Hanjianrong Qingdao Frank Microelectronics 第 9 頁2020/1/13在鋼鐵公司實施照明節能合同能源管理現場實測與跟蹤報告青島法蘭克(Frank)微電子有限公司青島專用集成電路(ASIC)設計工作室合同能源管理機制推進事業部高頻光源事業部高頻光源設計工程師 韓儉榮摘 要：青島法蘭克在鋼鐵公司，采用自主研發生產的6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，在鋼鐵公司實施照明節能合同能源管理技術改造。改造汞燈照度提高4倍，1W替代6.14W，節電83.7。改造金鹵燈照度提高25，1W替代8.1W，節電87.7。改造后，車間的照明環境為太陽光色，可見光比例高。有效視覺照度高。顯色指數R值82，較原來分別提高4倍和2倍，顯色能力強，能夠準確顯示物體的原本色彩。光通量平滑穩定、波動小，無頻閃效應危害。生產車間照明環境如同太陽光的效果，明亮、清晰；觀看物體表面顏色，色度飽和度高、色彩真實；運動物體(如吊車的吊鉤)空中定位感真實、準確；觀看細小物體(如游標、卡尺刻度值)真實、不模糊；長時間工作視覺不疲勞、舒適。有利于提高生產效率。本EMC案例自二00六年三月份開始技術準備，八月份開始編擬合同，九月份安裝1200盞開始運行。至二00七年五月份，檢修維護統計有30多盞節能燈故障不能啟輝點燃。其余節能燈均能在鋼廠電壓波動大和電壓跌落、諧波功率和浪涌電流大、高壓尖峰幅值高與持續周期長的電網環境中，和煙塵較為嚴重及部分位置溫度較高的較為惡劣的空間環境中，穩定可靠地啟輝點燃。關鍵詞： 合同能源管理 6U50W節能燈 高壓汞燈 金屬鹵化物燈 直接替代 有效視覺照度 實際功率替代比例 實際節電率 一、概述大型上市國企某股份鋼鐵公司，生產車間裝有高壓汞燈和金屬鹵化物燈，總量共4000余盞。青島法蘭克(Frank)微電子有限公司，第一個合同投入1200盞，6U-50W分體式高頻率合同能源管理專用節能燈，配用青島法蘭克Frank節能燈專用燈罩。保持光源位置不變，高度不變，直接替代。合同能源管理期限為36個月，節能效益每月按合同約定比例分成。自二00六年八月份簽訂合同，九月初開始實施至今。二、照明節能合同能源管理的技術準備（一）、技術準備的參與技術人員青島法蘭克(Frank)微電子有限公司照明節電合同能源管理機制推進事業部 李先生股份鋼鐵公司 電器管理科 王先生股份鋼鐵公司 能源管理科 王先生（二）、技術準備的技術項目內容1、實測汞燈、金鹵燈、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，三種光源在實際電壓狀態下的實際電功率。2、實測汞燈、金鹵燈、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，三種光源在實際電功率狀態下的地面實際照度值。3、實測汞燈、金鹵燈、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，三種光源在實際現場的顯色性能。4、實測汞燈、金鹵燈、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，三種光源在實際現場的頻閃效應危害程度。5、評估汞燈、金鹵燈、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，三種光源在實際現場的地面有效視覺照度感與空間有效視覺照度感。6、檢驗青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，在電壓波動大、電壓跌落、諧波功率大、浪涌電流大的實際電網環境中，啟輝點燃的可靠性。三、照明節能合同能源管理的技術準備方法（一）、三種光源的實際電功率的測試采用上海新華力電表廠生產的“杭華”牌，2.5A單相電子式電能表2只。經公司電能表校驗室王高級工程師校驗。電能表誤差在0.6以內。現場測試計量每天24小時的耗電度（Kwh）數，再按照功率P=耗電度(Kwh)點燃時間24小時，計算出三種光源在實際電壓狀態下的實際耗電功率。（二）、三種光源實際地面照度值的測試采用數字式照度計(勒克斯表)分別在三種電光源的垂直正下方，直接測量讀取照度值Lx。（三）、三種光源實際顯色性能的測試因測試顯色性能的儀器沒有便攜式，不能夠在現場用儀器實測。故采用對比的方法現場直觀比較。其直觀方法是：一是：先將雙手放在太陽光下觀看其顏色，雙手顏色紅潤富有生機。二是：再將雙手分別放在三種光源下觀看其顏色，三種光源下雙手的顏色是差別很大的。三是、比對三種光源下雙手的顏色，與在太陽光下的顏色差異。與在太陽光下的顏色差異越小，光源的顯色性能越高。（四）、三種光源實際頻閃效應的測試1、鑒別與評價工具：直觀鑒別與評價電光源頻閃與頻閃效應的工具，通常采用頻閃檢測專用陀螺。2、鑒別與評價標準：鑒別與評價電光源頻閃與頻閃效應，是以太陽光為標準的。太陽光的光通量是平滑穩定的，沒有頻閃與頻閃效應危害。電光源的光通量平滑穩定度，越接近太陽光，電光源的頻閃深度越小，頻閃效應危害越小。3、鑒別與評價方法：A、先在太陽光底下選定一個平面，將專用檢測陀螺放在平面上旋轉。專用檢測陀螺上的圖案，是多道黑白相間的光環。在旋轉的全過程中，陀螺上的圖案，并不隨著旋轉的速度而發生變化，而是穩定固定。這種黑白相間，并且穩定固定的光環圖案、色彩現象，表明太陽光沒有頻閃與頻閃效應危害。B、分別在汞燈、金鹵燈和青島法蘭節能燈三種光源正下方，旋轉專用檢測陀螺，三種光源下的圖案是不一樣的C、如果在某光源正下方，旋轉的陀螺上的圖案。產生多道色彩不同的光環，并且各道光環，會隨著陀螺旋轉速度的變化，表現出旋轉方向、旋轉速度、色彩的隨機變化。這種圖案、色彩的豐富變化現象，表明這種光源頻閃與頻閃效應危害非常嚴重。D、如果在某光源正下方，旋轉的陀螺上的圖案。只產生多道黑白相間的光環，并且黑白相間的光環，隨著陀螺旋轉速度的變化。其旋轉方向、旋轉速度、色彩均不變化，穩定固定，近似于在太陽光底下的效果。表明這種光源沒有頻閃與頻閃效應危害。（五）、地面與空間有效視覺照度感的測試地面有效視覺照度感與空間有效視覺照度感，是人的肉眼對地面和空間照明效果與質量的綜合感受與評價。與照明環境中的光通量、光色、顯色性能、頻閃效應等物理量有關，亦與人的性別、年齡，人眼對紅、綠、藍三色光的感受靈敏度不同等等生理因素有關。人的肉眼在感受光的刺激時，對光的強度不能定量地做出判斷。但是對在同一個空間中，來評估判定不同種類的光源，或者是同種類的幾個光源的光強度時，則是非常準確的。特別是在明視覺環境中，這種準確性是相當高的。因此，對三種光源的地面有效視覺照度感與空間有效視覺照度感的評估，采取以下方法：一是：在車間用青島法蘭克節能燈，分別替代原汞燈和原金鹵燈。建立三個相同空間條件下的實際的照明現場環境。二是：參與技術準備的技術人員，現場對三種光源照明環境中地面亮度感與空間亮度感，進行實地感受、比對、評估。三是：亦可分別在三種光源的照明環境中，閱看晚報上關于股市行情的小6號阿拉伯數字。比較其閱看清晰度和真實感。四是：讓生產車間的生產工人，在實際生產操作中，感受、檢驗三種光源的實際照明效果與質量。（六）、三種光源實際啟輝點燃可靠性的測試汞燈、金鹵燈這兩種傳統光源，股份鋼鐵公司己應用多年，對其啟輝點燃可靠性己很了解。本案例技術準備中，主要是檢驗青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，在電壓波動嚴重、電壓跌落、諧波功率大、浪涌電流大的實際電網環境和空間環境中，啟輝點燃的可靠性。技術方法是：將青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，安裝于生產車間實際點燃運行6個月。四、照明節能合同能源管理技術準備的時間本案例的技術準備，自二00六年三月中旬開始。八月份下旬開始編寫照明節電合同能源管理合同書，技術準備歷時六個月左右。五、照明節能合同能源管理的技術實施(一)、改造高壓汞燈股份鋼鐵公司生產車間使用高壓汞燈的地方，1個燈架上1個標準深照型燈罩，每個燈罩內安裝1盞400W高壓汞燈。用青島法蘭克6U-50W分體式高頻率合同能源管理專用節能燈，保持光源位置不變，高度不變，匹配Frank專用節能燈罩，直接替代。對兩種光源的實際耗電功率、替代后節電率、地面照度值、替代后照度提高率等數據，實測如下表：實際耗電功率、替代后節電率、地面照度值、替代后照度提高率列表 電表讀數光源種類起點讀數(kWh)24小時讀數(kWh)24小時耗電數(kWh)實際耗電功率(W)相同垂直高度照度值(Lx)400W汞燈11.8521.299.4439312Lx法蘭克6U-50W節能燈0.151.691.546448Lx節省電功率法蘭克6U-50W節能燈替代400W汞燈：實際節省電功率=393W64W329W功率替代比例法蘭克6U-50W節能燈替代400W汞燈：實際功率替代比例=393W64W1W：6.14W節電率法蘭克6U-50W節能燈替代400W汞燈：實際節電率=329W393W10083.7照度提高值法蘭克6U-50W節能燈替代400W汞燈：地面照度提高值48Lx12Lx36Lx地面照度提高值，較原來提高3倍原來的4倍照度提高率法蘭克6U-50W節能燈替代400W汞燈：地面照度提高率36Lx12Lx100300地面照度提高率，較原來提高3倍原來的4倍結 論法蘭克6U-50W節能燈替代原有400W汞燈：在照度較原來提高3倍原來的4倍的前提下，功率替代比例1W：6.14W，實際節電率=83.7 (二)、改造金鹵燈股份鋼鐵公司生產車間使用金屬鹵化物燈的地方，1個燈架上1個標準深照型燈罩，每個燈罩內安裝1盞400W金屬鹵化物燈。用青島法蘭克6U-50W分體式高頻率合同能源管理專用節能燈，保持光源位置不變，高度不變，匹配Frank專用節能燈罩，直接替代。對兩種光源的實際耗電功率、替代后節電率、地面照度值、替代后照度提高率等數據，實測如下表：實際耗電功率、替代后節電率、地面照度值、替代后照度提高率列表 電表讀數光源種類起點讀數(kWh)24小時讀數(kWh)24小時耗電數(kWh)實際耗電功率(W)相同垂直高度照度值(Lx)吊式400W金鹵燈1.6914.1512.4651940Lx法蘭克6U-50W節能燈0.151.691.546450Lx節省電功率法蘭克6U-50W節能燈替代400W金鹵燈：實際節省電功率=519W64W455W功率替代比例法蘭克6U-50W節能燈替代400W金鹵燈：實際功率替代比例=519W64W1W：8.1W節電率法蘭克6U-50W節能燈替代400W金鹵燈：實際節電率=455W519W10087.7照度值提高值法蘭克6U-50W節能燈替代400W金鹵燈：地面照度提高值50Lx40Lx10Lx照度提高率法蘭克6U-50W節能燈替代400W金鹵燈：地面照度提高率10Lx40Lx10025結 論法蘭克6U-50W節能燈替代原有400W金鹵燈：在照度提高25的前提下，功率替代比例1W：8.1W，實際節電率=87.7 六、照明節能合同能源管理實施后節電率與照度提高率評估（一）、改造高壓汞燈后節電率與照度提高率青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，保持光源位置不變，高度不變，直接替代原有400W高壓汞燈。在照度較原來提高3倍原來的4倍的前提下，功率替代比例1W：6.14W，實際節電率=83.7 。（二）、改造金屬鹵化物燈后節電率與照度提高率青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，保持光源位置不變，高度不變，直接替代原有400W金屬鹵化物燈。在照度較原來提高25的前提下，功率替代比例1W：8.1W，實際節電率=87.7 。七、照明節能合同能源管理實施后節電效益評估（一）、改造高壓汞燈后節電效益(每天按24小時開燈計算)1、替代后，1盞燈節省的電功率汞燈電功率393W節能燈電功率64W329W2、替代后，1盞燈1天節省的電度數每天開燈24小時329W24小時7.896度3、替代后，1盞燈1天節省的電費數每天開燈24小時7.896度綜合電價0.463元度3.66元4、替代后，1盞燈1個月節省的電費數每天開燈24小時每天3.66元30天109.8元5、替代后，1盞燈1年節省的電費數每天開燈24小時每月109.8元12個月1317.6元6、替代后，1盞燈1年節省的原來用于維護更換汞燈的購燈費用數原來的高壓汞燈，因其技術品質的原因，啟輝點燃壽命在2-3個月左右，本案例計算取其壽命的最大值3個月，1年1盞燈需更換12個月3個月4盞。400W汞燈的市場售價在2328元左右，本案例計算取其價格的最小值23元。因此，1盞燈1年節省更換購燈費用4盞23元92元7、替代后，1盞燈1年節省的總效益對原高壓汞燈實施合同能源管理節電改造后，在地面照度提高值，較原來提高3倍原來的4倍，照明效果與質量有大幅度提高的前提下。1盞燈1年節省的總效益1年節省電費1317.6元節省的購汞燈費用92元1409.6元8、替代后，1盞燈3年節省的總效益對原高壓汞燈實施合同能源管理節電改造后，在地面照度提高值，較原來提高3倍原來的4倍，照明效果與質量有大幅度提高的前提下。1盞燈3年節省的總效益1年節省的總效益1409.6元34228.8元（二）、改造金屬鹵化物燈后節電效益(每天按24小時開燈計算)1、替代后，1盞燈節省的電功率金鹵燈電功率519W節能燈電功率64W455W2、替代后，1盞燈1天節省的電度數每天開燈24小時455W24小時10.92度3、替代后，1盞燈1天節省的電費數每天開燈24小時10.92度綜合電價0.463元度5.06元4、替代后，1盞燈1個月節省的電費數每天開燈24小時每天5.06元30天151.8元5、替代后，1盞燈1年節省的電費數每天開燈24小時每月151.8元12個月1821.6元6、替代后，1盞燈1年節省的原來用于維護更換金鹵燈的購燈費用數原來的金鹵燈，其啟輝點燃壽命在1年左右， 1年1盞燈需更換1盞。400W金鹵燈的市場售價在6080元左右，本案例計算取其價格的最小值60元。因此，1盞燈1年節省更換購燈費用1盞60元60元7、替代后，1盞燈1年節省的總效益對原金鹵燈實施合同能源管理節電改造后，在地面照度提高值，較原來提高25，照明效果與質量有較明顯提高的前提下。1盞燈1年節省的總效益1年節省電費1821.6元節省的購汞燈費用60元1881.6元8、替代后，1盞燈3年節省的總效益對原金鹵燈實施合同能源管理節電改造后，在地面照度提高值，較原來提高25，照明效果與質量有較明顯提高的前提下。1盞燈3年節省的總效益1年節省的總效益1881.6元35644.8元八、照明節能合同能源管理實施后照明質量對比分析評估（一）、改造高壓汞燈后照明質量對比分析評估1、色溫與光色（1）、原有400W高壓汞燈，色溫4000K左右，模擬日光色。照明環境對人的視覺情緒調動不夠，易產生懶散感覺。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，色溫6500K左右，太陽光光色。照明環境明亮、清晰、舒適，人的視覺情緒高漲，有利于提高生產效率。2、光譜能量分布結構與可見光比例（1）、原有400W高壓汞燈，光譜能量分布結構不合理。產生光通量中，含有較多的紫外光和較多的藍色光，可見光比例低。有效視覺光效低，有效視覺照度低。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，光譜能量分布結構接近于太陽光的光譜能量分布，與人眼視覺函數曲線基本相一致。產生光通量中，可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高。3、光譜能量分布結構與顯色能力（1）、原有400W高壓汞燈，光譜能量分布結構不合理，光通量顯色指數R值在20左右，顯色能力很低。照明環境產生嚴重的色偏差，不能正確地辨識彩色物體的真實顏色。在400W高壓汞燈照明環境中的雙手，顏色暗淡灰青色，缺少血紅色彩感。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，顯色指數R值在85左右，接近于太陽光的R值100，顯色能力高。照明環境色彩逼真，能夠正確地辨識彩色物體的真實顏色。青島法蘭克節能燈照明環境中的雙手，血紅色彩感鮮艷真實，與太陽光下的顏色基本一致，富有生機。4、頻閃與頻閃效應危害（1）、原有400W高壓汞燈，由于將50Hz工頻交流電源直接加到光源發光體上，驅動其點燃發光。頻閃深度高達65，頻閃效應危害嚴重。運動物體的運行軌跡視覺感不真實，視覺定位感差；照明環境視覺疲勞度嚴重；導致生產效率低下。用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，產生多道色彩不同的光環。并且各道光環，會隨著陀螺旋轉速度的變化，表現出旋轉方向、旋轉速度、色彩的隨機變化，并且圖案的顏色較深、變化極為豐富。表明高壓汞燈的頻閃與頻閃效應危害非常嚴重。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，采用高頻電能變換器做為驅動功率源，電能變換器的AC-DC-AC變換頻率達45Khz，加在光源放電發光體上的電能量為高頻電功率。頻閃深度小于5，無頻閃效應危害。運動物體的運行軌跡視覺感真實、清晰，視覺定位感準確；照明環境舒適，視覺不疲勞度；有利于提高生產效率。用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，僅是多道黑白相間的光環。并且各道光環，在陀螺旋轉速度的變化過程中，表現出旋轉方向、旋轉速度均穩定不變化。與在太陽光下旋轉的效果基本一致。表明青島法蘭克節能燈無頻閃效應危害。（二）、改造金屬鹵化物燈后照明質量對比分析評估1、色溫與光色（1）、原有400W金屬鹵化物燈，色溫4500K左右，模擬日光色。照明環境對人的視覺情緒調動不夠，易產生懶散感覺。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，色溫6500K左右，太陽光光色。照明環境明亮、清晰、舒適，人的視覺情緒高漲，有利于提高生產效率。2、光譜能量分布結構與可見光比例（1）、原有400W金屬鹵化物燈，光譜能量分布結構不合理。產生光通量中，含有約36紫外光和較多的藍色光，可見光比例低。有效視覺光效低，有效視覺照度低。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，光譜能量分布結構接邁于太陽光的光譜能量分布，與人眼視覺函數曲線基本相一致。產生光通量中，可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高。3、光譜能量分布結構與顯色能力（1）、原有400W金屬鹵化物燈，光譜能量分布結構不合理，光通量顯色指數R值在40左右，顯色能力較低。照明環境產生嚴重的色偏差，不能正確地辨識彩色物體的真實顏色。在400W金屬鹵化物燈照明環境中的雙手，顏色暗淡灰青色，缺少血紅色彩感。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，顯色指數R值在85左右，接近于太陽光的R值100，顯色能力高。照明環境色彩逼真，能夠正確地辨識彩色物體的真實顏色。青島法蘭克節能燈照明環境中的雙手，血紅色彩感鮮艷真實，與太陽光下的顏色基本一致，富有生機。4、頻閃與頻閃效應危害（1）、原有400W金屬鹵化物燈，由于將50Hz工頻交流電源直接加到光源發光體上，驅動其點燃發光。頻閃深度高達65，頻閃效應危害嚴重。運動物體的運行軌跡視覺感不真實，視覺定位感差；照明環境視覺疲勞度嚴重；導致生產效率低下。用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，產生多道色彩不同的光環。并且各道光環，會隨著陀螺旋轉速度的變化，表現出旋轉方向、旋轉速度、色彩的隨機變化，并且圖案的顏色較深、變化極為豐富。表明金屬鹵化物燈的頻閃與頻閃效應危害非常嚴重。（2）、法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，采用高頻電能變換器做為驅動功率源，電能變換器的AC-DC-AC變換頻率達45Khz，加在光源放電發光體上的電能量為高頻電功率。頻閃深度小于5，無頻閃效應危害。運動物體的運行軌跡視覺感真實、清晰，視覺定位感準確；照明環境舒適，視覺不疲勞度；有利于提高生產效率。用頻閃專用檢測陀螺檢測，旋轉的陀螺上的圖案，僅是多道黑白相間的光環。并且各道光環，在陀螺旋轉速度的變化過程中，表現出旋轉方向、旋轉速度均穩定不變化。與在太陽光下旋轉的效果基本一致。表明青島法蘭克節能燈無頻閃效應危害。九、照明節能合同能源管理實施后地面與空間有效視覺照度感的評估用青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，對原高壓汞燈和金屬鹵化物燈，實施照明節電合同能源管理改造后。生產車間地面的有效視覺照度感和空間有效視覺照度感，表現出以下特點：1、改造后，在生產車間多個地點對地面照度值進行實測：最低的地點48Lx，最高的地點56Lx，大多數地點在50Lx左右，且偏高的占多數。為述術方便，我們取其大多數值的整數值50Lx。2、改造后，生產車間地面照度：較原高壓汞燈的12Lx，提高3倍原來的4倍以上。較原金屬鹵化物燈的40Lx，提高幅度在25以上。3、青島法蘭克6U-50W高頻率合同能源管理專用節能燈，光譜能量分布曲線，接近于人眼的視覺函數曲線；驅動功率源的AC-DC-AC變換頻率高達45Khz。光量子轉換效率高，發出的光通量為太陽光色。光通量中可見光比例高，有效視覺光效高，有效視覺照度高；顯色指數R值在82左右，顯色性能為高壓汞燈的4倍左右、金鹵燈的2倍左右；光通量平滑穩定、頻閃深度小，無頻閃效應危害。生產車間照明環境如同太