LED在隧道照明工程中的应用研究[1]

　　1 引言

　　“十一五”期间，我国致力于把中国从目前的低效能源使用者变成高效能源使用者———单位国内生产总值能耗降低20% 左右，各级政府和部门也把建设资源节约型、环境友好型社会作为“十一五”发展的重要内容。在我国的电力能源消耗中，照明用电占能耗总用电的13% 左右，国家发改委在“十一五节能规划”中明确规定照明节电是我国节能的重要环节，提高照明的质量和水平，减少光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统，是保障我国能源可持续发展的一项重要战略措施，而寻找高效、节能、优质环保的新型光源又是问题的关键[1 ～ 2]。

　　LED ( Light Emitting Diodes ) 作为新型光源，被认为是21 世纪最具有节能潜力的产品，引起了世界各国对其在节能领域应用方面的关注。现有的LED 产品主要应用于装饰、景观、讯号、红绿交通灯、庭院灯、汽车部份灯以及某些特殊用途照明领域。美国GE 公司、德国SIEMENS、OSRAM 公司、日本SONY 等公司也都致力于LED 照明产品和照明系统新一代的应用开发。2006 年我国也正式启动了“国家半导体照明工程”，已经初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、江西及福建、北京及大连等北方地区四大LED 照明研发区域[3 - 4]。随着LED 技术的不断突破，LED 将会有更广阔的应用前景。本文从LED 光源特性出发，主要介绍了LED 应用于隧道照明的需求优势及其现存的一些问题，希望给隧道建设工程人员带来一些启发性的思想。

　　2 LED 应用于隧道照明的需求

　　随着我国经济和交通事业的迅速发展，公路隧道的建设数量日趋增多。由于隧道内部的特殊环境，为了保障驾驶人员的行车安全，根据国家隧道照明设计标准，长度超过100 米的隧道就应该配置照明设施。但不是任何的照明光源都适合于隧道照明，其光源及灯具的合理选择是保证隧道照明质量的关键。隧道照明的光源除应满足在隧道特定环境下的光效、寿命、显色、色温及配光、散热、维护等方面的主要要求外，还应该能满足在汽车排放尾气形成的烟雾中具有良好能见度的要求，隧道照明的效果必须依靠可靠的光源来实现。现阶段我国大部分隧道照明多采用白炽灯、荧光灯、高压钠灯、低压钠灯等，大多存在光带窄、配光质量不够、能耗高、质量稳定性差、寿命短、档次不高等问题[5]，且照明控制方法落后，导致隧道照明效果不佳，不能满足行车要求，严重影响行车安全，同时使隧道照明的运行和维护费用居高不下，造成能源的极大浪费。

　　明视觉与中间视觉理论、显色性与照度关系等科研成果表明[6]，LED 应用于隧道照明具有先天优势，与传统照明光源相比，具有寿命长、易于控制、灯具效率高、显色性高、色温范围可控制等优点。如果再结合相关光学、电学和热学方面的优化设计，可以大大的改进我国目前隧道照明的水平，节约电能，维持隧道建设的可持续发展。

　　3 LED 隧道灯分类及光源特性

　　3. 1 LED 隧道灯分类

　　目前，市场中的LED 隧道灯可根据形状、光源、结构及发光强度和工作电流进行分类。1) 按形状分类: 有圆形产品和矩形产品两类( 如图1、图2) ，矩形产品中又可按芯片排列分为平面形与梯形两种。由于隧道是长方形，要求对路面和隧道墙壁2m 高度进行照明，在光源配光设计达到同样水平的情况下，圆形产品要达到规范规定的亮度标准，必然需要的灯要多，均匀度要差，而矩形产品则更容易满足规范的要求。

　　2) 按光源分类: 按芯片功率可分为大功率LED 隧道灯与小功率LED 隧道灯。日、美著名品牌芯片在稳定性、光衰方面的优势得到行业的认可，至于大功率LED 隧道灯与小功率LED 隧道灯的比选，和产品的散热性能、实际用电功率等相关。

　　3) 按结构分类: 有一体化结构、模块化结构

　　与半模块化结构三种形式。一体化结构隧道照明灯将光源、灯具、电源三者结合为一体， 维护不便;模块化结构将光源、灯具、电源三者相分离，光源中的芯片或电源出现故障，可进行更换，方便维护;半模块化结构将电源与光源和灯具相分离，方便电源更换，不考虑芯片出现故障。

　　4) 按发光强度和工作电流分类: 有普通亮度的LED ( 发光强度小于10cd ) ; 超高亮度的LED( 发光强度大于100cd) ; 把发光强度在10 ～ 100cd间叫高亮度发光二极管。一般LED 的工作电流在十几mA 至几十mA， 而低电流LED 的工作电流在2mA 以下。