际标准的电磁空间辐射。
根据法拉第电磁感应定律,变化的磁场会在灯管内产生感应电流,从而使低压汞和惰性气体混合蒸汽产生放电,辐射出253.7nm的紫外线,再通过三基粉转化为可见光。基于无极灯灯管(泡)内没有电极,同时灯体部分不存在易损元件,整个系统的寿命主要取决于“电子---高频发生器”,所以这类灯的寿命非常长,可达到6万小时以上。特别适用于换灯困难且费用昂贵的场所,以及对安全要求及高的重要场所。

二、高频无极灯的特点

高频无极灯作为电光源的换代产品已被越来越多的人们所认可,也已经在许多领域得到应用。它的主要特点如下:

1)寿命特长。一般的白炽灯、日光灯、节能灯,及其它气体放电灯都有灯丝或电极,而灯丝或电极的溅射效应恰恰是限制灯使用寿命的必然组件。高频无极灯没有电极,是靠电磁感应原理与荧光放电原理相结合而发光,所以它不存在限制寿命的必然组件。使用寿命仅决定于电子元器件的质量等级、电路设计和泡体的制造工艺,一般使用寿命可达5万~10万小时;

2)节能。与白炽灯相比,节能达80%左右,85W的高频无极灯的光通量与450W白炽灯光通量大致相当;

3)环保。它使用了固体汞齐,即使打破也不会对环境造成污染,有99%以上的可回收率,是真正的环保绿色光源;

4)无频闪。由于它的工作频率高,所以视为“完全没有频闪效应”,不会造成眼睛疲劳,保护眼睛健康;

5)显色性好。显色指数大于80,光色柔和,呈现被照物体的自然色泽;

6)色温可选。从2700OK~6500OK由客户根据需要选择,而且可制成彩色灯泡,用于园林装饰;

7)可见光比例高。在发出的光线中,可见光比例达80%以上,视觉效果好;

8)不需预热。可立即启动和再启动,多次开关不会有普通带电极放电灯中的灯丝溅射等衰退现象;

9)电气性能优良。功率因数高,电流谐波低,恒电压供电,输出恒定的光通量;

10)工作温度范围大。灯泡采用了汞齐技术,加上宽温设计的高频发生器,高频无极灯能在-40°C——+70°C范围内工作。

11)光衰小。2000小时光通维持率为95%,20000小时光通维持率为80%60000小时光通维持率为80%。

12)防震、防爆性能好。因为灯泡内没有灯丝,耐震性能好。灯泡点燃时表面温度低,适合防爆场所。

13)绿色环保。采用固态齐汞和无铅玻璃,且99%以上的材料可以回收利用,符合世界环保要求。

14)安装可适应性。可在任意方位上安装,不受限制。

无极灯的不足之处

1、光效有待提高。目前最高光效只有80左右;

2、大功率受限。目前市场上做得最大的功率泡形185W,环形210W,再大的目前做不了;

3、无极灯的配套灯具不好找,目前市场上的灯具主要是为点光源、面光源服务的,用在无极灯出光率都不是太理想,不过已经有厂家开发出部分无极灯灯具。

三、无极灯发展历史朔源

无极灯从诞生到现在,已经经过100多年的时间。漫长的岁月长河中,有三大时间点记录了世界上无极灯技术的发展。

  1907年,美国科学家PC.Hewitt申请了感应无极灯原理的专利,汤普森(J.J.Thomson)、泰斯勤(Tesia)等人则发明了高频无极灯。但是,由于当时电子学技术水平的限制,这种灯只能在实验室存在,没有进入市场。

  1991年,日本松下公司首先推出了Everbright无极荧光灯并投入日本市场,当时27w的Everbright无极荧光灯光效是37lm/w,平均寿命是40000小时。同年,Philips公司的QL无极荧光灯也投入市场。QL无极荧光灯光效达到了70lm/w,平均寿命是60000小时。

1994年,GE公司推出了GENURA无极荧光灯,这是一种镇流器与灯一体化的紧凑型无极荧光灯,其结构与Philips的QL无极荧光灯相似,外形与反射型白炽灯相仿,工作频率也选用了2.65M,光效是50lm/w,寿命是15000小时。随后Osram公司推出了ENDURA无极荧光灯。ENDURA无极荧光灯工作频率是300KHz,光效达到了75lm/w,平均寿命是60000小时。

四、高频无极灯与LED灯的比较

从电光源发展的历史看,高频无极灯LED灯同属第四代电光源,前者属弧光放电,后者为固体发光。下表将高频无极灯与LED灯的性能和指标作一个比较。从表中可以看出高频无极灯与LED同为绿色电光源的新秀,它们有着多项相似的特点,但在应用领域上各有偏重。LED灯目前主要用于景观装饰、字幕广告等照明,单体功率小;而高频无极灯主要以工作场所和户外公共照明为主,单体功率大。

今后这两种最新技术绿色照明电光源将会在各自发光机理的基础上继续发展,並逐步取代大部分传统照明电光源。

高频无极灯与LED灯具的技术参数对比:

项目名称

高频无极灯

LED灯

光源类别

气体放电

固体发光

光 效

63-76LM/W

20-35LM/W

寿 命

10万HR

10-20万HR

工作频率

2.5~3.0MHE

直流

启动特性

立即启动

立即启动

光方向性

不强

抗震性

很强

安装方位

任意方向

任意方向

导热处理

需要

需要

频 闪

EMC电磁干扰

需重视

小或无

光顔色

可选

可选

光 谱

狭窄

调 光

可调光

可调光

单体功率

10~200W

0.05~1W

绿色环保

维 护

安全性

安全

安全

应 用

工程照明

显示领域

延申应用

除显示领域以外的其他照明

取代白炽灯荧光灯

在大功率照明的应用场合,高频无极灯较之LED,优点更加突出。

120W高频无极灯较120W LED的优点:

类型

项目

高频无极灯

LED

结论

价格

1000元

10000元

LED贵10倍

光效

>63Lm/W

30Lm/W

高频无级灯比LED亮2~4倍

光衰

流明保持率>70%(60000h)

难于控制,有的1000h时流明已下降50%

高频无极灯优LED

视觉效果

色温2.7k~6.5k,颜色可定制,显色指数80,无频闪

由小功率LED合成多点光源,有光污染易引起观赏疲劳

高频无极灯优于LED

寿命

≥60000h,宽温工作抗震

≥100000h,但故障率较高

高频无极灯寿命可靠性高

高频无极灯没有荧光灯那样的电极材料溅射效应,因而光衰非常缓慢,使得长寿命得以保证。另一个原理性的变革是:荧光灯的工作频率低,当正弦波电压过零时,有一部分电离的正离子会与电子复合,使灯瞬间熄灭(人眼觉察不出来),在一个周期内荧光灯管要启动两次,使灯的光输出下降。高频无极灯是利用频率为2.5—3.0MHz的高频电磁场激发而发光的,只要激励能量达到平衡,灯能正常点亮,就不存在电压过零瞬间熄灭等问题,因而光效比荧光灯高出20%左右,节能效果明显。此外,在高频无极灯的光谱分布图中,可见光比例较高,达到80%左右,其中,波长在555nm前后的人眼视觉敏感区光谱更加丰富,所以,在相同照度下,高频无极灯的视觉效果好于其他电光源。

无极灯和LED都被冠名为“新光源”。但是,两者实质上差别巨大,发展方向也有差异。

从技术上来说,无极灯与LED照明采用的是不同技术,但是两者的产品寿命、节能效果、光衰等方面都相差不远。从适用类型来看,LED灯与无极灯各有分工,大功率的LED灯无法与无极灯相比,同样,在小功率的、景观照明、指示照明、显示屏上,无极灯又不及LED灯。

从目前市场表现而言,无极灯根本无法与LED照明比肩。目前,LED照明已经成为照明行业人士普遍认同的未来光源发展新方向,各大照明企业投入巨大的人力物力财力进行LED照明产品研发,市场上的LED照明产品也十分丰富。与LED照明相比较,无极灯认知度和普及率都比较低,只有少数企业投入精力研发无极灯产品,而且与无极灯光源配套的灯具产品也十分匮乏。但是,无极灯的市场潜力却不可估量。

五、高频无极灯与其它光源的比较

高频无极灯与金卤灯的对比

高频无极灯与其它光源参数对比

无极灯与其它光源耗能比较

不同光源不同视觉环境下的有效光效

高频无极灯与其它光源成本比较

85W无极灯成本比较

名称

使用寿命(h)

60000小时用电成本(元)(达到85W无极灯同等照明效果)

100盏无极灯以每小时照明每月用电成本比较(元)

使用60000小时购灯成本比较(元)

无极灯

60000

60000h×85W/1000×0.6元=3060

100盏×85W/1000×10h×30天×0.6/度=1530

60000h/套=1200

高压纳灯

10000

60000h×200W/1000×0.6元=5400

100盏×150W/1000×10h×30天×0.6/度=2700

60000h/6套×200/套=1200

金卤灯

10000

60000h×200W/1000×0.6元/度=7200

100盏×200W/1000×10h×30天×0.6/度=3600

60000h/6套×200/套=1200

自整流

汞 灯

2000

60000h×250W/1000×0.6元/度=9000

100盏×250W/1000×10h×30天×0.6/度=4500

60000h/30套×80/套=2400

六、高频无极灯的应用领域

高频无极灯可以广泛应用于工厂车间、温室蔬菜植物棚、大型商场、写字楼、学校教室、图书馆、礼堂、会议室、街道、停车场、加油站、体育场管、隧道、桥梁等。特别使用于绿灯、隧道灯地铁、广告牌、冷库、危险地域或照明下水灯等灯具维护较难的场所,可以为用户节省大量的电费和维护费。

高频无极灯在国内虽然尚未普及但已经有一些用户,如:诺基亚(NOKIA)东莞基地、台湾富士康厂房、深圳市青少年宫、香港新玛德厂房、广州恒运电厂、京广铁路等各类照明场所、青岛第二体育馆、秦皇岛港务局路灯、成都的桥梁样板工程、东莞紫泉包装厂(紫江控股)、增城柏雅化工有限公司、上海浦东机场、香港路灯工程、深圳维他(光明)食品饮料有限公司、珠海体育中心、常柴股份照明改造工程、江门到杜阮公路照明、南京部分街道照明改造、宜春中心城区路灯改造、重庆绿色照明工程等 。

七、我国无极灯的发展历程

1998年,河北宝石集团在实验室点亮国内第一盏无极灯。随后,宝石集团正式进入高频无极灯生产领域。这是无极灯第一次从实验室走向市场,是无极灯的“星星之火”。谁能想到,这点“星星之火”成燎原之势的时候,已是十年之后。

  2003年,上海宏源照明电器有限公司把IC大规模集成电路技术应用到光源制造业,成功发明了LVD低频无极灯。紧接着上海宏源积极地将LVD低频无极灯推向市场,开始了市场试水历程。

  2005年,浙江大学电子信息技术与系统研究所同元光德企业合作开发的射频无极灯技术,成功地突破了成本瓶颈,使无极灯的造价大幅度降低。这是一次对无极灯技术进行改革的尝试,并在市场上不断验证。正由于元光德、士丹达等企业一次次对市场的启蒙,一次次为无极灯的推广摇旗呐喊,才有了无极灯渐成燎原之势的今天。

  2007年后,随着正信集团、顺祥公司先后进入无极灯领域,无极灯的市场化推广、品牌推广已成大势所趋,无极灯成为光源市场一支不可小觑的力量。

八、无极灯的知识产权问题

目前中国产的无极灯占到世界份额的90%,且都是宣称具有自主知识产权的产品。其中,国内很多无极灯生产企业一起步就把专利拿在了手里,但是又都不同,虽也曾有企业为专利事宜对簿公堂,但均无果而终。

2005年前后,世界光源巨头欧司朗曾针对专利问题起诉过上海宏源,结果以败诉而收场。而在2007年,上海宏源也针对专利问题起诉源光亚明,结果以宏源撤诉而结束。

因此,在无极灯领域还尚无哪家企业能够表明自己掌握了独家技术。专利问题成了不是问题的问题,所以,对无极灯企业来说,有了技术的门槛,却少了专利的枷锁,呼吸更加通畅。有行业人士分析,无极灯在中国的发展,为中国照明企业突破西方光源技术封锁打开了一个缺口。

九、赛英公司与高频无极灯

成立于2000年的成都赛英科技有限公司是由具有很高学术水平和多年科研实践经验的电子科技大学教授、军工企业电子工程高级工程师以及具有丰富生产管理和营销经验的人员共同组建的民营高科技企业。公司主要研制、生产射频微波电路和系统以及模拟数字混合技术的系列产品,主要为国内相关军品配套。

近年来,随着国家对节能和绿色环保的重视,在公共照明领域中高频无极灯有着与其它照明设备无可比拟的优势。由于这种照明设备的电源是使用的一种射频微波原理,一般生产照明设备的厂家未涉足射频微波领域。我公司利用射频微波产品研发的优势,针对该照明设备对电源的特殊要求,研发的无极灯高频电源,攻克、解决了大功率高频无极灯电源的技术难题,使该产品得以大量推广应用。赛英为21世纪绿色光源做出了贡献。

赛英公司研发的165W无极灯高频发生器的可靠工作温度范围达到摄氏-40度至+85度,国内领先。该产品已经为国内部分无极灯生产厂配套,下图是产品外观照片。

结束语

对于无极灯的宣传,有一个很有意思的比喻——

如果全国全部换上高频无极灯,一年将会节省两个三峡发电站的总发电量!

这个比喻充分的说明了高频无极灯有着无限的市场空间和前途。

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