各种节能灯替代汞灯、金卤灯

青岛法兰克高频率，T5节能灯，螺旋大功率节能灯，U型大功率节能灯，T5转T8，替换型，T5荧光灯
替代汞灯照度提高4倍，替代金卤灯照度提高25％，节电87.7％ 照明节电合同能源管理现场跟踪报告　　

摘　要：
　　青岛法兰克在钢铁公司，采用自主研发生产的6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，实施照明节电合同能源管理技术改造。
　　改造汞灯照度提高4倍，1W替代6.14W，节电83.7％。改造金卤灯照度提高25％，1W替代8.1W，节电87.7％。改造后，车间的照明环境为太阳光色，可见光比例高。光谱能量分布比例特性，与人眼在明视觉状态下的视函数特性基本相一致，有效视觉光效高，有效视觉照度高。显色指数R值＞82，较原来分别提高4倍和2倍，显色能力强，能够准确显示物体的原本色彩。光通量平滑稳定、波动小，无频闪效应危害。
　　生产车间照明环境如同太阳光的效果，明亮、清晰；观看物体表面颜色，色度饱和度高、色彩真实；运动物体(如吊车的吊钩)空中定位感真实、准确；观看细小物体(如游标、卡尺刻度值)真实、不模糊；长时间工作视觉不疲劳、舒适。有利于提高生产效率。
　　本EMC案例自二00六年三月份开始技术准备，八月份开始编拟合同，九月份安装1200盏开始运行。至二00七年五月份，检修维护统计有30多盏节能灯故障不能启辉点燃。其余节能灯均能在钢厂电压波动大和电压跌落、谐波功率和浪涌电流大、高压尖峰幅值高与持续周期长的电网环境中，和烟尘较为严重及部分位置温度较高的较为恶劣的空间环境中，稳定可靠地启辉点燃。

关键词：
　　合同能源管理 6U—50W节能灯 高压汞灯 金属卤化物灯 直接替代 有效视觉照度 实际功率替代比例 实际节电率

一、概述
　　大型上市国企金牛股份钢铁公司，生产车间装有高压汞灯和金属卤化物灯，总量共4000余盏。
　　青岛法兰克(Frank)微电子有限公司，第一个合同投入1200盏，6U---50W分体式高频率合同能源管理专用节能灯，配用青岛法兰克Frank节能灯专用灯罩。保持光源位置不变，高度不变，直接替代。
　　合同能源管理期限为36个月，节能效益每月按合同约定比例分成。自二00六年八月份签订合同，九月初开始实施至今。

二、照明节电合同能源管理的技术准备
　　（一）技术准备的参与技术人员
　　青岛法兰克(Frank)微电子有限公司
　　照明节电合同能源管理机制推进事业部 李先生
　　金牛股份钢铁公司 电器管理科 王先生
　　金牛股份钢铁公司 能源管理科 王先生
　　（二）技术准备的技术项目内容
　　1、实测汞灯、金卤灯、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，三种光源在实际电压状态下的实际电功率。
　　2、实测汞灯、金卤灯、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，三种光源在实际电功率状态下的地面实际照度值。
　　3、实测汞灯、金卤灯、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，三种光源在实际现场的显色性能。
　　4、实测汞灯、金卤灯、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，三种光源在实际现场的频闪效应危害程度。
　　5、评估汞灯、金卤灯、青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，三种光源在实际现场的地面有效视觉照度感与空间有
　　　 效视觉照度感。
　　6、检验青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，在电压波动大、电压跌落、谐波功率大、浪涌电流大的实际电网环境
　　　 中，启辉点燃的可靠性。

三、照明节电合同能源管理的技术准备方法
　　（一）三种光源的实际电功率的测试
　　采用上海新华力电表厂生产的“杭华”牌，2.5A单相电子式电能表2只。经公司电能表校验室王高级工程师校验。电能表误差在0.6％以内。现场测试计量每天24小时的耗电度（Kwh）数，再按照功率P=耗电度(Kwh)÷点燃时间24小时，计算出三种光源在实际电压状态下的实际耗电功率。
　　（二）三种光源实际地面照度值的测试
采用数字式照度计(勒克斯表)分别在三种电光源的垂直正下方，直接测量读取照度值Lx。
　　（三）三种光源实际显色性能的测试
　　因测试显色性能的仪器没有便携式，不能够在现场用仪器实测。故采用对比的方法现场直观比较。
　　其直观方法是：
　　一是：先将双手放在太阳光下观看其颜色，双手颜色红润富有生机。
　　二是：再将双手分别放在三种光源下观看其颜色，三种光源下双手的颜色是差别很大的。
　　三是、比对三种光源下双手的颜色，与在太阳光下的颜色差异。与在太阳光下的颜色差异越小，光源的显色性能越高。
　　（四）三种光源实际频闪效应的测试
　　1、鉴别与评价工具：直观鉴别与评价电光源频闪与频闪效应的工具，通常采用频闪检测专用陀螺。
　　2、鉴别与评价标准：鉴别与评价电光源频闪与频闪效应，是以太阳光为标准的。太阳光的光通量是平滑稳定的，没有频闪与频闪效
　　　 应危害。
　　电光源的光通量平滑稳定度，越接近太阳光，电光源的频闪深度越小，频闪效应危害越小。
　　3、鉴别与评价方法：
　　A、先在太阳光底下选定一个平面，将专用检测陀螺放在平面上旋转。专用检测陀螺上的图案，是多道黑白相间的光环。在旋转的全过程中，陀螺上的图案，并不随着旋转的速度而发生变化，而是稳定固定。
这种黑白相间，并且稳定固定的光环图案、色彩现象，表明太阳光没有频闪与频闪效应危害。
　　B、分别在汞灯、金卤灯和青岛法兰节能灯三种光源正下方，旋转专用检测陀螺，三种光源下的图案是不一样的
　　C、如果在某光源正下方，旋转的陀螺上的图案。产生多道色彩不同的光环，并且各道光环，会随着陀螺旋转速度的变化，表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化。这种图案、色彩的丰富变化现象，表明这种光源频闪与频闪效应危害非常严重。
　　D、如果在某光源正下方，旋转的陀螺上的图案。只产生多道黑白相间的光环，并且黑白相间的光环，随着陀螺旋转速度的变化。其旋转方向、旋转速度、色彩均不变化，稳定固定，近似于在太阳光底下的效果。表明这种光源没有频闪与频闪效应危害。
　　（五）地面与空间有效视觉照度感的测试
　　地面有效视觉照度感与空间有效视觉照度感，是人的肉眼对地面和空间照明效果与质量的综合感受与评价。与照明环境中的光通量、光色、显色性能、频闪效应等物理量有关，亦与人的性别、年龄，人眼对红、绿、蓝三色光的感受灵敏度不同等等生理因素有关。
　　人的肉眼在感受光的刺激时，对光的强度不能定量地做出判断。但是对在同一个空间中，来评估判定不同种类的光源，或者是同种类的几个光源的光强度时，则是非常准确的。特别是在明视觉环境中，这种准确性是相当高的。
　　因此，对三种光源的地面有效视觉照度感与空间有效视觉照度感的评估，采取以下方法：
　　一是：在车间用青岛法兰克节能灯，分别替代原汞灯和原金卤灯。建立三个相同空间条件下的实际的照明现场环境。
　　二是：参与技术准备的技术人员，现场对三种光源照明环境中地面亮度感与空间亮度感，进行实地感受、比对、评估。
　　三是：亦可分别在三种光源的照明环境中，阅看晚报上关于股市行情的小6号阿拉伯数字。比较其阅看清晰度和真实感。
　　四是：让生产车间的生产工人，在实际生产操作中，感受、检验三种光源的实际照明效果与质量。
　　（六）三种光源实际启辉点燃可靠性的测试
　　汞灯、金卤灯这两种传统光源，金牛股份钢铁公司己应用多年，对其启辉点燃可靠性己很了解。本案例技术准备中，主要是检验青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，在电压波动严重、电压跌落、谐波功率大、浪涌电流大的实际电网环境和空间环境中，启辉点燃的可靠性。
　　技术方法是：将青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，安装于生产车间实际点燃运行6个月。

四、照明节电合同能源管理技术准备的时间
　　本案例的技术准备，自二00六年三月中旬开始。八月份下旬开始编写照明节电合同能源管理合同书，技术准备历时六个月左右。

五、照明节电合同能源管理的技术实施
　　(一)、改造高压汞灯
　　金牛股份钢铁公司生产车间使用高压汞灯的地方， 1个灯架上1个标准深照型灯罩，每个灯罩内安装1盏400W高压汞灯。
　　用青岛法兰克6U---50W分体式高频率合同能源管理专用节能灯，保持光源位置不变，高度不变，匹配Frank专用节能灯罩，直接替代。
　　对两种光源的实际耗电功率、替代后节电率、地面照度值、替代后照度提高率等数据，实测如下表：

实际耗电功率、替代后节电率、地面照度值、替代后照度提高率列表

　　(二)改造金卤灯
　　金牛股份钢铁公司生产车间使用金属卤化物灯的地方， 1个灯架上1个标准深照型灯罩，每个灯罩内安装1盏400W金属卤化物灯。
　　用青岛法兰克6U---50W分体式高频率合同能源管理专用节能灯，保持光源位置不变，高度不变，匹配Frank专用节能灯罩，直接替代。
　　对两种光源的实际耗电功率、替代后节电率、地面照度值、替代后照度提高率等数据，实测如下表：

实际耗电功率、替代后节电率、地面照度值、替代后照度提高率列表

六、照明节电合同能源管理实施后节电率与照度提高率评估
　　（一）改造高压汞灯后节电率与照度提高率
　　青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，保持光源位置不变，高度不变，直接替代原有400W高压汞灯。在照度较原来提高3倍＝原来的4倍的前提下，功率替代比例＝1W：6.14W，实际节电率=83.7 ％。
　　（二）改造金属卤化物灯后节电率与照度提高率
　　青岛法兰克6U-50W高频率合同能源管理专用节能灯，保持光源位置不变，高度不变，直接替代原有400W金属卤化物灯。在照度较原来提高25％的前提下，功率替代比例＝1W：8.1W，实际节电率=87.7 ％。

七、照明节电合同能源管理实施后节电效益评估
　　（一）改造高压汞灯后节电效益(每天按24小时开灯计算)
　　1、替代后，1盏灯节省的电功率＝汞灯电功率393W－节能灯电功率64W＝329W
　　2、替代后，1盏灯1天节省的电度数
　　　 每天开灯24小时＝329W×24小时＝7.896度
　　3、替代后，1盏灯1天节省的电费数
　　　 每天开灯24小时＝7.896度×综合电价0.463元／度＝3.66元
　　4、替代后，1盏灯1个月节省的电费数
　　　 每天开灯24小时＝每天3.66元×30天＝109.8元
　　5、替代后，1盏灯1年节省的电费数
　　 　每天开灯24小时＝每月109.8元×12个月＝1317.6元
　　6、替代后，1盏灯1年节省的原来用于维护更换汞灯的购灯费用数
　　原来的高压汞灯，因其技术品质的原因，启辉点燃寿命在2-3个月左右，本案例计算取其寿命的最大值3个月，1年1盏灯需更换＝12个月÷3个月＝4盏。400W汞灯的市场售价在23—28元左右，本案例计算取其价格的最小值23元。因此，
　　1盏灯1年节省更换购灯费用＝4盏×23元＝92元
　　7、替代后，1盏灯1年节省的总效益
　　对原高压汞灯实施合同能源管理节电改造后，在地面照度提高值，较原来提高3倍＝原来的4倍，照明效果与质量有大幅度提高的前提下。
　　1盏灯1年节省的总效益＝1年节省电费1317.6元＋节省的购汞灯费用92元＝1409.6元
　　8、替代后，1盏灯3年节省的总效益
　　对原高压汞灯实施合同能源管理节电改造后，在地面照度提高值，较原来提高3倍＝原来的4倍，照明效果与质量有大幅度提高的前提下。
　　1盏灯3年节省的总效益＝1年节省的总效益1409.6元×3＝4228.8元
　　（二）改造金属卤化物灯后节电效益(每天按24小时开灯计算)
　　1、替代后，1盏灯节省的电功率＝金卤灯电功率519W－节能灯电功率64W＝455W
　　2、替代后，1盏灯1天节省的电度数
　　　 每天开灯24小时＝455W×24小时＝10.92度
　　3、替代后，1盏灯1天节省的电费数
　　　 每天开灯24小时＝10.92度×综合电价0.463元／度＝5.06元
　　4、替代后，1盏灯1个月节省的电费数
　　　 每天开灯24小时＝每天5.06元×30天＝151.8元
　　5、替代后，1盏灯1年节省的电费数
　　　 每天开灯24小时＝每月151.8元×12个月＝1821.6元
　　6、替代后，1盏灯1年节省的原来用于维护更换金卤灯的购灯费用数
　　原来的金卤灯，其启辉点燃寿命在1年左右， 1年1盏灯需更换1盏。400W金卤灯的市场售价在60—80元左右，本案例计算取其价格的最小值60元。因此，1盏灯1年节省更换购灯费用＝1盏×60元＝60元
　　7、替代后，1盏灯1年节省的总效益
　　对原金卤灯实施合同能源管理节电改造后，在地面照度提高值，较原来提高25％，照明效果与质量有较明显提高的前提下。
　　1盏灯1年节省的总效益＝1年节省电费1821.6元＋节省的购汞灯费用60元＝1881.6元
　　8、替代后，1盏灯3年节省的总效益
　　对原金卤灯实施合同能源管理节电改造后，在地面照度提高值，较原来提高25％，照明效果与质量有较明显提高的前提下。
　　1盏灯3年节省的总效益＝1年节省的总效益1881.6元×3＝5644.8元

八、照明节电合同能源管理实施后照明质量对比分析评估
　　（一）改造高压汞灯后照明质量对比分析评估
　　1、色温与光色
　　（1）原有400W高压汞灯，色温4000K左右，模拟日光色。照明环境对人的视觉情绪调动不够，易产生懒散感觉。
　　（2）兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，色温6500K左右，太阳光光色。照明环境明亮、清晰、舒适，人的视觉情绪高涨，有利于提高生产效率。
　　2、光谱能量分布结构与可见光比例
　　（1）原有400W高压汞灯，光谱能量分布结构与人眼视觉函数曲线不相接近，差异很大。产生光通量中，含有较多的紫外光和较多的蓝色光，可见光比例低。有效视觉光效低，有效视觉照度低。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布结构接迈于太阳光的光谱能量分布，与人眼视觉函数曲线基本相一致。产生光通量中，可见光比例高，有效视觉光效高，有效视觉照度高。
　　3、光谱能量分布结构与显色能力
　　（1）原有400W高压汞灯，光谱能量分布结构不合理，光通量显色指数R值在20左右，显色能力很低。照明环境产生严重的色偏差，不能正确地辨识彩色物体的真实颜色。在400W高压汞灯照明环境中的双手，颜色暗淡灰青色，缺少血红色彩感。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，显色指数R值在85左右，接近于太阳光的R值＝100，显色能力高。照明环境色彩逼真，能够正确地辨识彩色物体的真实颜色。青岛法兰克节能灯照明环境中的双手，血红色彩感鲜艳真实，与太阳光下的颜色基本一致，富有生机。
　　4、频闪与频闪效应危害
　　（1）原有400W高压汞灯，由于将50Hz工频交流电源直接加到光源发光体上，驱动其点燃发光。频闪深度高达65％，频闪效应危害严重。运动物体的运行轨迹视觉感不真实，视觉定位感差；照明环境视觉疲劳度严重；导致生产效率低下。
　　用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，产生多道色彩不同的光环。并且各道光环，会随着陀螺旋转速度的变化，表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化，并且图案的颜色较深、变化极为丰富。表明高压汞灯的频闪与频闪效应危害非常严重。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，采用高频电能变换器做为驱动功率源，电能变换器的AC-DC-AC变换频率达45Khz，加在光源放电发光体上的电能量为高频电功率。频闪深度小于5％，无频闪效应危害。运动物体的运行轨迹视觉感真实、清晰，视觉定位感准确；照明环境舒适，视觉不疲劳度；有利于提高生产效率。
　　用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，仅是多道黑白相间的光环。并且各道光环，在陀螺旋转速度的变化过程中，表现出旋转方向、旋转速度均稳定不变化。与在太阳光下旋转的效果基本一致。表明青岛法兰克节能灯无频闪效应危害。
　　（二）改造金属卤化物灯后照明质量对比分析评估
　　1、色温与光色
　　（1）原有400W金属卤化物灯，色温4500K左右，模拟日光色。照明环境对人的视觉情绪调动不够，易产生懒散感觉。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，色温6500K左右，太阳光光色。照明环境明亮、清晰、舒适，人的视觉情绪高涨，有利于提高生产效率。
　　2、光谱能量分布结构与可见光比例
　　（1）原有400W金属卤化物灯，光谱能量分布结构与人眼视觉函数曲线不相接近，差异很大。产生光通量中，含有约36％紫外光和较多的蓝色光，可见光比例低。有效视觉光效低，有效视觉照度低。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布结构接迈于太阳光的光谱能量分布，与人眼视觉函数曲线基本相一致。产生光通量中，可见光比例高，有效视觉光效高，有效视觉照度高。
　　3、光谱能量分布结构与显色能力
　　（1）原有400W金属卤化物灯，光谱能量分布结构不合理，光通量显色指数R值在40左右，显色能力较低。照明环境产生严重的色偏差，不能正确地辨识彩色物体的真实颜色。在400W金属卤化物灯照明环境中的双手，颜色暗淡灰青色，缺少血红色彩感。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，显色指数R值在85左右，接近于太阳光的R值＝100，显色能力高。照明环境色彩逼真，能够正确地辨识彩色物体的真实颜色。青岛法兰克节能灯照明环境中的双手，血红色彩感鲜艳真实，与太阳光下的颜色基本一致，富有生机。
　　4、频闪与频闪效应危害
　　（1）原有400W金属卤化物灯，由于将50Hz工频交流电源直接加到光源发光体上，驱动其点燃发光。频闪深度高达65％，频闪效应危害严重。运动物体的运行轨迹视觉感不真实，视觉定位感差；照明环境视觉疲劳度严重；导致生产效率低下。
用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，产生多道色彩不同的光环。并且各道光环，会随着陀螺旋转速度的变化，表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化，并且图案的颜色较深、变化极为丰富。表明金属卤化物灯的频闪与频闪效应危害非常严重。
　　（2）法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，采用高频电能变换器做为驱动功率源，电能变换器的AC-DC-AC变换频率达45Khz，加在光源放电发光体上的电能量为高频电功率。频闪深度小于5％，无频闪效应危害。运动物体的运行轨迹视觉感真实、清晰，视觉定位感准确；照明环境舒适，视觉不疲劳度；有利于提高生产效率。
　　用频闪专用检测陀螺检测，旋转的陀螺上的图案，仅是多道黑白相间的光环。并且各道光环，在陀螺旋转速度的变化过程中，表现出旋转方向、旋转速度均稳定不变化。与在太阳光下旋转的效果基本一致。表明青岛法兰克节能灯无频闪效应危害。

九、照明节电合同能源管理实施后地面与空间有效视觉照度感的评估
　　用青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，对原高压汞灯和金属卤化物灯，实施照明节电合同能源管理改造后。生产车间地面的有效视觉照度感和空间有效视觉照度感，表现出以下特点：
　　1、改造后，在生产车间多个地点对地面照度值进行实测：最低的地点48Lx，最高的地点56Lx，大多数地点在50Lx左右，且偏高的占多数。为述术方便，我们取其大多数值的整数值50Lx。
　　2、改造后，生产车间地面照度：较原高压汞灯的12Lx，提高3倍＝原来的4倍以上。较原金属卤化物灯的40Lx，提高幅度在25％以上。
　　3、青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，光谱能量分布曲线，接近于人眼的视觉函数曲线；驱动功率源的AC-DC-AC变换频率高达45Khz。光量子转换效率高，发出的光通量为太阳光色。光通量中可见光比例高，有效视觉光效高，有效视觉照度高；显色指数R值在82左右，显色性能为高压汞灯的4倍左右、金卤灯的2倍左右；光通量平滑稳定、频闪深度小，无频闪效应危害。
　　生产车间照明环境如同太阳光的效果，明亮、清晰；观看物体表面颜色，色度饱和度高、色彩真实；运动物体(如吊车的吊钩)空中定位感真实、准确；观看细小物体(如游标、卡尺刻度值)真实、不模糊；长时间工作视觉不疲劳、舒适。有利于提高生产效率。

十、照明节电合同能源管理实施后，实际启辉点燃可靠性的评估
　　(一)金牛股份钢铁公司生产车间的电网环境
　　金牛股份钢铁公司生产车间，大功率电动机多、功率负荷大。电动机的运行状况是：功率负荷变化频次高、速率大。电网环境的特点是：
　　一是：电压波动范围大、持续时间长、频次高；
　　二是：在大功率负荷变化剧烈时，电压跌落持续周期长；
　　三是：电网谐波功率大；
　　四是：浪涌电流大；
　　五是：高压尖脉冲，出现的频次多、幅值高、持续周期长；
　　六是：电网实际供电频率发生动态性频率偏移。
　　(二)金牛股份钢铁公司生产车间的空间环境
　　1、烟、尘较多，部分空间的烟、尘严重；
　　2、车间的部分空间(如轧钢机)的环境温度较高；
　　3、车间的部分空间空旷暴露，环境如同室外，冬季环境温度较低；
　　(三)金牛股份钢铁公司生产车间的实际开灯间
　　金牛股份钢铁公司生产车间的开灯间，基本为三种情况：
　　1、有的生产车间、有的生产工位，每天开灯24小时；
　　2、有的生产车间、有的生产工位，每天开灯14--16小时；
　　3、有的生产车间、有的生产工位，每天开灯10--12小时；
　　(四)青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，运行实况
　　本案例自二00年三月份开始技术准备，八月份编拟合同，九月份开始安装1200多盏实地运行。至二00七年五月份，青岛法兰克6U---50W高频率合同能源管理专用节能灯，在金牛钢铁股份公司实际的电网环境、空间环境中，能够稳定可靠地启辉点燃。据检修统计：　　1200多盏节能灯，有30多盏节能灯故障，不能启辉点燃。
　　该故障率，己经小于传统光源的故障率，也大大小于普通节能灯的故障率。在本合同能源管理案例中，实施节能项目的企业—金牛股份钢铁公司能够接受，节能技术服务企业--青岛法兰克微电子有限公司能够承受，具有较为现实的可行性。