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高頻無極燈

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高頻無極燈英文名稱為“Electrodeless Dischargea Lamp”,是高頻等離子體無極電磁放電感應燈的簡稱,它是基于熒光燈氣體放電和高頻電磁感應兩個熟知原理相結合的一種新型光源,是一種代表照明技術高光效,長壽命,高顯色性發展方向的21世紀“綠色照明”領域的最新應用技術。

一、高頻無極燈原理

無極燈在結構上由三部分組成,即高頻發生器(高頻電源)、功率耦合器和涂有稀土熒光粉的玻璃泡殼,它是集電子、電磁、真空等技術于一體的國際第四代節能環保新光源。當電流通過高頻發生器時,產生一個2.65MHz高頻正弦電壓,通過功率耦合器在涂有稀土熒光粉的玻璃泡殼內瞬間建立一個高頻磁場,在高頻磁場的作用下,泡殼內部的惰性氣體(氪氣和氬氣的混合氣體)發生電離并進而產生雪崩效應,從而產生強紫外線,稀土熒光粉在強紫外線的作用下從而發出可見光。由于玻璃泡殼內壁涂有氧化鋁金屬粉層,相當于在泡殼內壁建立了一個金屬屏蔽層,從而阻擋了電磁波外泄,這使得高頻無極燈不會產生超出國際標準的電磁空間輻射。
根據法拉第電磁感應定律,變化的磁場會在燈管內產生感應電流,從而使低壓汞和惰性氣體混合蒸汽產生放電,輻射出253.7nm的紫外線,再通過三基粉轉化為可見光?;跓o極燈燈管(泡)內沒有電極,同時燈體部分不存在易損元件,整個系統的壽命主要取決于“電子---高頻發生器”,所以這類燈的壽命非常長,可達到6萬小時以上。特別適用于換燈困難且費用昂貴的場所,以及對安全要求及高的重要場所。

二、高頻無極燈的特點

高頻無極燈作為電光源的換代產品已被越來越多的人們所認可,也已經在許多領域得到應用。它的主要特點如下:

1)壽命特長。一般的白熾燈、日光燈、節能燈,及其它氣體放電燈都有燈絲或電極,而燈絲或電極的濺射效應恰恰是限制燈使用壽命的必然組件。高頻無極燈沒有電極,是靠電磁感應原理與熒光放電原理相結合而發光,所以它不存在限制壽命的必然組件。使用壽命僅決定于電子元器件的質量等級、電路設計和泡體的制造工藝,一般使用壽命可達5萬~10萬小時;

2)節能。與白熾燈相比,節能達80%左右,85W的高頻無極燈的光通量與450W白熾燈光通量大致相當;

3)環保。它使用了固體汞齊,即使打破也不會對環境造成污染,有99%以上的可回收率,是真正的環保綠色光源;

4)無頻閃。由于它的工作頻率高,所以視為“完全沒有頻閃效應”,不會造成眼睛疲勞,保護眼睛健康;

5)顯色性好。顯色指數大于80,光色柔和,呈現被照物體的自然色澤;

6)色溫可選。從2700OK~6500OK由客戶根據需要選擇,而且可制成彩色燈泡,用于園林裝飾;

7)可見光比例高。在發出的光線中,可見光比例達80%以上,視覺效果好;

8)不需預熱??闪⒓磫雍驮賳?,多次開關不會有普通帶電極放電燈中的燈絲濺射等衰退現象;

9)電氣性能優良。功率因數高,電流諧波低,恒電壓供電,輸出恒定的光通量;

10)工作溫度范圍大。燈泡采用了汞齊技術,加上寬溫設計的高頻發生器,高頻無極燈能在-40°C——+70°C范圍內工作。

11)光衰小。2000小時光通維持率為95%,20000小時光通維持率為80%60000小時光通維持率為80%。

12)防震、防爆性能好。因為燈泡內沒有燈絲,耐震性能好。燈泡點燃時表面溫度低,適合防爆場所。

13)綠色環保。采用固態齊汞和無鉛玻璃,且99%以上的材料可以回收利用,符合世界環保要求。

14)安裝可適應性??稍谌我夥轿簧习惭b,不受限制。

無極燈的不足之處

1、光效有待提高。目前最高光效只有80左右;

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

3、無極燈的配套燈具不好找,目前市場上的燈具主要是為點光源、面光源服務的,用在無極燈出光率都不是太理想,不過已經有廠家開發出部分無極燈燈具。

三、無極燈發展歷史朔源

無極燈從誕生到現在,已經經過100多年的時間。漫長的歲月長河中,有三大時間點記錄了世界上無極燈技術的發展。

  1907年,美國科學家PC.Hewitt申請了感應無極燈原理的專利,湯普森(J.J.Thomson)、泰斯勤(Tesia)等人則發明了高頻無極燈。但是,由于當時電子學技術水平的限制,這種燈只能在實驗室存在,沒有進入市場。

  1991年,日本松下公司首先推出了Everbright無極熒光燈并投入日本市場,當時27w的Everbright無極熒光燈光效是37lm/w,平均壽命是40000小時。同年,Philips公司的QL無極熒光燈也投入市場。QL無極熒光燈光效達到了70lm/w,平均壽命是60000小時。

1994年,GE公司推出了GENURA無極熒光燈,這是一種鎮流器與燈一體化的緊湊型無極熒光燈,其結構與Philips的QL無極熒光燈相似,外形與反射型白熾燈相仿,工作頻率也選用了2.65M,光效是50lm/w,壽命是15000小時。隨后Osram公司推出了ENDURA無極熒光燈。ENDURA無極熒光燈工作頻率是300KHz,光效達到了75lm/w,平均壽命是60000小時。

四、高頻無極燈與LED燈的比較

從電光源發展的歷史看,高頻無極燈LED燈同屬第四代電光源,前者屬弧光放電,后者為固體發光。下表將高頻無極燈與LED燈的性能和指標作一個比較。從表中可以看出高頻無極燈與LED同為綠色電光源的新秀,它們有著多項相似的特點,但在應用領域上各有偏重。LED燈目前主要用于景觀裝飾、字幕廣告等照明,單體功率??;而高頻無極燈主要以工作場所和戶外公共照明為主,單體功率大。

今后這兩種最新技術綠色照明電光源將會在各自發光機理的基礎上繼續發展,並逐步取代大部分傳統照明電光源。

高頻無極燈與LED燈具的技術參數對比:

項目名稱

高頻無極燈

LED燈

光源類別

氣體放電

固體發光

光 效

63-76LM/W

20-35LM/W

壽 命

10萬HR

10-20萬HR

工作頻率

2.5~3.0MHE

直流

啟動特性

立即啟動

立即啟動

光方向性

不強

抗震性

很強

安裝方位

任意方向

任意方向

導熱處理

需要

需要

頻 閃

EMC電磁干擾

需重視

小或無

光顔色

可選

可選

光 譜

狹窄

調 光

可調光

可調光

單體功率

10~200W

0.05~1W

綠色環保

維 護

安全性

安全

安全

應 用

工程照明

顯示領域

延申應用

除顯示領域以外的其他照明

取代白熾燈熒光燈

在大功率照明的應用場合,高頻無極燈較之LED,優點更加突出。

120W高頻無極燈較120W LED的優點:

類型

項目

高頻無極燈

LED

結論

價格

1000元

10000元

LED貴10倍

光效

>63Lm/W

30Lm/W

高頻無級燈比LED亮2~4倍

光衰

流明保持率>70%(60000h)

難于控制,有的1000h時流明已下降50%

高頻無極燈優LED

視覺效果

色溫2.7k~6.5k,顏色可定制,顯色指數80,無頻閃

由小功率LED合成多點光源,有光污染易引起觀賞疲勞

高頻無極燈優于LED

壽命

≥60000h,寬溫工作抗震

≥100000h,但故障率較高

高頻無極燈壽命可靠性高

 

高頻無極燈沒有熒光燈那樣的電極材料濺射效應,因而光衰非常緩慢,使得長壽命得以保證。另一個原理性的變革是:熒光燈的工作頻率低,當正弦波電壓過零時,有一部分電離的正離子會與電子復合,使燈瞬間熄滅(人眼覺察不出來),在一個周期內熒光燈管要啟動兩次,使燈的光輸出下降。高頻無極燈是利用頻率為2.5—3.0MHz的高頻電磁場激發而發光的,只要激勵能量達到平衡,燈能正常點亮,就不存在電壓過零瞬間熄滅等問題,因而光效比熒光燈高出20%左右,節能效果明顯。此外,在高頻無極燈的光譜分布圖中,可見光比例較高,達到80%左右,其中,波長在555nm前后的人眼視覺敏感區光譜更加豐富,所以,在相同照度下,高頻無極燈的視覺效果好于其他電光源。

無極燈和LED都被冠名為“新光源”。但是,兩者實質上差別巨大,發展方向也有差異。

從技術上來說,無極燈與LED照明采用的是不同技術,但是兩者的產品壽命、節能效果、光衰等方面都相差不遠。從適用類型來看,LED燈與無極燈各有分工,大功率的LED燈無法與無極燈相比,同樣,在小功率的、景觀照明、指示照明、顯示屏上,無極燈又不及LED燈。

從目前市場表現而言,無極燈根本無法與LED照明比肩。目前,LED照明已經成為照明行業人士普遍認同的未來光源發展新方向,各大照明企業投入巨大的人力物力財力進行LED照明產品研發,市場上的LED照明產品也十分豐富。與LED照明相比較,無極燈認知度和普及率都比較低,只有少數企業投入精力研發無極燈產品,而且與無極燈光源配套的燈具產品也十分匱乏。但是,無極燈的市場潛力卻不可估量。

五、高頻無極燈與其它光源的比較

高頻無極燈與金鹵燈的對比

高頻無極燈與其它光源參數對比

無極燈與其它光源耗能比較

 

不同光源不同視覺環境下的有效光效

 

 

 

高頻無極燈與其它光源成本比較

 

85W無極燈成本比較

 

名稱

使用壽命(h)

60000小時用電成本(元)(達到85W無極燈同等照明效果)

100盞無極燈以每小時照明每月用電成本比較(元)

使用60000小時購燈成本比較(元)

無極燈

60000

60000h×85W/1000×0.6元=3060

100盞×85W/1000×10h×30天×0.6/度=1530

60000h/套=1200

高壓納燈

10000

60000h×200W/1000×0.6元=5400

100盞×150W/1000×10h×30天×0.6/度=2700

60000h/6套×200/套=1200

金鹵燈

10000

60000h×200W/1000×0.6元/度=7200

100盞×200W/1000×10h×30天×0.6/度=3600

60000h/6套×200/套=1200

自整流

汞 燈

2000

60000h×250W/1000×0.6元/度=9000

100盞×250W/1000×10h×30天×0.6/度=4500

60000h/30套×80/套=2400

 

六、高頻無極燈的應用領域

高頻無極燈可以廣泛應用于工廠車間、溫室蔬菜植物棚、大型商場、寫字樓、學校教室、圖書館、禮堂、會議室、街道、停車場、加油站、體育場管、隧道、橋梁等。特別使用于綠燈、隧道燈地鐵、廣告牌、冷庫、危險地域或照明下水燈等燈具維護較難的場所,可以為用戶節省大量的電費和維護費。

高頻無極燈在國內雖然尚未普及但已經有一些用戶,如:諾基亞(NOKIA)東莞基地、臺灣富士康廠房、深圳市青少年宮、香港新瑪德廠房、廣州恒運電廠、京廣鐵路等各類照明場所、青島第二體育館、秦皇島港務局路燈、成都的橋梁樣板工程、東莞紫泉包裝廠(紫江控股)、增城柏雅化工有限公司、上海浦東機場、香港路燈工程、深圳維他(光明)食品飲料有限公司、珠海體育中心、常柴股份照明改造工程、江門到杜阮公路照明、南京部分街道照明改造、宜春中心城區路燈改造、重慶綠色照明工程等 。

七、我國無極燈的發展歷程

1998年,河北寶石集團在實驗室點亮國內第一盞無極燈。隨后,寶石集團正式進入高頻無極燈生產領域。這是無極燈第一次從實驗室走向市場,是無極燈的“星星之火”。誰能想到,這點“星星之火”成燎原之勢的時候,已是十年之后。

  2003年,上海宏源照明電器有限公司把IC大規模集成電路技術應用到光源制造業,成功發明了LVD低頻無極燈。緊接著上海宏源積極地將LVD低頻無極燈推向市場,開始了市場試水歷程。

  2005年,浙江大學電子信息技術與系統研究所同元光德企業合作開發的射頻無極燈技術,成功地突破了成本瓶頸,使無極燈的造價大幅度降低。這是一次對無極燈技術進行改革的嘗試,并在市場上不斷驗證。正由于元光德、士丹達等企業一次次對市場的啟蒙,一次次為無極燈的推廣搖旗吶喊,才有了無極燈漸成燎原之勢的今天。

  2007年后,隨著正信集團、順祥公司先后進入無極燈領域,無極燈的市場化推廣、品牌推廣已成大勢所趨,無極燈成為光源市場一支不可小覷的力量。

八、無極燈的知識產權問題

目前中國產的無極燈占到世界份額的90%,且都是宣稱具有自主知識產權的產品。其中,國內很多無極燈生產企業一起步就把專利拿在了手里,但是又都不同,雖也曾有企業為專利事宜對簿公堂,但均無果而終。

2005年前后,世界光源巨頭歐司朗曾針對專利問題起訴過上海宏源,結果以敗訴而收場。而在2007年,上海宏源也針對專利問題起訴源光亞明,結果以宏源撤訴而結束。

因此,在無極燈領域還尚無哪家企業能夠表明自己掌握了獨家技術。專利問題成了不是問題的問題,所以,對無極燈企業來說,有了技術的門檻,卻少了專利的枷鎖,呼吸更加通暢。有行業人士分析,無極燈在中國的發展,為中國照明企業突破西方光源技術封鎖打開了一個缺口。

九、賽英公司與高頻無極燈

成立于2000年的成都賽英科技有限公司是由具有很高學術水平和多年科研實踐經驗的電子科技大學教授、軍工企業電子工程高級工程師以及具有豐富生產管理和營銷經驗的人員共同組建的民營高科技企業。公司主要研制、生產射頻微波電路和系統以及模擬數字混合技術的系列產品,主要為國內相關軍品配套。

近年來,隨著國家對節能和綠色環保的重視,在公共照明領域中高頻無極燈有著與其它照明設備無可比擬的優勢。由于這種照明設備的電源是使用的一種射頻微波原理,一般生產照明設備的廠家未涉足射頻微波領域。我公司利用射頻微波產品研發的優勢,針對該照明設備對電源的特殊要求,研發的無極燈高頻電源,攻克、解決了大功率高頻無極燈電源的技術難題,使該產品得以大量推廣應用。賽英為21世紀綠色光源做出了貢獻。

賽英公司研發的165W無極燈高頻發生器的可靠工作溫度范圍達到攝氏-40度至+85度,國內領先。該產品已經為國內部分無極燈生產廠配套,下圖是產品外觀照片。

結束語

對于無極燈的宣傳,有一個很有意思的比喻——

如果全國全部換上高頻無極燈,一年將會節省兩個三峽發電站的總發電量!

這個比喻充分的說明了高頻無極燈有著無限的市場空間和前途。

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