绿色照明酒店中电灯与开关配套使用时的技术改进
2013-01-08 17:50:06 来源：北京长明灯科技有限公
绿色照明酒店中电灯与开关
配套使用时的技术改进
概述：
为了响应党中央建设节约型社会的号召，我们必须积极行动起来节能节电，为促进我市经济社会的可持续发展贡献自己的一份力量！采用更加现代化的节电手段、加大节电力度，把电灯节电的工作提高到一个新的高度，就要选择一种现代化、实用化、易于推广的电灯和节电开关，使节电口号变成行之有效的节电行动，加快绿色照明的步伐，这就是我多年来一直在研究的课题。
本文阐述了电灯和节电开关的发展历程，对目前市场上可用于酒店行业的3种电灯的技术性能和价格进行了比较，对目前市场上可用于酒店行业的4种电灯开关的技术性能和价格进行了比较，选出了性价比*高的、*适用于酒店行业的电灯种类和开关种类，并针对两者在实际应用中存在的技术难点进行了研究和技术改进，使之更加实用，希望我的这些工作对推动酒店行业的绿色照明和节电工作能助一臂之力。
作者工作单位：北京长明灯科技有限公司
作者姓名：王京于
标题：
一、酒店常用电灯的选型。
二、酒店常用开关的选型。
三、与电子节能灯配套使用时，声光控延时开关出现的问题及改进的方法。
内容：
一、酒店常用电灯的选型。
1、白炽灯：
一百多年前，由英国人J.W.斯旺（1878年）和美国人T.A.爱迪生（1879年）发明了白炽灯，其发光原理是利用电能把灯丝加热到白炽状态产生可见光。通过多年来的技术改进，目前白炽灯的特点是：显色性好，显色指数高达95～97，颜色失真小；色温较低（2700～2900K），在低照度的照明场合会使人感到很舒适；启动性能好，开灯后光输出立即达到额定值；光输出可随电源电压连续不断的变化，易于调光；可做成各种外形；体积小、成本低。
白炽灯虽然有以上许多优点，但它也有一些显著的缺点，比如发光效率低，每瓦只有10～15流明，95%以上的电能便成热能白白浪费掉了；比如寿命短，普通灯泡的寿命只有1000小时。
2、荧光灯：
美国人P.库珀-休伊特于1901年发明了荧光灯，其发光原理是利用电能将汞蒸汽电离产生紫外光，再由紫外光激发荧光粉产生可见光。通过多年来的技术改进，目前荧光灯的特点是：显色性比较好，显色指数可达85；色温范围很宽（2900～7500K），既有给人以温暖感的低色温灯，又有使人感到寒冷感的高色温灯；启动性虽不及白炽灯，但比其它气体放电灯要好得多；光输出随电压变化比较小，可用于电压波动较频繁的场合；发光效率高，每瓦可达到85流明，是白炽灯的5倍以上；寿命长，可达10000小时，是白炽灯的10倍。近20年来新研发的电子节能灯继承荧光灯的上述优点，而且更加小型化，易于使用和安装。
3、LED灯：
上世纪70年代后期，单色发光二极管（LED）生产问世，引起世界轰动，这种固态光源具有超长寿命、节约电能、易于控制光污染、运行可靠性高、发光色彩纯正、光色丰富多彩、可控性好、重量轻盈、结构紧凑、供电简单等优点，是人类自从懂得电光源照明技术以来首次出现的集多项技术优势于一身的固体电光源。
随着LED光源发光效率的提升，热阻和一系列材料与工艺等技术的突破，以及LED照明系统二次光学设计技术的发展，使得一些对照明功能要求较高的空间和场合，以目前的LED照明产品完全可以替代传统照明产品到达同样的照明效果，例如隧道照明、道路照明、室内照明等功能性照明。LED功能照明产品以LED路灯、LED隧道灯、LED日光灯管为例，相比传统高压钠灯、卤素灯、荧光灯（日光灯）管等照明产品，有以下优势：
（1）寿命长：能使用3万小时以上，是传统照明产品的5倍；
（2）光效高、显色好：发光效率100lm，光谱窄，显色性好，对颜色呈现眞实，更便于物体的识别；
（3）安装简便：无需整流器等配件，直接将灯安装于灯具接上、或者将光源嵌套原有灯壳；
（4）发热量小：夏天温度控制在50度以内，可采用被动散热方式；
（5）维护成本低：相对于传统照明产品，LED照明产品维护成本极低，可采用模块化一体设计，局部故障不影响整个灯具的正常工作；
（6）节能效果好：相对于传统照明产品能节能50%以上；
（7）安全性高：安全电压（低压）驱动，发光稳定、无频闪及紫外线伤害；
（8）快速响应：LED发光管响应时间很短，能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换，采用专用电源给LED光源供电时，达到*大照度的时间小于10ms；
（9）无光污染：LED光源定向发光的特性便于控制光的分布（配光设计），保证理想的照明效果，同时消除了LED的眩光并*提升LED光能利用率、消除光污染；
（10）光损低：灯具一体化设计，避免了光的重复浪费；
（11）色温可调：能满足不同应用对色温的需求，使观察者倍感舒适；
（12）绿色环抱：不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染；
LED照明产品越来越得到发达国家政府和企业的重视，其应用和普及的范围正在被不断地扩大。如今，能源和资源的短缺成为制约世界经济发展的瓶颈，环保的需求日益迫切。LED照明产品作为新一代“绿色照明产品”逐步深入人心，其高效、节能、环保、长寿命的特点，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明应用中尤为凸显。展望未来几年，LED照明产品将会应用于更广阔的照明领域，并与太阳能、风能等“绿色能源”相结合，更有效地解决区域能源危机和环境问题，成为区域经济发展的推动力。
4、酒店常用的3种电灯的综合性价比：
由于LED光源发光效率及光利用率高的特点，在同样照明效果的情况下，LED照明产品耗电量是白炽灯泡的1/8、HID灯和荧光灯管的1/2。可见LED灯是*省电的。
目前，白炽灯每只1元左右，电子节能灯每只5～10元左右，LED灯每只50～100元左右。可见LED灯是*贵的。
根据以上分析可以得出结论：电子节能灯是目前3种酒店常用的电灯中性价比*高的绿色照明光源。
5、酒店常用的3种电灯的应用场所：
（1）白炽灯：由于其显色指数高，*适用于餐厅。其次是水晶吊灯，只有白炽灯，才能使水晶吊灯显示出五彩斑斓的效果。
（2）电子节能灯：除上述两种场所外，几乎可以取代所有装有白炽灯的场所。
（3）鉴于目前成本偏高的原因，LED灯仅适用于频繁开关灯的场所和位置较高、不易更换坏灯的场所。
二、酒店常用开关的选型。
1、*代电灯开关：
按键式开关，它有三个缺点：一是有人开没人关，浪费电能；二是谁都去摸，按键太脏，容易传染疾病；三是再没有按到开关按键之前，要摸黑走一段路，很容易被台阶绊倒而出事。
2、第二代电灯开关：
触摸延时开关和按钮延时开关，这种开关大多采用分立式电子元件制作，触摸后开灯，延时一分钟后自动关灯，消除了长明灯的现象。但它有三个缺点：一是谁都去摸、谁都去按、面板太脏、传染疾病的问题没有解决；二是在没有触摸到开关以前，要摸黑走一段路，很容易被台阶绊倒而出事，三是由于采用的是分立式电子元件制造，工作可靠性差，触摸时的安全性得不到保证，据说有人触摸开关后，手指有麻木感。
3、第三代电灯开关：
声光控延时开关，声光控延时开关由声光传感器和进口集成电路制成，可以杜绝楼道的长明灯现象：它白天受光控自锁，有声响也不开灯；当环境光线变暗（照度≤10Lux）、并有说话声、脚步声等声响时(≥55db)，它会立即将灯点亮，照明1分钟后自动关灯；它能延长灯泡寿命6倍以上，节电率可达90%。
声光控延时开关虽然解决了自动延时关灯和谁都去摸、传染疾病的问题，但又出现了两个新问题：一是声控开灯时吵人，例如，有人正写着东西或正躺着休息时，突然听见门外有人要开灯的喊声或跺脚声会下一跳，不适合机关办公楼和宿舍搂使用；二是打雷时整个楼的灯全都会点亮，造成浪费。
4、第四代电灯开关：
人体感应开关，人体感应开关内置进口热释红外线位移探测器，能将探测到的人体热量释放出的红外线转变成电信号，控制电器的开关动作：当它探测到前方有人活动时（距离≤8米、90度圆锥角范围内）会立即接通电源；当人离开探测范围或静止不动时，它延时1分钟后关断电源；如果1分钟之内有人移动，它会重新计时、再顺延1分钟后才关断电源；它能延长灯泡寿命6倍以上，节电率可达90%；按工作时是否受光线亮暗的控制，该产品分为日夜型（白天晚上均工作，适用于卫生间排风扇）和夜用型（照度≤10Lux才工作，适用于楼道灯）。
人体感应开关克服了前三代电灯开关的所有缺点：一是解决了自动延时关灯的问题，消除了长明灯的现象；二是解决了谁都去摸、面板太脏、传染疾病的问题，三是解决了要摸黑走路，容易被台阶绊倒或出事的问题；四是解决了声控吵人、吓人一跳的问题，五是解决了打雷时全楼亮灯的问题，六是给人带来一种全新的、高档次的、现代化的感觉。当然，人体感应开关也有不尽如人意的方面，那就是售价比声光控延时开关贵，对资金缺乏的单位来说，普及这种开关还需要等待一段时间。
5、酒店常用的3种电灯开关的综合性价比：
目前，*代开关“按键开关”每只5～10元左右；第二代开关“触摸开关”已经基本上被用户淘汰，市场上难见其踪；第三代开关“声光控延时开关”每只10～20元左右；第四代开关“红外人体感应开关”每只40～75元左右。可见第三代开关“声光控延时开关”是目前4种酒店常用的电灯开关中性价比*高的产品。
三、与电子节能灯配套使用时，声光控延时开关出现的问题及改进的方法。
1、通过对以上3种电灯和4种电灯开关的性能价格比进行分析，我认为将电子节能灯与声光控延时开关配套使用时，可把现有的节电技术和产品的综合优势发挥到*高的水平，对我酒店进行现代化的节电改造具有*佳的现实意义。
2、与电子节能灯配套使用时，声光控延时开关出现的问题。
目前市场上出售的声光控延时开关只能用于白炽灯灯泡，不能用于电子节能灯。因为在用于电子节能灯时，会出现关灯后电子节能灯的灯光一闪一闪的关不死的现象，既降低了节能灯的寿命，又容易损坏声光控延时开关。为了使电子节能灯与声光控延时开关完美的配套使用，我对声光控延时开关进行了研究与改进。
3、声光控延时开关的工作原理（附电路图）。
集成电路的工作电源取自AC220V经过全桥整流后的脉动直流电压，再经R5和R3分压及电容C2平滑滤波后获得。电路中门1至门4为四2输入与非门集成电路，型号是4011。
白天有光时，光敏电阻LDR1的阻值很小（只有几千欧），其值远小于R4，与R4分压后接近于地电位0，接于R4和光敏电阻LDR1之间的门1的1输入端为低电位“0”，三极管Q1基极经R2接至电源正端，得偏流而导通，因此门1的2输入端亦被拉至“0”，门1输出端为“1”，门2输出端为“0”。门3输出端为“1”，门4输出端为“0”，单向可控硅SCR无触发信号关断；此时即使有声音信号输入，使门1的2输入端为“1”，因门1的输入端为“0”，其输出端仍为“1”。
夜晚无光时，光敏电阻LDR1阻值变得*（达数兆欧），远大于R4的值，分压后接近于电源电压，门1的1输入端为“1”；此时如有声音信号由传声器MIC输入，经C1耦合至Q1基极，音频信号中的负半周使Q1瞬间截止，门1的2输入端由“0”变“1”，此时门1的1、2输入端均为“1”，输出跳变为“0”，门2输出“1”，此高电平经二极管D5加至门3的输入端的同时向电容C3充电，门3输出变为“0”，门4输出变为“1”，SCR获得触发信号导通，灯亮。当声音信号消失后，门1的2输入端复变为“0”，门1门2的输出端恢复原态，但因在门2输出“1”时，电容C3上瞬间充满了电荷，C3上的电荷使门3的输入端仍维持一段时间的“1”。当C3上的电荷通过与之并联的R7缓慢放电至“0”时，门3重新输出“1”，门4输出“0”，SCR的触发信号消失，SCR关断，灯熄。
C3通过R7的放电时间即为亮灯的时间，调整C3或R7的数值即可获得所需要的亮灯时间。二极管D5的作用是防止门2输出端为“0”时，C3通过门2迅速放电。亮灯时间也可以通过以下公式计算获得：
T = 0.693R x C
R1为传声器MIC工作的偏置电阻，调整其阻值可以改变传声器MIC的灵敏度。
C1为传感器MIC与信号放大三极管Q1的耦合电容器。
R2为三极管Q1的偏执电阻，调整其阻值可以改变三极管Q1的放大倍数。
4、与电子节能灯配套使用时，对声光控延时开关出现的问题进行的改进。
从声光控延时开关与电子节能灯的接线图可知，声光控延时开关与电子节能灯是串联连接的。当电子节能灯关灯以后，其待机电流非常小，几乎把声光控延时开关的工作电源回路给切断了。当电容器C2的电能不足以支撑IC工作时，造成了声光控延时开关的IC失电、可控硅控制关灯电路失灵的现象，声光控延时开关的可控硅控制关灯电路失灵使电子节能灯重新导通闪亮，而节能灯的导通点亮又为声光控延时开关提供了电源通路，使其功能复原、又重新关断电子节能灯。如此周而复始，我们就看到了声光控延时开关用于电子节能灯时，在关灯后会出现一闪一闪的关不死现象。如果能在电子节能灯关断后，仍然为声光控延时开关提供一个工作电源的通路，就能解决这个关不死的技术难题。
我的改进方法是：使用1只二分之一瓦、150千欧姆的电阻与电子节能灯并联，作为电子节能灯关灯以后声光控延时开关的工作电源通路，使得电容器C2上能够获得足够的电能，维持IC的*小工作电流，从而很好地解决了声光控延时开关用于电子节能灯时出现的一闪一闪关不死的问题。
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