走进绿色照明

本书视野开阔、视角独特、选材新颖、深入浅出、雅俗共赏。

本书以人类电光照明进化史为基本线索，突出绿色照明这条主线，重点介绍了节能灯、半导体照明的基本原理和使用常识，以及绿色照明的历史渊源、科学内涵、设计原则和应用要领。本书既有科学技术的普及，又有科学文化的思索。

本书可作为普通公众普及绿色照明知识的入门读物，也可作为相关专业大学生以及广大中学生朋友的课外科普读物，还可作为电力和城建等行业有关技术人员和管理人员的参考书。

前言

引言

“爱迪生万岁！”

气候变暖呼唤低碳生活

为后代保留一片光明

都是”大手大脚”惹的祸

吹响低碳照明号角

一白炽灯，开辟电光源的新纪元

人类对太阳的崇拜

“夸父追日”的启迪意义

钻木取火的历史意义

早期人类对光明的崇尚

篝火的照明功能

历史上的烛光照明

“灯”的诞生与发展

告别白炽灯

走进绿色照明

解读节能灯

探秘半导体光源

绿色照明是美国国家环保局于20世纪90年代初提出的概念。完整的绿色照明内涵包含：高效节能(energyefficient)、环保(environmental protection)、安全(safety)、舒适(comfort)等4项指标。将绿色照明的概念运用到博物馆照明主要突出三个重点：高效节能、保护展品和看清原貌。

1．绿色照明工程要求人们不要局限于节能这一认识，要提高到节约能源、保护环境的高度，这样影响更广泛，更深远。绿色照明工程不只是个经济效益问题，更是一项着眼于资源利用和环境保护的重大课题。通过照明节电减少发电量，进而降低燃煤量（中国70%以上的发电量还是依赖燃煤获得），减少二氧化硫、氮氧化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的排放，有助于解决世界面临的环境与发展课题。

2．绿色照明工程要求的照明节能，已经不完全是传统意义的节能，这在中国“绿色照明工程实施方案”宗旨中已经有清楚的描述，即满足照明质量和视觉环境条件的更高要求。因此照明节能的实现不能靠降低照明标准，而是依靠充分运用现代科技手段对照明工程设计水平、方位以及照明器材效率的提高。

3．高效照明器材是照明节能的重要基础，但照明器材不只是光源，光源是首要因素，已经为人们认识，但不唯一的，灯具和电气附件（如镇流器）的效率，对于照明节能的影响是不可忽视的，这点往往不为人们所注意，比如一台带漫射罩的灯具，或一台带格栅的直管形荧光灯具，高效优质产品比低质产品的效率可以高出50%以至100%，足见其节能效果。实施绿色照明要求起着决定作用；此外，运行维护管理也有不可忽视的作用。

4．实施绿色照明工程，不能简单地理解为提供高效节能照明器材。高效器材是重要的物质基础，但是还应有正确合理的照明工程设计。设计是统管全局的，对能否实施绿色照明要求起着决定作用；此外，运行维护管理也有不可忽视的作用。

5．高效光源是照明节能的首要因素，必须重视推广应用高效光源。但是有人把推广高效光源简单地理解为推广节能灯（而这里的节能灯是专指紧凑型荧光灯），这是很不全面的，很有害的，因为光源种类很多，有不少高效者应予推广。就能量转换效率而言，有和紧凑型荧光灯光效相当的（如直管荧光灯），有比其光效更高的（如高压纳灯，金属卤化物灯），这些高效光源各有其特点和优点，各有其适用场所，决非简单地用一类节能光源能代替的。根据应用场所条件不同，至少有三类高效光源应予推广使用。

6．高效照明工具光导照明系统，由采光罩、光导管和漫射器三部分组成。其照明原理是通过采光罩高效采集室外自然光线并导入系统内重新分配，经过特殊制作的光导管传输和强化后由系统底部的漫射器把自然光均匀高效的照射到场馆内部，从而打破了“照明完全依靠电力”的观念。

绿色照明基础

优质光源具体体现在以下四点。

1．灯光源发出的光为全色光。所谓全色光，即光谱连续分布在人眼可见范围内，视觉不易疲劳。

2．灯光光谱成分中应没有紫外光和红外光。

因为长期过多接受紫外线，不仅容易引起角膜炎，还会对晶状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外线极易被水吸收，过多的红外线经过人眼晶状体聚集时即被大量吸收，久而久之‘晶状体会发生变性，导致白内障。

3．光的色温应贴近自然光。

色温是用温度表示光的颜色的一种量化指标，因为人们长期在自然光下生活，人眼对自然光适应性强，视觉效果好。试验证明：自然光条件下的视觉对比灵敏度高于人工光5%—20%以上。

4．灯光为无频闪光。

频闪光是发光时出现一定频率的亮暗交替变化。普通日光灯的供电频率为50赫兹，表示发光时每秒亮暗100次，属于低频率的频闪光，会使人眼的调节器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于紧张的调节状态，导致视觉疲劳，从而加速青少年近视。如果发光时的供电频率提高到数百赫兹以上，或成直流供电，人眼即不会有频闪感觉，也不会造成视力伤害，这种光称为无频闪光。

必须同时具备以上四方面要求的光，才算是优质光源。市场上众多灯光源均存在不同程度的不足。如白炽灯，因红外光谱超过发光总光谱60%以上，全色光平衡不理想，色温较低，既造成电能的大量浪费，对人眼也不利。普通日光灯因紫外光成分较多，又居于低频率的频闪光，故光源质量不甚理想。市场上较多的电子整流的节能荧光灯，有一部分光源为无频闪光，又为全色光，色温也较接近自然光，不足之处是有紫外光。

绿色照明宗旨

1．保护环境，包括减少照明器具生命周期内的污染物排放，采用洁净光源、自然光源和绿色材料，控制光污染；

2．节约能源，以紧凑型荧光灯替代白炽灯为例，可节电70%以上，高效电光源可使冷却灯具散发出热量的能耗明显减少。

3．有益健康，提够舒适、愉悦、安全的高质量照明环境；

4．提高工作效率，这比节省电费更有价值；

5．营造体现现代文明的光文化。

绿色照明理念

绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制器和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

1991年1月美国环保局（EPA）首先提出实施"绿色照明（Green Lights）"和推进"绿色照明工程（Green Lights Program）"的概念，很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视，并积极采取相应的政策和技术措施，推进绿色照明工程的实施和发展。1993年11月中国国家经贸委开始启动中国绿色照明工程，并于1996年正式列入国家计划。

从以上的理念认识到：

1．照明工程必须实施可持续发展战略，把节约放在首位，提高资源利用效率。因为绿色照明能节约电能，节约电能对保护环境具有重要意义。

2．绿色照明包含电光源、电器附件、灯具、配线器材，以及调光和控光器件等的合理采用。例如：

采用高效节能的电光源：

1）用卤钨灯取代普通照明白炽灯（节电50-60%）；

2）用自镇流单端荧光灯取代白炽灯（节电70-80%）；

3）用直管型荧光灯取代白炽灯和直管型荧光灯的升级换代（节电70-90%）；

4）大力推广高压钠灯和金属卤化物灯的应用；

5）低压钠灯的应用；

6）推广发光二极管-LED的应用。

采用高效节能照明灯具：

1）选用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式灯具；

2）选用与光源、电器附件协调配套的灯具。

采用高效节能的灯用电器附件：

用节能电感镇流器和电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器。

采用各种照明节能的控制设备或器件：

1）光传感器 2）热辐射传感器 3）超声传感器 4）时间程序控制 5）直接或遥控调光。

3．绿色照明旨在改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，因此设计人员必须很好领会绿色照明的要求和掌握国家有关照明设计规范使之满足要求。

绿色照明理想境界

1．无汞：汞有毒，污染环境后患无穷；

2．节能：照明要节电运行，而且光源和灯具从原材料至成品的生产过程也应有利于节能；

3．节材：光源及其附件要节约耗用黑色金属、有色金属、稀有金属和非金属材料；

4．环保的制造工艺：排放无污染和绿色生产工艺，包括采用无毒、无溶剂树脂与密封材

料，提倡采用水溶性树脂；

5．无有害的射线：光源无紫外线成份等；

6．长寿命：耐用性好；

7．对环境无电磁干扰：运行时无高次谐波分量泄漏；

8．对电网无伤害：电抗分量小，功率因数高，启动时浪涌小；

9．绿色废弃：失效后废弃物可回收，无环境污染后患。

绿色照明是20世纪90年代初国际上兴起的旨在节约能源，保护环境的照明节电活动，对促进全球照明技术的提高、产品的升级换代和节能事业的发展产生了积极 的影响。本书全面介绍和分析了世界绿色照明运动的发展过程及其特点，主要内容包括近20多年世界各国开展绿色照明活动的情况；绿色照明工程实施过程中所采 取的主要政策措施和技术手段；绿色照明系统设计原则和标准规范；以及绿色照明项目的技术经济分析；对中国绿色照明工程实施过程，工程示范案例、绿色照明产 业发展状况及绿色照明未来发展潜力进行了详尽的描述，是一本全面论述绿色照明相关信息和知识的系统性读物。

【读者对象】本书可供照明节能管理人员、照明科研、设计人员和大专院校校有关专业的师生参考使用，也可作为普及绿色照明知识的培训教材和参考书目。

绿色照明全面理解

1．1 从保护环境的高度对待照明节能

1．2 节能是绿色照明主题，但不是唯一目标

1．3 绿色照明远不止就是推广应用节能灯

1．4 实施绿色照明还必须重视照明工程设计和运行维护管理

绿色照明发展

光源的展望

光源是能量转换成光的器件，是实施绿色照明的核心。过去一个世纪，世界光源产品发展迅速，近二十年中国也在加速追赶世界潮流。预计未来一二十年，将会有更大的发展，从所了解的情况分析，主要发展趋势有以下几方面。

进一步提高光源的性能和技术参数

a、提高发光效率：预计气体放电灯光效将普遍超过100lm/w，HID灯将更高，白炽光源将通过多种技术革新进一步提高光效。

b、提高显色性能：多数光源的显色指数将超过80，荧光灯将普遍使用三基色荧光粉。

c、提高使用寿命：气体放电灯将超过10000h，将有多种更长寿命的新光源出现。

光源产品将有更好的环境保护效果和视觉效果

a、21世纪将更重视环境保护，将研究更多措施减少污染，如研制少汞和无汞的放电灯，缩小荧光灯管管径和改进荧光粉涂覆工艺，以降低荧光粉用量。

b、进一步发展高频荧光灯和直流荧光灯，提高发光稳定性，消除频闪效应，降低电磁辐射，消除噪声，以改善环境效果和视觉效果。

光源进一步向紧凑和小型方向发展

研制管径更细的荧光灯和多种形式的紧凑型荧光灯，以降低制灯材料用量，特别是有害物质的耗量；同时，提高光源的光效，降低灯具尺寸，提高灯具效率。

广泛应用电子技术

电子技术飞速发展，已广泛应用于各个领域，在光源和配套电器制造中也开创了新路。今后还将发展更多的高频放电灯、直流荧光灯、高频感应灯、微波灯等寿命更长、显色性更好、光效更高的光源提供使用。

发光二极管(LED)获得突破性进展，使这种由电能转换成光的半导体器件进入照明领域成为可能。LED以其长寿命(将达100000h)、良好显色性(Ra达75~85)、无频闪、激励响应时间短(纳秒级)、耐震动、耐气候、使用安全等诸多优点，而获得广泛应用。红色、黄色LED亮度提高，特别是氮化镓等第三代半导体材料制造技术的突破，研制出蓝色、绿色LED，从而就解决了白色光。由于它丰富多样的颜色光，方便选色和变色的优势，特别适合应用于交通信号、航标、广告、庭园及建筑物景观照明等需要多种颜色的场所。预计未来一二十年，LED将进一步提高光效，降低成本，有可能成为一种新型照明光源，将引起照明领域的巨大变革，对绿色照明实施产生重大影响。

利用太阳能

太阳能是最清洁而又取之不尽的能源，新世纪将按绿色照明的要求，作出积极的研究和推广应用，包括更小尺寸、更高效率的太阳能电池和相关的高效光源，将在环保要求高、取得电能不便等场所优先应用。

灯具及其它电器附件的发展

灯具对照明节能和照明质量关系也很大，却往往不为人们所重视。按照绿色照明的要求，灯具应从以下几方面发展。

a、灯具应随光源的发展而研制新的品种，适应新光源的需要。

b、对视觉条件要求较高的场所，如体育场馆、工业厂房、办公室、教室等，需要灯具效率高、配光适应的灯具，要求品种多、系列全、防护等级适应各种场所的产品。北京申办2008年奥运会成功，将新建和改建三十多个当今世界一流的体育场、馆和一大批其它公共建筑，按照“绿色奥运”的要求，需要大批效率高、质量优的灯具，必将推动灯具产品的前进。

绿色照明意义

照明设计队伍现状

设计是实施绿色照明的关键因素，整体方案都在设计中确定。在建筑设计单位，照明设计和电气设计属同一专业，其专业技术人员从学校就是学建筑电气、供配电、电力系统、自动化等专业，几乎没有学照明专业的人才，都是在工作中学习和培养的。不少人对供配电、自动化很熟练，而对照明研究不深，使部分照明设计达不到预期目标。特别是一些装饰公司承担照明设计，专业人员更显缺乏。这是全面实施绿色照明的一个缺陷。有待逐步改善。