电磁感应无极灯是一种高效节能的新型电光源,从在国内诞生起至今不过十几年的时间,但是发展迅速。本文通过回顾我国无极灯的发展历程,进而对我国无极灯产业的发展现状进行阐述,并从经济效益和社会效益两方面对其发展前景进行分析,以期能为我国无极灯产业的发展提供参考。
1 无极灯背景
电磁感应无极灯属于第四代光源,是基于人们所熟知的荧光灯气体放电和高频电磁感应原理相结合的一种新型电光源。灯内无电极,故名无极灯。具有超长寿命、节能效果好、发光效率高、无闪烁、低维护成本、无污染等优点,可广泛应用于厂房、大厅、广场、公路、灯光工程等照明场所。自1998年国内第一盏无极灯点亮以来,无极灯凭借其高节能、低维护、绿色环保等特点,日趋成为光源市场中一支不可小觑的力量。本文通过回顾我国无极灯的发展历程,进而对我国无极灯产业的发展现状进行阐述,并从经济效益和社会效益两方面对其发展前景进行分析,以期能为我国无极灯产业的发展提供参考。2 我国无极灯产业发展现状
我国的无极灯研究工作开始于20年前,一些研究机构和企业在无极灯领域进行了大胆的尝试,取得许多进展。1998年,河北宝石集团在实验室点亮国内第一盏无极灯。随后,宝石集团正式进入高频无极灯生产领域。这是国内无极灯第一次从实验室走向市场。2003年,上海宏源照明电器有限公司把IC大规模集成电路技术应用到光源制造业,成功发明了LVD低频无极灯,并将其推向市场。2004年,随着安徽九州天极之光股份有限公司(原利辛县九州电器厂) 进入高频无极灯领域,解决了高频无极灯核心电源、高频电磁干扰、生产工艺等问题,极大地推动了无极灯产业的发展。2005年,浙江大学电子信息技术与系统研究所同元光德企业合作开发的射频无极灯技术,成功地突破了成本瓶颈,使无极灯的造价大幅度降低。2009年,全国无极灯的产量达到200多万只,企业规模也迅速扩大,无极灯日益成为电光源市场一支新兴的不可小觑的力量。2.1 产业总体布局
据网上调查和实地调研,截至2010年,国内无极灯生产企业数量已经达到146家,分布在北京、上海、重庆、江苏、浙江、安徽、广东、四川、福建、山东、河南、河北、湖北、吉林、辽宁15个省市,以广东省和江苏省居多,广东省又主要集中在深圳市和中山市,江苏省主要集中在常州市,初步形成了广东和江苏两个无极灯产业集群。 无极灯生产企业分成低频无极灯与高频无极灯两大流派。低频无极灯采用外置磁场感应发光的原理,而高频无极灯则采用内置磁场感应发光原理,两者的主要区别为散热与磁场频率不同。上海宏源照明、江苏正信集团等是低频无极灯流派的代表,而河北宝石集团、深圳格林莱照明、安徽九州天极之光股份有限公司等则是高频无极灯中的优秀企业。目前,电磁感应无极灯作为一个产业还显得很弱小,尚处于成长早期阶段,无极灯产业在产业链各个环节上均缺少具有相当规模和实力的龙头企业,产业中的大多数企业均为民营企业,企业的规模都还比较小。
2.2 技术发展现状
经过10多年的研制开发,国内科研机构和行业企业已经取得许多成果:
(1)高频功率电子技术有某些创新和突破,使工作可靠性大幅提高,体积也大幅缩小。最新研制的高频发生器可以使无极灯在-3℃低温下正常启动,应用范围和区域大大扩展。
(2)制泡技术也取得长足进展,后续的荧光粉涂粉和灯泡的排气技术也得以改进。
(3)功率磁性材料的应用,提高了电阻率,降低了功率损耗,有利于整体电光转换效率的提高。泡体因内腔过热造成磁体失磁使灯泡自熄的概率降低了,同时也有利于电光功率的逐步增大。
(4)电磁干扰问题已得到很好控制。EMC模块、导电防护网等一些特殊结构的设计大大降低了电磁干扰,使得不同功率的传导干扰和辐射干扰已符合国家规定和3C认证。
(5)无极灯产品种类多样化。有防爆灯系列、泛光灯系列、路灯系列、华灯系列、紫外线灯系列、涡流灯系列等,功率在15~400W。 经过多年的发展,无极灯的技术开发和生产工艺已经基本成熟,已具备产业化和效益规模化的条件。我国的无极灯产品的品种规格较为齐全,技术指标、产量、质量等均已处于世界领先地位。2.3 知识产权现状
据国家知识产权网统计数据,截至2009年,以“无极灯”名称申请的专利共有208项,其中发明专利54项,实用新型专利104项,外观设计专利50项。以“无极灯”、“电磁感应灯”、 “无极荧光灯”命名的所有专利共有317项,其中发明专利80项,实用新型专利159项,外观设计专利78项。 在省份分布上,上海市共有74项专利(其中上海宏源照明电器有限公司申请专利55项, 包括发明专利13项、实用新型专利24项、外观设计专利18项),江苏省申请专利55项,广东省申请专利56项,山东省申请专利20项,浙江省申请专利31项,安徽省申请专利18项(其中安徽九州天极之光股份有限公司10项,包括发明专利2项、实用新型专利5项、外观设计专利3项)。
自1997年首项无极灯专利公开以来,基本每年都有新的专利出炉,并且2007年至今无极灯专利数量急剧增加,2008年申请专利共192项,2009年共180项。 技术专利的爆发式增长表明各厂商对技术研发的重视,知识产权日益成为争夺阵地的主战场。
2.4 产业应用现状
无极灯作为第四代高效节能光源,是一个高科技含量的创新产品,有着超长寿命、高光效、高显色指数、可连续和瞬时启动等特性,这些都是其他光源所无法同时具备的,这就决定了无极灯的特殊应用场所。目前无极灯的应用主要包括以下方面:
(1)道路照明。包括景观道路、高速公路、商业步行街、交通干道、交通支路等。主要应用在城市干道、支路照明以及维护不方便的区域。比如,从2006年10月开始,南浦大桥便采用了无极灯进行照明,能耗较原来的钠灯下降34%,同时减少了维护费用,带来了良好的经济效益。
(2)隧道照明。由于无极灯采用高频工作,无频闪现象,同时还具有优异的调光性能,可以给驾驶员提供良好的视觉效果和心理感觉,因此特别适宜于隧道照明,如最近投入运行的武广高铁全线隧道均采用了无极灯照明。
(3)体育场馆照明。衡量一个体育场馆照明效果的好坏,通常可以从照度、显色指数、色温、眩光和频闪等参数来加以评价,而无极灯在这些参数方面的优势是其他电光源无法比拟的。自2004年年底,韩国南山室内网球场选用无极灯照明以来,照明及节能效果得到明显改善,获得了运动界人士的广泛好评。
(4)工厂照明。由于无极灯的发光面积大,表面亮度要低一些,使空间的眩光明显得到改善, 因此国内一些厂房已经选用无极灯代替了原来的电光源,改造后整个视野的空间比较明亮舒适,改变了原来压抑的照明环境。当然,最终无极灯的发展目标应该是进入千家万户的民用照明。目前,这一领域是众多无极灯厂商和科研机构的研究热点,有望取得突破。随着无极灯技术的快速发展,无极灯进入寻常百姓之家将指日可待。
2.5 各种相关专业会议交流情况近年来与无极灯产业直接有关的各种专业会议日趋增多,各种相关信息的交流频繁。下表列出了近几年与无极灯产业发展相关的一些学术会议。上述这些专业会议分别由省、市地方政府、高校、企业和全国性的专业学会或协会主办或承办,属全国性大型或地方性无极灯照明学术交流、产业研讨、新产品展示会。这些会议的举办,说明政府主管部门、各地方政府、各专业学会、协会和企业日益重视无极灯产业的发展, 通过会议进行学术交流、产业研讨、新产品展示等活动。了解国内外无极灯照明产业的最新发展动态,对加速发展我国无极灯产业化进程,将起到积极的推动作用。但是从政策上来看, 尚缺乏政府明确的产业政策支持,这无疑将是无极灯产业发展的一个障碍。
综上所述,随着近些年来无极灯产业的飞速发展,我国的无极灯企业逐步增多,并呈集群化发展趋势,技术发展日趋成熟、知识产权保护日益受到重视,产品应用领域逐渐拓宽,无极灯产品的品种规格较为齐全,技术指标、产量、质量均已处于世界领先地位。
3 前景展望
3.1 经济效益分析
据相关统计资料显示,我国照明耗电约占全国耗电总量的13%,城市公共照明耗电占总照明耗电的30%。在照明使用的成本中,电能的消耗约占成本的70%,设备维护费用占照明成本的 27%,照明设备本身仅占成本的3%。要真正实现低成本照明,只有采用高节能、长寿命的产品, 以节省电能消耗和减少维护使用费用。无极灯很好地弥补了传统光源在这两方面的缺陷。无极灯替代传统光源的综合费用很低, 可节约50%以上的供电设备、电线电缆、控制器件等。金卤灯、高压钠灯的启动功率是额定功率的3~5倍,平均启动时间为5~10分钟,启动期间造成电能大量的无效浪费。 道路照明上,125W无极灯的光通量与250W的高压钠灯基本相当。250W是灯泡在220V条件下的额定功率,其中还有15%的镇流器功率损耗,约40W,总耗功率约为290W。再加上高压钠灯启动时多耗费的电,250W的高压钠灯实际耗电功率大于300W。无极灯的功率是包括镇流器在内的总消耗功率,误差在±5%之内。使用125W无极灯替代250W的高压钠灯,道路照明按每晚10小时计算,一只灯每天可节省1.75度电。以合肥市为例,如果合肥市街道路灯都换成无极灯(合肥市的路灯总数约为10万只),每天可节电约18万度,每年可节电6300多万度。以电费0.8元/度计算,每年仅节省的电费就高达5000多万元,这其中还不包括使用高压钠灯损坏造成的检修和维护费用(无极灯正常寿命在60000小时,期间免维护)。因此,推广使用无极灯的经济效益可见一斑。
3.2 社会效益分析
无极灯除具有高节能、长寿命的特点之外,还具有高显色性、无频闪、无污染等特性。无极灯由于工作频率高,所以可视为“完全没有频闪效应”,它所发出的光几乎与自然光相同,不会造成视觉疲劳、更利于保护眼睛。传统光源的高频闪与我国青少年普遍存在的近视问题不无关系,无极灯的推广将极大地缓解这一问题。 日光灯、节能灯、金卤灯等传统光源,是以电能产生的高温而发光,温度越高越亮,越亮越容易坏。制造节能灯、日光灯占用大量的资源和能源,损坏的灯还产生难以回收处理的汞,破坏生态环境,造成长期的环境污染。我国2009年生产节能灯31.5亿只,自镇流荧光灯29.5 亿只,其中的70%出口。欧盟为了保护自身生态环境,规定出口国对废弃节能灯、自镇流荧光灯要100%的回收。大量的废弃节能灯、自镇流荧光灯带来了严重的汞污染,对我国的生态环境是一个极大的威胁。
有学者曾经计算,如果全国的照明全部采用无极灯,一年可节省的电力将相当于一个长江三峡的发电量,约1000亿千瓦时。而在我国目前的电力生产中,火力发电占据绝大部分,因此, 大力推广普及无极灯对我国发展低碳经济、节能减排具有重要的战略意义! 总的来说,随着能源日益紧张,节能环保成为全球的发展趋势。
发展无极灯产业完全符合党中央提出的建设生态文明、节能减排的有关政策,也能带来巨大的经济效益和社会效益。在国内外前所未有重视节能减排工作的契机下,无极灯迎来了千载难逢的发展机会。尽管我国现在的无极灯企业总体规模还偏小,无极灯产量在电光源市场的份额还比较低,但是我国无极灯产业作为新兴的高成长性产业已经初具规模,随着国家、地方、企业等各方面对该产业重视程度的提升和相应投入的增加,未来5~10年,无极灯必将凭借其在道路照明、公共照明和隧道照明等领域相比于其他电光源无法比拟的优势,取得飞速发展,无极灯产业必将有着良好的发展前景!
