绿色照明技术课程论文

1绿色照明新技术及应用一、摘要：绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具，以及调光控制器和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。而绿色照明新技术的研究、发展及应用，对实现节能减排、生态环保有着重大的意义。本文简要介绍几种绿色照明新技术及其应用，阐述绿色照明技术的发展与问题。Greenlightingreferstothescientificlightingdesign,theuseofhighefficiency,longlife,safeandstableperformanceofthelightingelectricalproducts(electriclightsource、lampswithelectricalaccessories、lamps、dimmingcontrollerandlightcontroldevice),improvepeoplework,、study、livingconditionsandquality,therebycreatingahighefficiency,、comfort、safety、economy、goodenvironmentandfullyembodythelightingofmoderncivilization.Andthenewtechnologyofgreenlightingresearch,developmentandapplication,toachieveenergy-savingemissionreduction,ecologicalenvironmentalprotectionisofgreatsignificance.Thispaperbrieflyintroducesseveralkindsofgreenlightingnewtechnologyanditsapplication,expoundsthedevelopmentandproblemsofgreenlightingtechnology.二、关键词：绿色照明；新技术；LED；节能Keywords：Greenlighting；Newtechnology；TheLED；Energyconservation三、介绍：21世纪是能源革命和绿色环保世纪。人类为了不再破坏地球的生态环境,对能源、电力产业提出了资源利用的变革要求。目前，我国照明用电负荷占总发电量的10%，这虽然与发达国家的19%相比低得多，但值得注意的是，中国有占全球1/6的人口，并且随着国民生活水平的提高，照明及生活用电量，在近期将有大幅度的增加。同时，我国照明及照明产业的技术、标准及质量不高，产品的效率和能耗指标尚不能满足绿色照明的要求。绿色照明是依靠国家的政策法规，通过强化管理和技术改造，大力开发推广使用高效低耗照明技术和产品，开发使用可再生能源，达到节约照明投入，减少电能消耗，利于主体人生理和心理健康发展，保护生态环境的可持续发展的照明。在参考了解了一部分走在绿色照明节能技术前方的学者老师的文献资料，对绿色照明了解越来越深之后，深刻的体会到更新绿色照明技术及其普及应用是重中之重。2四、正文：绿色照明是美国环保署CNNC年提出，我国由原经贸委会同13个部委于1996年正式制定了《绿色照明工程实施计划》并得到联合国UNDP《联合国开发计划署》和GEF（全球环境基金）支持。该计划在“九五”和“十五”的10年中开展了大量工作，取得了丰硕成果；实现照明终端节电达590亿kWh，减排CO25000多万吨。绿色照明是节约能源保护环境有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。照明用电占全国总用电量约12%，国家十分重视照明领域节能，绿色照明被列入我国中长期节能十大课题之一。下面则是几种绿色照明技术的节能方法及其应用。LED效果图LED灯泡（一）LED照明发光二极管LED是一种能够将电能转化为光能的固态的半导体器件,具有体积小、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、环保、耐用等优良的特点。第一枚LED于20世纪60年代初期诞生于美国,颜色为红色。随着半导体材料、工艺、制造、封装等一系列技术的发展,作为第四代光源的LED已从光色、功率及亮度方面有了开创性的进展,目前LED己有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等各种光色,类型不仅有高亮度、低功率、中功率的,还再向高功率型转变。单个LED芯片功率也越来越丰富,从0.03W至IW都渐渐俱全。相较其他照明方式,发光效率提高了很多,白炽灯、卤钨灯可见光效率为12一24lm/W,荧光灯可见光效率为30一70lm/W,钠灯可见光效率为90一140lm/W,至2012年为止,LED的发光效率从0.llm/W已发展到208lm/W。LED产业链主要包括4个部分:LED外延片、LED芯片制造、LED器件封装和LED产品应用。一般来说,LED外延片属于LED产业链的上游,芯片属于中游,封装和应用属于下游。上游属于资本、技术密集型的领域,而中游和下游的进入门槛则相对较低。LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料,需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术,衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。当前,能用于商品化的衬底只有蓝宝石和碳化硅,离产业化仍有一段距离。LED芯片是一种固态的半导体器件,其主要功能是把电能转化为光能,芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,另一端是N型半导体,这两种半导体连接起来的时候会形成一个PN结。3当有电流通过PN结时,电子和空穴复合后有光子产生,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成PN结的材料决定的。LED封装是指发光芯片的封装,与集成电路封装有较大不同,不仅要求能够保护灯芯,而且还要能够透光,既有电学参数,又有光学参数的设计及技术要求,且对LED封装材料有特殊要求。LED封装包括引脚式封装、表面贴装封装、功率型封装等多种形式。LED作为第4代新型光源,发明之初只用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。进入2010年以后,LED市场呈现出爆发势头,随着LED相关技术突破,十城万盏工程、10亿颗LED装点的上海世博会、广州亚运会光亮工程等LED应用项目的展现,使得LED照明产业热点不断,LED市场持续快速增长,市场潜力不断扩大,使得LED在植物照明、动物照明、室内照明、室外照明、汽车照明、医学照明、背光及显示技术等领域大力发展并凸显优势。LED产业在国内有良好的发展前景。我国“十二五”规划期间,政府部门持续加大对LED产业扶持力度。中国自身就是一个大市场,特别是近年来自助终端市场的需求大增,LED应用的范围也在逐步的扩大。虽然技术和国外相比有一定差距,但可以很好地借鉴、应用先进国家的技术缩小差距,走自己的产业之路。随着国内LED市场的蓬勃发展,越来越多的国外企业把目光转向中国,尤其近几年,我国受理的LED领域的专利申请数量逐年显著增加。但在在当前LED芯片供过于求的背景下,价格竞争成为表现差异化的重要手段,会加速行业洗牌,淘汰部分中小企业,使市场份额更多向龙头企业集中,而这在封装环节表现得更加明显。针对LED产业过剩的市场情况,不少企业看好产业链下游,特别是未来的通用照明市场。以整体LED照明市场来看,虽2011年渗透率仅6.6%,但未来成长潜力大。各国就LED照明发展纷纷推出相关政策及优惠措施,如在2015年,日本计划LED占一般照明市场将达50%、南韩为30%、中国大陆为20%。另外,美国DOE预定2014年白光LED组件发光效率将达200lm/W(目前,有些公司己制造的LED发光效率已超过此期望值),且价格将降至约2美元/Klm。这些有利的措施为LED在照明市场规模应用起到有利的推动作用。总之,LED照明技术的进步、质量的提高，市场的发掘及范围的扩大,加之有利政策的诱导和扶持,在不久的将来LED照明的应用将戴上绿色照明应用的桂冠。（二）推广使用电子镇流器20世纪70年代出现了世界性的能源危机，节约能源的紧迫感使许多公司致力于节能光源和荧光灯电子镇流器的研究，随着半导体技术飞速发展，各种高反压功率开关器件不断涌现，为电子镇流器的开发提供了条件，70年代末，国外厂家率先推出了第一代电子镇流器，是照明发展史上一项重大的创新。由于它具4有节能等许多优点，引起了全世界的极大关注和兴趣，认为是取代电感镇流器的理想产品，随后一些著名的企业都投入了相当的人力、物力来进行更高一级的研究与开发。由于微电子技术突飞猛进，促进了电子镇流器向高性能高可靠性方向发展，许多半导体公司推出了专用功率开关器件和控制集成电路的系列产品，1984年，西门子公司开发出了TPA4812等有源功率因数校正电器IC，功率因数达到0.99。随后一些公司相继推出集成电子镇流器，89年芬兰赫尔瓦利公司又成功推出可调光单片集成电路电子镇流器，电子镇流器目前在全世界特别是发达国家已全国推广应用。我国对电子镇流器的研究开发起步较晚，技术起点低，早期对这一产品的难度和复杂性认识不足，专用半导体器件开发未跟上，产品质量过不了关，而且市场极不规范，大量的低价劣质品被抛向市场，使消费者蒙受损失，严重损害了电子镇流器的形象。90年代后期，由于生产水平有了迅速发展和提高，从电路设计到了电子器件的配套都进入了较成熟阶段，优质产品进入建筑工程，随着我国绿色照明工程的实施，为电子镇流器推广应用铺平了道路，国产电子镇流器必将迅速赶上国际先进水平，在竞争的国际市场中占有一席之地。电子镇流器的优势体现在以下几个方面：1、高频自激（他激）振荡变换器电路加上这种串联谐振，其负载能适用各种气体放电灯仅仅改变谐振电路的电容、电感参数以选择合适的Q值，就可驱动各种不同规格的气体放电灯负载，不论是启辉电压较低的荧火灯，还是启辉电压极高的高压钠灯、金属卤化物灯等。2、串联谐振负载电路提供给灯管的电压是高频正弦波，正弦波电压驱动灯管会使电极损耗小，并且电弧稳定：高频相对工频又会提高15％左右的灯发光效率。3、高频变换器和串联谐振电感的组合，对于放电灯相当于从一个低阻抗电压源转变成一个高阻抗电流源，可实现阻流和恒功率供电。4、在高频变换器的电网侧接入功率因数校正电路（有源或无源），可使电网侧功率因数提高到0.95以上，甚至高达0.99。5、灯管在使用过程中会逐渐老化，老化是由于电极活性元素的发射性能不断衰减造成的，老化的灯管发光效率亦不断下降。然而电子镇流器的谐振电路能不断地向灯管提供补偿电能，使灯管保持有效发光，因此灯管使用寿命得到延长。6、在电子镇流器上实现短路、开路、过压、过流、过热等保护比较容易，特别是电脑灯在应用过程中调光控制功能能得到充分的体现。7、在体积和重量上，电子镇流器也有非常显著的优势，功率越大优势越明显。电子镇流器也并不是没有缺点，造价高、电路复杂，对制作工艺、技术指标都有严格的要求，比如说电源输入电流谐波含量和线路功率因数就是两个非常重要的指标。国际电工委员也制定了IEC555-2、IEC61000-3-2等法规，欧洲制定了EN60555-2法规，中国政府也制定了国家标准GB/T14549-93等法规，对用电设备的电压、电流波形失真作出了具体限制和规定。随着开关电源，电子镇流器的应用，促进了PFC（功率因数校正）技术的发展，PFC电路基本工作原理是通过控制电路强迫输入电流跟踪输入电压，实现输入电流正弦化，并与输入电压同步，其作用相当于一个纯电阻。市面上较好的电子镇流器功率因数大于0.95（在0.98左右），谐波总含量小于20％，三次谐波及其他倍频谐波总含量低于510％，灯电流波峰比小于1.7，EMC符合IEC规定，廉价的电子镇流器功率因数普遍不超过0.65，输入电流总谐波失真THD高达100％以上。那么不达标的电子镇流