隧道照明中电磁感应无极灯应用可行性探讨

　　引言

　　经济的急速发展，带来了道路网络的高度发达，但同时，也带来也拥挤的巨大问题，于是在实际应用中，隧道结构被广泛采用，以此提高交通流量，并且保护地面环境。

　　为了更好地利用隧道来提高交通流量，合理的隧道照明有至关重要的作用。本文结合无极荧光灯的特点探讨无极荧光灯在隧道照明中应用的前景。

　　1 隧道照明简介

　　隧道照明的作用首先是能够让车辆或行人能够安全地进入、通过和离开隧道区域，在此基础上要求车辆通过隧道时不会发生流量减缓的情况，以保证隧道的畅通。当经过隧道时司机本能会有一种不安全感，因此会不由自主地降低速度，这样会造成交通拥挤。为了减缓甚至消除这种情况，我们就必须利用合理的隧道照明，使司机能够快速适应照明环境并轻易看清路面状况，这样可以快速看到路面上可能的障碍物，使司机安全感提高，通过隧道是车速就不会降低。隧道照明的另一个特点是白天特别照明，主要是白天隧道内和隧道外的亮度相差太大，而晚间照明反而可以弱一点。

　　在 CIE 中规定隧道内需要的光线由隧道外面光线的亮度和该点在隧道中的位置决定（CIE88－1990）。在设计隧道照明时需考虑5 个区域的情况（如图1 所示）：

　　1.1 引入区

　　这是隧道入口前的部分路面，严格说来它不是隧道部分。在这一区域驾驶员必须能够看清隧道内部和可能的障碍物，才不至于降低车速。这一区域的驾驶员的亮度适应情况将决定了下一区域需要的亮度水平。CIE 计算这个亮度适应的方法是L20 方法，它计算的是在进入区的起点以驾驶员的视线为中心的20°的视角范围内四周、天空及路面的平均亮度（如图2 所示）。很明显白天的亮度要明显高于晚间，因此隧道照明白天的要求更高。

　　上图的刹车距离是发现障碍物到刹车停止的距离，通常与车速有关，具体数据如表1 所示。

　　1.2 阀值区

　　这一区域的长度等于刹车距离。在开始部分时亮度要求保持不变并跟外部亮度L20 值和交通状况有关。后面部分可以使亮度快速下降，到结束时可以下降到初始值的40%。

　　1.3 过渡区

　　这一区域亮度不断下降直到跟内部段相同为止，但亮度变化的比率不得超过1：3，否则人眼对环境的适应能力就不够了。当然在过渡段结束时，亮度为内部段的3 倍。

　　1.4 内部区

　　这一区域在过渡段和出口段之间，通常是隧道最长的部分。它的亮度水平要求通常决定于车速和交通状况，通常CIE设计标准如表2所示。

　　1.5 出口区

　　这一区域的照明水平也由外部亮度决定，但通常由于外部较亮，而人眼从暗到亮的适应是瞬时的，因此照明用来通过一定的对比度，以免突然的亮度变化产生眩光，影响视觉功能。通常这一区域的长度在50m 左右，亮度为内部段的5 倍左右。晚间的问题就更重要一些，极端的情况是外面路面没有照明，为了防止“黑洞效应”，并辅助适应，应该在出口后的200～300m 道路进行照明，照明水平需要逐级递减，递减梯度小于3。

　　在整个隧道照明中，在入口处白天出会有“黑洞”现象，这是由于隧道比外部的亮度要低很多的缘故。另外人眼从亮到暗的视觉适应会有一定的时间，因此从外部进入要看清隧道内部需要一定的时间，称为“时间滞后效应”。在设计时应该充分注意这些问题，以提高驾驶员的能见度和安全感，确保交通的畅通。

　　2 电磁感应无极灯在隧道照明应用前景

　　电磁感应无极灯因为没有电极，所以不存在由于电极溅散或失效而造成灯寿命终止的可能，因此比传统气体放电光源的寿命长（见表3），寿命在60000小时。长寿命不但能够减少灯损坏造成的经济损失，同时使其维护更换的费用大大减少，隧道的维修比较困难，因此电磁感应无极灯是比较理想的隧道照明光源。另外长寿命的光源可以减少制灯材料损耗，减少灯废弃物对环境的污染，也是符合绿色环保的要求。

　　电磁感应无极灯目前已经形成了从23w到200w的系列产品，其中大功率灯的光效能达到80lm/w以上，因此它可以适应用于室内外的一些场所的照明。根据我们前面对隧道照明要求的分析，电磁感应灯能够符合隧道照明的使用要求，并在在不降低照明质量的情况下能有效节能。由于电磁感应无极灯没有电极，放电条件变化小，不会由于电极损耗而影响灯的光通量。如采用良好的工艺和特殊荧光粉，能够保证电磁感应无极灯的光衰很小，可有效保证在灯寿命期间的照明质量。因此在设计隧道照明时可以提高维护系数值，这样可以有效减少使用的光源数量，降低耗电量和设备成本。

　　根据使用的环境和要求，电磁感应无极灯的发光体的外观形状可制成不同的造型，以适配于不同类型的应用灯具，从而达到照明感觉良好好和设计符合道路照明配光灯具的要求。另外由于采用高频工作，该光源没有造成人眼视觉不适的任何闪烁现象。在实际的隧道照明中视觉舒适是一个重要因素，可以减轻视觉疲劳。另外与其他气体放电灯相比，其反映物体位置的能力要强，可以给驾驶员安全感，可以有效提高交通流量。

　　另外一个比较突出的特点是电磁感应无极灯优异的调光性能，这在隧道设计时有很大的好处。该电磁感应无极灯采用了集成电路（IC）进行工作，具有良好的调光控制性能（调光原理如图3所示），具备在其额定功率的30%到100%范围内都能稳定工作的良好调光性能，这对隧道照明具有重要的意义。如前所述，隧道照明跟外部环境的亮度有密切关系，通常白天隧道照明的亮度水平要求比晚间要高，而且不同的天气状况对隧道照明的亮度要求还有所变化。目前大部分隧道的调光采用控制灯具的不同开关组合方式来进行，这样做可能会在调低照明水平时，引起路面照明均匀度变差。而采用电磁感应无极灯可以进行无极调光，这样在调低照明水平的同时，不会影响照明均匀度，而且可以连续变化，这也符合人眼的视觉生理特性。图4是隧道照明设计的亮度曲线，和实际能够设计的亮度的一个比较。明显可以看到电磁感应无极灯的设计，可以是驾驶员有更好的视觉适应性能。

　　另外，由于电磁感应无极灯采用了集成电路的驱动电路，因此在控制方面的功能的扩充就十分方便，在隧道照明应用时可以结合隧道照明的控制设备进行照明调节和控制。

　　当然在实际隧道照明中应用电磁感应无极灯还需要很多的工作，例如设计合理灯具的反射器，提高灯具的效率等来解决高亮度照明的要求。但从前面的发现和其它光源在隧道照明中应用的情况来看，电磁感应无极灯在隧道照明中的应用会有其一定的特点。

　　3 结语

　　综上所述，电磁感应无极灯在用于隧道照明时，可以有视觉效果和心理感觉，使驾驶员对路况的了解更轻松，提高驾驶员的安全感，因此不会降低车速，可以提高隧道的流量。利用电磁感应无极灯还可以有效节约营运和维护的成本，有利用环境保护和可持续发展。