淺談隧道LED照明技術(shù)及其發(fā)展機(jī)遇

隨著我國(guó)交通事業(yè)的迅速發(fā)展，隧道作為道路的一部分得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，隧道照明是隧道的基本組成，照明質(zhì)量直接影響到行車安全，照明耗能在隧道運(yùn)用在中成本中占了很大比重。LED隧道照明以其優(yōu)異的性能正成為當(dāng)今世界高速公路、隧道和城市道路照明的主流光源。本文從“綠色照明”理念及隧道照明特性出發(fā)，對(duì)LED照明技術(shù)及其節(jié)能效應(yīng)進(jìn)行了綜述。

0引言

　　隧道——地下人工建筑，是人類社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，人類智慧的結(jié)晶。最早的人工坑道可追溯到古代戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，作為轉(zhuǎn)移通道、庇護(hù)場(chǎng)所和引水設(shè)施等。在近代坑道被廣泛用于探礦、交通及軍事實(shí)施中，隨著現(xiàn)代交通的不斷發(fā)展，隧道在交通運(yùn)輸中的地位及重要性不斷提高。用于交通運(yùn)輸?shù)乃淼缼缀醣榧笆澜缟细鞔蟪鞘?，青函海底隧道及英法海峽隧道的修建，更是人類隧道建造史上的偉大創(chuàng)舉。

　　照明是隧道的基本組成，照明質(zhì)量不僅直接影響到行車安全，而且照明在隧道中的能耗是最大的。。在我國(guó)，照明用電兩約占全社會(huì)用電量的12%，道路照明用電量約占其中的20%-30%，在隧道中，為了保證行駛的安全性和舒適性，無(wú)論白天和黑夜都離不開照明，故隧道照明用電在道路運(yùn)營(yíng)成本中占到了很大的比重[1]。

　　1、“綠色照明”

　　20世紀(jì)80年代，隨著全球能源危機(jī)及全球環(huán)境保護(hù)浪潮的興起，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源成為全人類的共識(shí)。 “綠色照明”是九十年代初國(guó)際上對(duì)采用節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境照明系統(tǒng)的形象性說(shuō)法。1993年11月中國(guó)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委開始啟動(dòng)中國(guó)綠色照明工程，并于1996年正式列入國(guó)家計(jì)劃。

　　2、公路隧道照明

　　隧道是一種特殊的管狀構(gòu)造物，與洞外明亮寬敞的道路不同，車輛通過隧道是一個(gè)從明亮進(jìn)入黑洞，又從黑洞走向明亮的過程，對(duì)于由明到暗或者由暗到明需要一個(gè)適應(yīng)過程，在適應(yīng)過程中，按現(xiàn)有規(guī)范認(rèn)為司機(jī)很難辨認(rèn)洞內(nèi)路面目標(biāo)或物體，因而產(chǎn)生視覺和心理的障礙，使行車顯得不安全。隧道照明的目的就是通過設(shè)置燈具認(rèn)為調(diào)節(jié)亮度將亮度的過渡變化控制在人的視覺適應(yīng)曲線范圍內(nèi)，減輕亮度急劇變化，保證行車的安全性和舒適性。

　　3 、LED照明技術(shù)

　　隨著我國(guó)道路交通建設(shè)的迅速發(fā)展，公路隧道的建設(shè)規(guī)模及數(shù)量也越來(lái)越大，隧道照明也由此出現(xiàn)了如節(jié)能、安全等亟待解決的問題，要在隧道照明實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、提高照明效果并保證行車的安全性和舒適性，通常可以從照明亮度及其均勻度、眩光、頻閃效應(yīng)、照明控制等方面來(lái)考慮。

　　隨著LED光源技術(shù)的日漸成熟，LED光源在隧道照明中的運(yùn)用也逐漸增多， LED光源由于其體積小、環(huán)保性能好、安全穩(wěn)定、發(fā)光效率高、可調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)在隧道照明中具有良好的前景與機(jī)遇。

　?。?）照明亮度及節(jié)能數(shù)據(jù)測(cè)試[2]

　　五佛山隧道為隧道照明節(jié)能的試驗(yàn)項(xiàng)目，其照明測(cè)試數(shù)據(jù)如表1、表2、表3所示。

　　表1　隧道照明全開狀態(tài)路面平均亮度設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值　cd/m2

通過對(duì)比，可以看到LED燈具的各段亮度比高壓鈉燈要高，根據(jù)實(shí)際用電量測(cè)量結(jié)果知道，每年LED可比高壓鈉燈節(jié)約有點(diǎn)量201079度，節(jié)電高達(dá)53.14%，按0.8元/度計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)160862.8元。故在滿足亮度要求下，LED具有顯著的節(jié)能效果。

　　表2　隧道照明夜間平均亮度設(shè)計(jì)值與平均值　　cd/m2

　　表3　　　24h正?？刂茽顟B(tài)下的用電量　　　 度

（2）避免眩光、提高亮度均勻度及避免頻閃效應(yīng)

　　隧道中大功率LED光源可根據(jù)需要進(jìn)行并、串聯(lián)組合，降低單個(gè)隧道燈得功率、縮短燈具之間的間距。由于降低了單個(gè)隧道燈得功率（滿足亮度要求的條件下），其亮度就會(huì)降低，從而避免在行車過程中，特別是逆光照明條件下由于光源過亮所產(chǎn)生的眩光干擾；又因?yàn)闊艟咧g的距離較短，不易出現(xiàn)燈具之間的“暗區(qū)”，同時(shí)配合良好的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，則可以大大提高隧道路面的亮度均勻度和目標(biāo)可見度。

　　頻閃效應(yīng)與明暗的亮度變化、明暗變化的頻率、頻閃的總時(shí)間有關(guān)系。這三者與所使用燈具的光學(xué)特性、車輛的行進(jìn)速度、照明器安裝間距、隧道長(zhǎng)度有關(guān)。一般而言，頻閃的頻率小于 2.5和大于 15Hz 時(shí)所帶來(lái)的頻閃現(xiàn)象是可以接受。而較短的燈具之間的距離易使得閃爍頻率高出15Hz，亮度分配較均勻的光源也利于減弱頻閃效應(yīng)所帶來(lái)的不舒適現(xiàn)象。

　?。?）有利于隧道照明的智能無(wú)級(jí)控制

　　隧道照明無(wú)級(jí)控制方法是基于SCR（可控硅整流器）的控制方法。此方法根據(jù)隧道外部環(huán)境亮度變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整隧道內(nèi)部照明亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。傳統(tǒng)的隧道光源（高壓鈉燈和金鹵燈）主要是靠關(guān)閉部分光源來(lái)達(dá)到調(diào)光要求，這種方式一方面會(huì)增加燈具數(shù)量和照明回路，另一方面還會(huì)降低隧道照明質(zhì)量，容易產(chǎn)生“斑馬效應(yīng)”。[3]然而而LED光源因具有良好的亮度可調(diào)性，采用 LED可以實(shí)現(xiàn)燈具的無(wú)極調(diào)光，進(jìn)一步提高LED隧道燈具的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)智能化的隧道照明，且不會(huì)產(chǎn)生“斑馬效應(yīng)”，有效避免過度照明，在滿足安全舒適的前提下最大限度地節(jié)約照明能耗。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　LED光源作為新一代的照明光源，以其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)得到國(guó)家和地方政府的大力支持和推廣。其應(yīng)用領(lǐng)域與逐漸由信號(hào)指示、應(yīng)急照明等小功率照明拓展到道路照明及公路隧道照明等大功率照明。在隧道照明中，LED光源除了具有良好的光學(xué)性能外，還具有避免眩光及頻閃效應(yīng)、提高亮度均勻度、采用智能無(wú)級(jí)控制等優(yōu)勢(shì)，這為L(zhǎng)ED光源在隧道照明中的應(yīng)用帶來(lái)了很好的機(jī)遇。

　　5 、參考文獻(xiàn)

　　[1] 徐磊等，公路隧道照明光源的比較（J），交通環(huán)保,2010(3)：29-31；

　　[2] 賀曉利，LED節(jié)能燈在隧道照明中的應(yīng)用（J），山西交通科技，2010（2）；

　　[3] 許景峰，LED光源在隧道照明中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)（J），燈與照明，2010，34（3）：31-35；