案例應用皓玥大功率LED隧道照明創(chuàng)新應用與技術展望

1、· 科技部批準的21個“十城萬盞”試點城市推廣目標是：到2009年，在批準的試點城市(鎮(zhèn))應用100萬盞以上LED市政照明燈具，LED器件國產化比例60%，預期年節(jié)電2.2億度。 關鍵字：大功率LED10篇 隧道照明42篇 1.背景(1)國家4萬億投資中鐵路、公路、機場、城鄉(xiāng)電網18000億元，占45%。(2)科技部批準的21個“十城萬盞”試點城市推廣目標是：到2009年，在批準的試點城市(鎮(zhèn))應用100萬盞以上LED市政照明燈具，LED器件國產化比例60%，預期年節(jié)電2.2億度。重點支持道路照明、隧道照明、地鐵車廂及站臺、地下停車場、加油站照明、室內照明等產品的示范應用;到2010

2、年，在全國范圍內完成50個半導體照明應用示范城市建設工作，應用LED市政照明燈具200萬盞，LED器件國產化比例70%以上，列入財政部“綠色照明工程”，預期年節(jié)電10億度;到2015年，半導體照明進入30%的通用照明市場，預期年節(jié)電1400億度，帶動半導體照明產業(yè)規(guī)模達到5000億元，出口300億美元，創(chuàng)造100萬人以上就業(yè)，成為世界半導體照明產業(yè)三強。(3)國家大力推崇節(jié)能減排、綠色照明等新技術、新產品的創(chuàng)新應用。(4)大功率LED作為第三代照明革命，產業(yè)本身的技術和創(chuàng)新應用得到飛速發(fā)展，其固有的特性更優(yōu)于其他傳統(tǒng)光源。(5)隧道運營管理部門(業(yè)主)應對隧道安全與照明節(jié)電的最佳選擇。(6)技

3、術和產品更新?lián)Q代的需要。隨著一系列的利好消息將推動我國經濟新一輪的快速發(fā)展，而半導體照明這一新興高效、節(jié)能、環(huán)保、長壽命、智能化等諸多固有特性而一身的產業(yè)將進入一個最佳的發(fā)展時機，而且能帶動相關行業(yè)的快速發(fā)展，特別是各類戶外照明的應用將得到快速發(fā)展，其中各類隧道照明的LED創(chuàng)新應用已逐步進入成熟應用階段。2.隧道照明應用新光源的必要性高壓鈉燈作為目前通用的隧道照明光源，其特性為：(1)高壓鈉燈發(fā)光顏色為黃色，色溫及顯像指數(shù)較低。太陽光顯色指數(shù)為100，而高壓鈉燈的顯色指數(shù)僅為20左右，物體的本貌較難呈現(xiàn)。(2)鈉燈燈泡結構決定了燈具的光源利用率低，僅40%左右。燈管發(fā)光角度為360°

4、，大部分光必須通過反射器反射后才能照射到指定區(qū)域。(3)高壓鈉燈燈泡啟動時間長，再次啟動時需要有一定的時間間隔。高壓鈉燈在通電510分鐘左右的時間，才能達到正常的亮度，再次啟動的時間間隔一般要大于5分鐘。(4)鈉燈由于燈亮時與燈滅時的溫度差異很大，若燈體不帶呼吸系統(tǒng)時，反射器容易被有害氣體腐蝕而產生較大光損失。(5)技術非常成熟，應用非常廣泛，功率可以做的比較高，價格比較低廉，壽命20000小時左右。 無極燈作為隧道照明光源，其特性為：(1)超長壽命，燈內無燈絲和電極，燈泡壽命僅取決于熒光粉的自然衰減，設計壽命指標4萬小時。(2)目前光效80lm/w左右，顯示指數(shù)75左右。(3)輻射大，電磁干

5、擾明顯，無閃爍、無濺射、低眩光。(4)瞬間啟動，啟動時間0.1秒，無需預熱，瞬間可啟動照明。(5)電氣性能好，功率因數(shù)0.95，電流諧波小。(6)擴展功能強，能實現(xiàn)直流供電、定時開斷等個性功能設計。(7)低色溫時光效較低，顯色性差。(8)功率限制，目前只能做到400W，價格相對比較便宜，被業(yè)界普遍認為是一種過渡性光源，而非替代性光源。大功率LED光源的應用于隧道照明的主要特性為：(1)超長壽命，理論壽命10萬小時，實際壽命5萬小時。(2)目前單顆1瓦光效90130lm，集成單顆10W光效900lm，顯示指數(shù)75。(3)無輻射大，無電磁干擾，無閃爍、無濺射、低眩光。(4)瞬間啟動，啟動時間0.0

6、1秒，無需預熱，瞬間可啟動照明。(5)電氣性能好，功率因數(shù)0.95，整燈效率90%，電流諧波小。(6)延伸功能強，可實現(xiàn)智能無極調光，安全預警等輔助功能。(7)散熱要求高，價格相對比較昂貴，被業(yè)界認為是一種替代性光源，是既白熾燈，熒光燈后的第三代照明革命。三種光源光衰曲線示意圖從比較結果可以得出：LED光源應用于隧道照明不僅可行，而且還能提升隧道照明的效果和運營成本的下降。3.龍山隧道項目實施簡介及運行結果分析龍山隧道左線總長253米，隧道寬為10米，現(xiàn)燈具安裝高度為5.5米，燈具為100W、150W、250W不等的高壓鈉燈。(1)充分考慮到安全性，暫先于左道在原有燈具的基礎上進行穿插試樣安裝

7、H·S520/60型號的大功率LED長效隧道燈，并做實測對比。(2)所有涉及的相關參數(shù)以確保符合行業(yè)標準為前提。(3)綜合能耗及相關費用的成本節(jié)約系數(shù)。(4)隧道燈進口留8米不裝燈，出口留8.3米不裝燈，保留原有設置。(5)加強段總長46米，間距1.5米，對稱安裝H·S520/80型LED隧道燈。(6)過渡1段總長20.5米，間距3米，對稱安裝，H·S520/60型LED隧道燈。(7)過渡2段總長139.2米，間距8米，交叉安裝H·S520/60型LED隧道燈。(8)出口段總長33米，間距3米，對稱安裝H·S520/80型LED隧道燈。 改造前

8、高壓鈉燈布置情況：標段長度方式間距高壓鈉燈功率/數(shù)量100W150W250WA42對稱1.75m8044B21對稱3.5m4120C140對稱3.5m4890D35對稱3.5m2000 改造后LED隧道燈布置情況：標段長度方式間距H·S520型燈具功率/數(shù)量60W80WA46對稱1.5m062B20對稱3.0m240C160交叉8.0m230D33對稱3.0m022 改造前后的對比：燈具數(shù)量總能耗/年節(jié)約電費/年改造前高壓納燈250W:44盞150W:21盞100W:80盞145盞228,275度103,962元改造后H·S520/XXH·S5

9、20/80：84盞H·S520/60：47盞131盞98,322度     整流器和驅動效率按85%計算     電費按0.8元/度計算H·S520型號大功率LED隧道燈主要計算指標 型號(No.)輸入(VAC)期初光通量(lm)目前光通量(lm)色溫(K)顯色指數(shù)(Ra)眩光Tl(%)H·S520/60w187-264300050003500-40008010H·S520/80w187-264400065003500-40008010燈具效率期初65%，目前90%。改造后路

10、面亮度測試數(shù)據(jù) 1234567155695555545556254575454545357352566573735858466545960586956556525958526246平均照度(亮度)：57.8lx（5.78cd/m2）總均勻度：0.79縱向均勻度：0.84 根據(jù)公路隧道通風照明設計規(guī)范JTJ 026.1-1999改造后每月照度及故障率測試數(shù)據(jù)2008年月份123456照度57.357.557.256.856.756.7故障率000000月份789101112照度56.256.256.256.255.855.6故障率2000002009年月份123456照度55.655.

11、655.655.655.6 故障率00000 月份789101112照度      故障率      對駕駛員隨機抽樣的調查調查項目效果評價選擇的人數(shù)占總數(shù)百分率/%安全性對比LED燈安全1718860高壓鈉燈安全15777二者差不多7363總體效果LED燈照明好1658549高壓鈉燈照明好21140二者差不多6311光線強弱對比（感覺）LED燈安全強1728912高壓鈉燈強16829階段性數(shù)據(jù)測試結果龍山隧道照明改造工程改造后的路面均勻度實際效果優(yōu)于改造

12、前的高壓鈉燈，眩光<10%，隧道內平均照度為60lx,達到預期指標。單盞燈具節(jié)電率為43%，整個改造工程節(jié)電率為50%。通過龍山隧道照明改造工程的實施，從現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和燈光效果看，均符合相關標準。從以上對比分析可知，LED燈具的使用在大大降低營運成本的同時，為駕駛員營造良好舒適的視覺環(huán)境，進一步提高了高速公路運營安全性。 3.結合LED固有特性，開發(fā)的大功率LED隧道照明系統(tǒng)的延伸功能隧道是容易發(fā)生交通事故的路段，需要研究適用于隧道照明的集成系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)誘導、頻閃等功能。根據(jù)隧道照明的路面亮度與環(huán)境條件的關系，集成系統(tǒng)可以無極調光功能。(1)智能無極調光常規(guī)隧道照明系統(tǒng)為通過設定洞

13、內和洞外光通量相關對應參數(shù)，設置可分路控制的多級照明調控裝置，通過多級調光裝置調整路關燈和整路開燈的原理調光。由于涉及隧道照明運行和建造成本原因，按照設計規(guī)范，各路隧道照明燈按一定的設計間隔距離分布設置，由于分布設置，當減光后必然在地面形成照度不勻的光斑現(xiàn)象。通過實驗新型LED光源，利用LED光源的特性，對LED光源實現(xiàn)連續(xù)調光，以消除隧道照明減光時形成的光斑現(xiàn)象。(2)輔助性安全預警功能，可以根據(jù)安全事故級別設置不同的頻率利用LED光源的特性，通過燈具自帶智能控制系統(tǒng)與遠程通信，在隧道內發(fā)生交通事故時，LED燈具通過頻閃頻率的快慢告知駕駛員危險等級。(3)輔助性事故誘導功能引導光帶系統(tǒng)，通過

14、特定的帶有方向性指示的光帶引導洞內人員在重大交通事故發(fā)生時，按照正確路徑撤離和疏散到隧道外或安全地帶。如：防止較長隧道內由于交通事故引起火災發(fā)生時濃煙彌漫，人員在濃煙中選擇逃生方向錯誤而造成人生傷害。光帶系統(tǒng)的關鍵點是：利用LED光源特性，將單體燈具作為光帶系統(tǒng)的組成單元，而不需要另外在洞內安裝附加光帶系統(tǒng)。(4)數(shù)據(jù)的采集與分析智能控制系統(tǒng)通過對燈具使用時間，功耗及電費等數(shù)據(jù)的采集，分析智能照明控制系統(tǒng)運行實時狀況，并給出節(jié)能數(shù)值。(5)提高光源的顯色性，加寬光譜分布范圍顯色性指數(shù)全面反映光源的顏色特性。對顏色識別有要求的工作場所，當使用照度在500lx及以下、采用光源的顯色指數(shù)較低時，宜提

15、高其照度標準值。采用Ra=75以上的LED光源的燈具與以高壓鈉燈為光源的燈具照射路面達到相同照明效果相比，LED燈具路面照度為高壓鈉燈路面照度的0.8倍。白光LED的發(fā)光原理有兩種：其一是藍光激發(fā)黃色熒光粉，混合成白光，其二是通過RGB芯片發(fā)光混合成白光。目前第一種發(fā)光方式占主流。通過選擇不同特性的芯片和熒光粉，通過多次對比實驗，并結合已積累的實體工程數(shù)據(jù)，從而得到相關的顯色指數(shù)指標。 4.大功率LED創(chuàng)新應用于隧道照明的技術展望隧道照明的主要功能是保證駕駛員在白天和夜間經過隧道時的視覺舒適度。即使路面照度水平良好，駕駛員在將進入隧道時，也會因為一些其他因素(如較差的路面均勻度、較暗的隧道兩側

16、墻壁等)而降低駕駛的信心，這將會導致突然的不必要剎車，從而增加發(fā)生交通事故的可能性。隧道照明不僅要滿足照明規(guī)范中的亮度值和亮度均勻度的要求值，更應該從駕駛員的視覺功能和視覺舒適度出發(fā)，建立質高效、經濟、舒適、安全的隧道照明環(huán)境。通過龍山隧道試樣工程對比后，我們認為大功率LED光源在隧道照明應用中可以在節(jié)約電能和節(jié)約維護費用上有著較大的經濟效益，同時可以為駕駛員提供較好的視覺環(huán)境，增加駕駛員的安全感和舒適感，提高隧道的交通流量，降低事故的發(fā)生率。隨著公路建設的不斷發(fā)展，公路隧道日益增多，為了節(jié)約能源、保護環(huán)境和提高公路隧道照明的綠色照明，以下幾個方面將是我們繼續(xù)努力的方向：(1)建立健全隧道綠色照明標準