浅谈隧道LED照明技术及其发展机遇

       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，照明质量直接影响到行车安全，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”理念及隧道照明特性出发，对LED照明技术及其节能效应进行了综述。

         0引言

　　隧道——地下人工建筑，是人类社会发展的产物，人类智慧的结晶。最早的人工坑道可追溯到古代战争时期，作为转移通道、庇护场所和引水设施等。在近代坑道被广泛用于探矿、交通及军事实施中，随着现代交通的不断发展，隧道在交通运输中的地位及重要性不断提高。用于交通运输的隧道几乎遍及世界上各大城市，青函海底隧道及英法海峡隧道的修建，更是人类隧道建造史上的伟大创举。

　　照明是隧道的基本组成，照明质量不仅直接影响到行车安全，而且照明在隧道中的能耗是最大的。。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[1]。

　　1、“绿色照明”

　　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。1993年11月中国国家经贸委开始启动中国绿色照明工程，并于1996年正式列入国家计划。

　　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，减轻亮度急剧变化，保证行车的安全性和舒适性。

　　3 、LED照明技术

　　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，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及其均匀度、眩光、频闪效应、照明控制等方面来考虑。

　　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。

　　（1）照明亮度及节能数据测试[2]

　　五佛山隧道为隧道照明节能的试验项目，其照明测试数据如表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

        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/m2

　　表3　　　24h正常控制状态下的用电量　　　 度

       （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；又因为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。一般而言，频闪的频率小于 2.5和大于 15Hz 时所带来的频闪现象是可以接受。而较短的灯具之间的距离易使得闪烁频率高出15Hz，亮度分配较均匀的光源也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

　　隧道照明无级控制方法是基于SCR（可控硅整流器）的控制方法。此方法根据隧道外部环境亮度变化，动态调整隧道内部照明亮度，实现节能。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”。[3]然而而LED光源因具有良好的亮度可调性，采用 LED可以实现灯具的无极调光，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，在满足安全舒适的前提下最大限度地节约照明能耗。

　　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、采用智能无级控制等优势，这为LED光源在隧道照明中的应用带来了很好的机遇。

　　5 、参考文献

　　[1] 徐磊等，公路隧道照明光源的比较（J），交通环保,2010(3)：29-31；

　　[2] 贺晓利，LED节能灯在隧道照明中的应用（J），山西交通科技，2010（2）；

　　[3] 许景峰，LED光源在隧道照明中的机遇与挑战（J），灯与照明，2010，34（3）：31-35；