LED光源在隧道照明中應用的技術性分析

　　(1)分段式照明

　　分段式照明是隧道照明最顯著的特點。這是由于白天隧道內部與外部道路的光環(huán)境發(fā)生了很大的變化，視覺需要有一定的適應時間才能看清道路的情況。因此，為了讓駕駛員在隧道兩端出入口處能有一個良好的視覺過渡，隧道照明被分為幾個不同的照明段:入口段、過渡段、中間段和出口段，且每個照明段的路面亮度水平要求不同，如圖1所示。其中入口段、過渡段的路面亮度水平則需要根據隧道洞外亮度來確定。

(2)加強照明

　　由于隧道白天與夜間的照明要求不同，因此對于入口段、過渡段及出口段的照明基本是由基本照明和加強照明兩部分組成，前者按中間段照明考慮，后者可用功率較大的燈具加強照明。同時，對于應急停車帶和連接通道處的照明也有相應的照明要求。

　　(3)避免/煙霧效應

　　由于隧道內部通風條件的限制，汽車排出的廢氣不易快速稀釋，容易產生集聚形成煙霧，從而產生/煙霧效應0。因此，在隧道照明設計和光源選擇上都要考慮其影響。

　　正是由于隧道照明具有如上所述的特點，我國現行的行業(yè)標準5公路隧道通風照明設計規(guī)范6對隧道照明的光源和燈具提出了如下要求:

　　(1)一般情況下宜選擇效率高、透霧性能好的光源；

　　(2)短隧道、柴油車較少的城鎮(zhèn)附近隧道、應急停車帶、人行橫通道、車行橫通道可選用顯色指數較高的光源；

　　(3)光源的使用壽命應不小于10000h；

　　(4)燈具的防護等級應不低于IP65；

　　(5)燈具應具有適合公路隧道特點的防眩裝置；

　　(6)燈具結構應便于更換燈泡和附件；

　　(7)燈具零部件應具有良好的防腐性能；

　　(8)燈具配件安裝應易于操作，并能調整安裝角度；

　　(9)燈具不得侵入隧道建筑界限；

　　(10)中間段的燈具布置應滿足低于2.5Hz或高于15Hz的閃爍頻率。

　　3、LED光源在隧道照明中的機遇與挑戰(zhàn)

　　隨著LED照明技術的飛速發(fā)展和推廣普及，LED光源在隧道照明中的應用也逐漸增多，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、可調性好等優(yōu)點在隧道照明中具有良好的前景與機遇。

　　(1)具有良好的光學性能

　　在發(fā)光效率上，雖然現階段LED隧道燈還不是發(fā)光效率最高的光源，但與熒光燈和金鹵燈相比還是具有一定的優(yōu)勢；另外，由于LED光源指向性強、體積小，在LED封裝時就可以進行配光設計，通過科學合理的二次光學設計，LED隧道燈則可實現高于高壓鈉隧道燈的有效發(fā)光效率。

　　在使用壽命上，雖然在實際應用中，由于封裝技術等方面的影響，LED光源很難達到100000h以上的理論壽命，但現階段仍有20000h左右的實際使用壽命，仍然滿足隧道照明對光源的要求，具有較高的使用壽命。

　　在光源光色上，白光LED光源可以達到80以上的顯色指數，應用于隧道照明可以使駕駛員具有更好的清晰度和可見度，大幅度提高識別能力和反應速度，避免交通事故。同時，白光LED光源的色溫也可以根據需求進行定制，因此有利于研究隧道照明中不同色溫光源的視覺功效，選擇更適合隧道照明色溫的光源。

　　(2)有利于提高隧道的照明質量

　　對于大部分傳統光源來說，一般功率高的光源往往其光效高，光通量大。因此，在道路照明時，在保證路面照度均勻度的前提下，一般選擇功率較大的光源，這樣可以提高效率，加大燈具之間的間距，減少燈桿和燈具的數量，降低成本。而對于隧道照明來說，雖然燈具的安裝無須增設燈桿，但由于傳統小功率光源光效相對較低，且需要增加燈具的數量，因此，也盡可能選用功率大的光源。

　　而對于LED光源來說，雖然應用于隧道照明的是大功率LED光源，但是其單個光源的功率一般在1W~3W之間，其隧道燈是由多個大功率LED光源通過串、并聯組合成的，因此，LED隧道燈可以根據需要進行組合，降低單個隧道燈的功率，縮短燈具之間的距離，從而帶來以下一些好處:

　　1)避免眩光

　　由于降低了單個隧道燈的功率，其亮度就會降低，從而避免在行車過程中，特別是在逆光照明條件下由于光源過亮所產生的眩光干擾。

　　2)提高亮度均勻度

　　由于燈具之間的距離較短，不易出現燈具之間的/暗區(qū)0，同時配合良好的二次光學設計，則可以大大提高隧道路面的亮度均勻度和目標可見度。

　　3)避免頻閃效應

　　頻閃效應(flickereffect)是駕駛時通過明暗周期性變化照明所產生的一種現象。閃爍頻率(即頻閃效應的頻率)f=v/s(其中v為車速，s為燈具之間距離)應滿足低于2.5Hz或高于15Hz的要求。因此，較短的燈具之間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所帶來的不舒適現象。

　　4)增強視覺引導性

　　由于燈具之間的距離短、排列有序，且LED隧道燈具有一定的亮度，容易形成一條較明亮的光帶，提醒駕駛者注意路面方向的變化，使隧道具有良好的視覺引導性，如圖2所示。

從上面所述可以看出，LED隧道燈通過科學的設計和布置，特別是采用LED帶狀光源或條形燈具，則可以大大提高隧道的照明質量。

　　(3)有利于隧道照明的智能無級控制

　　在隧道照明標準中規(guī)定，應根據洞外亮度和交通量變化分級調整入口段、過渡段和出口段的照明亮度。傳統的隧道光源(高壓鈉燈和金鹵燈)主要是靠關閉部分光源來達到調光要求，這種方式一方面會增加燈具數量和照明回路，另一方面還會降低隧道照明質量，容易產生/斑馬效應0。

　　而LED光源由于具有良好的亮度可調性，因此，可以實現按需照明、亮度無級控制。LED隧道燈的無極調光性能是其最大的優(yōu)勢與亮點之一，若結合智能化照明控制系統，采用隧道照明的智能無級控制，則白天可以根據隧道洞外實際亮度變化對洞內加強照明進行實時調節(jié)控制，下半夜則根據交通量的變化同步調節(jié)隧道的基本照明亮度，并不會產生/斑馬效應0，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)安裝維護方便

　　LED隧道燈是通過多個LED光源組裝成的模塊拼裝起來的，安裝時采用模塊式安裝，無需多余配線，安裝簡便。

　　LED隧道燈在維護方面也要優(yōu)于傳統光源的隧道燈。傳統光源的隧道燈達到壽命期限時就必須進行整個燈具的更換，而LED隧道燈由于采用的是模塊式，一旦出現個別光源熄滅的現象，只需更換其中的那個模塊，而不會造成整個燈具無法使用，從這個角度來看，LED隧道燈也存在節(jié)約能源的優(yōu)點。同時，由于LED光源的壽命長，意味著無需經常進行更換，從而減少了交通中斷的潛在性，降低了為此支付的維修費用。

　　雖然LED光源在隧道照明中比傳統光源更具上述一些優(yōu)勢，且正在隧道照明領域推廣，但LED光源在隧道照明普及和應用方面仍需面臨以下一些挑戰(zhàn)。

　　(1)價格高

　　價格高是LED推廣應用不可回避的問題，尤其是大功率型LED光源的價格較高。一盞100W的LED隧道燈與一盞150W的高壓鈉燈的功效差不多，但一