綠色照明酒店中電燈與開關(guān)配套使用時的技術(shù)改進(jìn)
2013-01-08 17:50:06 來源：北京長明燈科技有限公
綠色照明酒店中電燈與開關(guān)
配套使用時的技術(shù)改進(jìn)
概述：
為了響應(yīng)黨中央建設(shè)節(jié)約型社會的號召，我們必須積極行動起來節(jié)能節(jié)電，為促進(jìn)我市經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量！采用更加現(xiàn)代化的節(jié)電手段、加大節(jié)電力度，把電燈節(jié)電的工作提高到一個新的高度，就要選擇一種現(xiàn)代化、實(shí)用化、易于推廣的電燈和節(jié)電開關(guān)，使節(jié)電口號變成行之有效的節(jié)電行動，加快綠色照明的步伐，這就是我多年來一直在研究的課題。
本文闡述了電燈和節(jié)電開關(guān)的發(fā)展歷程，對目前市場上可用于酒店行業(yè)的3種電燈的技術(shù)性能和價格進(jìn)行了比較，對目前市場上可用于酒店行業(yè)的4種電燈開關(guān)的技術(shù)性能和價格進(jìn)行了比較，選出了性價比*高的、*適用于酒店行業(yè)的電燈種類和開關(guān)種類，并針對兩者在實(shí)際應(yīng)用中存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了研究和技術(shù)改進(jìn)，使之更加實(shí)用，希望我的這些工作對推動酒店行業(yè)的綠色照明和節(jié)電工作能助一臂之力。
作者工作單位：北京長明燈科技有限公司
作者姓名：王京于
標(biāo)題：
一、酒店常用電燈的選型。
二、酒店常用開關(guān)的選型。
三、與電子節(jié)能燈配套使用時，聲光控延時開關(guān)出現(xiàn)的問題及改進(jìn)的方法。
內(nèi)容：
一、酒店常用電燈的選型。
1、白熾燈：
一百多年前，由英國人J.W.斯旺（1878年）和美國人T.A.愛迪生（1879年）發(fā)明了白熾燈，其發(fā)光原理是利用電能把燈絲加熱到白熾狀態(tài)產(chǎn)生可見光。通過多年來的技術(shù)改進(jìn)，目前白熾燈的特點(diǎn)是：顯色性好，顯色指數(shù)高達(dá)95～97，顏色失真小；色溫較低（2700～2900K），在低照度的照明場合會使人感到很舒適；啟動性能好，開燈后光輸出立即達(dá)到額定值；光輸出可隨電源電壓連續(xù)不斷的變化，易于調(diào)光；可做成各種外形；體積小、成本低。
白熾燈雖然有以上許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些顯著的缺點(diǎn)，比如發(fā)光效率低，每瓦只有10～15流明，95%以上的電能便成熱能白白浪費(fèi)掉了；比如壽命短，普通燈泡的壽命只有1000小時。
2、熒光燈：
美國人P.庫珀-休伊特于1901年發(fā)明了熒光燈，其發(fā)光原理是利用電能將汞蒸汽電離產(chǎn)生紫外光，再由紫外光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生可見光。通過多年來的技術(shù)改進(jìn)，目前熒光燈的特點(diǎn)是：顯色性比較好，顯色指數(shù)可達(dá)85；色溫范圍很寬（2900～7500K），既有給人以溫暖感的低色溫?zé)簦钟惺谷烁械胶涓械母呱珳責(zé)�；啟動性雖不及白熾燈，但比其它氣體放電燈要好得多；光輸出隨電壓變化比較小，可用于電壓波動較頻繁的場合；發(fā)光效率高，每瓦可達(dá)到85流明，是白熾燈的5倍以上；壽命長，可達(dá)10000小時，是白熾燈的10倍。近20年來新研發(fā)的電子節(jié)能燈繼承熒光燈的上述優(yōu)點(diǎn)，而且更加小型化，易于使用和安裝。
3、LED燈：
上世紀(jì)70年代后期，單色發(fā)光二極管（LED）生產(chǎn)問世，引起世界轟動，這種固態(tài)光源具有超長壽命、節(jié)約電能、易于控制光污染、運(yùn)行可靠性高、發(fā)光色彩純正、光色豐富多彩、可控性好、重量輕盈、結(jié)構(gòu)緊湊、供電簡單等優(yōu)點(diǎn)，是人類自從懂得電光源照明技術(shù)以來首次出現(xiàn)的集多項技術(shù)優(yōu)勢于一身的固體電光源。
隨著LED光源發(fā)光效率的提升，熱阻和一系列材料與工藝等技術(shù)的突破，以及LED照明系統(tǒng)二次光學(xué)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，使得一些對照明功能要求較高的空間和場合，以目前的LED照明產(chǎn)品完全可以替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品到達(dá)同樣的照明效果，例如隧道照明、道路照明、室內(nèi)照明等功能性照明。LED功能照明產(chǎn)品以LED路燈、LED隧道燈、LED日光燈管為例，相比傳統(tǒng)高壓鈉燈、鹵素?zé)�、熒光燈（日光燈）管等照明產(chǎn)品，有以下優(yōu)勢：
（1）壽命長：能使用3萬小時以上，是傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的5倍；
�。�2）光效高、顯色好：發(fā)光效率100lm，光譜窄，顯色性好，對顏色呈現(xiàn)眞實(shí)，更便于物體的識別；
�。�3）安裝簡便：無需整流器等配件，直接將燈安裝于燈具接上、或者將光源嵌套原有燈殼；
�。�4）發(fā)熱量小：夏天溫度控制在50度以內(nèi)，可采用被動散熱方式；
�。�5）維護(hù)成本低：相對于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品，LED照明產(chǎn)品維護(hù)成本極低，可采用模塊化一體設(shè)計，局部故障不影響整個燈具的正常工作；
�。�6）節(jié)能效果好：相對于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品能節(jié)能50%以上；
�。�7）安全性高：安全電壓（低壓）驅(qū)動，發(fā)光穩(wěn)定、無頻閃及紫外線傷害；
�。�8）快速響應(yīng)：LED發(fā)光管響應(yīng)時間很短，能按要求保證多個光源之間或一個光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專用電源給LED光源供電時，達(dá)到*大照度的時間小于10ms；
（9）無光污染：LED光源定向發(fā)光的特性便于控制光的分布（配光設(shè)計），保證理想的照明效果，同時消除了LED的眩光并*提升LED光能利用率、消除光污染；
�。�10）光損低：燈具一體化設(shè)計，避免了光的重復(fù)浪費(fèi)；
�。�11）色溫可調(diào)：能滿足不同應(yīng)用對色溫的需求，使觀察者倍感舒適；
�。�12）綠色環(huán)抱：不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染；
LED照明產(chǎn)品越來越得到發(fā)達(dá)國家政府和企業(yè)的重視，其應(yīng)用和普及的范圍正在被不斷地擴(kuò)大。如今，能源和資源的短缺成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，環(huán)保的需求日益迫切。LED照明產(chǎn)品作為新一代“綠色照明產(chǎn)品”逐步深入人心，其高效、節(jié)能、環(huán)保、長壽命的特點(diǎn)，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明應(yīng)用中尤為凸顯。展望未來幾年，LED照明產(chǎn)品將會應(yīng)用于更廣闊的照明領(lǐng)域，并與太陽能、風(fēng)能等“綠色能源”相結(jié)合，更有效地解決區(qū)域能源危機(jī)和環(huán)境問題，成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動力。
4、酒店常用的3種電燈的綜合性價比：
由于LED光源發(fā)光效率及光利用率高的特點(diǎn)，在同樣照明效果的情況下，LED照明產(chǎn)品耗電量是白熾燈泡的1/8、HID燈和熒光燈管的1/2。可見LED燈是*省電的。
目前，白熾燈每只1元左右，電子節(jié)能燈每只5～10元左右，LED燈每只50～100元左右。可見LED燈是*貴的。
根據(jù)以上分析可以得出結(jié)論：電子節(jié)能燈是目前3種酒店常用的電燈中性價比*高的綠色照明光源。
5、酒店常用的3種電燈的應(yīng)用場所：
（1）白熾燈：由于其顯色指數(shù)高，*適用于餐廳。其次是水晶吊燈，只有白熾燈，才能使水晶吊燈顯示出五彩斑斕的效果。
（2）電子節(jié)能燈：除上述兩種場所外，幾乎可以取代所有裝有白熾燈的場所。
（3）鑒于目前成本偏高的原因，LED燈僅適用于頻繁開關(guān)燈的場所和位置較高、不易更換壞燈的場所。
二、酒店常用開關(guān)的選型。
1、*代電燈開關(guān)：
按鍵式開關(guān)，它有三個缺點(diǎn)：一是有人開沒人關(guān)，浪費(fèi)電能；二是誰都去摸，按鍵太臟，容易傳染疾��；三是再沒有按到開關(guān)按鍵之前，要摸黑走一段路，很容易被臺階絆倒而出事。
2、第二代電燈開關(guān)：
觸摸延時開關(guān)和按鈕延時開關(guān)，這種開關(guān)大多采用分立式電子元件制作，觸摸后開燈，延時一分鐘后自動關(guān)燈，消除了長明燈的現(xiàn)象。但它有三個缺點(diǎn)：一是誰都去摸、誰都去按、面板太臟、傳染疾病的問題沒有解決；二是在沒有觸摸到開關(guān)以前，要摸黑走一段路，很容易被臺階絆倒而出事，三是由于采用的是分立式電子元件制造，工作可靠性差，觸摸時的安全性得不到保證，據(jù)說有人觸摸開關(guān)后，手指有麻木感。
3、第三代電燈開關(guān)：
聲光控延時開關(guān)，聲光控延時開關(guān)由聲光傳感器和進(jìn)口集成電路制成，可以杜絕樓道的長明燈現(xiàn)象：它白天受光控自鎖，有聲響也不開燈；當(dāng)環(huán)境光線變暗（照度≤10Lux）、并有說話聲、腳步聲等聲響時(≥55db)，它會立即將燈點(diǎn)亮，照明1分鐘后自動關(guān)燈；它能延長燈泡壽命6倍以上，節(jié)電率可達(dá)90%。
聲光控延時開關(guān)雖然解決了自動延時關(guān)燈和誰都去摸、傳染疾病的問題，但又出現(xiàn)了兩個新問題：一是聲控開燈時吵人，例如，有人正寫著東西或正躺著休息時，突然聽見門外有人要開燈的喊聲或跺腳聲會下一跳，不適合機(jī)關(guān)辦公樓和宿舍摟使用；二是打雷時整個樓的燈全都會點(diǎn)亮，造成浪費(fèi)。
4、第四代電燈開關(guān)：
人體感應(yīng)開關(guān)，人體感應(yīng)開關(guān)內(nèi)置進(jìn)口熱釋紅外線位移探測器，能將探測到的人體熱量釋放出的紅外線轉(zhuǎn)變成電信號，控制電器的開關(guān)動作：當(dāng)它探測到前方有人活動時（距離≤8米、90度圓錐角范圍內(nèi)）會立即接通電源；當(dāng)人離開探測范圍或靜止不動時，它延時1分鐘后關(guān)斷電源；如果1分鐘之內(nèi)有人移動，它會重新計時、再順延1分鐘后才關(guān)斷電源；它能延長燈泡壽命6倍以上，節(jié)電率可達(dá)90%；按工作時是否受光線亮暗的控制，該產(chǎn)品分為日夜型（白天晚上均工作，適用于衛(wèi)生間排風(fēng)扇）和夜用型（照度≤10Lux才工作，適用于樓道燈）。
人體感應(yīng)開關(guān)克服了前三代電燈開關(guān)的所有缺點(diǎn)：一是解決了自動延時關(guān)燈的問題，消除了長明燈的現(xiàn)象；二是解決了誰都去摸、面板太臟、傳染疾病的問題，三是解決了要摸黑走路，容易被臺階絆倒或出事的問題；四是解決了聲控吵人、嚇人一跳的問題，五是解決了打雷時全樓亮燈的問題，六是給人帶來一種全新的、高檔次的、現(xiàn)代化的感覺。當(dāng)然，人體感應(yīng)開關(guān)也有不盡如人意的方面，那就是售價比聲光控延時開關(guān)貴，對資金缺乏的單位來說，普及這種開關(guān)還需要等待一段時間。
5、酒店常用的3種電燈開關(guān)的綜合性價比：
目前，*代開關(guān)“按鍵開關(guān)”每只5～10元左右；第二代開關(guān)“觸摸開關(guān)”已經(jīng)基本上被用戶淘汰，市場上難見其蹤；第三代開關(guān)“聲光控延時開關(guān)”每只10～20元左右；第四代開關(guān)“紅外人體感應(yīng)開關(guān)”每只40～75元左右�？梢姷谌_關(guān)“聲光控延時開關(guān)”是目前4種酒店常用的電燈開關(guān)中性價比*高的產(chǎn)品。
三、與電子節(jié)能燈配套使用時，聲光控延時開關(guān)出現(xiàn)的問題及改進(jìn)的方法。
1、通過對以上3種電燈和4種電燈開關(guān)的性能價格比進(jìn)行分析，我認(rèn)為將電子節(jié)能燈與聲光控延時開關(guān)配套使用時，可把現(xiàn)有的節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品的綜合優(yōu)勢發(fā)揮到*高的水平，對我酒店進(jìn)行現(xiàn)代化的節(jié)電改造具有*佳的現(xiàn)實(shí)意義。
2、與電子節(jié)能燈配套使用時，聲光控延時開關(guān)出現(xiàn)的問題。
目前市場上出售的聲光控延時開關(guān)只能用于白熾燈燈泡，不能用于電子節(jié)能燈。因?yàn)樵谟糜陔娮庸?jié)能燈時，會出現(xiàn)關(guān)燈后電子節(jié)能燈的燈光一閃一閃的關(guān)不死的現(xiàn)象，既降低了節(jié)能燈的壽命，又容易損壞聲光控延時開關(guān)。為了使電子節(jié)能燈與聲光控延時開關(guān)完美的配套使用，我對聲光控延時開關(guān)進(jìn)行了研究與改進(jìn)。
3、聲光控延時開關(guān)的工作原理（附電路圖）。
集成電路的工作電源取自AC220V經(jīng)過全橋整流后的脈動直流電壓，再經(jīng)R5和R3分壓及電容C2平滑濾波后獲得。電路中門1至門4為四2輸入與非門集成電路，型號是4011。
白天有光時，光敏電阻LDR1的阻值很�。ㄖ挥袔浊W），其值遠(yuǎn)小于R4，與R4分壓后接近于地電位0，接于R4和光敏電阻LDR1之間的門1的1輸入端為低電位“0”，三極管Q1基極經(jīng)R2接至電源正端，得偏流而導(dǎo)通，因此門1的2輸入端亦被拉至“0”，門1輸出端為“1”，門2輸出端為“0”。門3輸出端為“1”，門4輸出端為“0”，單向可控硅SCR無觸發(fā)信號關(guān)斷；此時即使有聲音信號輸入，使門1的2輸入端為“1”，因門1的輸入端為“0”，其輸出端仍為“1”。
夜晚無光時，光敏電阻LDR1阻值變得*（達(dá)數(shù)兆歐），遠(yuǎn)大于R4的值，分壓后接近于電源電壓，門1的1輸入端為“1”；此時如有聲音信號由傳聲器MIC輸入，經(jīng)C1耦合至Q1基極，音頻信號中的負(fù)半周使Q1瞬間截止，門1的2輸入端由“0”變“1”，此時門1的1、2輸入端均為“1”，輸出跳變?yōu)?ldquo;0”，門2輸出“1”，此高電平經(jīng)二極管D5加至門3的輸入端的同時向電容C3充電，門3輸出變?yōu)?ldquo;0”，門4輸出變?yōu)?ldquo;1”，SCR獲得觸發(fā)信號導(dǎo)通，燈亮。當(dāng)聲音信號消失后，門1的2輸入端復(fù)變?yōu)?ldquo;0”，門1門2的輸出端恢復(fù)原態(tài)，但因在門2輸出“1”時，電容C3上瞬間充滿了電荷，C3上的電荷使門3的輸入端仍維持一段時間的“1”。當(dāng)C3上的電荷通過與之并聯(lián)的R7緩慢放電至“0”時，門3重新輸出“1”，門4輸出“0”，SCR的觸發(fā)信號消失，SCR關(guān)斷，燈熄。
C3通過R7的放電時間即為亮燈的時間，調(diào)整C3或R7的數(shù)值即可獲得所需要的亮燈時間。二極管D5的作用是防止門2輸出端為“0”時，C3通過門2迅速放電。亮燈時間也可以通過以下公式計算獲得：
T = 0.693R x C
R1為傳聲器MIC工作的偏置電阻，調(diào)整其阻值可以改變傳聲器MIC的靈敏度。
C1為傳感器MIC與信號放大三極管Q1的耦合電容器。
R2為三極管Q1的偏執(zhí)電阻，調(diào)整其阻值可以改變?nèi)龢O管Q1的放大倍數(shù)。
4、與電子節(jié)能燈配套使用時，對聲光控延時開關(guān)出現(xiàn)的問題進(jìn)行的改進(jìn)。
從聲光控延時開關(guān)與電子節(jié)能燈的接線圖可知，聲光控延時開關(guān)與電子節(jié)能燈是串聯(lián)連接的。當(dāng)電子節(jié)能燈關(guān)燈以后，其待機(jī)電流非常小，幾乎把聲光控延時開關(guān)的工作電源回路給切斷了。當(dāng)電容器C2的電能不足以支撐IC工作時，造成了聲光控延時開關(guān)的IC失電、可控硅控制關(guān)燈電路失靈的現(xiàn)象，聲光控延時開關(guān)的可控硅控制關(guān)燈電路失靈使電子節(jié)能燈重新導(dǎo)通閃亮，而節(jié)能燈的導(dǎo)通點(diǎn)亮又為聲光控延時開關(guān)提供了電源通路，使其功能復(fù)原、又重新關(guān)斷電子節(jié)能燈。如此周而復(fù)始，我們就看到了聲光控延時開關(guān)用于電子節(jié)能燈時，在關(guān)燈后會出現(xiàn)一閃一閃的關(guān)不死現(xiàn)象。如果能在電子節(jié)能燈關(guān)斷后，仍然為聲光控延時開關(guān)提供一個工作電源的通路，就能解決這個關(guān)不死的技術(shù)難題。
我的改進(jìn)方法是：使用1只二分之一瓦、150千歐姆的電阻與電子節(jié)能燈并聯(lián)，作為電子節(jié)能燈關(guān)燈以后聲光控延時開關(guān)的工作電源通路，使得電容器C2上能夠獲得足夠的電能，維持IC的*小工作電流，從而很好地解決了聲光控延時開關(guān)用于電子節(jié)能燈時出現(xiàn)的一閃一閃關(guān)不死的問題。
