绿色照明基本概念

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　　

摘　要：
　　本文简要介绍了照明领域部分物理量的基本概念，简明阐述了物理量之间的关联点和不同点。供参考：

关键词：绿色照明工程项目、绿色照明、光效、光通量、可见光、不可见光、有效视觉光效、有效视觉照度、功率替代比例、显色性能
　　　　 、显色指数R值、频闪效应、色表与色温、亮度与照度、光衰、光通量维持率、寿命、故障率

说　明：本文所涉及到的部分物理量，对其定义的描述。是从指导节能灯推广应用的角度出发，以普通消费者、工程商和工厂电器设备
　　　　 管理者为阅读对象。力求直观、通俗，以说明其物理含义为目的。没有追求（或者说是避免）专业科技文献中，对物理量定义
　　　　 描述时，用字的严谨性。本文撰写人韩俭荣先生，敬请业界学者、专业人士、工程技术人员，给予凉解。

一、绿色照明工程项目
　　是指由国家经贸委和联合国开发计划署共同实施的，旨在促进照明产业发展和在全社会构建一个绿色照明环境的促进计划。

二、绿色照明
　　指的是采用高效绿色光源，经科学设计，构建一个高效、节能、明亮、舒适的照明环境。

三、绿色照明技术目标
　　一是：光源发出的光通量充足，太阳光色，可见光比例高，照明环境明亮、舒适。
　　二是：太阳光色，显色性能好，看任何色彩不产生色偏（不变色）。
　　三是：光通量稳定，不波动，无频闪效应危害，无光污染，照明环境有利于提高生产效率。
　　四是：绿色光源直接替代传统光源的功率替代比例高，节约电能。

四、绿色光源的主要物理量
　　（一）光效
　　光效：即光源每W电功率产生发出的光能量（俗称光通量），单位：流明/瓦特（Lm/w）。光源每W电功率产生的光通量越多，光效越高，亮度越高，节约电能越多。
　　（二）光通量
　　电光源产生发出的光能量，称为光通量，单位为流明（Lm）。在某固定的空间内，电光源产生的光通量越充足，人对周围环境的视觉感觉越明亮。
　　（三）光效与光通量区别
　　光效与光通量，是两个不同的物理概念。但是，往往产生混淆。
　　光效：是表征电光源，将电能转化成光能量效率高低的一个物理量。
　　光通量：表征是电光源，按照既定的光效和电功率，产生发出的光能量的总和。
在实际照明应用设计中，鉴别比较电光源技术性能优劣的时，具有现实直观物理意义的概念应该是：光效。
　　（四）光谱能量分布与可见光比例
　　光源产生的光通量中，包含可见光和不可见光。可见光比例高与低，是由光谱能量分布比例决定的。绿色光源的光通量中，光谱能量分布比例是接近于太阳光的，可见光比例高。
　　只有可见光比例高，有效视觉光效才能高。绿色光源的总光通量中，可见光比例应是传统光源的3.5--8倍以上。
可见光比例越高，有效视觉光效越高，有效视觉照度就越高，表明电光源技术性能越先进。
　　（五）有效视觉光效
　　光效：是描述光源技术性能优劣的物理概念。但是在实际照明应用设计中，具有现实直观物理意义的概念应该是：有效视觉光效。
　　技术理由：
　　1、光源产生发出的光通量中，包括可见光、不可见光两部分。可见光是人的眼睛能够感觉到的光，是我们应用于照明所需要的光通量。不可见光，人的眼睛感觉不到。
　　2、光源的技术性能不同，光谱能量分布比例不同。产生发出的光通量中，可见光、不可见光两部分的比例是不一样的，并且差异较大。
　　3、光源的有用性是照明，照明是为人的眼睛服务的。人的眼睛感觉到光通量，才是真正有积极意义的物理量。
　　4、现阶段，用于测量光通量的仪表，如照度计等，其实质就是一个光伏电池。工作原理是将光通量，按照一定的光电函数关系转换成电流值。再按照一定的电流数显函数关系，直观地显示出与光通量对应变化的数字。
　　这中光伏电池式的测量光通量的仪表，不能区分可见光、不可见光。只是将接受到的可见光、不可见光，一并显示为一个对应的数字。
　　5、现阶段，人们已经形成的测量比较准则，认为测量到的数值越大，光源越亮。实质上这里存在着一个技术概念上的误区。
　　6、如果用光效这个物理概念，和现阶段普通的测量光通量的仪表，来描述不同种类光源的光效高低。就必然会出现这样一种反差现象。即：光效（测量到的数值）高的光源，人眼睛感觉到的有效视觉亮度和有效视觉照度，并不高；相反，光效（测量到的数值）低的光源，人眼睛感觉到的有效视觉亮度和有效视觉照度，反而高。
　　例如：用同一只测量光通量的仪表，分别去测量高压汞灯和节能灯。这种测量数值与视觉的反差非常显著。用同一只测量光通量的仪表，分别去测量T8日光灯和节能灯。这种测量数值与视觉的反差，也是十分明显。
　　7、光源用于照明时，可见光才是所需要的光通量。因此，光源所含可见光的多少，是光源有效视觉光效高低的决定因素。我们应该鉴别比较的，也应该是光源所含可见光比例的高低。
　　8、为鉴别比较光源所含可见光的比例高低，现在引入有效视觉光效这个物理概念。有效视觉光效：表征的是光源产生发生的光通量中，单位光通量中可见光比例的高低。
　　在光通量一定时，可见光比例越高，有效视觉光效越高，实际有效视觉照度越高，光源技术性能越先进。
　　（六）功率替代比例
　　光效与有效视觉光效，这两个物理概念比较抽象，实际使用需借助于测量仪表和复杂的科学计算。并且在完成了测量和有关计算后，仍没有一个直观的物理概念。
　　在现实照明节电改造工程设计中，需要一种科学直观，具有可操作性强的鉴别比较光源有效视觉光效高低的物理概念和方法。为此，引入功率替代比例这一物理概念。
　　功率替代比例：是用来直观鉴别比较不同种类的光源，有效视觉光效高低的物理概念和方法。
　　引入功率替代比例这一物理概念的科学性、可行性分析：
　　1、功率替代比例这一物理概念，是以人们已经应用多年的传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯等作为标准，来鉴别比较某一种新光源，如节能灯的技术性能和技术品质优劣的物理概念和方法。
　　2、传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。已经广泛应用多年，人们已经非常习惯和了解。日常工作中，在评价某种新光源时，已经就会自然地以传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯作为标准，来鉴别比较。
　　3、新光源，如节能灯问世以来。其技术应用定位，就是直接替代传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。
　　4、在用新光源，如节能灯。直接替代传统电光源，如高压汞灯、T8日光灯。人们需要鉴别比较的技术指标，就是照明效果和节省多少电能。即：在有效视觉照度相同或有提高的前提下，电功率节省多少倍，即：功率替代比例。
　　5、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看似粗略，但是非常准确。因为它准确地把握住了两个实用要素：
　　（1）有效视觉照度值。即：作业台面实际照明效果。
　　（2）节电效果。即：在作业台面实际照明效果相同的前提下，节省多少电功率。
　　6、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看似简单，但是非常实用。不需要借助于复杂的仪表，不需要复杂的科学工程计算。只需人的眼睛直观鉴别比较即可。
　　7、功率替代比例，这一鉴别比较方法。看起来没有什么技术含量，但是非常具有实际的物理意义。因为，光源的有用性是照明，照明是为人的眼睛服务的。人的眼睛感觉到光通量，才是真正有积极意义的物理量。
　　8、人的眼睛对可见光的敏感性，看似不准确，而实际上非常精确。特别是长期在作业台面上工作的人，对于作业台面有效视觉照度的微小变化，都会有察觉。
　　（七）光谱能量分布与显色性能
显色性能，是表征光源显示物体表面原本颜色能力的一个物理量。光源的显色性能高与低，是由光谱能量分布比例决定的。绿色光源的光通量中，光谱能量分布比例是接近于太阳光的。这样在观看物体表面颜色时，才能不产生色偏、不变色，显示物体表面的原本颜色。
为表示显色性能优劣，引入显色指数R值的概念。以太阳光R=100为标准，绿色光源R值应为：R≥85。光源的显色指数R值越大，光源显色性能越好。
　　（八）色表与色温
　　1、色表。绿色光源产生发出的光通量，一要有足够的亮度，二要有较好的颜色。颜色的含义之一：即人的眼睛看到的光源表面的颜色，称为光源的色表。
　　光源的色表，是由光源的光谱能量分布比例决定的。不同的光谱能量分布比例，就有不同的色表。光源的光谱能量分布比例，越是接近太阳光的光谱能量分布比例，光源的色表越好。反之，则差。
　　衡量光源色表的好与差，是以太阳光为标准的。光源表面的颜色，越是接近太阳光的颜色，光源的色表就好。反之，则差。例如，高压钠灯表面黄橙橙的，颜色与太阳光差别较大，色表就差。高压汞灯表面洁白洁白的，颜色与太阳光差别较小，色表就比高压钠灯好，
优质的节能灯光谱能量分布比例，与太阳光的光谱能量分布比例基本一致。节能灯表面的颜色，接近太阳光的颜色。照明效果明亮、舒适。
　　2、色温。光源的色表，是用色温来描术的。
　　色温概念为：发光体表面的颜色，与黑体在某一温度下辐射出来的颜色最接近时，黑体该时刻的温度，定义为发光体的色温。色温以K氏温度为单位，代号为 0K 。
　　光源的色温，分为低色温、中色温、高色温。
　　低色温（2700 0K－3500 0K）：含有较多的红光、橙光。犹如早晨八时左右的太阳光，给人以温暖、温磬的美感。
　　中色温（3500 0K－5000 0K）：所含的红光、蓝光等光色较均衡，犹如上午八时以后，十时以前的太阳光。给人以温和、舒适的美感。
　　高色温（5000 0K－7000 0K）：含有较多的蓝光，象上午十时以后，下午二时以前的太阳光。给人以明亮、清晰的美感。
　　光源色温高低，并不表明光源性能优劣。对光源色温高低的选择，主要是根据应用场合和照明目标的需求而定。对于工业和商业环境照明，要求明亮、舒适，应选用高色温的光源。
　　（九）色表和显色性能的关联与不同
　　光源色表和显色性能，是两个既相关联又不同的两个物理概念。
　　关联点一：光源色表和显色性能，都是由光谱能量分布比例决定的。不同的光谱能量分布比例，就有不同的色表和显色性能。
　　关联点二：衡量光源色表好与差，和衡量光源显色性能高与低。都是以太阳光的色表和显色性能做为标准的。
　　不同点一：色表：是表征光源表面上的光，颜色好与差的物理量。显色性能：是表征光源辐射到彩色物体表面上的光，显示物体表面原本颜色能力高低的物理量。两个物理量功能不同，位置不同。
　　不同点二：衡量光源色表的物理量是色温。衡量光源显色性能高与低的物理量是显色指数Ｒ值。
　　（十）亮度与照度的关联与不同
　　在科学理解了光效与有效视觉光效、光通量、色表与色温等物理概念后。应该科学理解亮度与照度这两个物理量。亮度与照度，是两个既关联又不同的物理量。
　　1、亮度：指的是人在看光源时，眼睛感觉到的光亮度。亮度高低决定于光源的色温高低和光源的光通量，光源的光通量多少是决定性因素。光源的光通量多，亮度就高。
　　2、照度：指的是光源照射到周围空间或地面上，单位被照射面积上的光通量。单位被照射面积上的光通量多，照度就高。
　　3、亮度和照度的关联与不同：
　　关联点是：影响光源亮度和照度高低的物理量是共同的，即：光通量。
　　不同点一：影响光源亮度的光通量，是光源表面辐射出来的光通量的多少。
　　不同点二：影响光源照度的光通量，是光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量的多少。
　　两者位置不同，受外界影响因素也不同。同一只光源，光源表面辐射出来的光通量，与光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量，在数量关系上是不相等的。
　　4、特别说明：光源的亮度视觉感，有时受色温影响较大。在光通量相同的光源中，色温高的光源会产生亮度高的视觉感。这种“高亮度“光源，光效并不比其它光源高，照度也并不比其它光源高，只是一种刺眼的“虚假亮“。
　　在实际照明应用设计中，主要评估照度，特别是有效视觉照度，这个物理量数值的高低。
　　（十一）光衰与光通量维持率。
　　1、光衰：光源自初始阶段至启辉点燃一段时间后，其将电能转换成光能的效率降低值，我们称之为光源的光衰。光源的光衰，实质是光源的光效降低。光衰，是表征光源光效降低速率大小的一个物理量。
　　2、光通量维持率：为直观描述光源的光衰，我们引入光通量维持率的概念。光通量维持率是一个纯数字物理量，它表征的是光源在一个规定时间（X小时）内光效降低的程度。
　　不同光源，在同一个规定时间（X小时）内，光通量维持率越高，光源的光衰越小。
　　其数学表达式为：
　　X小时光通量维持率=X小时光通量÷初始光通量×100﹪
　　（十二）频闪与频闪效应
　　光源发出的光通量不稳定，产生光波动，称为频闪。频闪产生的危害，称为频闪效应。频闪效应实质上是光污染，其危害极大。详见《论电光源频闪效应的危害性及改进技术对策》一文。
　　当前，广泛采用的Ｔ8直管日光灯（电感式）、白炽灯、高压汞灯、钠灯、金卤灯等电光源。其光通量的波动深度在55—65%，波动频率为每秒100周，频闪效应的危害很大。
　　消除频闪效应的技术措施，是提高驱动电光源发光体发光的电功率频率。绿色光源其驱动电光源发光体发光的电功率频率，应在40 KHz（千周）以上（CE认证规定在40 KHz以上），才能避免频闪效应。
　　（十三）环境适应能力
　　环境适应能力，是表征光源在实际的应用环境中，能够可靠地启辉点燃的技术性能高低的一个物理量。光源环境适应能力，包括电网环境和空间环境两个方面。
　　1、光源应具有应用于恶劣电网环境的技术特性，应能够在180V---260V电压范围，电压跌落严重、谐波严重的电网中，可靠地启辉点燃。
　　2、光源应具有应用于恶劣空间环境的技术特性，应能够在－15℃――十50℃的空间中，可靠地启辉点燃。如果是北方室外应用，应具有较好的低温启辉特性。能够在－40℃低温环境中，可靠地启辉点燃。
　　（十四）寿命与故障率
　　光源实际应用中，会碰到启辉点燃时间长短，和在启辉点燃过程中损坏的数量多少这样两个问题。光源启辉点燃运行时间长短是寿命，损坏的数量多少是故障率。
　　故障率与寿命这两个物理概念，既关联又独立。在照明产业界和使用者中，往往因缺少科学正确地理解，将两者混淆或等同。
　　1、寿命：是表征光源，在实际使用空间环境和电网环境中，能够可靠启辉点燃时间长短的一个物理量。通常以小时（h）为计量单位。寿命的概念，在照明产业界有三个。
　　启辉点燃寿命：指的是光源，从启辉点燃到熄灭的时间。最终用户通常这样理解光源的寿命。
　　平均寿命：指的是一批光源，从启辉点燃到熄灭的加权平均时间。平均寿命通常用来抽检评价，某企业的、某种型号规格的、某批量光源寿命。
　　有效寿命：指的是光源，从启辉点燃到光通量衰减至某一规定值的时间。这里“某一规定值“的含义为：光通量衰减至初始值的百分之几十，即：X﹪。
　　现阶段，定义光源有效寿命的“某一规定值“。一般规定为：光通量衰减至初始值的百分之五十（50﹪）。
　　因此，光源有效寿命的定义为：光源从启辉点燃到光通量衰减至初始值的百分之五十（50﹪），即：认定为寿命终结。
　　2、故障率：故障率是表征光源，在寿命期限内，由于节能灯的电子元件、器件、荧光灯管技术品质，和整灯技术性能等技术因素不良。导致光源不能启辉点燃数量多少的一个物理量。
　　衡量评价光源的故障率，通常用所占的百分比（％）来描述。
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