略说新型灯具的开发与研究

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1CPCS灯具的特点

CPCS在光源方面与传统的玛劈有很大的不同，尤其在封装技术上提高了发光效率，也就是将光学封装技术LENS透镜加入封装制程，以玛劈单体多晶封装为营运主轴、以玛劈背光模组、光学微结构应用于CPCS封装模组中，可呈120°至160°广角出光、提高每瓦的发光效率，CPCS无一般玛劈的光影、重叠及单颗光色不一的现象，整个模组看不到玛劈单颗光点，为目前玛劈发光源中的最佳设计。低碳环保CPCS为冷光源，长时间照明其表面温度不超过40℃，可以安全触摸，光谱中没有紫外线和红外线，即没有热量，也没有辐射，无环境污染；直流供电点亮，有效提高光线的显色指数RA≥0.7，保持被照物品的色彩真实度，保护人体的视觉，属于典型的绿色照明光源。安全节能CPCS点亮工作电压低，冷光源不会引起火灾，所需导线规格也大大低于目前照明灯具所用导线规格，因为CPCS的寿命长，其后续维护量也大大小于目前的传统灯具。直流驱动，超低功耗，电光转换效率达95%以上。耗电是白炽灯的1/8，传统日光灯的1/3，相同照明效率比传统日光灯节电70%以上，传统光源会产生大量的热能，而CPCS光源则是把电能95%以上转换为光能，不会造成能源的浪费。传统的日光灯管，使用电感式镇流器，工作时存在电能损耗大，发热量高，启动闪烁，功率因数低，寿命短，常需更换灯管、镇流器等问题。坚固耐用、寿命长在合适的电流和电压下，CPCS的使用寿命可达10万h以上。一般的玛劈使用寿命可以达到5万~8万h，比传统光源寿命长10倍以上，可以长期使用而无需更换，达到免维护。CPCS是被完全封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都要坚固。适应恶劣环境CPCS是对玛劈器件的温升和防水密封进行根本性的改进，发热少、温升低，具有防水密封的优点，特别适合恶劣环境（如水电工程潮湿的地下廊道）的照明。2CPCS廊道照明方案目前大坝地下廊道的照明主要是采用白炽灯或节能日第36卷第3期水电站机电技术Vol.36No.3862013年6月光灯方式，廊道潮湿的工作环境使得灯具寿命短、故障率高。采用节能日光灯虽然比白炽灯省电，但灯具供电电压为交流220V，易发生漏电安全事故，维护工作量大。而低压白炽灯虽然安全些，但能耗很高。廊道照明方案的选择不仅要考虑廊道潮湿的工作环境，还需考虑节能和维护简单。CPCS灯具具有节能、防水、温升低、寿命长和工作电压低的特点，适用于水电站地下廊道的照明。但CPCS灯还处在试验阶段，还未制定具体标准和规定，市场上无统一的定型产品。一般玛劈产品的亮度要求恒定的工作电流，玛劈两端的正向电压少量的增加，都会使玛劈正向电流大幅度的上升，使玛劈的温度成直线上升，从而加速玛劈光衰，使玛劈的寿命缩短，严重时甚至烧坏玛劈。因此，在地下廊道的照明中，由于距离长，要解决线路电压降对发光片亮度和寿命的影响；而且廊道环境潮湿，甚至漏水，要求灯具产品适用潮湿环境，要求发热少、温升低、安全性好。

2CPCS照明方案设计

灯具采用单片6WCPCS发光片，铝合金散热外壳加前盖密封处理，后部接线端子不密封的方式。灯具采用铝合金外壳散热，良好的散热为CPCS发光片提供持续稳定的工作环境，通过在灯具内配置MORNSUN500mA恒流模块，消除供电线路电压降对CPCS灯片产生的不利影响，保证线路电压在14V~32V范围内均可使CPCS发光片工作电流保持在恒流状态，发光灯片恒定功率在6W左右，既保证了照明线路的首端和末端CPCS的亮度恒定，又使得灯片不会过载和发热。廊道照明方案考虑在廊道拱顶部中间位置每隔5m左右布置一组CPCS灯具，保证灯具下方2m平面的平均照度不低于20lux，间距的设置可根据照度的要求进行调整。现场试验现场试验选择了向家坝水电站工程大坝的地下廊道，向家坝水电站工程大坝地下廊道是特殊的区域，部分廊道存在瓦斯、有毒易燃气体甲烷和硫化氢等，照明系统除了要适应廊道的潮湿环境和易漏电因素外，还需具有防爆和防瓦斯的功能。试验内容包括：分析国内外玛劈照明相关资料，制定大坝地下廊道CPCS照明方案；分析计算廊道内照明亮度，确定CPCS灯具功率、型式及布置；根据CPCS发光片的特点和廊道环境要求，确定CPCS照明灯具的导热件、电路板及恒流回路，解决线路电压降对CPCS灯具工作环境的影响；安装调试，验证对比试验大坝廊道CPCS照明系统，测试结果、跟踪运行，分析改进，总结成果。在地下廊道的一端的墙面上安装一个400W供电电源，将交流220V转换为直流24V为所有CPCS灯具供电，24V为安全电压，同时电源设计具有过载保护和短路保护功能，如果电流过载，电源自动限制24V电源输出，保证廊道内照明灯具的设备安全，避免由于漏电短路引发瓦斯爆炸。在向家坝地下廊道现场安装时，发现廊道较宽，为保证廊道内照明亮度，采用拱顶部双排灯具布置，在廊道顶部间距0.6m两侧各布置一个灯具，试验廊道内布置20组灯具。电源输出线路由2根干线组成，选用4mm2的多股铜绞线，外套PVC护管布置在廊道拱顶。CPCS灯具现场运行向家坝大坝地下廊道CPCS试验照明自2010年9月安装投运后至今，在近2年的长期持续照明中，灯具经受了潮湿环境的严峻考验，未发生任何故障，灯具及电源设备运行稳定，绝缘良好、无噪音、温升正常。CPCS灯具亮度较普通照明有很大提高，且耗电小、安全，适应廊道潮湿的恶劣环境照明，运行近2年时间CPCS灯具发光片亮度也无明显变化，达到了预期效果。在设备管理方面，基本实现了免维护，大大降低了维修工作量，保证了廊道内大坝安全观测和人员交通的需要。

3结束语

通过CPCS灯具在向家坝工程大坝地下廊道的照明试验，解决了CPCS照明技术中存在的技术难点和灯具适用地下廊道潮湿恶劣环境的问题。CPCS照明产品能适应水利水电工程大坝地下廊道潮湿环境、漏水易漏电的工作环境，是可以广泛推广应用的工程地下廊道照明产品。CPCS照明产品比原有白炽灯或节能日光灯照明产品能耗小，符合国家节能减排的应用需求和水利水电工程的应用特点，具有好的应用前景。

作者：李建辉李伟高季章袁平路单位：北京中水科水电科技开发有限公司