新型照明光源在中国公路隧道照明领域的应用及发展

2014年10月新型照明光源在中国公路隧道照明领域的应用及发展

目录

截止2012年底，全国公路总里程达423.75万公里，其中高速公路里程达9.62万公里。

公路隧道10022处、805.27万米，其中特长隧道441处、198.48万米，长隧道1944处、330.44万米。（1）我国公路运输安全形势1.中国公路隧道照明简介

公路隧道照明的主要功能就是为驾驶人员提供良好的视觉条件，保障交通安全，其功能主要体现在以下三方面：帮助驾驶人员适应隧道内外强烈的亮度差异；提供识别公路线形，发现路面异常的必要环境亮度；缓解驾驶人员在隧道封闭空间内行驶的视觉疲劳和压迫感。1.中国公路隧道照明简介与此同时，隧道照明能耗问题日益突出，对部分省份隧道管理部门的调查表明，照明能耗已成为公路隧道运营中最主要的开支。公路隧道照明的问题1.中国公路隧道照明简介公路隧道照明的出路新产品新技术理论研究标准化研究四者的关系：相辅相成共同实现公路隧道照明的安全性、经济性、节能性平衡发展1.中国公路隧道照明简介公路隧道照明光源公路隧道常用照明光源包括高压钠灯、白光LED、无极灯等，白光LED光源具有如下优点：电光转换效率高动态响应特性好使用寿命长绿色环保技术提高、成本降低的潜力巨大1.中国公路隧道照明简介公路隧道照明控制方式公路隧道照明节能要以保证行车安全为前提，在此条件下常采取的节能措施包括实施节能控制、改善灯具配光结构等，LED灯具良好的动态响应特性和配光设计使其在节能应用中如鱼得水。常见的节能控制措施主要有：分级控制通过开启或关闭照明配电回路的方式减少控制工作灯具数量。动态调光控制通过脉冲宽度调制（PWM）的方法调节LED光源亮度。以上节能措施可根据洞口亮度、车流量时间分布的统计结果进行编程控制，也可通过光度传感器和车辆检测器获得实时数据进行调节。1.中国公路隧道照明简介2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例三部委隧道LED照明示范工程示范工程总体概况：15个隧道LED照明示范项目20个室内LED照明示范项目15个城市LED路灯示范项目2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例四阶段跟踪测试1）安装点亮运行1000小时2）安装点亮运行3000小时3）安装点亮运行6000小时4）安装点亮运行10000小时具体测试内容与要求1）路面亮度及均匀度：满足设计规范要求2）隧道洞壁与路面亮度比：≥0.43）色温和显色指数测试：≤6000K、≥654）灯具节能效率：48小时现场能耗测试5）灯具光衰或光通维持率2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例选择测试区域

区域内测点选择几何还原后的区域选择亮度总均匀度计算公式亮度纵向均匀度计算公式隧道中间照明段亮度测试影像隧道路面亮度实测数据分析光衰18.0%左右工程实际环境：隧道内汽车尾气和灰尘污染因素（定期清洗）2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例测试隧道内不同区段色温与显色指数2.新型光源在公路隧道照明领域应用案例分段色温，K显色指数备注入口5572.082.21色温平均值5472.0K，显色指数平均值81.625446.081.275398.081.39过渡15556.079.19色温平均值5675.3K，显色指数平均值80.135724.080.675746.080.52过渡25576.078.86色温平均值5739.3K，显色指数平均值80.115890.081.25752.080.28过渡35996.078.64色温平均值5997.3K，显色指数平均值79.055994.078.956002.079.56出口段5892.079.78色温平均值5890.7K，显色指数平均值78.615838.077.745942.078.31000小时3000小时6000小时色温实测数据分析4.0%左右工程测验数据隧道名称隧道长度（km）24h内隧道LED照明系统的能耗（kWh/km）（数据升序排列）备注正兜II号隧道0.810398.7朋山岭隧道2.973460.02桃源隧道2.152497.33前埭隧道2.580517.29熊村隧道0.736543.48无节能控制格龙隧道（左洞）1.03545.63采用精细化无级节能调光控制洪厝隧道0.740585.34潼湖隧道1.838612.08正兜1号隧道1.405617.83禾荷围隧道2.308623.92格龙隧道（左洞）852.48采用分级节能调光控制清林迳隧道1.015876.852.新型光源在公路隧道照明领域应用案例经过悔工程远测试门可知搭，隧匠道照课明系秘统采裁用调省光模初式具顿有很下好的锈节能识效果摸。本滋节采结用理浸论计巩算确悲定出迈单位雁隧道技长度讲能耗种值，塌并计通算对惧比调俗光与惨不调状光两琴种模精式下载的能泻耗对初比，鸣获取扬调光赏模式专下的付节能尊率。路况弯条件屯为：报洞外柔亮度侵：35帽00芹cd尾/m2，车世速：80强km穴/h，车旱流量待：大灯于70臣0辆/h，小且于24弹00辆/h；路因面：张沥青茎路面乞。单洞长度（m）白天总功率（w）夜间总功率（w）调光模式下全天单位长度能耗（kw*h/km）非调光模式下全天单位长度能耗（kw*h/km）节电比例1000390209840586.32936.4837.39%500341805000940.321640.6442.69%3003318040001487.22654.443.97%注：怨调光格模式冬指采蹲用白崭天+夜间鸟两种粪时序卖控制慌，白秘天时牛序持急续时辜间12小时甜，夜猎间时激序模促式12小时饥。2.新型势光源棒在公跌路隧候道照扰明领加域应旱用案吸例标准跨化对苗于引厌导产岗业发遵展方利向，肝统一薪技术段要求虏，规振范市爷场行秋为有绒着重螺要的东推动贸作用充，公驰路隧吊道照还明相熊关标添准化字研究禁涵盖悟以下辈几个啦方面方：设计黄标准产品弱标准质量单验收那标准养护编标准平等3.公路命隧道右照明背标准舒化研广究设计武标准JT拐J前02丝式6.拴1—钩19胡99广《公路策隧道罪通风棒照明取设计奶规范》指标张、参哗数等查的确变定以高压防钠灯为基赢础3.公路椒隧道恶照明美标准吼化研咽究制/修订阳标准JT友G/当T冰70什/2姐-0妹1—赚20剧14欧《公路迷隧道欠照明喜设计拣细则》已考桑虑白光LE烟D、无汉极荧型光灯等新遥型光忆源特问点关键朱指标第9章倘节能淹标准粘与措恢施——当显犯色指榆数Ra披≥6尤5，色零温介觉于35愿00追K~珍65就00耳K的LE缩慧D光源用于括隧道凝基本倘照明献时，障亮度侮可按粱表6.昨1.玩1所列滑亮度突标准哑的50职%取值姐，但犯不应窑低于1c称d/增m2。3.公路弱隧道膊照明跨标准最化研树究——当显困色指义数Ra兄≥6议5，色下温介贪于35堆00艰K~灵65蠢00贼K的单端蚊无极错荧光狱灯用于饱隧道痛基本周照明道时，闹亮度淘可按另表6.令1.翠1所列穿亮度郊标准美的80艰%取值扫，但写不应铜低于1c毛d/巨m2。产品掌标准JT稿/T贤6厚09－20运04兼《公路未隧道楼照明某灯具》“一钥、范画围皂标准侍适用添于以看荧光秃灯、职钠灯阶等气摩体放毕电灯通为光握源的上公路束隧道虹用照障明灯蝇具。贪隧道清用其躲它灯虎具可古参照冰执行汗。”3.公路贡隧道躬照明戒标准恰化研承究编制/修订穴标准交通姐运输隐行业讽标准屡（已络报批惰，待晴颁布融实施友）《公路LE递D照明远灯具魂第1部分激：通揭则》《公路LE怨D照明管灯具局第2部分哥：公软路隧考道LE您D照明插灯具》《公路LE症D照明蚕灯具维第5部分帐：照镇明控绿制器》3.公路佩隧道蔑照明遵标准裂化研构究项目名称技术要求试验方法型式检验出厂检验材料要求5.26.3√√结构尺寸5.36.4√√外观质量5.46.5√√灯具初始光效5.56.6√√噪声5.66.7√√灯具结温5.76.8√√显色指数5.86.9√√灯具光度性能5.96.10√√灯具防眩性能5.106.10√√机械力学性能5.116.11√×电磁兼容性5.126.12√×绝缘电阻5.13.16.13.1√√电气强度5.13.26.13.2√×接触电阻5.13.36.13.3√√电源适应性5.13.46.13.4√√防护性能5.13.66.13.5√×耐低温性能5.14.16.14.1√×耐高温性能5.14.26.14.2√×耐湿热试验5.14.36.14.3√×耐温度交变性能5.14.46.14.4√×耐机械振动性能5.14.56.14.5√×耐盐雾腐蚀性能5.14.66.14.6√×耐候性能5.14.76.14.7√×功能要求5.156.15√√可靠性5.166.16√×注1:本表4~9为发光灯具的检验项目，其它项目为通用检验项目。注2:型式检验和出厂检验样品的抽样和数量在具体产品标准部分确定。注3:√为检验项目，×为不检验项目。公路LE烛D照明奸灯具呈检验义项目项目名称技术要求试验方法型式检验出厂检验材料要求5.26.3√√外观质量5.36.4√√通用要求5.46.5√√数字调光控制器性能要求要求5.56.6√√模拟调光控制器性能要求5.66.7√√软件要求5.76.8√√电磁兼容性能5.86.9√О电气安全性能5.96.10√×耐低温性能5.106.11√О耐高温性能5.106.11√О耐湿热试验5.106.11√О耐温度交变性能5.106.11√О耐机械振动性能5.106.11√О耐盐雾腐蚀性能5.106.11√×注：√为必检验项目，×为不检验项目，О为可选项检验项目。照明帖控制堂器检胳验项裹目3.公路贞隧道叠照明石标准乡丰化研扮究老化时间a

h光通量维持率3000≥96%6000≥92%10000≥86%a老化时间包括灯具老炼试验时间1000h。等级初始光效

lm/W额定相关色温≤3500K3500K<额定相关色温≤5500KⅠ100110Ⅱ90100Ⅲ8590公路宾隧道LE烂D照明匆灯具光通政量维搂持率公路列隧道LE佛D照明享灯具初始抖光效等级安装芒支架筑结构烟尺寸泄图质量绘验收聚标准疤和养射护标鸣准JT颠G号F8角0-盲20求04《公路踩工程捧质量获检验那评定弓标准轨第二喇册机电适工程》技术学指标欲要求康以电气汪安全、亮度及其均匀旨性等为素主JT腿G锦F8君0（修通订中劈燕）技术剃指标厅增加台了色通温、敬显色弟指数箱的要喂求3.公路忌隧道译照明齐标准贵化研面究应用抛视觉低功效烛法的旗照明抽安全府性评案价光源师光谱找对人挖眼视扶亮度返的影耗响基于颜公路录隧道卷应用描条件霉的灯勉具能妈效测川试方级法公路陡隧道逐路面吩、面浅层改谣造对女照明赵指标名的影雄响光源皮光谱享对人练眼视薯敏度选、疲能劳度膀的影烛响高穿庙透性离光源挂及其怎光谱甘特性蒙研究……4.公路权隧道汽照明贫领域号的研娇究（1）应眠用视脏觉功惧效法注的照防明安匀全性异评价当前卡公路榜隧道闯照明窜领域闸的应志用与理研究肆呈现湿以下绘特点疫：光源终种类励日趋卸多样吉化；人眼屠视觉鸣效应炭研究螺逐渐垦深入漂，影详响照屈明质幅量的椒考虑优因素些不断灶增加袋；传统毅的亮锯度、君照度世指标梳已不负能全充面、岗准确帽的评毒价照唯明质梦量。4.公路旗隧道石照明动领域第的研缓究本项程目拟校采用忽的视呜觉功阵效法经实验愚是通诱过构菜建仿泛真环再境，狂模拟挎再现察公路喇隧道咬照明赶特点砌，通醒过测声试视态标触隔发和绿被试双者动词作截艇止的野反应义时间丈差，任分析虎照明还环境痕对视金标视忍认性在的影树响，井进而培分析挺、评郊价照翅明质痛量。因变浑量：乏反应诊时间变量骡：环剧境亮牲度、饮照明帽光源饿、分焦辨力勒阈值谣等实验廊方案盒设计绵基本岂流程4.公路两隧道赵照明听领域煌的研献究实验数特点符：以观贯察者森做为拜试验拥“黑滔箱”爬；以大棚样本束量被燃试者惯的真启实视向觉感宋知和浇应激橡反应刺作为誉照明贪质量护评价史的“局打分胃器”隐；以反印应时惨间为猛定量蓝依据响，反茅推得慕到相造同安宾全性泰条件勒下，绕不同刊类型醋光源肤所应刘该达该到的攀最小贤背景捏亮度勾指标仰要求高。4.公路恶隧道撑照明肃领域吵的研济究视觉反应时间测试系统示意图照明反应时间实验流程图4.公路芹隧道锋照明辞领域客的研范究背景亮度，cd/m20.51.01.52.02.53.0HPS，ms525422333301297270MH，ms461402325296283260LED，ms410326285275252248不同桐光源引在不森同背聚景亮虎度(c夫d/领m2)下的你反应粗时间对比度C0.30.50.8HPS，ms504460438MH，ms416371360LED，ms381316308不同蹲光源男在不串同对挺比度樱下的咳反应最时间现平均揪值视标偏心角0°15°30°HPS，ms460488493MH，ms371412452LED，ms316335360不同妖光源垦在不邻同视殃标偏秘心角报下的芝反应帮时间拳平均权值高压图钠灯显色信指数示：19虏.2金属任卤化途物灯显色俱指数泪：99宗.2白光LE拦D显色村指数易：72写.44.公路驶隧道耗照明滩领域热的研玻究反应时间，ms亮度平均值，cd/m2高压钠灯金卤灯白光LED42510.310.823301.51.450.9530321.871.262992.51.911.694.公路槐隧道盗照明锄领域橡的研策究（2）光堵源光洪谱对乡丰人眼格视亮水度的铜影响中间母视觉朗表征悦的是赖人眼仿介于豪明视卧觉和叛暗视饿觉状咱态之盐间的螺一种辣情况蚊，一篇般认变为对廉应的须环境裳亮度欧在0.倚00数1c价d/握m2到几公个cd止/m2之间辞，比姿较接渗近于旧夜间商室外赔照明利和公路稿隧道巩基本验段照肉明的亮纸度水弹平。而在今现行过公路忍隧道专照明哲相关驴产品井、设袄计、已检测愁的标弄准规秆范中四所指茄的亮揉度均蜂为明映视觉姻亮度色。4.公路者隧道凶照明蔽领域喜的研鉴究光谱笼效率方函数双反应医了人镜眼对辨不同贫波长启辐射略的视插觉感踩知能岭力，宋也是灭计算蒙等效蒸亮度悔的重瘦要参僚量。本项张目研眯究以MO详VE（Me瓣so成pi映c扔Op辅ti白mi晕sa竞ti跟on煌o狗f泄Vi位su陪al弃E补ff近ic回ie悟ne热y）模拆型作次为分托析中萝间视掌觉光票谱效经率函炊数研不究基院础，惹其简斑化线冤性模诸型可览表示扒为

x代表了明视觉函数在中间视觉函数中所占的权重，是模型建立的重要参数4.公路渡隧道直照明创领域鞠的研汽究计算沫顺序公式责表示在求肉得达的基讲础上灶，通您过测匀试得干到光畏源辐地照强催度光捧谱分婆布密即循可得啊到中骑间视脂觉条闻件下摄的总伤光通赶量由于脆在其狡他条挖件相波同的旱情况去下，成总光厦通量轨与亮跨度的绢数值姻成正梨比，场则可舅以得博到中抽间视毯觉相巴对于段明视伪觉的巧等效钳亮度属计算突公式4.公路俊隧道镇照明归领域剥的研糠究应用躲公式猜推导贫计算杂得到总不同寒背景盐亮度爬条件鲜下的乒中间欲视觉柱等效搁亮度阳，其齐与明感视觉难亮度府的比范值如群右图葡所示衣：通过园数值笋拟合患，拟敢合曲贯线如级图所凳示，扩其函惯数可银表示室为：常数因变量变量不同态光源罪背景涂亮度掀与中桃间视峰觉等啦效亮袍度比蚀值关堪系图4.公路战隧道盒照明召领域末的研阿究根据衰此公零式可弃以方仍便的猛计算舅得到苍特定涝光源亡在中后间视乎觉条由件下费明视统觉亮捎度与纹等效踪蝶亮度据的比给值关码系。光源编号LED1#LED2#LED3#LED4#色温4868K5549K5853K6924KGa源N蓝色敲发光YA值G：Ce黄色伤发光4.公路怕隧道辞照明玩领域位的研斯究背景亮度，cd/m2中间视觉等效亮度，cd/m2LED1#LED2#LED3#LED4#0.50.640.680.670.7311.221.271.261.351.51.771.841.831.9422.322.392.382.512.52.852.932.913.0633.373.463.443.5944.394.494.474.6355.45.495.475.63不同色温白光LED背景亮度与等效亮度关系曲(a:LED1#,b:LED2#,c:LED3#,d:LED4#)

通过数值拟合，拟合曲线如图所示，其函数可表示为：

根据此公式可以方便的计算得到不同色温LED光源在中间视觉条件下明视觉亮度与等效亮度的对应关系。白光LE拖D在不末同背望景亮显度条识件下咳的中浮间视仇觉等功效亮烤度对港照表4.公路芳隧道截照明眼领域妙的研久究（3）基毛于公自路隧检道应博用条皮件的涉灯具较能效分测试背方法4.公路商隧道将照明投领域装的研旦究功率光通娘量灯具仰能效通用虑测试崖方法隧道饺现场选条件4.公路妈隧道猴照明饱领域让的研那究公路姓隧道臂建筑靠限界晌横断锹面组欢成最小败宽度压（单末位，m）公路谜等级渣：高锐速公掩路设计餐速度:12趟0k公m/杠h公路谷隧道奔功能萄性照壳明区插域范音围4.公路早隧道伶照明慨领域且的研府究某应贺用高两压钠储灯的反公路蚂隧道选照明冲区域锦亮度犬分布热图某应这用白玩光LE岩D照明下灯具旋的公墨路隧摊道照宪明区纽奉域亮她度分心布图4.公路服隧道求照明印领域冤的研块究亮度指标，cd/m2区域编号123456平均值8.6692.0272.0232.6483.2862.927最小值3.3140.9241.2801.5922.3752.085最大值18.866.5845.3025.2795.4286.8001654324.公路吹隧道床照明骡领域语的研掩究照明陷灯具竹在公外路隧揭道横饿断面衬方向球的有却效照夏明区塔域角浅度范属围为79盈.7放0°，则土以灯挺具光劳轴方康向为0°，灯使具有孙效照毙明区炼域在穷隧道篇横断鲜面边剑界条征件为-2贱8.哲13°~5衣1.蔬57°。CI姓E章Ty庸pe辆CCI翻E永Ty在pe死B4.公路子隧道志照明作领域基的研丛究序号总光通量，lm有效光通量，lm光通量利用系数12102020609.750.9823400032567.750.96375206877.750.9142060018740.750.9152430022036.250.9162049018479.250.9720000177970.89876306663.750.87915821376.750.871065405417.50.83111143289260.781275005725.750.761399007550.750.7614510038390.7615179213130.7316696504.250.72174800031165.50.651832000196800.6219743544280.6205500032439.50.59公路悬隧道蔑照明方灯具售光通稻量利北用率测试棋灯具廊样本优的总季能效浴与有途效能煎效示丙意图4.公路子隧道登照明奶领域苦的研蜻究（4）公北路隧框道路拳面、伙面层牲改造夕对照孙明指逃标的爽影响一定弹照明行条件唉下某杠点的碑亮度篮值计雅算方轰法，篇公式蚁如下肤所示Lp根i—臣—灯具i在计魂算点p点产鸣生的鱼亮度改，cd岔/m2；Lp要—蜓—p点总伯亮度眉，cd俱/m2；Β——观察陶面与颠光入击射面短间角抹度，°；γ—刷—p点对细应的傲灯具尊光线溪入射既角，°；Icγ—糕—灯具雁在计蚂算点p的光例强值凯，cd；r（β，γ）——简化菠亮度清系数甚。亮度远计算狡示意撕图4.公路溉隧道夸照明翻领域息的研北究简化沈亮度棕系数水泥称混凝辩土路华面简平化亮度度系抵数表沥青拖路面询简化摆亮度般系数让表4.公路本隧道迟照明络领域卖的研毅究简化慌亮度墙系数出可用常于照件度平授均值饰和亮素度平书均值菊的换邪算沥青篮路面：单（15镇~2辟2）lx叮/c岩d·扔m-2水泥键混凝危土路饲面：盛（10盗~1顶3）lx但/c膊d·粘m-224显0呀a.雹u.24聪0毯a.赤u.路面材料沥青水泥白色铺装黄色铺装亮度系数lx/cd·m-2151038相同锤光通冲量相同危路面腊照度16248030路面港亮度窃，cd遵/m2白色触铺装恰材料把：擦（3~预6）lx骄/c荒d·镇m-2黄色成铺装旺材料葵：镜（8~头12）lx蹦/c尘d·川m-24.公路掌隧道豆照明壁领域牙的研意究照射松在隧酷道功兄能性纷照明哥有效名区域队之外阴的光貌强会控有部位分反柏射到派有效诸照明览区域各，对醋于提兔高隧终道路梨面的扁亮度蛋平均惯值和慈均匀惨度有葵着一秀定的脚效果由。面层平均反射率有效能效，lm/W12345678910098.0597.2273.1792.6492.7190.1988.9972.240.0282.840.1298.2997.7174.0493.7493.8191.3990.3173.4940.7484.880.3698.7798.6875.7895.9496.0193.8092.9576.0842.1788.9511121314151617181920074.3845.8145.7645.1642.3537.9171.9871.8264.1775.270.1276.9047.5547.4946.8744.2339.6876.6377.1069.3081.550.3681.9351.0250.9650.2947.9943.2285.9387.6779.5794.10普通艳水泥飞砂浆固面层岸反射哄系数份约为0.挥3白瓷遣砖面古层反刻射系只数约笛为0.补9公路角隧道青照明撤有效学区域痒面积费约占竟到隧壳道内般总表究面积矮的40堪%隧道垫壁反受射以适漫反老射为禁主8.多3%25灿%4.公路鞋隧道忧照明浩领域已的研某究（5）光也源光代谱对而人眼棋视敏腿度、摄疲劳逃度的砖影响研究挥基础