关于对LED光源的高速公路隧道照明节能技术的应用探析
高速公路隧道应用LED照明存在的几个问题
存在的几个问题
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目 录
• LED照明在高速公路隧道应用中的优势 • 高速公路隧道LED照明存在的问题 • 针对问题的解决策略 • 结论与展望
01
LED照明在高速公路 隧道应用中的优势
节能环保
01
02
03
无汞污染
LED照明不含汞等有害物 质，与传统荧光灯相比， 更加环保。
眩光问题
灯具角度设置不当
若LED灯具的投射角度设置不当，可能导致直射光或反射光刺入驾驶员眼睛， 产生眩光效应。眩光会使驾驶员瞬间失明或视线模糊，极大增加交通事故风险 。
高亮度LED产生的眩光
部分高亮度的LED灯具在夜间或光线较暗的环境下容易产生眩光，对驾驶员的 行车安全构成威胁。
维护与管理问题
维护成本高
LED照明系统相较于传统照明系统更为复杂，维护起来需要更高的技术要求和成 本。包括灯具替换、驱动电源更换等维护项目，都需要专业人员进行操作。
智能化管理水平待提高
目前部分高速公路隧道LED照明系统的智能化管理水平仍有待提高。缺乏智能化 的照明控制系统，无法实现实时调光、故障预警等功能，增加了隧道运营管理的 难度。
耐候性强
LED照明具有良好的耐候 性，能够适应隧道内各种 恶劣环境。
高亮度与良好的色温
高亮度
LED照明具有高亮度特性，能够 确保隧道内照明充足，提高行车
安全。
良好的色温
LED照明可以提供合适的色温，使 驾驶员在行驶过程中更加舒适，减 轻视觉疲劳。
光线均匀
LED照明设计可以使光线分布更加 均匀，避免出现隧道内明暗不均的 情况。
提升照明质量与安全性的建议
优化照明设计
LED灯在高速公路隧道照明中的应用及评价分析
LED灯在高速公路隧道照明中的应用及评价分析隧道照明对于高速公路的安全性和舒适度至关重要，因此选择合适的照明设备非常重要。
LED灯在高速公路隧道照明中的应用越来越普遍，并且获得了广泛的评价。
本文将对LED灯在高速公路隧道照明中的应用及评价进行分析。
首先，LED灯具有很高的亮度水平，能够提供明亮而均匀的照明效果。
由于隧道内部的环境相对封闭，传统的白炽灯或荧光灯照明效果较差，容易出现光线不均匀或暗角的情况。
而LED灯的亮度均匀性能较好，可以提供更优质的照明效果，减少了驾驶员眩光和视觉疲劳的风险。
此外，LED灯具有较好的环境适应性。
高速公路隧道内温度较高，还存在浓雾或烟尘的情况。
传统的白炽灯或荧光灯对于较高温度和湿度的环境不适应，容易发生灯丝烧断或灯管爆炸的安全问题。
而LED灯的工作温度范围较广，即使在高温和潮湿的环境下仍能正常工作，具有较高的稳定性和可靠性。
然而，LED灯在高速公路隧道照明中也存在一些问题。
首先，LED灯的初始投资成本相对较高。
虽然LED灯的寿命长，但其购买成本较高，需要投入较大的资金。
其次，LED灯在光色温和色彩还原方面相对传统灯具还有改进空间。
隧道照明中，需要适当的光色温和色彩还原来增强驾驶员的视觉感受和颜色辨识能力。
目前已有一些新型LED灯具能够提供更加自然的光色和良好的色彩还原能力，但仍需要进一步改进。
综上所述，LED灯在高速公路隧道照明中的应用即得到了普遍的认可和广泛的评价。
其高亮度、长寿命、低能耗和适应各种环境的特点使得LED灯成为隧道照明的理想选择。
虽然存在一些问题，但随着技术的不断发展和进步，相信LED灯在高速公路隧道照明中的应用前景将更加广阔。
高速公路隧道照明与节能方案探析
高速公路隧道照明与节能方案探析摘要：LED光源是一种长寿且节能的新型半导体材料光源，其有关技术还有待开发，未来LED光源在照明系统中的应用将可能有效缓解我们正遇到的能源紧缺问题。
LED在隧道照明中的应用具有一定的优势，但由于其技术还不成熟，仍旧存在很多问题，只有根据使用中遇到的问题，并对这些问题进行研究并解决，才能使LED光源在隧道照明中的应用更加成熟。
关键词：高速公路；隧道照明；节能方案引言随着我国高速公路隧道里程的不断增加，隧道照明耗能已成为目前隧道运营的重要考核指标。
现阶段，我国绝大部分高速公路隧道照明仍然采用高压钠灯作为主照明灯具，由于高压钠灯的显色指数低、寿命较短，且耗电量打，无法根据隧道内的实际亮度需求进行调光照明；在确保隧道内安全照明亮度的情况下，LED灯具可根据隧道内的实际需求亮度进行调节，自动控制隧道内的照明亮度，达到最优照明与节能效果。
1高速公路隧道的交通特点山区高速公路隧道除了具有一般公路隧道的交通特点外，还有其自身特殊之处：（1）山区自然环境条件较差，如雨雾多、降水多、冬季路面结冰、天气变幻无常等，对公路隧道交通安全极为不利；（2）山区地形地势险要、地质条件复杂，公路隧道内一旦发生交通事故，应急救援行动往往不能得到有效发挥；（3）公路隧道群区段隧道密集、隧道间距短、距离互通式立交远等特殊结构和道路条件，使得公路隧道内各种意外事故的发生频率以及所需的救援力量随之增加；（4）山区高速公路一般线路较长且桥隧比例较高，形成了公路隧道群、“桥－隧－桥”及“隧－桥－隧”、隧道与长大纵坡结合等线路形式，不利于公路隧道的运营管理。
更为显著的是，山区高速公路运营初期交通量相对较小。
这是因为：新建高速公路的交通量一般由趋势增长交通量、转移交通量和诱增交通量等3部分组成，转移和诱增交通量往往在高速公路全线通车后2~3年才逐渐出现，通车初期仅有趋势增长交通量，交通量相对较小，而且由于我国高速公路前期可行性研究阶段交通量预测精度不够准确，通车初期实际运营交通量普遍小于预测交通量，并且误差较大。
高速公路隧道LED照明节能技术研究
高速公路隧道LED照明节能技术研究摘要：在能源紧张和照明运营开支居高不下的形势下，公路隧道照明节能技术研究越来越受到各方面的关注，已成为公路隧道工程上的一个重要课题，本文通过对比研究几种常见隧道照明光源的特性，并结合实际工程案例进一步论证了新型光源LED照明技术在公路隧道照明中具有广泛的应用前景。
关键词：光源特性；LED灯；照明节能Abstract: In the energy nervous and lighting operating costs high situation, highway tunnel lighting energy saving technology study more and more get the attention of various aspects, has become a highway tunnel engineering an important topic in this paper through the comparative study several common tunnel lighting source characteristics, and combining with the actual engineering case further demonstrates the LED lighting technology in the new light source road tunnel lighting has a broad prospect of application.Key words: light source characteristics; LED lamp; illumination energy conservation1 引言公路隧道由于其功能的特殊性，确定了其建设的复杂性。
公路隧道照明，尤其是高速公路隧道照明与一般道路照明要求不同，隧道白天也需要照明，而且白天照明问题比夜间更加复杂。
LED照明灯具在公路隧道中的应用研究
LED照明灯具在公路隧道中的应用研究摘要：本文旨在研究 LED 照明灯具在公路隧道中的应用。
首先，它们节省能源，可提供更高的光照度，减少可见性的影响，并且具有高抗老化性能。
此外，LED 照明还具有可控制的特性，并且可以按照高速公路的一般流量调节照明强度。
基于此，本文进行了实验，以比较 LED 照明灯具和其他照明系统的照明效果在公路隧道中的应用。
结果表明，与传统照明灯具相比，LED 照明灯具在公路隧道中提供了更高的光照度、可见性和安全性，并且对环境具有更好的保护作用。
关键词：LED照明灯具；公路隧道；能源效率；可见性；安全性正文：随着建设和技术水平的不断提高，公路交通变得越来越重要。
在公路隧道中，照明是必不可少的因素，而传统的照明灯具如白炽灯、钨丝灯和金卤灯，由于低效率、较高的功耗和较低的可见性，很难满足公路隧道的安全性要求。
因此，LED 照明灯具在公路隧道中应用越来越多。
LED 照明灯具相比于传统照明灯具有许多优点。
首先，它们节省能源，可提供更高的光照度，减少可见性的影响，并且具有高抗老化性能。
此外，LED 照明还具有可控制的特性，并且可以按照高速公路的一般流量调节照明强度。
最后，LED照明灯具可以减少公路隧道的能耗，并且可以减少停电时的影响以及能源的损失。
基于以上分析，我们通过实验评估 LED 照明灯具在公路隧道中的应用。
实验地点位于 X 市，在汽车速度为 100km/h 的模拟环境中使用 LED 照明灯具和传统照明灯具进行了比较。
结果表明，与传统照明灯具相比，LED 照明灯具在公路隧道中提供了更高的光照度、可见性和安全性，并且对环境具有更好的保护作用。
本文证明了 LED 照明灯具在公路隧道中的应用比传统照明灯具更加有效且具有环保效果。
基于上述结论，建议政府和相关机构逐步推广 LED 照明灯具应用于公路隧道，以提高照明效果、改善安全性和环境保护。
为了充分发挥 LED 照明灯具的优势，并达到更好的应用效果，需要建立一系列有效的管理机制。
高速公路隧道LED灯具照明的应用研究
高速公路隧道LED灯具照明的应用研究隧道管理是高速公路运营管理的重要组成部分，隧道照明的高成本投入和高运营费用，严重制约了高速公路的发展。
为降低运营成本，节能增效，现结合浙江省金丽温高速公路水坑隧道照明改造的实例，研究LED 灯具照明的优点，应用于公路隧道的优势，并对LED灯具和普通高压钠灯进行了比较分析，以及对LED照明试用情况进行剖析，表明LED 照明是一种非常节能的绿色照明，也为解决隧道照明提供了一种全新的思路。
标签：公路隧道LED照明应用研究浙江金丽温高速公路横穿浙江省的金华、丽水和温州三地市，全长234公里，共有隧道54座，桥梁69座，一路上桥隧相连，被交通部有关专家称为“桥隧俱乐部”。
为有效降低隧道照明能耗和企业管理成本，金丽温高速公路的管理者进行了有益的尝试。
专门和中国电子科技集团公司第三十六研究所进行合作，在所辖的水坑隧道右线单洞内，拆除原来的高压钠灯，安装上新型照明灯具——LED灯，通过一段时间的测试，和左线单洞内的高压钠灯作比较，隧道照明能耗确实大为降低，LED 照明是一种非常节能的绿色照明。
1 LED灯具的优点1.1 发光效率高。
LED灯具有电压低、电流小、亮度高的特性。
同样照明效果LED比传统光源节能80%～90%，是白炽灯的4到8倍。
1.2 耗电量极小。
在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/8到1/10。
1.3 寿命长。
LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能，可承受高强度机械冲击，LED单管寿命10万小时，按每天工作12小时寿命也在5年以上。
1.4 可靠耐用，便于长途运输。
由于体内无钨丝以及玻璃壳等易损部件，基本不受运输影响，正常报废率很小，维护费用极低。
1.5 起动响应快、无黑头、免除频换灯管之烦。
LED起动响应极快，因而电流对其冲击甚微。
而普通白炽灯或节能管受起动电流的作用，灯头很易发黑而需更换。
1.6 由于LED管是由十多只或几十只组成，即使个别损坏了也不会对正常照明产生太大影响，不像高压钠灯损坏时全灯熄灭，因此LED灯的可靠性比高压钠灯的可靠性提高了许多倍。
LED隧道照明灯具的节能分析
LED隧道照明灯具的节能分析摘要目前，隧道照明几乎都是采用高压钠灯作为光源。
但是高压钠灯在辐射形式、显色性、视觉敏感特性、功率规格、亮度控制等方面均存在许多不足，而新兴的LED隧道照明灯具以其优异的性能，特别是亮度的可控性，克服了高压钠灯的诸多不足，正在成为当今世界隧道照明的主流灯具。
笔者在隧道照明节能方面做了一些工作。
本文针对影响隧道照明能耗的因素，介绍了相应地节能措施，并对LED照明节能方案作了相应地分析。
一、洞外亮度对隧道照明能耗的影响与节能对策隧道内加强照明的标准值都是根据隧道洞外的亮度乘以一个系数得来的。
以80km/h的双车道单向交通为例，若设计交通量大于等于2400辆/h时，其入口段的亮度折减系数为0.035。
下表是不同洞外亮度与洞内亮度的关系（cd/m2）从上表可以看出，洞外亮度对隧道能耗影响相当大。
洞外亮度高，洞内照明强度也要相应提高，洞内的电气设备投资也会相应地增大。
因此，在设计隧道洞内照明时，设计人员应先对隧道洞外亮度进行实测，再根依据实测结果设计洞内照明，这样不仅可避免照明设计冗余量过高造成电气设备投资上的浪费，还可在运营过程中节省大量的电能。
在建设安徽省黄塔桃高速公路时，初步设计是按4000cd/m2的洞外亮度设计洞内照明。
在正式设计阶段，设计人员奔赴现场对各隧道的洞外亮度进行了实测，并测得隧道洞外亮度大多在3000cd/m2左右。
因此设计人员按照实测的洞外亮度对洞内照明系统进行设计，结果照明灯具的总功率比原先减少了23%，设备投资约减少了19%。
由此可以看出，精确测量隧道洞外亮度，对于合理设计洞内照明，减少照明能耗和电气设备投资，是非常必要的。
这个事例表明，洞外亮度对洞内照明及设备投资的影响极大。
因此，如何降低洞外亮度，也是隧道设计人员应当考虑的问题。
通常可采取下列措施在隧道洞口接近段进行减光：其一是在路基两侧种植常青树；其二是将洞口采用暗色调装修；其三是在洞外的山体坡面上进行大面积栽种常青植被等等。
公路隧道LED照明改造节能效果研究
公路隧道LED照明改造节能效果研究文章以甘肃省某高速公路隧道照明节能改造为例，对比改造前后的照明及节能效果，说明LED改造的经济性及应用前景。
标签：公路隧道；照明；节能效果；应用前景引言国家“十一五”规划纲要中指出，要优化照明产业结构，鼓励使用高效照明器材，实现结构节能。
LED照明灯具在节能、使用寿命等方面具有较大的优势。
1 高速公路隧道照明现状目前，我省高速公路隧道照明使用灯具统一为高压钠灯，以甘肃省某高速公路4公里长的一条隧道（以下简称“该隧道”）为例，共使用高压钠灯400W共计78台，250W共计153台，150W共计58台，100W共计60台，70W共计1294台，36W纳灯共计586台，总计2229台。
2 我省某高速公路隧道照明改造方案通过计算，确定了该隧道施工照明方案如下：在对原有灯具支架，供电方式不变的情况下，在原有灯具的安装位置使用190WLED隧道灯代替400W钠灯，100WLED隧道灯代替250W钠灯，65WLED隧道灯代替150W、100W钠灯，45WLED隧道灯代替70W钠灯，18WLED隧道灯代替36W钠灯。
3 照明改造前后照度及均匀度对比依据交通部颁《公路工程质量检验评定标准（第二册）机电工程》（F80/2-2004）中的有关要求，隧道照明必须满足照度和均匀度两项指标不小于设计值要求。
经查询原施工设计图纸，该隧道照度和均匀度设计指标如表1所示：依据国家标准《照明测量方法》（GB5700-2008），该隧道管养单位委托甘肃省交通科学研究院有限公司对隧道照明改造前后的照度和均匀度两项指标进行了检测。
检测结果见表2：通过对检测数据进行分析可知，该隧道进行LED照明改造后，照度及均匀度两项指标与改造前数据基本一致，各照明段落受检指标均满足表1中对于规定值的要求。
4 照明改造节能效果甘肃省交通科学研究院有限公司试验室对本次改造中使用的LED灯具和改造前使用的高压钠灯进行了抽样试验，实测灯具能耗见表3。
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关于对LED光源的高速公路隧道照明节能技术的应用探析
发表时间：2019-02-26T11:00:00.183Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：冉勇[导读] LED作为新一代的光源，以其节能、环保、寿命长、响应速度快等优点，已广泛的应用在交通信号、应急照明、大型显示屏以及城市景观等诸多领域中
冉勇
北京云星宇交通科技股份有限公司四川分公司四川成都 610045 摘要：LED作为新一代的光源，以其节能、环保、寿命长、响应速度快等优点，已广泛的应用在交通信号、应急照明、大型显示屏以及城市景观等诸多领域中，并成为主流。
而与之相比，在道路功能照明领域中 LED路灯还处于由示范、尝试向逐步推广应用的过渡阶段。
随着我国节能减排国策的深入实施，LED路灯作为绿色照明，正越来越多地应用在城市道路照明中。
但在实际运行中，我们发现 LED路灯
现阶段仍然存在一些制约因素，这在一定程度上阻碍了LED在道路照明方面的发展。
关键词：LED光源；高速公路隧道照明节能技术；应用；
由于高速公路隧道交通在地理位置和环境条件上的特殊性，高速公路隧道照明灯具的工作量相对较大，灯具的开启时间相对较长。
而且对高速公路隧道照明在稳定性、长寿命、节能性以及便于维护等方面有着非常苛刻的要求。
在这种背景下，传统的照明技术耗电量大、使用寿命相对较短以及维护工作难度大等的缺点逐渐显现出来，给高速公路隧道的照明工作带来了较大的挑战。
一、LED路灯在工程应用上的优势
1.LED灯寿命长，维护费用少。
LED灯寿命长，耐冲击震动，不易碎，所需维护费用少。
由于LED灯的使用寿命长，在使用维护方面可以进一步节约成本。
LED路灯价格方面，目前已有厂家克服了高成本，14000lm的路灯，成本可以控制在2000元以内，逐步解决了在使用LED路灯方面的最大顾虑。
2.LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有污染。
高压钠灯等气体放电光源的工作原理是电弧的高温作用激发液纳汞气发光，气体放电光源在生产过程中会对环境造成汞污染，即使是光源失效后在废品处理过程中也会产生汞污染。
据统计，自工业革命以来，地球大气环境的汞含量上升了400多倍，土壤、地下水、大气被污染后，对人类以及动植物产生了巨大的威胁，而LED路灯则不存在这些问题。
电网环保方面，LED路灯功率因数高，谐波失真率低，目前很多厂家已做到功率因数φ≥0.9，谐波失真η≤20%，有效降低了其在供电线路中的损耗，并避免了高频干扰与电网污染。
另外，LED光源无紫外线、热辐射低，并且纯直流工作，无闪烁，消除了传统路灯频闪引起的视觉疲劳。
二、关于对LED光源的高速公路隧道照明节能技术的应用
1.配光设计问题。
随着道路照明设计的不断发展，道路配光的评价标准从过去的照度均匀逐渐发展成为以亮度均匀为主，照度均匀为辅。
配光曲线反映了灯具在空间某个截面上光强与发光角度的关系。
一个理想的配光曲线的设计需要综合考虑灯具的安装高度、灯杆间距以及路面宽度等参数，使路面照度、亮度以及阈值增量等评价道路照明质量的参数指标都符合标准，并达到高效、健康和节能的照明目的。
灯具的配光系统设计不合理，照明效果就不理想。
现有的 LED 灯具因受到发光源方向性的限制，难以达到理想的配光的要求，光线大部分直射向灯正下端路面，不能够将光照射到更远的方向，覆盖两灯之间的暗区。
2.LED路灯的光效及散热。
经测试，大多数 LED灯具在安装初始光效较高，但运行一段时间，光衰较为严重。
这和灯具的温度有直接的关系。
LED的散热设计不仅直接关系到 LED实际发光效率，也关系到实际使用寿命。
LED是嵌入照明器具中使用的，由于 LED芯片的发热量大，做成路灯灯具时的关键技术就是“散热”。
在LED 路灯的整体设计过程中快速有效地散热是 LED路灯重点解决的问题，因为工作温度的高低直接影响 LED光源的光衰和寿命。
虽然现在 LED路灯散热经过了一定优化设计。
但由于道路照明的应用环境一般都比较恶劣，尘埃较大且金属表面腐蚀氧化等原因，在安装初期尚能满足需求，维持较低的工作温度，但长期使用散热片之间难免积聚灰尘，必然在一定程度上影响灯具内光源及电器散热，从而导致 LED路灯使用实际寿命的缩短。
另外 LED灯具应满足道路照明设计标准要求，具有良好的防护等级（IP）防尘防水，但良好的 IP防护又往往会妨碍 LED的散热。
如何解决这一矛盾是 LED灯具亟待解决的难题之一。
3.隧道ＬＥＤ智能控制技术。
良好的隧道照明控制系统需将隧道内亮度、洞外亮度、车流量和车速等相关因素考虑进去，形成一种智能控制系统，该控制系统不仅可以满足隧道的照明要求，降低发生交通事故的概率，还能节约能源。
由于ＬＥＤ灯具与传统灯具相比，具有响应速度快、控制模式灵活、功率低、寿命长、操作简单、安全及节能等优点，因此可以被设计成智能控制隧道灯具。
采用分段照明方案，并通过实时环境反馈的信息来进行控制调光，结合隧道外环境情况的实时数据以及隧道内车流量、车速等信息，控制ＬＥＤ灯电源的输出电流，从而调节其输出功率，符合最新公路隧道照明规范中的实时调光建议，也为司机在隧道内安全行车提供了保障。
隧道智能监控中心系统采用规范化的、具有充分弹性的层次化结构，在隧道监控项目的基础上形成了机电综合节能及信息管理一体化的能耗优化运行平台，该平台不仅能够有效实时地了解隧道内的状况，而且还极大地降低了能耗。
隧道监控中心成功地系统应用了物联网架构的层次结构网络通讯技术，使系统具有便捷、强大的扩展能力，对各种监控设备可以做到实时采集数字量变化信息，根据现场实际需要发布设备控制指令，实现实时控制。
同时，利用现代通讯转换控制技术，打通了照明、通风、视频、电力、消防等系统的信息链路，实现了专家决策的自动策略调度功能，保障了隧道的能耗优化运行，大大提高了隧道监控效率和隧道安全保障能力，是隧道现代安全节能技术研究成果的体现。
4.灯具效率。
隧道中使用的荧光灯光源灯具效率普遍较低，通常情况下荧光灯的使用效率为55% － 65%，其原因是荧光灯360 度发光面积，外加光源自身对反射光的遮挡和反射及折射会形成不同程度的折损，除此之外，灯具的维护系数在考虑到光源腔的防护等级以及透明罩老化等原因的情况下，只有0. 6 左右。
而LED 光源是由很多小功率的点光源组成，通常是改变点光源的位置以及方向和发射角来对其进行配光处理的，更换光源不需要打开光源腔，这样就会形成很好的密封性，所以，灯具的使用效率很高能达到75% － 85%，维护系数也能达到0. 75 左右，所以相对与荧光灯，LED 光源灯具的效率更高。
三、LED 照明技术的未来发展
LED 照明技术的发热问题严重制约着其发展，而且LED 发出的白光在烟雾情况下的穿透性要差于钠灯，成本价格也处于劣势，而且芯片价格较高直接影响到了它的普及程度。
因此，在LED 照明灯的研发过程中，可以尽量选择散热性较好的灯具外壳，提升其散热水平，改善其光源的穿透性，并有效控制芯片的购置成本，不断提升LED 照明灯的性价比。
隧道照明采用LED 光源，还可以对照明亮度进行智能无级控制，可根据洞外亮度和车流量等因数及时调整灯具亮度，实现按需照明。
并且灯具的工作温度绝大部分时间都处在一个较低的水平，工作温度的降低，不仅可大幅减小LED 的光衰，还延长了LED 和电源的寿命。
这些都可以降低公路隧道照明能耗，节约运营费用，为实现国民经济的可持续发展，保护环境提供较为可行的方法。
参考文献：
［1］史玲娜，涂耕，王小军．新旧规范对比下的隧道照明节能设计研究［J］．照明工程学报，2015，26 ( 1) :50-54. ［2］张玲，郝翠霞． LED 隧道照明控制系统的研究与开发［J］．照明工程学报，2016，22 ( 4) : 36-40.。