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(yùn)行維護(hù)費(fèi)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(diǎn)。

　　0 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)， 近住建部和發(fā)改委聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于切實加強(qiáng)城市照明節(jié)能管理嚴(yán)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(qiáng)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(diǎn)， 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(diǎn)

　　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(jī)， 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(diǎn)和白天也需要照明的特點(diǎn)使司機(jī)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(qiáng)照明。隧道照明中存在的“黑洞效應(yīng)”、“ 運(yùn)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(dá)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(qiáng)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(qiáng)照明采用高壓鈉燈或金鹵燈。

　　熒光燈： 頻閃嚴(yán)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(qiáng)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(yán)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(jìn)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(diǎn)。

　　（ 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亮， 但是看得清楚， 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(diǎn)亮一會后， 光源外殼就發(fā)燙。

　?。?3）壽命長， LED 的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到100lm /W 以上， 整燈光效也達(dá)到80 lm /W 以上。

　　除此之外， LED安全性能好， 光衰減小， 維護(hù)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(dá)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(yùn)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(hù)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(dá)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(dá)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(diǎn)

　　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(qiáng)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(jìn)行了LED 改造， 基本照明光源采用LED 100W 隧道燈間距12 m, 加強(qiáng)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(jì)比較見表4。同時， LED 改造后， 在隧道內(nèi)定點(diǎn)進(jìn)行光衰減測試， 經(jīng)過12次測試， 照度穩(wěn)定， 光衰減極?。ü馑p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(jì)、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(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、照度穩(wěn)定、光衰減極小的特點(diǎn)， 同時LED 燈還具有光源發(fā)出的是接近太陽光的自然光色、冷光源并且壽命長、綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)。

　　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(jìn)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(jī)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。