电力电子技术在绿色照明中的应用及绿色照明的发展研究

李彬彬

中国核电工程有限公司华东分公司，浙江 嘉兴 314300

0 引言

科技的进步可以进一步提升照明系统的舒适度，在构建绿色照明系统的过程中，大量使用的电力电子元件，为新型电力电子技术的应用提供了重要的基础。从最终结果上看，电力电子技术促使电源系统朝着集成化和模块化的方向发展，电源的体积更小，采用的技术更加先进。电力电子技术的应用可以有效提升照明系统的综合功能，对于促进绿色照明系统的发展具有十分重要的意义。

1 电力电子技术在绿色照明中的应用价值

1.1 节约能源

照明消耗的电能在建筑物总体的消耗中占比较大，电力电子技术的有效应用可以提升照明系统的效率。通过精准控制照明系统的开关，可以在保障照明系统正常使用的基础上，进一步提升照明系统的覆盖率，缩短照明时间，减少电能的浪费，进而达到节约能源的目的[1]。例如，使用IGBT镇流器改造照明系统，可以将电源提供的电流转化为50 Hz的交流电，从而提升照明系统的使用效率。同时，利用智能感应系统，可以根据空间的使用情况实时调整照明亮度，通过电力电子技术与传感技术的有效结合，提升照明系统的生态水平，并进一步确保照明系统的可靠性和有效性。

1.2 保护环境

传统照明系统在运行的过程中，会发热并产生较多的温室气体，在影响室内舒适度的同时，还给环境带来了负面影响。绿色照明技术可以有效降低灯具的温度。例如，使用智能LED照明系统，一方面可以利用电力电子技术的智能化、自动化管理优势，精准控制照明亮度和照明时间；另一方面，LED灯具在照明过程中几乎不会出现发热的问题，同时其材料不会对室内环境、空气造成污染[2]。现阶段，基于电力电子技术的谐振开关也在飞速地发展和进步，无功补偿的零电压开关可以进一步减少照明系统在运行过程中的电能消耗，从而加强绿色照明系统的生态功能。

1.3 提升照明质量

在照明过程中利用电力电子技术，可以有效改善照明系统的频闪问题，在保证照明亮度的同时，增加照明的舒适度。例如，现阶段的绿色照明系统主要采用50 Hz的交流电，在实际使用过程中，很容易导致照明灯具出现闪烁现象，这种情况会影响照明效果，在此环境下工作、学习很容易导致人的视力受损。现阶段常用的视力保护灯具充分利用了电力电子技术的优势，使用变频器解决了灯具的闪烁问题，并优化和改进了照明效果[3]。此外，医疗照明系统也充分利用了电力电子技术，在解决照明频闪问题的同时，还可以进一步提升照明系统的可靠性。例如，电力电子技术在无影灯中的应用使无影灯的照明更加稳定、高效，从而满足手术、科研等对照明环境的要求。

1.4 优化照明系统

1.4.1 改进电路、照明器件

过去，在照明中常使用白炽灯和日光灯，其能耗较大、照明效果不佳，同时，由于电源的不稳定性，导致白炽灯和日光灯的使用寿命较短、容易烧坏。现阶段采用的节能灯，自带电路调整系统或者可以外置电子镇流器，可以有效提升照明电路的可靠性，进一步确保照明质量。随着技术的发展，传统的电感镇流器逐渐被淘汰，现阶段最常用的电子镇流器是高频交流电子镇流器。高频交流电子镇流器可以确保电路始终保持在高频交流的状态，并通过低压稳定的供电来确保照明系统的正常工作，最终实现良好的节能效果[4]。

1.4.2 改造光源

为了保护环境，应对能源紧缺所带来的现实影响，需要改造光源，节能灯的利用是光源改造的一个重要方向。利用电力电子技术，还可以通过光纤照明及太阳能光伏发电系统进一步发展绿色、清洁型光源。其中，光纤照明系统是具有代表性的清洁型光源的应用，其利用导光线缆可以将自然光引入建筑的照明系统，常用于商业领域的照明，如珍贵物品的展柜照明、商场照明等。光纤照明系统具有良好的稳定性，同时能够确保照明的广度和范围，从而可以提升照明效果。太阳能光伏发电系统也是清洁能源的代表性应用，随着光伏蓄电池、光伏功率优化器等的发展，太阳能光伏照明系统更加可靠，同时具备更好的照明效果。

2 电力电子技术在绿色照明中的具体应用

2.1 高频交流电子镇流器

电力电子技术在绿色照明技术中的常见应用方式是使用高频交流电子镇流器来提升照明系统的可靠性、减少灯具的电能消耗。该应用模式与单相半桥谐振逆变电路有较多的相似之处，其采用的电子元器件较少，技术较简单，具有较高的经济性，并且应用范围极广。但是，现阶段的高频交流电子镇流技术存在一定的问题。对照明电源进行整流之后，会对逆变电路直接供电，从而造成电磁波污染；在运行过程中有可能产生电磁波，从而对周边其他电气设备造成不良影响；高频交流电子镇流器在应用过程中会导致三相电网变化出现一定的偏离，从而打破三相均衡的状态，影响照明效果。在实际使用高频交流电子镇流器的过程中，可以采用调光控制法，根据用电环境及照明效果的需求，调整高频交流电子镇流器的脉冲效果，确保不同的电路开关能够同步导通，并确保开关闭合过程的安全性和稳定性。调光控制法运用在调光开关中，还可以调整控制角，从而改善电源的输出波形，使电源提供的电压更加稳定，从而确保照明系统的使用寿命和照明效果，并进一步提升照明系统的节能效率。

2.2 高频软开关技术

现阶段，电力电子技术主要朝着集成化、微型化、模块化的方向发展，其在高频软开关技术中的应用同样如此。一方面，需要保证高频软开关的体积更小，并减少在开关过程中产生的损耗及电子干扰等问题；另一方面，还需要从技术角度，实现零电压、零电流的开关闭合状态，从而进一步降低开关损耗，达到良好的照明节能效果。高频软开关技术主要利用电容电感形成谐振网络，并通过换流支路形成谐振波。使用高频软开关技术还可以提升照明电路的抗干扰能力，并进一步提升照明的安全系数。此外，应用高频软开关技术时，可以通过使用电子镇流器来减轻照明器件的重量，并减小其体积，从而降低照明损耗率，并减少开关噪声，实现绿色照明。

2.3 智能照明系统

照明系统的智能化水平是评价其可靠性的重要指标。随着经济水平的提升，人们对高质量生活的要求提高，使照明系统朝着智能化控制的方向发展。现阶段，智能照明系统使用的技术以电子感应技术及电力电子技术为主。一方面，使用智能照明系统可以实时跟踪监控电源的供电情况，自动平滑地调整照明电路中的电压和电流，从而确保照明系统的稳定开关，并减少不均匀复核对照明系统的不良影响；另一方面，可以通过电磁调压技术有效降低照明过程中的功率消耗，并降低线路整体的工作温度，从而改善照明系统的工作状态和工作环境，为确保照明系统的质量和效果提供保障。智能照明系统不但可以针对使用者的需求进行智能化的照明管理，还可以根据各个区域的具体照明情况及灯光敏感度、照明供电等进行自动化调节。例如，智能照明系统可以在无人区域改变照明的强度或者关闭照明系统。

智能照明系统最大的特点是可编程性，利用可编程的控制模组，可以对不同区域、空间的照明进行差异化调节。例如，大厅照明需要提升照明的强度和覆盖率，卧室等私密空间需要提升照明的舒适度。在满足不同环境、空间对照明系统不同需求的同时，智能照明系统还可以进一步保障照明系统的可靠性。现阶段，可编程的智能照明控制系统已经成为绿色照明的主要发展方向，其不但可以减少建筑物使用过程中的电能消耗，还可以进一步提升建筑物的综合管理水平。

3 绿色照明的发展方向

3.1 单调性照明的多元化发展

现代社会的发展使人们的照明需求更加丰富，如在景观照明中，不但追求照明效果，还追求自然照明的美感。绿色照明的发展过程需要遵循生态化的发展需求，现阶段，绿色照明器件的照明效果主要朝着自然光照的方向发展。绿色照明在模仿自然光照的同时，还会模拟光照的环境，如模拟树荫空间的光照，以加强人与自然之间的和谐共处，并进一步提升照明空间的舒适度。绿色照明的需求正在从单一地满足基本照明需求朝着自然、人文、生态融合的多元化方向发展，在满足人们对生活品质的高要求的同时，也要让照明系统更加符合人们的生活环境，为人们提供自然、舒适的生活与工作空间[5]。

3.2 光伏发电在建筑照明中的应用

传统建筑的景观照明设计主要集中在灯光色彩设计上，这种照明设计方式很难起到良好的照明效果，同时会造成巨大的电能和资源浪费。通过使用光伏发电系统及绿色照明系统，可以有效结合照明和光伏发电的优势，进一步增强景观照明的自然感和绿色化水平。一般来说，在设计建筑整体的绿色照明时，会在建筑顶端安装太阳能光伏发电系统，并将其与建筑照明进行有效融合[6]。同时，还需要优化光伏发电系统，使其与建筑物一体化，并实现供电方式的多元化。通过有效利用清洁能源，可以减少建筑物的电能消耗，并进一步提升建筑物绿色照明系统的工作效率，这也是现代城市建设发展过程中建筑照明的主要发展方向。

3.3 LED照明的产业化、智能化

LED照明是现阶段绿色照明的核心与主要发展方向，随着LED技术的发展，LED照明产品的封装、外延芯片的可靠性得到进一步提升，在确保LED照明系统高效、节能、绿色、环保特性的同时，进一步扩展了LED照明系统的色彩、功能、应用方向等[7]。LED照明产品在大规模生产的同时，LED的可编程优势使其在应用过程中可以编辑色彩和亮度，这不但可以应用于园林景观照明，还可以进一步提升泛光照明的应用效果。在此基础上，LED照明的节能环保性能更强[8]。

在数字智能化技术的支持下，LED技术的应用方向更加丰富。例如，现阶段采用的LED植物、农业照明可以根据实际照明需求改变LED产品的结构，使其能够满足不同环境的照明需求。同时，还可以利用通信、感应技术精准地远程控制LED照明过程。例如，可以根据实际照明环境的需求，对LED控制器进行编程，从而调节其色彩、温值等，并进一步模拟自然光照的效果，从而提升绿色照明系统的舒适度[9]。

3.4 无电光导照明技术

无电光导照明可以直接利用自然光照条件，使用导光罩收集自然光的同时，利用导光管将自然光传递至需要照明的位置[10]。利用导光管的漫散射特性，可以扩大光照的覆盖范围。即使在阴雨天，无电光导照明技术也能通过采集自然光来保持室内的光照亮度。这种技术具有无污染、绿色、清洁的特性，在使用过程中不会产生任何电能消耗，是现代建筑设计过程中绿色照明系统的主要发展方向之一。

4 结束语

综上所述，随着社会对环保和照明质量要求的提高，在绿色照明系统中应用电力电子技术的情况愈发常见。在绿色照明系统与电力电子技术共同发展的过程中，两者的有效融合可以进一步提升照明系统的节能、环保水平，并通过智能化控制，针对照明需求精准提供照明服务，从而进一步提升照明质量，为两者的共同发展提供保障。