公路隧道LED照明技术应用关键问题探讨 (1)
来源：中国LED网 作者：--- 时间：2011-09-02 00:00
公路建设的发展，特别是山区高速公路建设的发展，带来了公路隧道在规模和长度上的快速增长。据不完全统计，目前我国公路隧道建设里程已突破2500km。与此同时，隧道运营能耗问题，特别是隧道照明能耗问题，已显得越来越突出，对构建安全和和谐交通环境构成严重影响。 以安徽省交通投资集团有限责任公司下属黄塔桃高速公路和六武高速公路为例，即可充分说明问题。 安徽省黄塔桃(黄山至塔岭和小贺至桃林)高速公路是国家高速公路干线网中京台(G3)高速公路和杭瑞(G56)高速公路的重要组成部分。路线全长51.3km。其中起点至小贺段长17.5km，为双向6车道，设计速度100km/h，路基宽度33.5m;小贺至桃林和小贺至塔岭两段分别长18.5km和15.3km，为双向4车道，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。 全线共设置15处隧道，单洞全长28.3km，占全线的27.6%。如采用高压钠照明系统，隧道照明灯具总功率达2076kW，日耗电费约2.1万元，年耗电费约7580万元。 安徽省六武高速公路是国家新规划的沪汉蓉高速公路(G42)的重要路段。路线全长90.9km，为双向4车道，设计车速100km/h，路基宽度26m。 全线共设置8处隧道，单洞全长18.4km，占全线的10.1%。如采用高压钠照明系统，隧道照明灯具总功率达1734kW，日耗电费约1.7万元，年耗电费约6330万元。 如何响应国家节能减排的号召，在隧道照明方面最大限度地节能，是山区高速公路建设和营运急待解决的问题。 1隧道节能照明方式 目前，隧道照明可采用的灯具有高压钠灯、荧光灯、高频无极灯、LED灯等。其中，高压钠灯和荧光灯基于气体放电，无极灯基于气体放电和高频电磁感应的结合，LED(LightEmittingDiode)即半导体发光二极管基于注入式电致发光。 高压钠灯是我国目前高速公路隧道照明主要采用的灯具。但新型LED灯具有高效节能、使用寿命长、维护方便、工作电压范围宽、工作温度低、绿色环保等显着优点，是目前高速公路隧道照明强有力的竞争产品。国际上单芯片大功率白光LED在技术和标准上发展较为成熟，以其为光源的灯具是市场上的主流产品。本次调研和比选的结果限于该类型灯具(表1)。
2LED节能照明集成技术
公路隧道照明节能技术应体现出集成性和原创性，重点通过“环境节能、模式节能、控制节能”三大环节实现。
(1)控制内外环境实现基础性节能。一是洞外环境的把握，要求测定现场洞外亮度，制定洞外减光措施，复核完工后的洞外亮度，进行具针对性的照明设计和实施前的设计修正，切实控制隧道照明节能上的洞外环节。二是洞内环境的营造，要求结合洞内装饰，以分段的方式采在洞内涂料上采用高反光材料、自发光材料等，实现功能与形式的完美结合。
(2)优选照明模式实现核心层节能。包括照明光源的选择(高压钠灯、高频无极灯、LED灯等及其组合)、照明方式的选择(隧道长≤100m、≤300m、≤1000m、>1000m条件下，“不设照明、诱导照明、标准照明”等的论证)、照明参数的选择。
(3)建立控制系统实现高端级节能。针对洞外亮度、洞内交通量和行车速度对洞内亮度的影响特点，洞内照明控制系统拟由以洞外亮度为标准的无级控制和以洞内交通量和行车速度为标准的分级控制组成。
根据在控制系统与LED照明技术的结合上取得的突破性研究成果，以洞外亮度为标准的无级控制由0～5V低压信号实现。0V和5V分别对应灯具最大和最小功率，即灯具的最大和最小照度。白天，初始系统控制电压设至5V，置灯具在最小功率状态下。此后，系统控制电压随洞外亮度的增大或降低而相应降低或增大，控制灯具照度和洞内亮度的增大或降低。直至转换为夜间照明模式。
以黄塔桃高速公路为例，初步测算通过“环境节能”和“模式节能”环节，可实现隧道照明节能约50%。用电功率降至1044kW减少1032kW，每年节省用电费用约377万元。如再通过“控制节能”环节，可进一步降低照明能耗。
3LED照明灯具的实用性
使LED灯具在适当密度
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