高效燈具反射器實現照明用電大節能

畢海蛟 史文學

眾所周知，電燈、路燈、霓虹燈、探照燈、搜索燈在我們的生活中無處不在，看似極為普通，與高新技術毫不相干，但實際上卻與之有著千絲萬縷的聯系。據統計，空間照明用電約占我國發電總量13%以上，隨著城市化和城市現代化建設的可持續發展，其年增容量將相當巨大。以目前我國路面空間照明為例，路燈配置量已超過1億盞，按每盞路燈400瓦計算，年均耗電量約為1460億千瓦時，約占我國全年發電總量近0.5%。國內外電氣照明領域以節能為目標的技術創新多集中在電光源上，十幾年來在金鹵光源、無極光源、緊湊型熒光光源及LED光源技術上相繼獲突破。而我國正在使用的照明燈具，其光效卻多為60%以下，通俗地講燈具反射器大多屬于粗放級技術產品。也就是說有40%光通量被燈具浪費掉了，也可以說光源節約的電能被燈具消耗掉了。因此，如何通過技術集約化創新大幅提高燈具光效，實現節能目標，已成為光學照明燈具設計專家們迫切想要攻克的技術難題。

節能—科技先行

上世紀90年代中期，我國著名光學照明燈具設計專家、哈爾濱工業大學教授趙恒謙教授就敏銳地認識到要實現節能節電，提高燈具光效是一條可行之路。

公司自創辦之初，趙恒謙教授就將其定位為實現集約化技術創新轉型的高新技術企業，一直與哈爾濱工業大學應用技術研究所以產學研充分合作模式，對配置各類高效光源（金鹵燈、鈉燈、無極燈、節能燈、LED燈）的燈具反射器進行了長期系統研發。公司已完成的第一代創新項目，高效節能照明燈具廣泛應用于體育場館、工礦企業、道路照明、高桿燈等方面；并于2005年完成了第二代高效節能照明燈具反射器的研制和開發，獲得國家級科技型中小企業創新基金項目的重點支持（專利號：ZL03260447.5），該項目于2005年8月29日通過科技部驗收。第二代高效節能燈具的光效較第一代提高10%，是目前國內乃至國際領先產品。產品廣泛用于黑龍江省、遼寧省以及全國冶金系統和鐵路系統等各個領域。產品已通過GB/T19001-2000-ISO9001：2000質量管理體系和3C認證。

長期從事科研工作的趙恒謙教授明白科技創新的重要意義，因此，作為公司總經理他領銜構建了現代燈具技術及反射器數據庫，以大幅提升燈具光效為目標，根據各類光源功能特性及配光要求，依托高端軟件進行反射器結構、三維面形優化設計，研發出鍍膜新配方、新工藝，生產高性能燈具反射器。其中，主導產品高效節能燈具反射器光效已達88.8%和86.7%，居國內頂尖和國際領先水平，其中包括各類照明燈具反射器并配套設計、生產，年產高效燈具反射器可達10～20萬只，燈具2～3萬臺套。哈爾濱世光光電技術開發有限公司董事長劉兆民談到，該產品的主要創新點是以反射器為核心部件通過光學優化設計和新材料、新膜系、新工藝的集成創新實現大幅提升燈具光效。反射器采用的新結構（鉆石面特殊角度設計）可大幅提高光效，使光的利用率達到最大化，節電50%以上；新膜系是指表面保護膜耐酸、鹽、堿，抗腐蝕性強，并具有防水和防灰塵附著性能，具有自清潔作用，無需經常清潔和維護；新材料耐高溫，具有良好的機械性能，抗沖擊性能良好；新工藝是指燈具優選配光曲線，數控模壓成形，質量優秀，通過亮化光學膜處理，實現光反射的高效率和高品質；光學膜燈膽是由上千個凸鉆面組成，實現光輸出的最大化；專業凸面設計可有效控制眩光量（軸向光弧效應）。軸向光弧可有效分解視覺眩光70%，光線柔和、均勻、舒適。

運用高效節能燈具反射器后優勢明顯，首先是低瓦數、高亮度，并已實施了成功案例。高光效150W燈具可替代普通250W燈具，適用于12米以下，照度均勻度可調；高光效250W燈具可替代普通400W燈具，適用于12～20米，照度均勻度可調；高光效400W燈具可替代普通1000W燈具，適用于20～30米，照度均勻度可調。其次，通過燈具的光距調節機構，可提高作業面亮度，減少高空光損耗，使光的利用率最大化，明顯改善照明環境。第三，從投資回報來看，選用“世光”牌高光效廠礦燈具，數量和工程造價可比原設計方案減少約12%～20%，采購燈具及工程成本差價綜合對比基本持平，同時可節約用電50%以上；公司為燈具配置的國際品牌歐司朗、飛利浦、美國通用所生產的光源、電器，品質優良，可有效降低使用單位的維護成本，使用戶真正實現投資回報快、運營成本低的目標。

目前公司開發的高效節能環保照明系列產品均采用了獨家納米材料技術、專利光學設計工藝，產品廣泛應用于路燈照明、廠礦車間、體育場館、廣播電視、賓館酒店、圖書館、廣告牌、辦公樓等，具有超高節能（等能耗超高亮度）、超長使用壽命、低眩光、抗氧化等特點。

經營—管理先行

2009 年5月，中國建筑工程質量監督檢驗所出具了一家科技型小微企業的一份GT1—J150w金鹵燈燈具有關燈具光效、配光曲線、光強分布、等照度曲線等的檢測報告，其檢測的核心數據是燈具反射器的光效即燈具反射光源能量的效率，最后得出了一份高達86.7%的數據。這一光效數據即便是國際名家燈具也不多見，這家科技型小微企業就是哈爾濱世光光電技術開發有限公司。

這家只有13人的小微企業歷經多年的努力，已完成了技術創新的集約化轉型。曾經作為清華大學高級訪問學者的劉兆民先生還告訴記者，2011年公司銷售收入雖然僅200余萬元，但人均實現稅負卻超過了1萬元。同大多數科技型小微企業一樣，實現這種技術創新集約化轉變，是相當不容易的。

為對發達國家先進燈具的新知識、新技術、新方法、新材料及新功能系統及時了解和深入研討，公司還專門構建了國內外先進燈具數據庫。因充分認識到電腦軟件設計已處于相當高層位的發達階段，甚至可以說任何成功的產品都離不開設計軟件，公司組織工程技術人員系統學習和掌握了國際高級光學設計軟件包，并在系列反射器研發、產品及工程設計實踐中形成了企業技術創新的精英團隊，實現了新技術工程和新產品的優化設計。

由于堅持誠信經營與自主創新，公司獲得了國家中小企業創新基金和高新開發區創業中心的支持，同時結合自身可支撐的經濟實力和技術操作的可行性，按研發規劃堅持開展了系統性的實驗性研發工作，積累了大量科學數據，建立了相關數據的分析模式，相繼取得技術創新成果，為實現集約化轉型奠定了基礎。2011年完成了納米級反射材料噴涂技術的實驗研究；對中國北京天文臺地區光污染進行了檢測并提出了治理工程項目的初步設計；在完成了關鍵性實驗的基礎上，企業申報了發明專利—“一種光反射裝置及路燈反射器”，并已進入實質性審查階段。

目前，公司研發的主要項目還有：構建光電反射技術實驗室及開發光源反射器檢測及分析系統；高壓及低壓鈉燈（路燈）燈具高效反射器研發及系列產品設計；LED光源曲面組合式反射器研發與系列產品設計；金鹵光源高效反射器研發與系列產品設計；無極光源高效反射器研發與系列產品設計；緊湊型節能光源反射器研發與系列產品設計；反射器反射面真空鍍膜新技術新工藝；反射器納米級反射材料噴涂技術；大城市光污染檢測及減緩光污染技術研究；反射器防爆、阻燃復合材料及結構；構建擁有自主知識產權的燈具反射器設計規范、標準、軟件及相關數據庫等。