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LED隧道燈的發展前景

發布時間:2022-03-11 11:18

LED隧道燈是隧道燈的一種,它應用于隧道、車間、大型倉庫、場館、冶金及各類廠區、工程施工等場所大面積泛光照明,最適用于城市景觀、廣告牌、建筑物立面作美化照明。

  隨著我國道路交通建設的迅速發展,公路隧道的建設規模及數量也越來越大,隧道照明也由此出現了如節能、安全等亟待解決的問題,隨著LED光源技術的日漸成熟,國內照明行業也開展了LED在公路隧道照明中應用的研究和應用實踐,因此,在隧道照明中結合先進的控制方式,采用高光效、穩定性好、壽命長的新一代光源將會成為一種需求和趨勢。

  LED隧道燈是一種光效節能燈具,選用發光二極管(LED)作為發光體的光源,光效高、壽命長,配合不同反光鏡可實現多用途照明;并經柔化處理,不會使人產生眩目或其他不適反應。鎮流器選用過熱保護技術,確保燈具使用壽命。進口高純鏡面鋁陽極氧化材料做反光鏡并通過精確配光設計,功率因數大于0.9,反光效率高,透光性好,節能環保。

  LED與傳統隧道照明光源的對比LED是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光,對比傳統的道路隧道照明光源鈉燈、金鹵燈等,LED光源具有如下優勢:

  (1)光衰?。喝绻谏釛l件良好的情況下,LED10000h為正光衰,前10000h光衰為 3 %10 % ,前50000h基本為30%,遠遠低于普通道路照明光源,發光更加穩定。

  (2)顯色性高:一般LED顯色性約為 7 08 0 ,如果用三基色熒光粉的話更高;一般高壓鈉燈為 2 035,低壓鈉燈更低,所以即便傳統光源亮度高于LED,但是視覺效果差于LED,“不是最亮,但是看的最清楚”這應當是LED光源應用發展的一個方向。

  (3)壽命:LED的壽命高于一般道路隧道照明光源,現在普遍高于50000H。

  除此之外,LED還具有維護系數高、安全性能好、無頻閃及節能環保等優勢。

  隧道照明設計考慮的因素有長度、線型、內飾、路面種類、有無人行道、鏈接道路的結構、設計時速、交通量和汽車種類等,同時還要考慮光源光色、燈具、排列、照明水平、洞外亮度和人眼適應狀態等,隧道照明設計就是要解決好這一系列問題。

  隧道照明節能是對光源、燈具、照明方法等方面提出的要求,節能包含照明設計節能和管理節能等方面,其中照明設計節能是最重要的節能措施,它包括采用新穎的、可靠的設計理念和合理的標準值,以及采用高效光源、高效燈具、增大光反射比和照明控制節能等。LED對比傳統光源,最大的優勢就是節能和穩定性,因此基于LED的優點和特性,提高LED芯片效率,合理的配光設計提升燈具整體效能,是目前LED隧道照明所需解決的重要問題。

  LED光源光效是衡量其隧道光源效率優劣的基本指標,根據LED隧道燈在實際中的要求,其所用光效需達到一定水平才能滿足替換傳統道路照明光源鈉燈、金鹵燈的需求。

  近年隨著LED芯片、封裝以及燈具配光技術的不斷更新發展,LED光源的效率已提高到了新的高度水平,如Spark系列LED隧道燈,采用優質芯片、合理的配光及結構設計,平均光效已遠高于目前LED隧道燈產品。

  一、 普通隧道存在以下幾種特殊的視覺問題:

 ?。?span lang="EN-US">1)進入隧道前(白晝):由于隧道內外的亮度差異極大,因而從隧道外部去看,照明很不充沛的隧道入口會看到“黑洞”現象。

 ?。?span lang="EN-US">2)進入隧道后(白晝):汽車由亮堂的外部進入即便不太暗的隧道以后,要經過一定時間才干看清隧道內部的狀況,被稱為“順應滯后”現象。

 ?。?span lang="EN-US">3)隧道出口處:在白晝,汽車穿過較長的隧道接近出口時,由于經過出口看到的外部亮度極高,出口看上去是個“白洞”,會呈現極強的眩光,駕駛員會感到不順應;夜間與白晝正好相反,隧道出口看到的不是亮洞而是黑洞,這樣駕駛員就看不清外部道路的線型及路上的障礙物。

  以上幾種特殊的視覺問題給隧道照明提出了較高的請求,有效處理這些視覺問題,能夠經過下面幾個方面。

  隧道照明普通劃分為接近段、入口段、過渡段、中間段和出口段等五個區段照明,其中每個區段都有不同的作用:

 ?。?span lang="EN-US">1)接近段:隧道的接近段是指接近隧道洞口的一段道路,接近段的起點距離洞口為一個照明停車視距,照明停車視距按公路隧道照明設計細則取值,順便指出,接近段位于隧道洞外,其亮度來自洞外的自然條件,無需人工照明,但由于接近段的亮度與洞內照明密切相關,所以,習慣上也將它稱為一個照明區段。

 ?。?span lang="EN-US">2)入口段:入口段是進入隧道后的第一個照明區段,以前曾經將入口段稱為適應段,此段需要人工照明。

 ?。?span lang="EN-US">3)過渡段:過渡段是介于入口段與中間段之間的照明區段。該段用來解決從入口段高亮度到中間段低亮度之間駕駛員視覺的適應問題。

 ?。?span lang="EN-US">4)中間段:駕駛員駕車經過入口段和過渡段后,駕駛員的視覺便完成了暗適應過程,中間段照明的任務是保證隧道內的安全和穩定。

 ?。?span lang="EN-US">5)出口段:在白晝,使駕駛員能逐步順應出口處的強光,消弭“白洞”現象;在夜間,使駕駛員能在洞內看清外部道路的線型及路上的障礙物,消弭出口處的“黑洞”現象,普通的做法是在洞外運用路燈作為持續照明。

  在白晝,隧道出口段的照亮堂度同入口段的照亮堂度,應比隧道內根本照亮堂度值高;在夜間,則相反,應低于隧道內根本照亮堂度值,當隧道外有路燈照明時,隧道內路面亮度值不得低于露天亮度值的2倍。

  二、機動車經過隧道過程中存在的問題

  1、接近隧道過程中呈現的問題

  黑洞現象

  白晝,機動車司機眼睛已順應戶外高達100000 lx以上數千cd/m2的自然光照明,當眼睛轉到亮度只有幾cd/m2的隧道環境,因人眼對亮度差的感知有限,呈現順應滯后現象,就會看到一個黑色的洞穴,而無法辨認其中的狀態。像這樣在亮堂環境中看到全黑洞穴的現象叫做黑洞現象。一旦呈現黑洞現象,隨著機動車接近隧道,駕駛員的可視間隔縮短,不能平安駕駛。黑洞現象是進入隧道前所發作的視覺問題,是隧道照明中最重要的問題。為避免黑洞現象的發作,從隧道入口開端的一段間隔內要保證有充足的亮度,這一局部全長比機動車的平安剎車間隔略長。

  進入隧道,由于內外存在很大亮度差,順應存在延遲,駕駛者視覺不能很快順應隧道亮度,難以看清隧道內部情況。為避免此狀況發作,應使隧道入口亮度隨視覺順應速度遲緩降低,亮度要平滑過渡,亮度降低要逐級停止,但前一級亮度和后一級亮度比值不得超越3:1,2m高以下墻面的亮度不能低于相應均勻路面亮度。

  2、經過隧道過程中呈現的問題

  白晝在隧道中的亮度要比夜間道路照亮堂度高,夜晚亮度要比白晝低。思索交通流量大的長隧道中汽車排放尾氣的話,由于廢氣無法疾速消散構成煙霧,將光吸收和散射,降低可見度,而使視覺辨認艱難,車頭燈光受汽車尾氣影響很大,無法滿足視認性需求,前方100m路面亮度減半,通常以道路照明的2倍亮度補償尾氣的影響。

  3、接近隧道出口時呈現的問題

  經過出口看外部亮度極高,出口看上去是個亮洞,呈現嚴重眩光,出口成了白色洞穴,這稱為白洞現象;以白洞為背景,機動車等就成了黑色的剪影很容易辨認,但跟在大型箱式貨車后面的小汽車與大貨車的剪影重合很難看清,在交通流量大的隧道出口左近,為了能辨認重合在一同的大小車輛所做的照明稱為出口照明,出口照明的區間長度為幾十米。

  4、夜間駛出隧道前呈現的問題

  夜晚,從亮堂隧道中駛出到沒有照明道路之前,隧道外也變成了一種黑洞,無法看清道路的線形和存在的障礙物,此時,應在剛出隧道出口的道路上、在大于平安剎車間隔、大約相當于機動車行駛數秒的區間內,對道路停止照明,以到達恰當程度的亮度。

  三、有關LED產品在隧道中的應用

  LED應用在隧道照明中,Spark LED 隧道燈會隨著進入隧道內光線的強弱自動調理照明強度的智能化調光控制系統。相比于傳統計劃,完成節電50%,且光源壽命是傳統隧道燈具的6-8倍,大大減少了光源損耗和日常維護的費用。

  隧道照明與普通道路照明不同因為其全天候24小時都必須亮燈白天的照明強度比夜間的照明強度反而要更強,可以想象隧道電力費用成為運營成本的重要一環;加上隧道照明不同于一般的道路照明,有其明顯的特殊性,包含把人對明暗的適應能力、明暗過渡的空間與照明等;這些都反映在隧道照明的設計中,更是對使用者的安全有著不可分隔的關系。隧道照明通常分為入口照明、內部照明和出口照明。其中對入口照明的要求非常嚴格,要求從與外界相仿的亮度逐漸降低。具體而言白天隧道入口照明的亮度要根據隧道外的亮度、車速、入口處的視場和隧道的長度來確定。國際照明學會(CIE)將隧道入口照明分為(從隧道口開始)閾值段和過渡段。閾值段是為了消除“黑洞”現象,讓駕駛員能在洞口清楚辨認障礙物,隧道過渡段照明是為了避免閾值段照明與內部基本照明之間的強烈變化而設置的,其照明水平進一步逐漸下降。而日本的隧道照明標準中更進一步將隧道入口照明分為引入段、適應段、過渡段。

內部段是隧道內遠離外部自然光照明影響的區域,駕駛員的視覺只受隧道內照明的影響。內部段的特點是全段具有均勻的照明水平。因為在該段內照明水平完全不需變化,所以在該段內只需提供合適的亮度水平,具體數值由交通流量和車輛時速決定。隧道內入口段、過渡段、內部段和出口段的分布及亮度。

公路隧道照明有其特性,它與普通道路照明不盡相同。在設計上需要考慮留意以下各點:

  1.路面應具有一定的亮度水平

  2.隧道墻壁應有一定的亮度水平

  3.設計車速、交通量、路線線形等諸多影響因素

  4.從行車安全性和舒適性等方面綜合確定照明水平

  5.人的視覺適應性,特別是隧道入口段、出口段等處

  6.隧道白天也需要照明,而且白天照明問題比夜晚更復雜。

  要在隧道照明實現節約能源、提高照明效果并保證行車的安全性和舒適性,通??梢詮囊韵聨讉€方面來考慮:

  (1)亮度

  由于白天隧道外的亮度相對于隧道內的高很多,故此當駕駛員駕車進入隧道時,視覺需要有一定的適應時間,然后才能看清隧道內部的情況,這種現象稱為“適應的滯后現象”,如果沒有適當的過渡,則會產生黑洞現象,令駕駛員暫時失去正常的視覺功能,這將會帶來一定的安全隱患。黑洞現象是進入隧道前所發生的視覺問題,也是隧道照明中最重要的問題。為此隧道照明通常分為入口照明、內部照明和出口照明。其中白天隧道入口照明的亮度要根據隧道外的亮度、車速、入口處的視場和隧道的長度來確定的。閾值段是為了消除“黑洞”現象,過渡段的照明水平進一步逐漸下降,從而為駕駛員提供視覺暗適應的時間。

  (2)亮度均勻度

  良好的視覺功能不但要求有一個較好的平均亮度,還要求路面上的平均亮度與最小亮度之間不能相差太大。如果視場中的亮度差太大的話,亮的部分會形成一個眩光源,而且亮暗的變化會帶來一定的頻閃效應繼而影響視覺人眼的視覺效果會明顯變差,而視覺疲勞也會加重。

  總體亮度均勻度 U0 是指隧道內部段路面上最小亮度和平均亮度的比值縱向均勻度U1 是指在車道軸線上最小路面亮度和最大路面亮度的比值。如果路面上連續、反復的出現亮帶和暗帶,即“斑馬效應”,對于在這個車道上行進的道路使用者而言,會感到很煩躁。這個問題涉及到人的心理,但也會危及到道路安全縱向均勻度主要是用來評價“斑馬效應”的大小。

  (3)眩光

  眩光的形成是由于視場中有極高的亮度或亮度對比存在,而使視功能下降或使眼睛感到不舒適。在隧道照明中的眩光可以來自迎面駛來的車輛前燈、隧道照明燈具、隧道出口時外面的高亮度等。眩光會使人對障礙物的辨認能力下降,危及行車安全。隧道照明燈具應采用截光型,采取消去直射和反射眩光的特殊技術措施,形成漫反射,使光線十分柔和的進入人眼。

國際照明委員會采用了相對閾值增量(TI)來說明因眩光而造成的視功能的下降,即失能眩光的衡量。歐盟標準委員會的隧道照明標準中(CR 143802003E),對失能眩光的規定如下在白天時隧道閾值段和內部段以及夜間的整個隧道,其相對閾值增量(TI)必須小于 15%。

  (4)頻閃效應

  頻閃是指在較長的隧道中,由于照明器排列的不連續,使司機不斷地受到明暗變化的刺激而產生煩亂。它與明暗的亮度變化、明暗變化的頻率、頻閃的總時間有關系。這三者與所使用燈具的光學特性、車輛的行進速度、照明器安裝間距、隧道長度有關。一般而言,頻閃的頻率小于 2.5和大于15Hz 時所帶來的LED隧道燈照明LED隧道燈照明頻閃現象是可以接受。

  如果車輛的時速為 60km/h  16.6m/s, 燈具安裝間距是 4, 這樣頻閃的頻率就約為4.2Hz. 進行設計時,應當加以考慮,選擇適當的照明器安裝間距。如果頻閃的頻率位于4Hz11Hz 之間,并且持續的時間超過 20s,將會給司機帶來明顯的不舒適。

  (5)照明控制

  先進的照明控制方式是在保證視覺條件,滿足隧道照明要求的情況下,合理節能的重要技巧。照明控制的目的是可以隨時改變隧道的照明水平。由于陰天、雨天或黃昏時分,隧道口外的亮度比平時要小很多,因此要有適當的措施來減小入口段照明的水平,以減少不必要的能源浪費。在隧道照明中可以根據白天、夜晚以及車流量大小等因素,通過各種調光設備或控制器件來對隧道照明環境的照度或燈的開啟、關閉進行調整和控制。目前,國外大多采用感光器件、可調光電子整流器等構成智能照明系統,使隧道內燈具整體亮度減弱,能耗降低;同時,保證隧道亮度均勻度不變。

  led隧道燈外殼選用強度高、韌性好的合金環保材料,透明件為加強鋼化玻璃,防塵防水,耐腐防銹。具有較強的抗強力碰撞和沖擊能力;多道防震結構和高科技表面噴涂處理,各種近距離高強高頻震動不能對燈具造成影響,并能在車間、路基、路軌等高頻震動和潮濕、高溫環境中長期穩定工作。良好的電磁兼容性,不會對輸電網絡造成干擾。

  我國隧道照明技術起步本來較晚,同時LED產品的研發相較國外還比較滯后,但近年來,國內照明企業通過對外合作交流、積極提高自主研發能力,極大地推動了我國LED照明的發展。其中LED隧道燈的節能研究已經有了重大的突破,不但提高了LED光源效率,而且通過對LED燈具的設計研究,合理的多次配光,使LED隧道燈的整體效能得到了提高。目前,國內已有較大規模的Spark LED隧道照明工程案例和示范樣板,多數得了較好的反響。

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