2.照明对生理规律的影响
最近10年人们发现，人体内有一个与眼睛和生物钟相连的独立于视觉的系统。在室内环境下，眼睛对光照亮度的需求是现有标准的5～20倍。因而，如何满足眼睛对光的需求，成为现今光源发展所关注的焦点。当人们强迫自己完全背离生物钟的节奏工作和生活时，如在夜间工作或是跨越五六个时区飞行时，会引起生理循环紊乱，但是，越来越多的科学迹象证明：眼睛接受的光线不足（这里指与日照条件相比），同样会引起生理循环紊乱，影响人类的行为和健康。这是因为人体的生物钟是在光的作用下自然进化而成的机体组织。如果白天光照不充足，夜间光照时间过长，使得生物钟接受错误指令，打乱了人类原有的在自然条件下形成的生理循环规律，则使人无法正常工作。
调查表明，白天在办公室工作的人倾向于符合日照循环率的光照，这与照明工业和推广节能所提倡的维持光亮度不变的自然光加照明系统恰恰相反。可以说，从多方面来看，视觉光线就好像维生素，人们都需要它，如果不能确保经常得到满足，将会影响健康。
三、电光源的种类与特征
电气照明是最先进的现代照明方式，它是由电能转化为可见光能而发出光亮。电气照明灯具包括电光源和照明器具两个部分。电光源指发光的器件，如灯泡和灯管等，器具包括引线、灯头、插座、灯罩、补偿器、控制器等等。照明节电与整个照明灯具的选择、安装和使用都有直接的关系，这里重点讨论电光源，它是照明节电的主要器件。
照明电光源的分类方式有多种，按电光转换机理分类有两种：一种是热辐射光源，另一种是气体放电光源。
热辐射光源
热辐射光源是依靠电流通过灯丝发热到白炽灯程度而发光的电光源。
1.白炽灯
普通白炽灯是一种使用最早、最多的电光源，它的使用几乎遍及了照明的各个领域。普通白炽灯的显色性好、体积小巧、光谱连续、不需镇流器、结构简单、易于制造、价格低廉、使用方便，是应用最广的灯种。但一般白炽灯光效每W电只能发出7～151m的光，能量转换效率低，大部分能量转化为红外辐射损失，可见光不多。并且，白炽灯寿命一般只有1000小时。白炽灯光效低、寿命短的缺陷，在能源日趋紧张的今天必然成为首先被节能光源替换的产品。
近些年发展起来的涂白白炽灯、氪气白炽灯和红外反射膜白炽灯，在提高发光效率和延长使用寿命方面有了进一步的改善。涂白白炽灯是在灯泡的玻璃壳上涂以白色的无机粉末，可提高5%的发光效率，而且比普通白炽灯发光柔和、感觉舒适。氪气白炽灯是以导热率低的氪气替代普通白炽灯的氩气和氮气等惰性气体作为充填气，可减少灯丝的热损失和气化速率，发光效率可提高10%，使用寿命能延长一倍。红外线反射膜白炽灯是在灯泡玻璃表面镀上透光的红外线反射膜，把灯丝反射的红外线再反射回灯丝，借提高灯丝温度来提高发光效率，可节电1/3以上。这些新的白炽灯种，依靠在光效和寿命方面的优势，正在部分地取代普通白炽灯。
2.卤钨灯
卤钨灯是一种在灯泡内含有一定比例卤化物的改进型白炽灯。普通白炽灯在使用过程中，由于从灯丝蒸发出来的钨（W）沉积在灯泡内壁上导致玻璃壳体黑化，降低了透光性，使发光效率逐步下降，也减少了钨丝的使用寿命。卤钨丝在灯泡内除充填惰性气体外，还充入少量的卤族光素，如氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）或与其相应的卤化物，使它在灯泡内形成卤钨再循环过程，以防止钨沉积在玻璃内壳上，降低灯丝的老化速度。卤钨灯与普通白炽灯相比，发光效率可提高30%左右，高质量的卤钨灯寿命提高到普通白炽灯寿命的3倍左右，在公共建筑、交通和影视照明等方面得到了广泛的应用。
气体放电光源
气体放电光源是电极在电场作用下，电流通过一种或几种气体或金属蒸气而发光的电光源。气体放电光源的电弧具有负的伏安特性，即电压随电流的增加而下降，为使灯稳定地工作，在电路上安装了镇流器，它要同时消耗有功和无功功率，为了灯的启动还加装了启辉器等电气附件。值得重视的是，要注意减少和防止这种灯在生产过程中和在灯泡灯管废弃物中汞等重金属对环境的污染。气体发电光源的种类繁多，按充气压力大小可分为两大类：一类是低压气体放电灯，另一种是高压气体放电灯。高压气体放电灯主要有高压汞灯和高压钠灯，高压汞灯中使用最多的是荧光高压汞灯和金属卤钨物灯两种。低压气体放电灯主要有荧光灯和低压钠灯，在荧光灯中使用最多的是直管型、环管型和紧凑型荧光灯三种。气体放电光源比热辐射光源的发光效率高得多，应用广泛，市场占有率还在不断提高。
1.荧光灯
荧光灯是利用低压汞（Hg）蒸气放电产生的紫外线，去激发涂在灯管内壁上的荧光粉而转化为可见光的电光源，又称日光灯。它的发光效率是普通白炽灯的3倍多，使用寿命差不多是普通白炽灯的4倍，而且灯壁温度很低，发光比较均匀柔和。它的缺点是在使用电感镇流器时的功率因数颇低，还有频闪效应。荧光灯的应用领域极为广泛，仅次于白炽灯，是替代低效白炽灯的主要灯种。
直管荧光灯有两种类型：一种是粗管灯，也就是普通直管灯，灯管标称直径38mm；另一种是细管灯，它是一种新型管灯，标称直径26mm。细管灯是应用最多的细管灯种。粗管灯的灯管内壁一般涂以卤磷酸盐荧光粉，细管灯的灯管内壁涂以三基色荧光粉。三基色荧光粉能把紫外线转换成更多的可见光，因而细管灯比粗管灯的发光效率高。标称直径26mm的细管灯可直接使用标称直径38mm粗管灯的灯头插座，可以用电感镇流器，也可以用电子镇流器，用细管灯来替代粗管灯非常便利，是替代普通粗管灯进一步提高光效的直管灯种。
紧凑型荧光灯是镇流器和灯管一体化的新型电光源，由于灯管造型和结构紧凑而得名。它可以配电感镇流器，也可以配电子镇流器，我国常把配上电子镇流器的紧凑型荧光灯称为电子节能灯。这种灯使用三基色荧光粉，可获得很高的发光效率，再配上低功耗的电子镇流器，可以获得明显的节电效果。紧凑型荧光灯的显色性好，大幅度地改善了频闪效应，提高了启动性能，兼有白炽灯和荧光灯的主要优点。紧凑型荧光灯可直接安装在白炽灯的灯头上，在同样光通量下可节电70%～80%，是替代白炽灯最理想的电光源。
2.高压汞灯
高压汞灯是利用汞放电时产生的高气压获得可见光的电光源，它在发光管的内部充有汞和氩气，有的在内壳上涂以荧光粉，有的是完全透明的。它的发光效率与普通荧光灯差不多，使用寿命却比较长。它的缺点是显色性差些，发出蓝绿色的光，缺少红色成分，除照到绿色物体上外，其他多呈灰暗色，而且不能瞬时启动。
高压汞灯多应用在高照度的照明场所，如高大厂房、体育场馆、仓储货栈、公路街道、广场、车站、码头、停车场、立交桥、交易市场等等，是在公共场合应用很广的一个灯种。
3.金属卤化物灯
金属卤化物灯是通电后，使金属汞（Hg）蒸气和钠（Na）、铊（Tl）、铟（In）、钪（Sc）、镝（Dy）、铯（Cs）、锂（Li）等金属卤化物分解物的混合体辐射而发光的电光源。它是在高压汞灯的基础上发展起来的一个新灯种，在高压汞灯内添加金属卤化物，结构与高压汞灯相似。
金属卤化物灯比高压汞灯的发光效率高得多，显色性也比较好，使用寿命也比较长，为避免影响光电特性，使用中有位置朝向要求。
金属卤化物灯除可替代高压汞灯外，还可以用在要求显色性较好的场所，如展示厅、美术馆、康乐中心、大型公园、宾馆酒楼的室外照明等。小功率的金属卤化物灯也可作为在没启动性能要求的住宅和办公楼的室内照明，用以替代低效白炽灯。
4.高压钠灯
高压钠灯是利用高压钠蒸气放电发光的电光源。它在发光管内除充有适量的汞和氩（Ar）气或氙（Xe）气外，还加入过量的钠，钠的激发电位比汞低，以钠的放电发光为主，所以称为钠灯。
高压钠灯发出的是金黄色的光，是电光源中发光效率很高的一种电光源。它的发光效率比高压汞灯要高出1倍左右，使用寿命也比高压汞灯要长些。它的主要缺点是显色性差，但已有比普通型高压汞灯显色性好的改进型和高显色性钠灯问世。普通高压钠灯主要用于对光色要求较低的场所，已被广泛地应用在学校、体育场馆和康乐场馆等地方，在许多场合，高压钠灯可替代高压汞灯来节约照明用电。
5.低压钠灯
低压钠灯是利用低压钠蒸气放电发光的电光源，在它的玻璃外壳内涂以红外线反射膜，是光衰较小和发光效率最高的电光源。低压钠灯发出的是单色黄光，显色性很差，用于对光色没有要求的场所。但它的透雾性好，能使人清晰地看到色差比较小的物体。为保证正常工作和避免缩短使用寿命，点燃时不宜移动，尽量减少开闭次数。低压钠灯也是替代高压汞灯节约用电的一种高效灯种，应用场所也在不断扩大。
四、学校灯具和配套电器
在学校节能照明中一个常常易被人们忽视的问题是：使用气体放电光源的镇流器本身的能耗。
镇流器是气体放电灯用于启动和限流的控制器件，由于气体放电灯具有负伏安特性，要配以镇流器来启动灯的放电和限定灯内惰性气体电离升温并使水银蒸气压上升，当电子轰击汞蒸气放电后生成的紫外线激发荧光灯而发光，启动完成后镇流器起限流器的作用，使灯开始正常工作。常用的镇流器是电感镇流器。
电感镇流器是一个高感抗和高电阻的器件，一直串联在电路中与灯一起工作，不但要消耗有功功率，还要消耗无功功率，功率因数也很低，致使照明用电效率下降。电子镇流器与普通电感镇流器相比，具有有功消耗少、功率因数高、点燃速度快、无噪声干扰等优点，节电率高达75%左右，功率因数可由0.5左右提高到0.9以上。同时，由工频50Hz提高到25～40kHz高频供电，频闪效应微乎其微，有利于视力保护和生产安全，极大地减轻了视觉疲劳并减少了人身受伤害的机会。在视力健康要求较高的场合或在旋转机械作业的场所，最好不用电感镇流器。
值得注意的是，市场上销售的产品优劣并存，良莠不齐，使用电子镇流器，特别是紧凑型荧光灯，除要关注有效期外，还要防止高次谐波，尤其是防止三次谐波对电网的污染，大量使用质量低劣的产品有可能烧毁灯具，威胁其他用电设备的安全运行。
目前各国都在研究开发品质优良、可靠性好、能耗低的电子镇流器以及低能耗的电感镇流器。以一支40W/36W普通荧光灯电感镇流器为例，其自身功耗为8～10W，节能型电感镇流器功耗降为5W左右，超节能电感镇流器能耗低达3.5W，接近于电子镇流器水平。为了进一步节约照明用电，美国首先推出了室内大量使用的直管荧光灯镇流器能效标准，我国也开始实施管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值。
五、清华大学节能改造分析
清华大学是著名的高等学府，总建筑面积130多万m2，共有31个院系、41个研究所，在校生2万多人。为提高学校学生宿舍的照明质量，改善照明条件，使学生能够在舒适、明亮的环境中学习和休息，学校决定对校内宿舍的照明设施进行改造。每间宿舍照明原采用两只30～40W、T10普通直管型荧光灯，配置电感式镇流器，校舍楼道走廊采用40W白炽灯。
1.存在的主要问题
①原有的日光灯管亮度不够，宿舍桌面照度仅为110～120勒克斯，而且由于灯管光衰大，桌面照度还会进一步降低；
②电感镇流器启动电压范围小；
③噪声较大，妨碍阅读和休息，光源有明显的频闪，出现眼疲劳、烦躁等不良感觉；
④照明能耗高；
⑤更换光源的工作量大。
2.改造方案
①将原有的6000只30W/T10卤粉日光灯管全部更换为30W/T8三基色日光灯管，将原来的电感式镇流器全部更换为高功率因数的电子镇流器；
②将3000只楼道照明用白炽灯更换为YP2220/18-2U、双U18W/6400K紧凑型节能荧光灯。
3.改造结果
①校舍内的桌面照度提高，改善了学习环境。桌面原照度为110～120勒克斯，改造后照度提高到150～160勒克斯。
②光源无噪声、无频闪，消除了学习过程中出现的眼疲劳、心情烦躁等不良感觉，且节能效果明显。以26号楼为例，改造前使用408套日光灯及157只40W白炽灯，10月份用电23880kWh，改造后11月份用电 20760kWh，月节电约3120kWh。
4.改造结论
①经过半年的使用，校方认为更换后的产品性能优良，无频闪，无噪音，减轻了学生们眼疲劳、烦躁等不良感觉，保护了学生们的身体健康。
②改造后优良的效果得到了学校和学生的认可，产品不仅性能稳定、不良品率低、返修率低，而且节电效果明显。
