LED光源在城市隧道照明中的應用與分析

張 明

(湖南省產商品質量監督檢驗研究院，湖南長沙，410007)

LED光源在城市隧道照明中的應用與分析

張 明

(湖南省產商品質量監督檢驗研究院，湖南長沙，410007)

隨著社會經濟的發展，人們對于城市節能越來越重視，為了提高城市隧道中照明節能，設計單位和建設單位都與LED光源的運用特別青睞。本文首先介紹了LED光源隧道等的分類和特點，其次，運用實例介紹了LED光源隧道燈在城市隧道中的實際運用情況，最后，對工程中LED隧道燈的運行情況進行分析應用。

LED光源；城市隧道燈；節能

0 引言

隨著我國城市隧道的建設和發展，隧道中的照明問題是需要急需解決的問題，LED作為新型的照明光源，隨著LED光源的出現，其所呈現的優勢和潛能，被人們稱之為21世紀最具潛力的照明工具，在節能領域，其受到了世界各個國家的高度重視和關注。LED光源的運用范圍比較廣，比如：房屋裝飾、景區布景、交通信號、紅綠燈以及很多汽車上都得到了運用，甚至在很多特殊的領域應用于照明。隨著LED光源技術的不斷推進，其運用范圍和用途越來越廣泛。

1 LED光源隧道燈分類及特點

1.1 LED光源隧道燈的分類

隨著LED光源運用范圍的擴大，對于LED隧道燈的分類比較多，例如：根據LED的形狀、光源種類、結構類型、發光強度以及電流類型等進行分類。

（1）形狀分類：圓形LED光源和矩形LED光源，矩形LED光源可以按照其芯片的排列形狀分為梯形和平面兩種。

運用于城市隧道中的LED光源，需要根據隧道的實際情況進行安裝，隧道是長方形，光源不僅要對路面進行照明，還要對隧道壁進行照明，為了保證隧道的配光達到設計需求，與矩形LED光源相比，圓形LED運用的數量會較多，而且其光照均勻性較差，因此，在隧道的實際運用過程中，矩形LED光源運用比較廣泛，更加實用。

（2）光源分類：根據芯片的功率大小可以分為大功率和小功率LED光源。在LED光源芯片的穩定性和光衰方面，美國和日本的技術比較先進，其產品得到了世界各國的廣泛認可。不同功率隧道燈的比較，需要根據對其散熱性和實際功率進行比較。

（3）根據結構分類：主要有模塊化、半模塊化以及一體化結構。模塊化LED光源結構的特點是將光源、電源以及燈具通過分離安裝，如果其中一部分出現故障，可以進行分塊維修，優點是維修方便。半模塊化LED光源結構的特點是將電源與光

源和燈具進行分離，其優點是有利于電源的更換，但是芯片出現故障不易維修。一體化LED光源結構是將光源、電源和燈具進行一體化結合，如果某一部分出現故障不利于維修。

（4）根據光照強度和電流形式進行分類：如果光照強度小于10cd為普通亮度LED光源、光照強度大于100cd為超高亮度LED光源、光照強度在10-100cd之間的LED光源為高亮度發光二極管。如果電流強度在十幾道幾時毫安的LED光源屬于普通工作電流，工作電流在2毫安一下時為低電流LED光源。

1.2 LED光源隧道燈的特點

與我們常用的光源白熾燈、高壓燈相比，LED光源有很多優點，如下所示：

（1）體積小

LED燈具與傳統燈具相比，其優點是體積小、質量輕。制造廠家根據實際客戶需求，可以將燈具制作成各種各樣的形狀，利于燈具的安裝和裝修，由于形狀的多樣化有利于各種場合的運用，增加了LED的使用范圍。

(2)環保性能好

在LED光源的生產過程中，與其他光源所不同的是，不用添加汞金屬，因此，當LED光源廢棄以后，不會出現汞金屬污染，廢棄的LED光源可以完全被廠家回收重新利用，運用LED光源不僅有益于環境的保護，而且節約了資源。

(3)良好的抗震、抗沖擊性能

電致發光的半導體材料是LED光源最基本的結構，其位置布置在引線架子上，整個結構用環氧樹脂密封，沒有白熾燈以及熒光燈密封那么復雜（白熾燈的燈管內部需要抽空氣體或者充入特殊氣體等）。因此，LED光源的抗震和抗沖擊性能比較好，因此大大便利了LED燈具的生產、運輸和安裝等環節。

(4)指向性能好

與傳統白熾燈等光源相比，LED光源的光線比較定向，有利于對被照面集中光線，LED光源的利用率比較高。

2 LED光源在城市隧道中的實際運用

根據對某城市隧道進行實際調研，研究人員對城市隧道中運用LED光源得到了充足的認識，根據對城市隧道中LED光源的實驗以及LED光源的自身特點，設計人員根據調研結構制定了合理的設計和施工方案，在隧道中安裝了900多套LED光源，為了保證隧道的順利通車，對所有LED光源進行了提前調試。設計人員對LED光源的使用情況進行了跟蹤監測，其現場應用情況如圖1所示。對LED光源的實際調研數據如表1所示。

3 LED在隧道中的分析應用

根據對某城市隧道中LED光源的實際調研，綜合LED光源的特點，研究人員對LED光源和傳統照明工具進行了比較，包括節能、經濟、運行以及維護方面的比較，對LED光源的優勢和局限性進行適當的分析和思考。

3.1 LED光源在隧道照明中的應用優勢

(1) 配光

對于城市隧道中的照明有以下要求：均勻度以及縱向均勻度要求高。5-6米是燈具安裝的一般高度，如果運用大功率燈具（比如高壓鈉燈）進行配光，其難度比較大。根據LED光源特點，更有利于隧道中配光的實現。LED光源的綜合調節可以從以下各方面進行，如燈具排列、照射方向以及光照角度等，由于LED光源有小功率的特點，更有利于城市隧道的光源配光。

(2) 壽命

隨著科學技術的快速發展，LED光源技術更加完善，LED光源的使用壽命大幅度的提升，根據我們調研人員的跟蹤測量，我們得出的數據顯示，在城市隧道中LED光源照明時間為5000小時，其對路面的照度下降16%，上述原因的出現是由于光衰、老化、維護不當以及墻體污染造成的。

本項目運用的LED光源的使用壽命在6000小時范圍內，可以保證燈光強度不會低于88%，這樣就能夠滿足相應的設計規范要求。

(3) 節能

根據調研人員對本項目所使用的LED光源進行研究分析，

我們可以得出一下LED光源比熒光燈更加節能，由于本項目在設計和施工過程中，采用了通風井，在白天可以通過它進行節能調光，通過一系列的節能措施，本項目運用LED光源得出了比熒光燈省電達到38%的結論。

表1 應用測試數據

研究人員為了增強數據的準確性，工作人員需要運用軟件進行數據處理，研究人員得出的結論是：與傳統光源相比，LED光源節能能過到達30%。

3.2 在隧道照明中LED光源的應用難題

(1) LED光源的光衰較大

根據研究人員對實驗測量數據的研究分析，我們發現LED光源的發光效率曲線的趨勢是：先上升后下降，最后曲線水平發展。LED光源的發光情況與光衰情況有著直接的聯系。在研究人員進行實驗的環境要遠優于工程實際環境，比如LED光源的光衰、熱阻增加、材料老化等實際情況都會影響LED光源的發光率，由于光源溫度的起伏不定造成更加惡劣的影響。雖然對5000小時之內的LED光源進行分析以后發現，其光衰在適當的范圍之內，但是，在實際的工程實踐中，其使用效果不會想試驗數據那么樂觀，因此，降低LED光源的光衰水平，是影響LED光源進一步擴大推廣的難題。

(2) LED光源的實際運行要求比較高

LED光源在實際運用過程中有一定的難度，因此，LED光源在實際的運用過程中，其運行環境和參數要求比較苛刻，LED光源對于電壓有較強的敏感度，在大電壓的情況下，很容易對LED光源造成反擊穿和燒毀。廠家在對LED燈具生產過程中，采取了很多有利的措施，但是，城市隧道的環境條件比較惡劣，比如溫度、線路故障、塵土、電波、以及地面震動等不利因素。

4 結束語

隨著照明領域的不斷發展，LED光源作為一種新型光源得到了廣泛的認可，LED的出現和運用受到了社會的廣泛關注，為社會帶來了較好的經濟效益。隨著LED光源在城市隧道中的運用，有利于隧道中車輛的安全運行和降低隧道的施工成本。與傳統照明工具相比，LED光源最大的優勢就是節能。LED的運用為城市的建設具有重要的意義。

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[2] 楊韜，陳仲林.隧道照明反射增量系數研究J.燈與照明，2009，33 (2):6-14

[3] 吳淑梅，霍彥明，徐梅.LED 光源在照明中的應用[J].光源與照明，2008，(3):30-32

Application and analysis of LED light source in the tunnel lighting in the city

Zhang Ming
(Hunan province product quality supervision and Inspection Institute,Changsha,Hunan,410007)

With the development of society and economy,people pay more attention to energy conservation and energy saving lighting City,in order to improve the city tunnel,the design units and the construction units and LED light source with special favor.This paper firstly introduces the classification and characteristics of the light source,LED tunnel etc.Secondly,introduces the practical application examples of the use of LED light source lamp,tunnel in the city tunnel finally,carries on the analysis using the operation status of the LED tunnel lamp in engineering.

LED light source;city tunnel lamp;energy saving

圖1 LED光源的現場應用情況