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LED隧道照明應(yīng)用興起 有哪些技術(shù)挑戰(zhàn)?

一般隧道照明的主要目的是通過提供隧道路面上物體的最大可見度,來防止事故發(fā)生,并為穿過或進(jìn)入隧道的駕駛員增強(qiáng)安全性和舒適性。

CIE 88-“公路隧道和地下通道照明指南”為隧道照明提供了一個指導(dǎo)方針,是許多國家法規(guī)的基礎(chǔ)。它根據(jù)每一個的具體要求將隧道分成不同的區(qū)域。

首先,入口段需要非常高的亮度值,以便于駕駛員的眼睛能適應(yīng)隧道中較暗的照明條件。入口段的長度由隧道中的最高限速來決定,因?yàn)樵礁叩南匏僖蟾L的入口段。

其次,在過渡段,路面上的亮度緩慢降低,直到達(dá)到隧道內(nèi)部區(qū)域的照明水平,從而提供從入口處到中間段平滑的適應(yīng)。在入口段的前半部分中,考慮維護(hù)因子為0.67,照明約為150-300 cd/m2,而內(nèi)部區(qū)域通常限制在2-6 cd/m2。

目前公認(rèn)的道路隧道照明的質(zhì)量參數(shù)包括:總體和縱向道路表面照明的均勻性(理想的是沒有頻閃)、隧道墻面的照明、避免眩光以及色溫和顯色指數(shù)。近年來,半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展,LED逐漸取代傳統(tǒng)隧道鈉燈。許多國家標(biāo)準(zhǔn)將上述參數(shù)的要求進(jìn)行了更新。

而且,與傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)相比,LED系統(tǒng)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在真正的彩色照明、高光效和高效的透鏡分布。LED系統(tǒng)可以在隧道內(nèi)部和入口區(qū)域提供模擬調(diào)光,從而消除了關(guān)閉整組燈具引起的路面亮度均勻性問題。目前的LED隧道系統(tǒng)已經(jīng)變成智能解決方案,可以將燈具的當(dāng)前狀態(tài)與司機(jī)實(shí)現(xiàn)交流。但是,關(guān)于將支援和控制電子設(shè)備需要在哪里集成,仍然在討論中。一些隧道市場要求在燈具內(nèi)安裝智能驅(qū)動,而另一些則要求將所有電子設(shè)備安裝在隧道內(nèi)的維護(hù)間或入口處的控制建筑內(nèi)。這兩種解決方案都有優(yōu)點(diǎn),后者減少了維護(hù)工作。

燈具規(guī)格之外的要求

但是一些要求,盡管很重要,單靠照明設(shè)備是不能滿足的。特別是早期的LED燈具比傳統(tǒng)的燈具更耀眼,因此避免眩光就變得越來越重要。

一些規(guī)定已經(jīng)要求閾值增量為8%甚至只有6%,因?yàn)檩^低的閾值增量意味著較少的眩光。閾值增量是光幕亮度與路面亮度的相對關(guān)系,越低的光幕亮度或較高的路面亮度都能減少眩光。光幕亮度本身取決于燈具的光通量和光分布。

燈具制造商可以開發(fā)出能最大限度提高路面亮度、同時還可以提供相對較低的光幕亮度的燈具,但是有一個關(guān)鍵因素是無法控制的。這就是路面的亮度系數(shù)q0,它決定了照度[lx]和亮度[cd/m2]之間的關(guān)系。根據(jù)路面等級,亮度系數(shù)通常在0.05和0.07之間變化。所以,q0可以改變道路上的亮度值約30%。反過來,燈具的光通量必須增加30%,這樣會導(dǎo)致更高的光幕亮度和更高的閾值增量。

功效要求及如何實(shí)現(xiàn)

一個有意義、但不一定能達(dá)到預(yù)期結(jié)果的要求就是發(fā)光效率,即lm / W。 該值完美地描述了LED的效率,更高的發(fā)光效率代表更高的能源效率。對于所有具有對稱光分布的隧道燈具來說,情況也是如此,這普遍適用于隧道的內(nèi)部區(qū)域。由于市場上不同光學(xué)系統(tǒng)的透射率值差不多,幾乎接近90%,而且光分布也提供了類似的路面亮度,因此發(fā)光效率是確定整個燈具能效的最佳選擇。但是,入口段和過渡區(qū)的燈具呢?

通常,這些燈具會配備反光元件,可以將光線以非常水平的角度反射給駕駛員。

與對稱光分布的燈具相比,反光的燈具提供了更好的亮度值。因此,反光的燈具在過去一直是隧道入口區(qū)的選擇,既經(jīng)濟(jì)又高效。但是,這些燈具只能用于入口段和過渡區(qū)域,因?yàn)樵谶@些區(qū)域,燈具距離較小。在中間段,反光的燈具在8-15m的照明距離會產(chǎn)生太多的眩光,同時也產(chǎn)生光線的均勻性問題。

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