《隧道燈技術(shù)指南》（CIE 088:2004）是一個(gè)最為廣泛使用的道路隧道照明國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。但是最近瑞士的ASTRA與奧地利的ASFINAG公司提出更加嚴(yán)格的隧道燈要求規(guī)格，而且來自德國(guó)的SWAREFLEX公司也提出了滿足要求的新方法，并同時(shí)解釋了光效并不是衡量系統(tǒng)性能與效率的唯一變量。

 

　　關(guān)于技術(shù)指南

 

　　CIE88-隧道燈技術(shù)指南作為一個(gè)隧道照明相關(guān)的指南文件一直是作為許多國(guó)家規(guī)范的基準(zhǔn)。這個(gè)指南按照不同照明需求的地區(qū)將隧道分為了不同的幾個(gè)區(qū)域。

 

　　首先，入口段（threshold zone）需要非常高的照度，目的是為了促進(jìn)駕駛員的雙眼能夠快速的適應(yīng)隧道中較暗的照明環(huán)境。其入口段的長(zhǎng)度取決于隧道里的最高限速，更高的車輛行駛速度就需要更長(zhǎng)的入口段。

 

　　其次是過渡段（transition zone）, 隧道路面的照度會(huì)漸漸的降低到隧道中間段（interior zone），從而提供一個(gè)從入口到中間段平滑的照度過渡。例如，首先假設(shè)維護(hù)因子為0.67，入口段的前半段照度為150-300cd/m2，然而到了中間段，照度通常只有2-6cd/m2。

 

　　目前道路隧道照明的質(zhì)量主要取決于以下幾個(gè)重要參數(shù)：整體和縱向道路光照的均勻性（無(wú)頻閃的理想狀態(tài)）、隧道墻面的光照、眩光的抑制以及色溫和顯色指數(shù)。但是最近幾年，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，LED照明開始取代傳統(tǒng)的隧道照明鈉燈。許多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也隨著技術(shù)的更新修訂了相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。

　　圖1  隧道照度適應(yīng)曲線

 

　　新的LED適用標(biāo)準(zhǔn)

 

　　除了瑞士ASTRA提出的相關(guān)照明規(guī)范，奧地利ASFINAG的計(jì)劃手冊(cè)（PLaPB 800.562）是第一個(gè)專門針對(duì)LED隧道燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將集群引入了不同的隧道照明分類中，尤其是劃分每一個(gè)集群不同照明需求以及定義燈具之間不同的距離，從標(biāo)準(zhǔn)間距（cluster standard）的18米到連續(xù)燈具照明帶（cluster premium）。

 

　　同時(shí)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還說明了在光效和色溫、顯色指數(shù)方面的不同需求。雖然顯色指數(shù)并不是隧道燈最重要的指數(shù)，但是這個(gè)參數(shù)可以在隧道照明中增強(qiáng)不同信號(hào)顏色的顯色效果。這對(duì)于駕駛員要快速識(shí)別紅綠黃的信號(hào)燈轉(zhuǎn)變是極其重要的。

 

　　對(duì)于LED照明而言，LED系統(tǒng)能夠提供在入口段和中間段模擬調(diào)光功能，從而消除了關(guān)閉整個(gè)燈具組引起的路面亮度均勻性問題。當(dāng)前LED隧道系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了智能照明階段，可以實(shí)現(xiàn)駕駛員與燈具之間的信息交互。但是，現(xiàn)在還是存在一些技術(shù)問題，控制和支援的電路還需要集成在其中。一些隧道需要將智能驅(qū)動(dòng)集成到燈具之中然而另一些則要求所有的電子部分安裝在維修室或控制室內(nèi)。兩種方案都具有不同的優(yōu)點(diǎn)，但是后者能夠減少相應(yīng)的維修工作量。

 

　　當(dāng)前，在德國(guó)、奧地利以及瑞士地區(qū)（D-A-CH）的隧道燈具從CRI只有20-30的鈉燈提升到CRI達(dá)到70-80同時(shí)色溫在4000-4500K的LED燈具，甚至目前的一些項(xiàng)目需要光效超過110lm/W以及系統(tǒng)壽命超過80000小時(shí)的設(shè)備（同時(shí)系統(tǒng)失效率小于10%）。

　　圖2  適當(dāng)分布的隧道燈實(shí)景圖

　　圖3  連續(xù)分布的隧道燈實(shí)景圖

 

　　不只是只有照度的技術(shù)規(guī)范

 

　　由于LED本身的發(fā)光原因，尤其是早期的LED燈具，其眩光的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燈具，防止眩光就成為了一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。

 

　　一些規(guī)范已經(jīng)要求了閾值增量（threshold increment）最多只能增加8%甚至只有6%，更低的閾值增量意味著更低的眩光。閾值增量一般是指光幕亮度與地面亮度的相對(duì)關(guān)系，更低的光幕亮度與更高的地面亮度都可以有效地降低眩光。光幕亮度取決于燈具的光通量與光線分布。所以就有可能在最大化地面亮度的同時(shí)減小光幕亮度。

 

　　但是目前燈具制造商無(wú)法有效控制路面亮度系數(shù)q0，但是這個(gè)亮度系數(shù)決定了光照度（lx）與亮度（cd/ m2） 之間的關(guān)系。根據(jù)路面的表面材料不同，系數(shù)通常在0.05到0.07之間浮動(dòng)。因此，亮度系數(shù)q0能夠?qū)α炼扔?0%的影響范圍。而光照度也會(huì)相應(yīng)地增加30%，這回導(dǎo)致更高的光幕亮度和閾值增量。

 

　　高光效的需求

 

　　光效（lm/W）作為一種能夠表現(xiàn)LED燈具發(fā)光效率的參數(shù)，更高的光效代表著更高的發(fā)光效率。

 

　　對(duì)于中間段而言，對(duì)稱式的布局會(huì)需要相同參數(shù)的隧道燈。同時(shí)，對(duì)于市場(chǎng)上大部分燈具而言，發(fā)光透射率都接近90%以及光線分布都可以提供相似的路面亮度。因此，這種條件下，光效就成為了最簡(jiǎn)單最直接能夠決定整個(gè)燈具能效的方法。但是對(duì)于入口段和過渡段呢？

 

　　一般來講，這些區(qū)域的燈具一般會(huì)安裝有反射光線的燈具，其能夠?qū)⒐饩€以一種水平的角度反射到駕駛員。

 

　　由于特殊的光線反射的機(jī)制，這種反射光線的燈具能夠遠(yuǎn)高于對(duì)稱式分布燈具的亮度。因此，在過去這種燈具就一直作為入口段高效經(jīng)濟(jì)的選擇。但是這種結(jié)構(gòu)的燈具只能在入口段和過渡段使用，在中間段時(shí)反射光線會(huì)在8-15m的短距離之間產(chǎn)生過多的眩光，同時(shí)會(huì)造成光線 均勻性的問題。

 

　　如圖4所示，反射光線的峰值在超過60度的區(qū)域之間，并且光線幾乎只是固定在了一個(gè)方面。這種“光線彎曲”會(huì)導(dǎo)致反射損失以及透射率降低，燈具整體的光效也會(huì)降低。對(duì)于入口段和過渡段的燈具，這些反射光線的光效值并未計(jì)算在內(nèi)。由于超過60度的反射光線會(huì)在照射路面時(shí)具有更多的亮度，而55度的光線則要小很多，盡管后者具有更高的發(fā)光透射率和光效。

　　圖4  反射光線分布圖

　　圖5  對(duì)稱光線分布圖

 

　　除此之外，在垂直方向具有較高角度的峰值強(qiáng)度的光線并不一定會(huì)產(chǎn)生眩光。

 

　　因此，對(duì)于入口段，比表面功率密度（specific surface power density）可以作為一個(gè)描述隧道照明燈具發(fā)光效率的參數(shù)，其包括了已知的亮度、入口段和過渡段的長(zhǎng)度、以及所有已安裝燈具的能量消耗。

 

　　結(jié)論

 

　　幾乎所有考慮LED燈具的新標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)瞄準(zhǔn)一個(gè)正確的方向，并會(huì)對(duì)于照明質(zhì)量有一個(gè)穩(wěn)定的技術(shù)提升。同時(shí)，這些技術(shù)要求也會(huì)促進(jìn)LED照明系統(tǒng)朝著更加精確、安全、高效、可持續(xù)性的方向發(fā)展。當(dāng)前最先進(jìn)的燈具能夠在8-12米的范圍內(nèi)提供超過0.95的縱向均勻性。這意味著在整個(gè)隧道之中，道路亮度將幾乎沒有變化，從而也消除了地面上的光線頻閃。

 

　　目前，最新一代的隧道系統(tǒng)具有125lm/W的高光效照明，同時(shí)還將控制電路與燈具分離使得維護(hù)更加容易。但是仍然還有許多技術(shù)挑戰(zhàn)需要人們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)與規(guī)范上的共同努力。

 

　　出自：www.led-professional.com