隧道LED照明关键问题探析

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1、隧道LED照明关键问题探析1引言隧道一种特殊的管状构造物，与洞外明亮宽敞的道路不同，车辆白天进出隧道是一个从明亮进入黑洞，又从黑洞走向明亮的过程，在这个过程中存在几个特殊的视觉问题,车辆白天进入隧道，在隧道入口会出现"黑洞效应”；进入隧道后，肉眼需要一定时间才能适用隧道内部的光环境，出现'‘适应滞后现象”；在隧道出口处，由于洞外亮度极高，在出口处出现“白洞效应”。由于这几种特殊的视觉问题，给隧道照明提出了极高的要求。由于隧道照明是一种密集、定向照明，需要隧道灯具一天24小时连续不间断点亮，而LED光源作为

2、一种定向照明光源，特别适合隧道这种密闭空间内的密集照明，能最大限度地发挥LED节能的特点，并且隧道内部相对恒温的工作环境、汽车行驶的空气流动特性也很有利于LED隧道灯灯具的散热，因此隧道照明被认为是LED照明的最佳应用领域之一。近年来，在国家"十城万盏”的推动下，广东、福建、浙江、江苏、安徽、上海等全国各地纷纷开展隧道LED照明试点工程。重庆也紧追试点工程的步伐，目前重庆现有隧道总计超过200座，而在建隧道170余座、总延长近300公里,其中3000米以上特长隧道41座，自2007年开始逐步试点多座隧道，

3、但由于相关部分和LED灯具生产企业对隧道照明的特殊性认识不足、而LED光源本身也尚在发展中，前期重庆各地的LED隧道照明试点工程中暴露出了很多问题，节能、照明效果令人很不满意，因此相关交通主管部门对隧道LED照明总体持谨慎态度。为了促进重庆LED隧道照明的健康发展及全面推广应用,针对隧道LED照明目前存在的各种问题，重庆市高速公路集团、招商局重庆交通科研设计研究院、重庆大学、交通部公路设计研究院，联合开展了《高速公路隧道LED智能照明系统设计及应用成套关键技术研究》的重庆市科技攻关重大项目研究，旨在总结国

4、内隧道照明的经验教训，深入认识隧道LED照明的规律与特点，发现国内隧道LED照明试点工程中暴露出来的共性问题，找出问题的原因、制定相应的对策，使隧道LED照明的优势得以发挥、而不足得到逐步克服。通过项目的实施，在隧道照明的关键问题研究方面取得了明显的进展,对隧道LED照明提出了很多有益的建议。2隧道LED照明的共性问题探讨2.1隧道LED照明的光源色温选择问题2.1.1行车安全性对光源色温的要求在LED光源中，色温越高、光效越高，纯粹从节能的角度看光源的色温越高越好。由于色温兼具生理性和心理性两种属性，其

5、中生理性包含反应时间、中间视觉效应、对障碍物的分辨能力等指标［1］;心理性包含舒适感、满意度等指标。其中反应时间对于保障道路照明节能和交通安全是至关重要的，反应时间短、发生交通事故的可能性就越小。因此在隧道照明中，不应单纯考虑节能指标进行光源的色温选择,还应重点考虑安全指标、从人眼的反应时间出发进行光源的色温选择。人眼的反应时间不但与照明光源的亮度、被照体的对比度等有关，还与照明光源的色温有关。通过研究不同背景亮度下光源色温与反应时间的关系，确定隧道光源合理的色温区间，将有利于隧道照明交通安全和科学节能。

6、为了探究在不同背景亮度下，人眼对不同色温的反应时间，选择2700K-6400K的几种不同色温的紧凑型荧光灯、无极荧光灯进行了对比试验图］为2700K、6400K两种不同相关色温紧凑型荧光灯反应时间与背景亮度之间关系的归一化实验结果，图2为4000K、5000K、6500K三种相关色温的无级荧光灯反应时间与背景亮度之间关系的归一化实验结果，但是图1是将2700K的紧凑型荧光灯在背景亮度1.0cd/m2的反应时间实测值作为归一化初始值，图2是将4000K的无极荧光灯在背景亮度0.32cd/m2的反应时间实测值

7、作为归一化初始值。从图1、图2可以看出，对于紧凑型荧光灯，高色温6400K的反应时间比低色温2700K的反应时间短;对于无级荧光灯,色温4000K和5000K的反应时间相当，且都低于色温6500K时的反应时间。根据反应时间的研究结果，从隧道照明的安全性出发，色温为4000K〜5000K的光源优于高色温6500K或者低色温2700K的光源。2.1.2行车舒适性对光源色温的要求从隧道照明舒适性和满意度出发，前人的研究表明[1],不同的色温对人的感觉不同，主观亮度受照度、色温及显色性的交互影响，人在低照度的环境

8、下偏好低色温，当照度愈高时，则偏向于较高的色温。人对色光环境的舒适区域范围如表1所示。由于不同隧道区段、不同的交通量、不同的行车速度对应着不同的照度值标准,根据表1所示的心理感觉与光源色温、照度的关系，对于照度值小于500Lux隧道照明区段，采用暖色或者中间色较好，对于照度值大于500Lux而小于2000Lux的隧道照明区段,采用中间色或者冷色较好。因此，在进行隧道照明设计时，需在在满足隧道照明设计物理标准的前提下，充分考虑使