LED光源在隧道照明中的机遇与挑战[2]

　　( 2)加强照明

　　由于隧道白天与夜间的照明要求不同, 因此对于入口段、过渡段及出口段的照明基本是由基本照明和加强照明两部分组成, 前者按中间段照明考虑, 后者可用功率较大的灯具加强照明。同时, 对于应急停车带和连接通道处的照明也有相应的照明要求。

　　( 3)避免/烟雾效应

　　由于隧道内部通风条件的限制, 汽车排出的废气不易快速稀释, 容易产生集聚形成烟雾, 从而产生/ 烟雾效应0。因此, 在隧道照明设计和光源选择上都要考虑其影响。

　　正是由于隧道照明具有如上所述的特点, 我国现行的行业标准5公路隧道通风照明设计规范6对隧道照明的光源和灯具提出了如下要求:

　　( 1) 一般情况下宜选择效率高、透雾性能好的光源;
　　( 2)短隧道、柴油车较少的城镇附近隧道、应急停车带、人行横通道、车行横通道可选用显色指数较高的光源;
　　( 3)光源的使用寿命应不小于10 000 h;
　　( 4)灯具的防护等级应不低于IP65;
　　( 5)灯具应具有适合公路隧道特点的防眩装置;
　　( 6)灯具结构应便于更换灯泡和附件;
　　( 7)灯具零部件应具有良好的防腐性能;
　　( 8) 灯具配件安装应易于操作, 并能调整安装角度;
　　( 9)灯具不得侵入隧道建筑界限;
　　( 10)中间段的灯具布置应满足低于2. 5H z或高于15Hz的闪烁频率。

　　3 LED光源在隧道照明中的机遇与挑战

　　随着LED照明技术的飞速发展和推广普及,LED光源在隧道照明中的应用也逐渐增多, 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)具有良好的光学性能

　　在发光效率上, 虽然现阶段LED隧道灯还不是发光效率最高的光源, 但与荧光灯和金卤灯相比还是具有一定的优势; 另外, 由于LED光源指向性强、体积小, 在LED封装时就可以进行配光设计, 通过科学合理的二次光学设计, LED隧道灯则可实现高于高压钠隧道灯的有效发光效率。

　　在使用寿命上, 虽然在实际应用中, 由于封装技术等方面的影响, LED光源很难达到100 000 h 以上的理论寿命, 但现阶段仍有20 000 h左右的实际使用寿命, 仍然满足隧道照明对光源的要求, 具有较高的使用寿命。

　　在光源光色上, 白光LED光源可以达到80以上的显色指数, 应用于隧道照明可以使驾驶员具有更好的清晰度和可见度, 大幅度提高识别能力和反应速度, 避免交通事故。同时, 白光LED光源的色温也可以根据需求进行定制, 因此有利于研究隧道照明中不同色温光源的视觉功效, 选择更适合隧道照明色温的光源。

　　( 2)有利于提高隧道的照明质量

　　对于大部分传统光源来说, 一般功率高的光源往往其光效高, 光通量大。因此, 在道路照明时, 在保证路面照度均匀度的前提下, 一般选择功率较大的光源, 这样可以提高效率, 加大灯具之间的间距, 减少灯杆和灯具的数量, 降低成本。而对于隧道照明来说,虽然灯具的安装无须增设灯杆, 但由于传统小功率光源光效相对较低, 且需要增加灯具的数量, 因此, 也尽可能选用功率大的光源。

　　而对于LED光源来说, 虽然应用于隧道照明的是大功率LED光源, 但是其单个光源的功率一般在1W~ 3W之间, 其隧道灯是由多个大功率LED光源通过串、并联组合成的, 因此, LED隧道灯可以根据需要进行组合, 降低单个隧道灯的功率, 缩短灯具之间的距离, 从而带来以下一些好处:

　　1)避免眩光

　　由于降低了单个隧道灯的功率, 其亮度就会降低, 从而避免在行车过程中, 特别是在逆光照明条件下由于光源过亮所产生的眩光干扰。

　　2)提高亮度均匀度

　　由于灯具之间的距离较短, 不易出现灯具之间的/暗区0, 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。

　　3)避免频闪效应

　　频闪效应( flicker effect)是驾驶时通过明暗周期性变化照明所产生的一种现象。闪烁频率(即频闪效应的频率)f = v / s(其中v为车速, s为灯具之间距离)应满足低于2. 5 H z或高于15H z的要求。因此,较短的灯具之间距离易使得闪烁频率高出15 H z, 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。

　　4)增强视觉引导性

　　由于灯具之间的距离短、排列有序, 且LED隧道灯具有一定的亮度, 容易形成一条较明亮的光带, 提醒驾驶者注意路面方向的变化, 使隧道具有良好的视觉引导性, 如图2所示。