LED灯具在高速公路隧道中的应用探讨

LED灯具在高速公路隧道中的应用探讨

陈曼娜

广东飞达交通工程有限公司510663

摘要：近年来，LED灯具由于具有高光效、长寿命、绿色节能等优点，从而在高速公路隧道中得到了广泛的应用，保证高速公路的行车安全和通行的效率，实现公路运行安全、节能环保、运营低耗的目标。本文阐述了隧道照明的特点，就LED灯具在高速公路隧道中应用优势进行了分析，并结合工程实例，探讨了LED灯具在高速公路隧道中的应用。

关键词：隧道照明；LED灯具；应用优势

由于高速公路隧道是一段封闭的空间，无法采用自然光照射，因此为了保证车辆行驶的连贯性及驾驶员的生命安全，需要设置照明系统。在照明灯具选择时，为了满足隧道行车安全及运营节能要求，应选取高效节能、寿命长、维护方便、绿色环保等优点的LED灯具，以提升提高高速公路的照明效率，降低运营成本。本文着重探讨了LED灯具在高速公路隧道中的应用。

1隧道照明的特点

由于隧道出入口段与隧道洞外色温及显色指数差异，从而产生“黑洞”及“适应后”等现象。因此，为了能让驾驶员在隧道两端出入口处能有一个良好的视觉过渡，隧道照明应采用分段照明方式。加上隧道内部通风条件的限制，汽车排出的废气不易快速稀释，导致烟雾的产生，进而产生烟雾效应。

2LED灯具在高速公路隧道中应用优势分析

过去，隧道照明灯具大多使用高压钠灯，其光通量、透雾性强，价格低但耗电量高，显色指数低并且不环保等，在强调环保节能的历史大背景下，很明显不利于长久发展，降低灯具的使用寿命。

从节能的角度出发，目前隧道提倡的无级调光控制模式用到的灯具需具有快速响应和频繁开启的特点，高压钠灯无法顺应发展，隧道灯具选用LED灯具具有以下几个方面的优势：

（1）发光效率高。以目前的厂家技术水平，发光利用率能达到80%以上。这是其他灯具无法企及的。在隧道中用LED灯取代其他光源，已是社会发展的可期趋势。

（2）LED的寿命超长，绿色环保。全使用寿命周期是其他灯具的数倍。这样计算，若每天工作13h，可用10年以上。全寿命期内，其他灯具可能已经更换几次。LED灯废弃后，其废弃后可回收利用，节约资源，较其他光源更加绿色。

（3）驱动电源更加稳定，由于其灯光的功率由电流控制，而其电源是输出电流是可控制的，不随电压的波动而变化。与传统灯具相比，夜间高压高负荷照明造成的电能浪费的情况，不会发生在LED灯具上，具有节能性。

（4）功率设置较为灵活。LED隧道灯是由数10颗1~3W的LED串联组合而成。可根据隧道无级调光系统随意调整灯具功率，不影响或低影响其使用寿命，避免功率高低不一，随电压波动，产生的亮度不达标和过度照明的现象。

3LED灯具在高速公路隧道中的应用

某高速公路，为打造一个具有智能管理、安全可靠、运营低耗的隧道照明工程。将茅田隧道入口照明及过渡段加强照明灯具采用变色温LED灯，中间基本照明使用可调光LED隧道灯，在隧道洞口设置亮度传感探头、色温检测探头和隧道LED灯具的控制系统。

3.1灯具选择

在隧道入口段采用180WLED变色温隧道灯，过渡段采用150WLED、80W、变色温隧道灯，隧道所有加强灯具均为隧道两侧交错布置，安装高度5.3m。

隧道全线设置了基本照明，LED隧道灯各段均为间距10m，安装高度5.3m，两侧交错布置，隧道两端入口段、过渡段和出口段内的基本照明灯具设计采用180WLED、150WLED变色温隧道灯照明，该照明方式白天作为隧道基本照明，夜间以不同色温与亮度作为隧道夜间照明。中间段基本照明采用50W、80W单色温可调光隧道灯，色温宜采用2200K～2700K；

3.2灯具光学性能

整体光衰10000小时不超过10%，使用寿命≥50000小时，光衰不超过初始值的30%，整体投射角垂直不小于90度、水平不小于130度，窄长蝙蝠翼配光单灯投射面均匀度不小于0.8，灯具的配光曲线满足公路隧道照明要求。

3.3灯具结构性能

灯具采用模块化设计，各模块之间的衔接接口采用通用化设计。方便更换部件和清洁，可维护性强。灯具外壳选用强度高、韧性好的防腐铝合金制成。光学面罩采用3.5以上高透光钢化玻璃。灯具的安装角度能灵活调整。灯具与电源采用分体设计，连接采用防水电缆。

3.5照明控制方案

本项目对隧道灯光进行全自动控制，包括白天根据洞外亮度、色温变化调节加强段的照明、色温及夜间对灯光的控制，主要通过时间设置进行时序控制或通过洞外亮度、道路流量监控、洞内空气质量通风监控、消防等信息的采集，为控制系统提供实时准确的数据，以便发出相应的控制命令，进行实时控制，其实施方式分两种：通过控制PLC控制系统开关电源和通过RS485控制，进行回路调光控制。

可调光LED隧道灯通过道洞口设置亮度传感探头和LED隧道灯的控制系统，调节LED照明灯具从0~100%功率自动变化，达到安全可靠，节能减排的目的。变色温LED隧道灯具是通过集中控制系统对电源的调节来实现两种不同色温光源的亮度配比变化来实现，隧道采用变色温灯具，色温从3000K~6500K之间任意变化。集中控制器是系统的核心控制设备，提供灯的状态收集、故障上报、发送和接收控制信号、定时发送控制信号、自动升级系统。根据洞外光环境自动实现灯具亮度控制，达到二次节能的效果。

变色温LED隧道灯具根据不同的隧道周边环境和光环境需求，通过调节不同色温的光源，在一定范围内减小隧道入口段与隧道入口洞外色温及显色指数差异，使洞内光环境更加舒适有利于驾驶视认，缓解驾驶员驶入隧道时因色温变化对视觉产生的影响，在相同的视认效果情况下提高驾驶员视认效率，增加驾驶的安全、稳定和舒适性，同时在相同的视认效率情况下降低安全环境亮度，可有效解决盲目调光浪费资源的问题，以达到节能和资源利用的目的。

3.6隧道照明控制系统

照明系统由隧道集中调光控制器、亮度和变色温检测仪、照明自适应控制单元和远程控制服务器及软件四部分组成。

（1）RS485集中调光控制器是系统控制调光的部件，主要负责通讯网络的架构和调整，向下传达控制命令输出1~10V调光信号至控制线缆，控制连接在控制线缆上的灯具；向上接收照明自适应控制单元的命令并反馈相关信息数据。安装在隧道内摄像机的控制箱内，上行通讯利用隧道备份光纤自己组成隧道调光控制网。

（2）全密封传感器包括亮度检测仪和色温检测仪，是系统控制的信号采集设备，整合洞外亮度光感数据、色温数据等信号采集，为控制系统提供实时准确的数据，以便发出相应的控制命令。

（3）照明自适应控制单元作为隧道照明控制的核心部件。上行通讯联系远程控制服务器；下行通过集中调光控制器实现对灯的调光控制。并提供了网线接口模块，方便客户远程对其进行控制和操作。还可上报多种警报信息，并具有远程升级的功能。可以通过外加智能电表，实时监控线路的电量信息；外接亮度检测仪和色温检测仪设备，通过智能调光算法，根据时段、亮度、流量进行实时调整。安装在隧道内摄像机的控制箱内，上行通讯通过有线（光纤）、无线（GPRS）方式；下行通讯通过有线方式。

（4）远程监控服务器及软件。远程监控服务器作为系统的核心数据存储设备，提供intranet、TCP/IP等接入方式，能在隧管所监控室及任何联网的PC上对集中器和节点控制器进行实时检测和控制。控制管理软件具有数据备份功能，可存储设备详细信息和组网配置数据。系统采用B/S架构来构件服务器和数据库。

4结语

综上所述，为了更好地贯彻了国家节能减排，在隧道照明中采用LED灯具。LED灯具与传统光源相比，其显色指数较高，在相同照明视觉效果下，降低了工作功率和电能浪费，具有良好的节有效果。另外，LED灯具在隧道照明的应用，在全寿命周期内，不存在环境污染隐患，且可以回收再利用，是典型的绿色环保型可靠光源，使用前景广阔。

参考文献：

[1]代明.福建高速公路隧道LED照明系统节能技术应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2015（07）.

[2]洪细旋.LED照明系统在公路隧道的应用[J].机电工程技术，2017.