LED光源在隧道照明中的机遇与挑战[3]

　　从上面所述可以看出, LED隧道灯通过科学的设计和布置, 特别是采用LED带状光源或条形灯具, 则可以大大提高隧道的照明质量。

　　( 3)有利于隧道照明的智能无级控制

　　在隧道照明标准中规定, 应根据洞外亮度和交通量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0。

　　而LED光源由于具有良好的亮度可调性, 因此,可以实现按需照明、亮度无级控制。LED隧道灯的无极调光性能是其最大的优势与亮点之一, 若结合智能化照明控制系统, 采用隧道照明的智能无级控制, 则白天可以根据隧道洞外实际亮度变化对洞内加强照明进行实时调节控制, 下半夜则根据交通量的变化同步调节隧道的基本照明亮度, 并不会产生/ 斑马效应0, 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)安装维护方便

　　LED隧道灯是通过多个LED光源组装成的模块拼装起来的, 安装时采用模块式安装, 无需多余配线,安装简便。

　　LED隧道灯在维护方面也要优于传统光源的隧道灯。传统光源的隧道灯达到寿命期限时就必须进行整个灯具的更换, 而LED隧道灯由于采用的是模块式, 一旦出现个别光源熄灭的现象, 只需更换其中的那个模块, 而不会造成整个灯具无法使用, 从这个角度来看, LED 隧道灯也存在节约能源的优点。同时,由于LED光源的寿命长, 意味着无需经常进行更换,从而减少了交通中断的潜在性, 降低了为此支付的维修费用。

　　虽然LED光源在隧道照明中比传统光源更具上述一些优势, 且正在隧道照明领域推广, 但LED光源在隧道照明普及和应用方面仍需面临以下一些挑战。

　　( 1)价格高

　　价格高是LED 推广应用不可回避的问题, 尤其是大功率型LED光源的价格较高。一盏100 W的LED隧道灯与一盏150 W的高压钠灯的功效差不多, 但一套优质150W 高压钠灯灯具设备的价格约800元左右, 而一套优质100W LED灯具的价格约4000元左右, 其价格相差5倍。因此, 一次性投入较大及产品性价比问题是影响当前LED 隧道照明普及的重要原因。

　　( 2)散热问题

　　高压钠灯、金卤灯等传统光源电弧管工作时都需要外泡壳维持很高的管壁温度, 密闭的照明灯具对这种光源工作是有利的。然而, 这对LED光源却十分有害, 这是因为LED工作时会有70%甚至更高比例的电能会转换成不能依靠辐射释放的热量, 且隧道内部通风条件不佳, 温度很容易升高。而LED半导体发光器件会随着自身温度的变化其特性会有明显的变化, 特别是PN结温的升高会导致器件各方面性能的变化与衰减。这种变化主要体现在三个方面:

　　1)减少LED的外量子效率;
　　2)缩短LED的寿命;
　　3)造成LED发出光的主波长偏移, 从而导致光源的颜色发生偏移。

　　因此, 散热是LED光源在隧道照明中所面临的重要挑战, 否则会大大影响LED的正常工作, 降低光效, 加快光衰, 缩短寿命。

　　除了上述两大限制LED 隧道照明灯具发展的瓶颈外, 目前LED光源的光效、封装工艺和材料、驱动电路、二次光学设计、产品及测试标准等相关问题尚欠成熟和完善, 这些问题都将是LED光源在今后隧道照明及其他照明推广应用中所面临的挑战。

　　4 结论与展望

　　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。其应用领域也逐渐由信号指示、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, 还具有提高隧道照明质量、采用智能无级控制和方便后期维护等优势, 这为LED光源在隧道照明中的应用带来了很好的机遇。但与此同时,LED光源在当前的隧道照明中仍面临价格高和散热难两个方面的重大挑战, 以及LED照明技术尚未成熟的挑战。

　　因此, 在当前隧道照明中, 应当避免过分夸大LED光源的效果、急功近利、盲目使用, LED光源在隧道照明中的应用仍待进一步深入研究和检验, 并建立标准规范的LED隧道照明设计、管理及运营体系, 实现LED照明产品的标准化, 真正发挥LED光源在隧道照明中的优势。同时, 我们也应看到LED照明技术的发展势头和广阔前景, 在解决了当前所面临的问题后, LED光源无疑是隧道照明甚至其他照明领域发展的方向。

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