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LED隧道灯的发展前景

发布时间:2022-03-11 11:18

LED隧道灯是隧道灯的一种,它应用于隧道、车间、大型仓库、场馆、冶金及各类厂区、工程施工等场所大面积泛光照明,最适用于城市景观、广告牌、建筑物立面作美化照明。

  随着我国道路交通建设的迅速发展,公路隧道的建设规模及数量也越来越大,隧道照明也由此出现了如节能、安全等亟待解决的问题,随着LED光源技术的日渐成熟,国内照明行业也开展了LED在公路隧道照明中应用的研究和应用实践,因此,在隧道照明中结合先进的控制方式,采用高光效、稳定性好、寿命长的新一代光源将会成为一种需求和趋势。

  LED隧道灯是一种光效节能灯具,选用发光二极管(LED)作为发光体的光源,光效高、寿命长,配合不同反光镜可实现多用途照明;并经柔化处理,不会使人产生眩目或其他不适反应。镇流器选用过热保护技术,确保灯具使用寿命。进口高纯镜面铝阳极氧化材料做反光镜并通过精确配光设计,功率因数大于0.9,反光效率高,透光性好,节能环保。

  LED与传统隧道照明光源的对比LED是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光,对比传统的道路隧道照明光源钠灯、金卤灯等LED光源具有如下优势:

  (1)光衰小:如果在散热条件良好的情况下,LED10000h为正光衰,前10000h光衰为 3 %10 % ,前50000h基本为30%,远远低于普通道路照明光源,发光更加稳定。

  (2)显色性高:一般LED显色性约为 7 08 0 ,如果用三基色荧光粉的话更高;一般高压钠灯为 2 035,低压钠灯更低,所以即便传统光源亮度高于LED,但是视觉效果差于LED,“不是最亮,但是看的最清楚”这应当是LED光源应用发展的一个方向。

  (3)寿命:LED的寿命高于一般道路隧道照明光源,现在普遍高于50000H

  除此之外,LED还具有维护系数高、安全性能好、无频闪及节能环保等优势。

  隧道照明设计考虑的因素有长度、线型、内饰、路面种类、有无人行道、链接道路的结构、设计时速、交通量和汽车种类等,同时还要考虑光源光色、灯具、排列、照明水平、洞外亮度和人眼适应状态等,隧道照明设计就是要解决好这一系列问题。

  隧道照明节能是对光源、灯具、照明方法等方面提出的要求,节能包含照明设计节能和管理节能等方面,其中照明设计节能是最重要的节能措施,它包括采用新颖的、可靠的设计理念和合理的标准值,以及采用高效光源、高效灯具、增大光反射比和照明控制节能等。LED对比传统光源,最大的优势就是节能和稳定性,因此基于LED的优点和特性,提高LED芯片效率,合理的配光设计提升灯具整体效能,是目前LED隧道照明所需解决的重要问题。

  LED光源光效是衡量其隧道光源效率优劣的基本指标,根据LED隧道灯在实际中的要求,其所用光效需达到一定水平才能满足替换传统道路照明光源钠灯、金卤灯的需求。

  近年随着LED芯片、封装以及灯具配光技术的不断更新发展,LED光源的效率已提高到了新的高度水平,如Spark系列LED隧道灯,采用优质芯片、合理的配光及结构设计,平均光效已远高于目前LED隧道灯产品。

  一、 普通隧道存在以下几种特殊的视觉问题:

  (1)进入隧道前(白昼):由于隧道内外的亮度差异极大,因而从隧道外部去看,照明很不充沛的隧道入口会看到“黑洞”现象。

  (2)进入隧道后(白昼):汽车由亮堂的外部进入即便不太暗的隧道以后,要经过一定时间才干看清隧道内部的状况,被称为“顺应滞后”现象。

  (3)隧道出口处:在白昼,汽车穿过较长的隧道接近出口时,由于经过出口看到的外部亮度极高,出口看上去是个“白洞”,会呈现极强的眩光,驾驶员会感到不顺应;夜间与白昼正好相反,隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞,这样驾驶员就看不清外部道路的线型及路上的障碍物。

  以上几种特殊的视觉问题给隧道照明提出了较高的请求,有效处理这些视觉问题,能够经过下面几个方面。

  隧道照明普通划分为接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段等五个区段照明,其中每个区段都有不同的作用:

  (1)接近段:隧道的接近段是指接近隧道洞口的一段道路,接近段的起点距离洞口为一个照明停车视距,照明停车视距按公路隧道照明设计细则取值,顺便指出,接近段位于隧道洞外,其亮度来自洞外的自然条件,无需人工照明,但由于接近段的亮度与洞内照明密切相关,所以,习惯上也将它称为一个照明区段。

  (2)入口段:入口段是进入隧道后的第一个照明区段,以前曾经将入口段称为适应段,此段需要人工照明。

  (3)过渡段:过渡段是介于入口段与中间段之间的照明区段。该段用来解决从入口段高亮度到中间段低亮度之间驾驶员视觉的适应问题。

  (4)中间段:驾驶员驾车经过入口段和过渡段后,驾驶员的视觉便完成了暗适应过程,中间段照明的任务是保证隧道内的安全和稳定。

  (5)出口段:在白昼,使驾驶员能逐步顺应出口处的强光,消弭“白洞”现象;在夜间,使驾驶员能在洞内看清外部道路的线型及路上的障碍物,消弭出口处的“黑洞”现象,普通的做法是在洞外运用路灯作为持续照明。

  在白昼,隧道出口段的照亮堂度同入口段的照亮堂度,应比隧道内根本照亮堂度值高;在夜间,则相反,应低于隧道内根本照亮堂度值,当隧道外有路灯照明时,隧道内路面亮度值不得低于露天亮度值的2倍。

  二、机动车经过隧道过程中存在的问题

  1、接近隧道过程中呈现的问题

  黑洞现象

  白昼,机动车司机眼睛已顺应户外高达100000 lx以上数千cd/m2的自然光照明,当眼睛转到亮度只有几cd/m2的隧道环境,因人眼对亮度差的感知有限,呈现顺应滞后现象,就会看到一个黑色的洞穴,而无法辨认其中的状态。像这样在亮堂环境中看到全黑洞穴的现象叫做黑洞现象。一旦呈现黑洞现象,随着机动车接近隧道,驾驶员的可视间隔缩短,不能平安驾驶。黑洞现象是进入隧道前所发作的视觉问题,是隧道照明中最重要的问题。为避免黑洞现象的发作,从隧道入口开端的一段间隔内要保证有充足的亮度,这一局部全长比机动车的平安刹车间隔略长。

  进入隧道,由于内外存在很大亮度差,顺应存在延迟,驾驶者视觉不能很快顺应隧道亮度,难以看清隧道内部情况。为避免此状况发作,应使隧道入口亮度随视觉顺应速度迟缓降低,亮度要平滑过渡,亮度降低要逐级停止,但前一级亮度和后一级亮度比值不得超越3:1,2m高以下墙面的亮度不能低于相应均匀路面亮度。

  2、经过隧道过程中呈现的问题

  白昼在隧道中的亮度要比夜间道路照亮堂度高,夜晚亮度要比白昼低。思索交通流量大的长隧道中汽车排放尾气的话,由于废气无法疾速消散构成烟雾,将光吸收和散射,降低可见度,而使视觉辨认艰难,车头灯光受汽车尾气影响很大,无法满足视认性需求,前方100m路面亮度减半,通常以道路照明的2倍亮度补偿尾气的影响。

  3、接近隧道出口时呈现的问题

  经过出口看外部亮度极高,出口看上去是个亮洞,呈现严重眩光,出口成了白色洞穴,这称为白洞现象;以白洞为背景,机动车等就成了黑色的剪影很容易辨认,但跟在大型箱式货车后面的小汽车与大货车的剪影重合很难看清,在交通流量大的隧道出口左近,为了能辨认重合在一同的大小车辆所做的照明称为出口照明,出口照明的区间长度为几十米。

  4、夜间驶出隧道前呈现的问题

  夜晚,从亮堂隧道中驶出到没有照明道路之前,隧道外也变成了一种黑洞,无法看清道路的线形和存在的障碍物,此时,应在刚出隧道出口的道路上、在大于平安刹车间隔、大约相当于机动车行驶数秒的区间内,对道路停止照明,以到达恰当程度的亮度。

  三、有关LED产品在隧道中的应用

  LED应用在隧道照明中,Spark LED 隧道灯会随着进入隧道内光线的强弱自动调理照明强度的智能化调光控制系统。相比于传统计划,完成节电50%,且光源寿命是传统隧道灯具的6-8倍,大大减少了光源损耗和日常维护的费用。

  隧道照明与普通道路照明不同因为其全天候24小时都必须亮灯白天的照明强度比夜间的照明强度反而要更强,可以想象隧道电力费用成为运营成本的重要一环;加上隧道照明不同于一般的道路照明,有其明显的特殊性,包含把人对明暗的适应能力、明暗过渡的空间与照明等;这些都反映在隧道照明的设计中,更是对使用者的安全有着不可分隔的关系。隧道照明通常分为入口照明、内部照明和出口照明。其中对入口照明的要求非常严格,要求从与外界相仿的亮度逐渐降低。具体而言白天隧道入口照明的亮度要根据隧道外的亮度、车速、入口处的视场和隧道的长度来确定。国际照明学会(CIE)将隧道入口照明分为(从隧道口开始)阈值段和过渡段。阈值段是为了消除“黑洞”现象,让驾驶员能在洞口清楚辨认障碍物,隧道过渡段照明是为了避免阈值段照明与内部基本照明之间的强烈变化而设置的,其照明水平进一步逐渐下降。而日本的隧道照明标准中更进一步将隧道入口照明分为引入段、适应段、过渡段。

内部段是隧道内远离外部自然光照明影响的区域,驾驶员的视觉只受隧道内照明的影响。内部段的特点是全段具有均匀的照明水平。因为在该段内照明水平完全不需变化,所以在该段内只需提供合适的亮度水平,具体数值由交通流量和车辆时速决定。隧道内入口段、过渡段、内部段和出口段的分布及亮度。

公路隧道照明有其特性,它与普通道路照明不尽相同。在设计上需要考虑留意以下各点:

  1.路面应具有一定的亮度水平

  2.隧道墙壁应有一定的亮度水平

  3.设计车速、交通量、路线线形等诸多影响因素

  4.从行车安全性和舒适性等方面综合确定照明水平

  5.人的视觉适应性,特别是隧道入口段、出口段等处

  6.隧道白天也需要照明,而且白天照明问题比夜晚更复杂。

  要在隧道照明实现节约能源、提高照明效果并保证行车的安全性和舒适性,通常可以从以下几个方面来考虑:

  (1)亮度

  由于白天隧道外的亮度相对于隧道内的高很多,故此当驾驶员驾车进入隧道时,视觉需要有一定的适应时间,然后才能看清隧道内部的情况,这种现象称为“适应的滞后现象”,如果没有适当的过渡,则会产生黑洞现象,令驾驶员暂时失去正常的视觉功能,这将会带来一定的安全隐患。黑洞现象是进入隧道前所发生的视觉问题,也是隧道照明中最重要的问题。为此隧道照明通常分为入口照明、内部照明和出口照明。其中白天隧道入口照明的亮度要根据隧道外的亮度、车速、入口处的视场和隧道的长度来确定的。阈值段是为了消除“黑洞”现象,过渡段的照明水平进一步逐渐下降,从而为驾驶员提供视觉暗适应的时间。

  (2)亮度均匀度

  良好的视觉功能不但要求有一个较好的平均亮度,还要求路面上的平均亮度与最小亮度之间不能相差太大。如果视场中的亮度差太大的话,亮的部分会形成一个眩光源,而且亮暗的变化会带来一定的频闪效应继而影响视觉人眼的视觉效果会明显变差,而视觉疲劳也会加重。

  总体亮度均匀度 U0 是指隧道内部段路面上最小亮度和平均亮度的比值纵向均匀度U1 是指在车道轴线上最小路面亮度和最大路面亮度的比值。如果路面上连续、反复的出现亮带和暗带,即“斑马效应”,对于在这个车道上行进的道路使用者而言,会感到很烦躁。这个问题涉及到人的心理,但也会危及到道路安全纵向均匀度主要是用来评价“斑马效应”的大小。

  (3)眩光

  眩光的形成是由于视场中有极高的亮度或亮度对比存在,而使视功能下降或使眼睛感到不舒适。在隧道照明中的眩光可以来自迎面驶来的车辆前灯、隧道照明灯具、隧道出口时外面的高亮度等。眩光会使人对障碍物的辨认能力下降,危及行车安全。隧道照明灯具应采用截光型,采取消去直射和反射眩光的特殊技术措施,形成漫反射,使光线十分柔和的进入人眼。

国际照明委员会采用了相对阈值增量(TI)来说明因眩光而造成的视功能的下降,即失能眩光的衡量。欧盟标准委员会的隧道照明标准中(CR 143802003E),对失能眩光的规定如下在白天时隧道阈值段和内部段以及夜间的整个隧道,其相对阈值增量(TI)必须小于 15%

  (4)频闪效应

  频闪是指在较长的隧道中,由于照明器排列的不连续,使司机不断地受到明暗变化的刺激而产生烦乱。它与明暗的亮度变化、明暗变化的频率、频闪的总时间有关系。这三者与所使用灯具的光学特性、车辆的行进速度、照明器安装间距、隧道长度有关。一般而言,频闪的频率小于 2.5和大于15Hz 时所带来的LED隧道灯照明LED隧道灯照明频闪现象是可以接受。

  如果车辆的时速为 60km/h  16.6m/s, 灯具安装间距是 4, 这样频闪的频率就约为4.2Hz. 进行设计时,应当加以考虑,选择适当的照明器安装间距。如果频闪的频率位于4Hz11Hz 之间,并且持续的时间超过 20s,将会给司机带来明显的不舒适。

  (5)照明控制

  先进的照明控制方式是在保证视觉条件,满足隧道照明要求的情况下,合理节能的重要技巧。照明控制的目的是可以随时改变隧道的照明水平。由于阴天、雨天或黄昏时分,隧道口外的亮度比平时要小很多,因此要有适当的措施来减小入口段照明的水平,以减少不必要的能源浪费。在隧道照明中可以根据白天、夜晚以及车流量大小等因素,通过各种调光设备或控制器件来对隧道照明环境的照度或灯的开启、关闭进行调整和控制。目前,国外大多采用感光器件、可调光电子整流器等构成智能照明系统,使隧道内灯具整体亮度减弱,能耗降低;同时,保证隧道亮度均匀度不变。

  led隧道灯外壳选用强度高、韧性好的合金环保材料,透明件为加强钢化玻璃,防尘防水,耐腐防锈。具有较强的抗强力碰撞和冲击能力;多道防震结构和高科技表面喷涂处理,各种近距离高强高频震动不能对灯具造成影响,并能在车间、路基、路轨等高频震动和潮湿、高温环境中长期稳定工作。良好的电磁兼容性,不会对输电网络造成干扰。

  我国隧道照明技术起步本来较晚,同时LED产品的研发相较国外还比较滞后,但近年来,国内照明企业通过对外合作交流、积极提高自主研发能力,极大地推动了我国LED照明的发展。其中LED隧道灯的节能研究已经有了重大的突破,不但提高了LED光源效率,而且通过对LED灯具的设计研究,合理的多次配光,使LED隧道灯的整体效能得到了提高。目前,国内已有较大规模的Spark LED隧道照明工程案例和示范样板,多数得了较好的反响。

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