1、隧道 LED 照明技术摘 要：随着我国交通事业的迅速发展，隧道作为道路的一部分得到了长足的发展，隧道照明是隧道的基本组成，照明耗能在隧道运用在中成本中占了很大比重。LED 隧道照明以其优异的性能正成为当今世界高速公路、隧道和城市道路照明的主流光源。本文从“绿色照明”理念及隧道照明的特性出发，对 LED 照明技术及其节能效应进行了综述。 关键字：绿色照明；隧道照明；LED 中图分类号： J914 文献标识码： A 0 引言 过去，我国公路道路等级普遍很低，公路隧道很少，长、大隧道更是难见。由于公路隧道具有缩短公路里程、提高运输效应、利用地下空间、节省用地和保持生态环境等优越性，公路隧道被广泛采用
2、以提高道路等级1。随着国家高速公路网规划“7918”的实施，迎来了山区高速公路建设的高峰，隧道作为道路的一部分得到长足的发展。 为了保障行车安全，根据国家照明标准，超过 100 米得隧道就应该配置通风照明设备。在我国，照明用电两约占全社会用电量的 12%，道路照明用电量约占其中的 20%-30%，在隧道中，为了保证行驶的安全性和舒适性，无论白天和黑夜都离不开照明，故隧道照明用电在道路运营成本中占到了很大的比重。 20 世纪 80 年代，随着全球能源危机及全球环境保护浪潮的兴起，保护环境，节约能源成为全人类的共识。 “绿色照明”是九十年代初国际上对采用节约电能、保护环境照明系统的形象性说法。美国
3、、英国、法国、日本等主要发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计划，取得了明显效果。照明的质量和水平已成为衡量社会现代化程度的一个重要标志，成为人类社会可持续发展的一项重要措施，受到联合国等国际组织机构的关注。 2 公路隧道照明 隧道是一种特殊的管状构造物，与洞外明亮宽敞的道路不同，车辆通过隧道是一个从明亮进入黑洞，又从黑洞走向明亮的过程，对于由明到暗或者由暗到明需要一个适应过程，在适应过程中，按现有规范认为司机很难辨认洞内路面目标或物体，因而产生视觉和心理的障碍，使行车显得不安全。隧道照明的目的就是通过设置灯具认为调节亮度将亮度的过渡变化控制在人的视觉适应曲线范围内，减轻亮度急剧
4、变化，保证行车的安全性和舒适性。为此，隧道照明通常分为接近段（黑洞现象） 、入口段（暗适应） 、中间段（保证停车视距）和出口段（“亮洞”或“黑洞”现象）1-2。 3 隧道 LED 照明技术 隧道照明与普通道路照明不同因为其全天候 24 小时都必须亮灯, 白天的照明强度比夜间的照明强度反而要更强，可以相象隧道电力费用成为运营成本的重要一环；加上隧道照明不同于一般的道路照明，有其明显的特殊性，包含把人对明暗的适应能力、明暗过渡的空间与照明等；这些都反映在隧道照明的设计中，更是对使用者的安全有着不可分隔的关系。 要在隧道照明实现节约能源、提高照明效果并保证行车的安全性和舒适性，通常可以从照明亮度、亮
5、度均匀度、眩光、频闪效应等来考虑。随着我国道路交通建设的迅速发展，公路隧道的建设规模及数量也越来越大，隧道照明也由此出现了如节能、安全等亟待解决的问题，随着 LED 光源技术的日渐成熟，LED 光源在隧道照明中的运用也逐渐增多， LED 光源由于其体积小、环保性能好、安全稳定、发光效率高、可调性好等优点在隧道照明中具有良好的前景与机遇3。 LED 照明亮度及节能数据测试 某隧道照明测试数据如表 1、表 2、表 3 所示。 表 1 隧道照明全开状态路面平均亮度设计值与实测值 cd/m2 种类 高压钠灯 LED LED 比高压钠灯亮百分比（%） 段落 设计亮度 实测平均亮度 实测平均亮度 入口段
6、108.0 110.44 125.58 13.71 过渡段 1 32.4 32.59 40.14 23.17 过渡段 2 10.8 10.86 15.24 40.33 基本段 3.6 3.63 6.14 69.15 出口段 18.0 18.06 19.80 65.00 通过对比，可以看到 LED 灯具的各段亮度比高压钠灯要高，根据实际用电量测量结果知道，每年 LED 可比高压钠灯节约有点量 201079 度，节电高达 53.14%，按 0.8 元/度计算，每年可节约电费 160862.8 元。故在满足亮度要求下，LED 具有显著的节能效果。 表 2 隧道照明夜间平均亮度设计值与平均值 cd/m
7、2 种类 高压钠灯 LED 段落 设计亮度 实测平均亮度 实测平均亮度 入口段 3.60 4.67 7.02 过渡段 1 4.11 6.30 过渡段 2 4.02 6.42 基本段 4.08 5.93 出口段 4.02 5.62 表 324h 正常控制状态下的用电量 度 种类 72h 全开 实际用电量 全开 12h 平均用电量 实测全开 12h 用电量 实测夜间 12h 用电量 24h 实用电量 LED 2374.8 395.8 397.8 90.0 485.8 高压钠灯 5313.0 885.5 887.8 151.2 1036.7 备注 72h 实际测 量值 72h 实际测 量值/6 基本
8、照明状态 正常控制状态 (2)避免眩光、提高亮度均匀度及避免频闪效应 隧道中大功率 LED 光源可根据需要进行并、串联组合，降低单个隧道灯得功率、缩短灯具之间的间距。由于降低了单个隧道灯得功率（满足亮度要求的条件下） ，其亮度就会降低，从而避免在行车过程中，特别是逆光照明条件下由于光源过亮所产生的眩光干扰。由于灯具之间的距离较短，不易出现灯具之间的“暗区” ，同时配合良好的二次光学设计，则可以大大提高隧道路面的亮度均匀度和目标可见度。 频闪效应与明暗的亮度变化、明暗变化的频率、频闪的总时间有关系。这三者与所使用灯具的光学特性、车辆的行进速度、照明器安装间距、隧道长度有关。亮度分配较均匀的光源也
9、利于减弱频闪效应所带来的不舒适现象。 （3）有利于隧道照明的智能无级控制 隧道照明标准规定，根据洞外亮度和交通变化分级调整入口段、过渡段和出口段的照明亮度。传统的隧道光源（高压钠灯和金卤灯）主要是靠关闭部分光源来达到调光要求，这种方式一方面会增加灯具数量和照明回路，另一方面还会降低隧道照明质量，容易产生“斑马效应” 。 LED 光源具有良好的亮度可调性，采用 LED 可以实现灯具的无极调光，可以结合洞口的亮度来动态改变隧道照明的亮度，充分发挥 LED 隧道照明灯具的技术特点，进一步提高 LED 隧道灯具的节能效果，实现智能化的隧道照明，且不会产生“斑马效应” ，有效避免过度照明，在满足安全舒适
10、的前提下最大限度地节约照明能耗。Spark 专利智能 LED 隧道灯可实现电脑调光，温度控制，自动巡检，仰角/水平角度可调等功能。灯具光效 80lm/W，节能率 70%。 4 结语 LED 光源作为新一代的照明光源，以其高效、节能、环保等优点得到国家和地方政府的大力支持和推广。其应用领域与逐渐由信号指示、应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学性能外，还具有避免眩光及频闪效应、提高亮度均匀度、采用智能无级控制3等优势，这位 LED 光源在隧道照明中的应用带来了很好的机遇。 虽然目前大规模应用 LED 隧道灯还存在着很多难点和挑战，但是，随着大功率白光 LED 技术的进一步发展，LED 隧道灯光热电整体系统技术的不断成熟，人们节能和环保意识的进一步增强， LED 技术必将在隧道照明应用领域缔造半导体照明行业的新未来。 5 参考文献 1王成，隧道工程M.北京：人民交通出版社，2009 2 李志强，吴冠，LED 灯在公路隧道照明中的节能应用，技术，2009 3 杨 超，王志伟，公路隧道照明节能技术，现代隧道技术，2010,4
