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摘要：  為適應(yīng)節(jié)能減排需要，提出LED隧道照明系統(tǒng)。以石黃隧道為例， 對比2種照明系統(tǒng)。對比結(jié)果顯示，LED隧道照明系統(tǒng)具有施工安裝難度小、節(jié)能、運行維護費用低、照度穩(wěn)定、光衰減極小、壽命長、綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點。

關(guān)鍵字：  LED光源，  LED燈，  LED照明

引言

建設(shè)節(jié)約型社會已經(jīng)成為我國的一項重要國策，為確保完成城市照明“十一五”節(jié)能減排任務(wù)，最近住建部和發(fā)改委聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于切實加強城市照明節(jié)能管理嚴格控制景觀照明的通知》建城【2010】92 號文，明確了加快淘汰低效照明產(chǎn)品，減少城市照明用電，加強照明節(jié)電管理。作為城市照明一部分的隧道照明，具有24 h亮燈的特點，因此隧道照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化尤其重要。

1 城市隧道照明特點

城市隧道照明的目的和道路照明相同，都是為了把必要的視覺信息傳遞給司機，防止視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故，從而保證行車和行人的安全，提高舒適性。隧道的結(jié)構(gòu)特點和白天也需要照明的特點使司機產(chǎn)生隧道特有的人眼明適應(yīng)和暗適應(yīng)，因此隧道照明要特別考慮在隧道出入口的加強照明。隧道照明中存在的“黑洞效應(yīng)”、“ 運動效應(yīng)”、“洞壁效應(yīng)”和眩光現(xiàn)象等特殊問題，使得隧道照明又不同于道路照明，因此隧道照明的節(jié)能優(yōu)化，不能采用靠降低照明標(biāo)準(zhǔn)來節(jié)能，而是充分利用照明新材料、新光源替代傳統(tǒng)光源來達到節(jié)能的目的。

2 傳統(tǒng)隧道照明

傳統(tǒng)城市隧道照明系統(tǒng)有兩種：一種是基本照明光源采用熒光燈，加強照明采用高壓鈉燈或金鹵燈;另外一種是基本照明光源采用高壓鈉燈或金鹵燈，加強照明采用高壓鈉燈或金鹵燈。

熒光燈：頻閃嚴重、光效低、壽命很短、光衰減快，頻繁地更換燈給通行的車輛造成一定的影響，同時增加了工作人員的安全隱患。例如我市的菜園壩大橋南城隧道照明系統(tǒng)(照明節(jié)能改造前)采用熒光燈共2 255支，加強照明采用250W 金鹵燈162盞，總功率243. 4 kW， 每年更換熒光燈2 000 支以上，換燈頻繁、換燈數(shù)量多，耗電量大。

高壓鈉燈或金鹵燈：啟動時間長、頻閃嚴重、壽命較短、再啟動時間長、顯色指數(shù)太低，光源發(fā)出的光色與自然光色差異較大(光色不好)，耗電量大，上述南城隧道基本照明若改成高壓鈉燈或金鹵燈，耗電量增加40%。

LED 燈是近幾年新出現(xiàn)的一種環(huán)保節(jié)能型燈，目前國內(nèi)正推廣使用。為此，我市的石黃隧道和南城隧道照明系統(tǒng)進行了LED節(jié)能改造。

3 LED隧道照明光源

3. 1 LED與傳統(tǒng)隧道照明光源的對比

LED 光源與傳統(tǒng)隧道照明光源比較見表1所示。

表1 幾種光源主要參數(shù)表

LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，對比傳統(tǒng)的隧道照明光源，LED 光源有如下特點。

( 1)顯色性高，LED 顯色指數(shù)一般大于80， 而高壓鈉燈為20~ 25， 所以LED 相對于高壓鈉燈看起來不是最亮，但是看得最清楚，這應(yīng)當(dāng)是LED 光源應(yīng)用發(fā)展的一個方向。

( 2)色溫高，為冷光源，光源發(fā)熱量少，而高壓鈉燈為暖光源，發(fā)熱量大，光源點亮一會后，光源外殼就發(fā)燙。

( 3)壽命最長，LED 的壽命遠遠高于熒光燈壽命，比高壓鈉燈或金鹵燈的壽命也高得多，現(xiàn)在LED一般壽命在50 000 h以上。

( 4)頻閃不明顯，發(fā)光穩(wěn)定，對人眼睛的影響小。

( 5)瞬間啟動，啟動和再啟動沒有時間要求，便于組合控制。

( 6) 光效高，LED 單芯片光效現(xiàn)在已經(jīng)達到100lm /W 以上，整燈光效也達到80 lm /W 以上。

除此之外，LED安全性能好，光衰減小，維護系數(shù)高，綠色環(huán)保無污染，不含鉛、汞等污染元素。

3. 2 LED光源應(yīng)用于隧道照明的要求

LED光源應(yīng)用于廣告、夜景燈飾已經(jīng)非常成熟了，但是應(yīng)用于隧道、道路照明才剛剛起步，原因在于廣告、夜景燈飾對照度要求不高，因此對LED 燈的光效要求不高，而隧道、道路照明則對照度有硬性要求，因而LED 燈的光效達到一定值后才能滿足道路照明的要求。

以我市的石黃隧道為例，計算LED燈光效要求值如下：

隧道行車速度為50 km /h， 雙車道單向交通交通量N > 2 000輛/h， 因此基本段亮度L in為2. 5 cd /m2，隧道為運行10 年的瀝青路面，因此隧道平均照度E av = 33 lx。

路燈利用系數(shù)u取0. 8， 維護系數(shù)K 取0. 6， 排列方式為單排Z 取1， 隧道路面寬W = 8 m， 路燈間距S = 12 m， 隧道采用100W LED 燈，LED 燈光通量為φ，則單燈光通量φs = 100φ， 則，33= 100φ×0. 8×10. 6 / ( 8×12)

φ= 66 lm /W

因此，LED燈要用于隧道、道路照明，光效必須達到一定值(該處計算光效為66 lm /W ) ， 具體道路情況不同，要求的光源光效有一定差別，一般作為隧道、道路照明，光效要求在70 lm /W 以上。而前幾年LED光效在30~ 40 lm /W 之間，這就是為什么前幾年LED用于廣告、夜景燈飾已經(jīng)非常成熟了，而不能用于路燈照明的原因。近年隨著LED 芯片、封裝以及燈具配光技術(shù)的不斷更新發(fā)展，LED 光源的效率已經(jīng)提高到了新的高度，目前國內(nèi)廠家組裝的LED大部分光效都能達到80 lm /W 左右，因此，LED 用于路燈照明已經(jīng)成為可能。

4 LED隧道照明系統(tǒng)的優(yōu)點

以我市黃花園大橋石黃隧道為例，石黃隧道1999年建成，照明系統(tǒng)基本照明光源采用58W 熒光燈，加強照明采用高壓鈉燈，具體配置情況見表2。2008年底，對石黃隧道照明系統(tǒng)進行了LED 改造，基本照明光源采用LED 100W 隧道燈間距12 m， 加強照明也采用LED 100W 隧道燈間距分別為2m， 4 m， 6m， 具體配置情況見表3。LED照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)技術(shù)、經(jīng)濟比較見表4。同時，LED 改造后，在隧道內(nèi)定點進行光衰減測試，經(jīng)過12次測試，照度穩(wěn)定，光衰減極小(光衰減小于10% )。

表2 石黃隧道傳統(tǒng)照明系統(tǒng)配置表

表3 石黃隧道LED照明系統(tǒng)配置表

表4 石黃隧道照明系統(tǒng)改造工程經(jīng)濟、技術(shù)比較表

比較表2、表3、表4可知，LED 隧道照明系統(tǒng)具有施工安裝難度小、節(jié)能、運行維護費用低、照度穩(wěn)定、光衰減極小的特點，同時LED燈還具有光源發(fā)出的是接近太陽光的自然光色、冷光源并且壽命最長、綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點。

5 小結(jié)

我國現(xiàn)有的城市隧道、公路隧道、地鐵、輕軌等其他類型隧道若采用高效LED進行改造，并且即將新建的各類型隧道若采用高效LED， 那將為國家節(jié)約大量的電能，同時LED 隧道照明產(chǎn)品市場將超過150 億元，因此大力推廣LED 照明技術(shù)，為隧道照明提供優(yōu)質(zhì)、高效的LED光源應(yīng)是國內(nèi)照明研發(fā)機構(gòu)、照明企業(yè)的重要目標(biāo)和發(fā)展方向。相信未來三至五年內(nèi)，LED照明將成為隧道照明、道路照明的主流，正如第二代照明產(chǎn)品(高壓鈉燈)取代第一代照明產(chǎn)品(高壓汞燈)一樣，LED照明產(chǎn)品必將取代第二代照明產(chǎn)品，成為全新的一代照明產(chǎn)品。