淺談LED隧道燈若干問題-基于良好照明效果與節(jié)能應用技術課件

1、淺談LED隧道燈若干問題基于良好照明效果與節(jié)能應用技術楊方勤二一四年七月一、隧道的功能及其保障措施二、隧道行車安全、舒適、運行節(jié)能的影響因素四、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性五、以人為本的隧道照明環(huán)境的價值六、小建議三、不合適LED隧道招標技術要求分析改變區(qū)域經(jīng)濟1改善行車條件2節(jié)約交通成本3隧道-某種用途、在地面下作用任何方法規(guī)定形狀和尺寸修筑修的斷面積大于2的洞室。功能分類-交通、市政、礦山和水工（隧道）。減少事故發(fā)生4一、隧道的功能及其保障措施健全的隧道管理機構1完善的隧道安全設施2突發(fā)事件的交通管制與救援能力3舒適安全與節(jié)能的行車環(huán)境4一、隧道的功能及其保障措施舒適安全與節(jié)能的

2、隧道環(huán)境是其運行質(zhì)量最重要因素之一！一、隧道的功能及其保障措施二、隧道行車安全、舒適、運行節(jié)能的影響因素四、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性五、以人為本的隧道照明環(huán)境的價值六、小建議三、不合適LED隧道招標技術要求分析二、隧道行車安全、舒適、運行節(jié)能影響因素照明問題及原因4、頂部燈光刺眼或光幕過亮行車不安全與舒適6、地面或墻面太暗或太亮或不合理、斑馬線或陰影行車不安全或不節(jié)能5、車輛擋風玻璃上的光閃爍嚴重行車不安全2、隧道內(nèi)光源顏色不合適行車不安全與舒適1、隧道內(nèi)燈具損壞或維護不便利資源浪費3、隧道黑洞與白洞視覺效應行車不安全據(jù)調(diào)研，目前戶外燈損壞主要原因是電源快插接頭不滿足防水、接觸不

3、良、線纜斷開損壞、致整燈閃爍或熄滅。1、隧道內(nèi)燈具損壞或維護不便利資源浪費色坐標偏離目標太大、色容差過大、色漂移大22、隧道內(nèi)光源顏色不合適行車不安全與舒適色坐標偏離目標太大、色容差過大、色漂移大22、隧道內(nèi)光源顏色不合適行車不安全與舒適隧道出入口處駕駛員視力恢復時間與隧道洞口外照度和洞口內(nèi)照度之差存在密切聯(lián)系。隧道入口為例：隧道入口駕駛員視力恢復時間與照度差之間的關系3、進出隧道黑洞與白洞效應行車不安全不科學的設計-黑洞效應1沒有進行科學的設計照明指標-以致無法辨認洞口附近的情況，也難以發(fā)現(xiàn)障礙物，造成安全隱患1、進出隧道黑洞與白洞效應行車不安全不科學的設計-白洞效應23、進出隧道黑洞與白洞

4、效應行車不安全“白洞”效應-降低司機出洞時的視覺功能和視覺舒適，造成駕駛員無法準確判定前方車輛、影響行車安全。失能眩光現(xiàn)象2失能眩光感覺失能眩光4、頂部燈光刺眼或光幕過亮行車不安全與舒適道路上實測的TI近20%時,也未出現(xiàn)失能眩光現(xiàn)象，但TI一般會超標（在距高比大于3.5，實測均勻度0.7以上時一般會大于10%）隧道內(nèi)一般TI小于10%，不會出現(xiàn)失能眩光現(xiàn)象。不舒適眩光現(xiàn)象3不舒適眩光不舒適眩光4、頂部燈光刺眼或光幕過亮行車不安全與舒適G值為控制不舒適眩光評價指標，與人眼觀察的范圍內(nèi)的燈具表面面積、80度與88度光強、路面亮度等有關頻閃問題-以某隧道為例15、車輛擋風玻璃上的光閃爍嚴重行車不安

5、全CIE: 頻率低于 2.5 Hz 和高于 15 Hz 的閃爍效應可以忽略不計。當頻率處于 4 Hz 和 11 Hz 之間、持續(xù)時間超過 20 s 時，如果不采取其它措施，則會產(chǎn)生不舒適感。因此，持續(xù)時間超過 20 s 的安裝路段，建議避免 4 Hz 至 11 Hz 的頻率范圍。 1）、布燈間距確保頻率宜低于 2.5 Hz 和高于 15 Hz 。 3）、頻閃由布燈間距不合適造成。配光能力有限的“點狀”集束光源2）、布燈間距確保頻率必須低于 4 Hz 和高于 11 Hz 。5、車輛擋風玻璃上的光閃爍嚴重行車不安全隧道照明頻閃產(chǎn)生原因之一2光強的空間分布不均勻，造成了駕駛員感覺的照度是在空間波動，

6、由此產(chǎn)生頻閃現(xiàn)象，與燈具配光相關。5、車輛擋風玻璃上的光閃爍嚴重行車不安全隧道照明頻閃產(chǎn)生原因之二3白天：環(huán)境亮度10，000cd時，人眼能分辨的亮度范圍為20020，000cd，低于200cd的亮度感覺為黑色。夜間：環(huán)境為30cd時，可分辨的亮度范圍為1200cd，100cd有相當亮的感覺。低于1cd的亮度會引起黑色感覺。過暗影響辨識能力16、地面或墻面太暗或太亮或不合理、斑馬線或陰影行車不安全或不節(jié)能過亮 功率配置過大，浪費電能3道路夜間環(huán)境，亮度超2cd/m2，增加對辨識力提高有限6、地面或墻面太暗或太亮或不合理、斑馬線或陰影行車不安全或不節(jié)能盲目追求光效非有效區(qū)域4不合理的方案，能量投

7、射到隧道頂部，燈具利用系數(shù)低非有效區(qū)域6、地面或墻面太暗或太亮或不合理、斑馬線或陰影行車不安全或不節(jié)能 隧道照明斑馬線產(chǎn)生的原因周太明教授“電氣照明設計”1）、照度均勻度高則斑馬線消除！2）、0.6-0.7的縱向亮度均勻度計算值足夠！3）、解決該問題唯一方法增加燈具成本或照明投資！理解誤區(qū)6、地面或墻面太暗或太亮或不合理、斑馬線或陰影行車不安全或不節(jié)能一、隧道的功能及其保障措施二、隧道行車安全、舒適、運行節(jié)能的影響因素四、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性五、以人為本的隧道照明環(huán)境的價值六、小建議三、不合適LED隧道招標技術要求分析三、不合適LED隧道招標技術要求分析幾乎皆是規(guī)定燈具功率、

8、要求芯片皆非國產(chǎn)芯片！所處位置隧道類型照明設計指標光過渡照明設計地面或墻面照度或亮度眩光指標甘肅公路隧道無指標無指標無指標無指標南京城市隧道無指標無指標無指標光線均勻柔和無眩光寧海未提及無指標無指標無指標無指標北京城市隧道有指標有加強照明設計指標中間31Lx無指標高平高速公路隧道無指標無指標無指標無指標杭州地下通道公路隧道通風照明設計規(guī)范入口段與基本段指標路面5cd/m2無指標河北未提及達到合適的照明設計效果無指標無指標應符合DB488-2010 5.8的規(guī)定瀘州高速公路隧道滿足JTJ026.11999公路隧道通風照明設計規(guī)范無指標無指標應有防眩光功能，采用截光型燈具長沙城市隧道公路隧道照明燈

9、具無指標無指標無指標沈陽未提及JTJ026.11999公路隧道通風照明設計規(guī)范僅有入口段與基本段指標地面2cd/m2無指標無錫城市隧道無指標，僅僅要求功率無指標無指標無指標舒適三、不合適LED隧道招標技術要求分析所處位置隧道類型均勻度（斑馬線或陰影）頻閃顏色一致性指標色溫指標甘肅省高速公路隧道無指標無指標無指標4000KTc5500K、最大色溫與最小色溫之差小于500K南京城市隧道無指標無指標無指標5000KTc6500K寧海未提及無指標無指標無指標提供的所有LED隧道燈發(fā)光均要求為白色光北京城市隧道Ul0.60.72.5Hzf15Hz無指標30005000K高平高速公路隧道無指標無指標無指標

10、色溫：5000K杭州地下通道照度均勻度：0.7無指標無指標5000k-6000k河北未提及無指標無指標DB488-2010 5.104000K5500K瀘州高速公路隧道無指標無指標無指標4000KTc85%無要求一、隧道的功能及其保障措施二、隧道行車安全、舒適、運行節(jié)能的影響因素四、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性五、以人為本的隧道照明環(huán)境的價值六、小建議三、不合適LED隧道招標技術要求分析合理的照明設計高效的燈具利用系數(shù)三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性1合理的設計方案示意圖，高效的燈具利用系數(shù)合理的照明設計日間與夜間照明分檔三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性2照明設計

11、夜間模式日間模式關閉出入口與過渡段加強照明、保留基本照明開啟符合正常的隧道亮度曲線的所有照明合理的燈具設計燈具光學材料的選擇3三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性燈具玻璃面板選擇合適的材料光學性能，來降低表面亮度，如采用磨砂玻璃，乳白玻璃以及超白布紋玻璃磨砂玻璃超白布紋玻璃合理的燈具設計燈具發(fā)光面積4三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性通過增大燈具發(fā)光面積來降低燈具眩光高壓鈉燈發(fā)光面積小LED隧道燈具發(fā)光面積大合理的燈具設計燈具光度空間分布5三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性通過控制燈具最強光束角，以及燈具出光角度來控制直接進入司機視線的的光強，降低不舒適眩光值”G”.連續(xù)

12、光帶或配光良好的條形燈具可帶來良好的誘導性、避免嚴重頻閃產(chǎn)生6三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性地面亮度均勻，光強空間分布不一定均勻、駕駛員在光的叢林中中穿越隧道不同高度照度總均勻度某隧道照度總均勻度比較不均勻，且變化幅度也最大。三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性隧道不同高度照度縱向均勻度某隧道照度總均勻度與縱向照度均勻度比較低，且變化幅度也最大。加之為“點狀”光源，故頻閃引起不舒適效果更明顯！三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性上海長江隧道車速80、燈具間距5.6m-閃爍頻率4錢江通道車速80、燈具間距5.6m-閃爍頻率4大連路隧道車速60、燈具間距4.3m-閃爍頻率3

13、.9以上三條隧道在設計車速下，盡管閃爍頻率皆不在推薦范圍，行駛無任何照明不舒適現(xiàn)象。三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性連續(xù)光帶或配光良好的條形燈具可帶來良好的誘導性、避免嚴重頻閃產(chǎn)生6保障良好的亮度均勻度尤其是縱向均勻度71）、照度均勻度高則斑馬線消除?2）、0.6-0.7的縱向亮度均勻度計算值足夠?3）、解決該問題是增加燈具成本或照明投資?三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性理解誤區(qū)1）、照度均勻度高則亮度均勻度高？Tanr0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 q329.00 396.46 529.67 742.19 1052

14、.17 1538.25 2074.09 2726.68 3555.35 1）、照度均勻度高則斑馬線消除？Tanr0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 q329.00 396.46 529.67 742.19 1052.17 1538.25 2074.09 2726.68 3555.35 照度與亮度之間換算的亮度系數(shù)q沿行車向分布非線性使得，照度越均勻，亮度不一定越均勻！三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性實測縱向照度均勻度0.94，仍有斑馬線現(xiàn)象 1）、照度均勻度高則亮度均勻度高？1）、照度均勻度高則斑馬線消除？三、構建隧道安全、舒適、

15、節(jié)能光環(huán)境的重要性1）、照度均勻度高則亮度均勻度高？2）、0.6-0.7的縱向亮度均勻度計算值足夠？縱向亮度均勻度計算值為0.93 （實測為0.8以下） ，實際有斑馬線縱向亮度均勻度計算值為0.97（實測為0.8以上），消除斑馬線三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性縱向亮均勻度0.7 、縱向亮均勻度0.72、縱向亮均勻度0.72, 滿足照明要求縱向亮均勻度0.75 、縱向亮均勻度0.77、縱向亮均勻度0.8縱向亮均勻度0.8 、縱向亮均勻度0.84、縱向亮均勻度0.85道路亮度均勻度問題分析Ul0.23 0.38 0.35 0.46 0.42 0.56 0.50 0.43 0.44 U0

16、0.44 0.54 0.57 三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性A（理論）0.89A（國家電光源實測）0.85B（理論）0.89B（國家電光源實測）0.7C（理論）0.87C（國家電光源實測）0.75D（理論）0.86D（國家電光源實測）0.77E（理論）0.85E（國家電光源實測）0.8G（理論）0.82G（國家電光源實測）0.72H（理論）0.81H（國家電光源實測）0.72I（理論）0.86I（國家電光源實測）0.84亮度均勻度理論與實測差異隧道照明縱向亮度均勻度受到墻面反射系數(shù)不均勻性影響，計算值與實測值折扣較大，為確保消除斑馬線，一是計算值盡量高，偽色圖中無斑馬線即可，二是確

17、保計算亮度縱向均勻度0.95以上。道路照明縱向亮度均勻度受到影響因素較多，計算值與實測值折扣較大，鑒于偽色圖中無法判斷斑馬線現(xiàn)象，為確保消除斑馬線，建議在眩光控制良好前提下，亮度均勻度計算值盡量高，確保計算亮度縱向均勻度0.85以上。道路隧道縱向亮度均勻度推薦嚴格控制燈具間的色容差和顏色衰減8ANSI 分bin 規(guī)范，國家相關標準及目前的控制水平Lm80測試報告中對顏色漂移的規(guī)定三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性合理的空間照度分布9合理的燈具光度空間分布，保證前方障礙物一定的垂直照度，確?？辞迤涿魑妮喞嫿ㄋ淼腊踩?、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性采用專業(yè)的LED隧道燈三、構建 節(jié)能節(jié)錢

18、 的隧道照明環(huán)境10LED燈管替換方案在隧道應用中的缺陷及隱患燈管采用的光源為中小功率光源，目前僅大批量在室內(nèi)照明使用，可靠性低；燈管被密封在燈具中，散熱不通暢，光源結(jié)溫高，光衰大；燈管的電源為室內(nèi)級別的電源，可能無法承受隧道電網(wǎng)環(huán)境的沖擊，可靠性及壽命較低；燈管方案僅能滿足照明替換需求，無法實現(xiàn)智慧化隧道要求；對于新建隧道，由于LED燈管所采用的外殼體積大，帶來較大的成本，價格與LED隧道燈相當。隔離型燈管電源非隔離型燈管電源隧道燈電源LED燈管電源與LED隧道燈電源比較：LED燈管光源與隧道燈光源比較電源保護功能、安規(guī)、可靠性、性能、電網(wǎng)環(huán)境友好性等差距巨大！高分子材質(zhì)陶瓷基板采用長壽命的

19、LED隧道燈11三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性LED燈具在隧道內(nèi)最高環(huán)境溫度下所測得的tp溫度，不應超過與其標稱壽命所對應的tpmax（相同工作電流）上海長江隧道不同區(qū)段照度實測結(jié)果：印證了LED壽命隨溫度升高而降低。三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性采用長壽命的LED燈11采用模塊化的LED隧道燈12廠家A外形尺寸控制接口安裝支架光度接口光通量配光色溫廠家B產(chǎn)品兼容、可互換1）整體燈具標準化以利于互換三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性思路：燈具外殼使用壽命20年，在升級換代及維護中，只需要更換光源模組。方法：散熱解決、連接件可靠前提下，提出了電氣連接與機械固定二合

20、一定模塊固定方式。效果1：單個光源模組只有整燈成本的78，維護成本低。效果2：光源模組更換簡便，全程采用徒手方式，大規(guī)模升級更換效率高。效果3：光源模組上為每顆光源設計了保護二極管，單個光源損壞時，不會影響其他光源。2）光源模塊化三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性將調(diào)光芯片與電集成式電源，電氣連接IP65，便于插拔航空接頭，實時調(diào)光，低成本，方便實施、燈具設計更靈活等。突出調(diào)光系統(tǒng)具備無極調(diào)光、響應及時、過程無頻閃。燈具狀態(tài)查詢：燈具異常，電源異常，正常工作。智能控制系統(tǒng)RS485智能電源 無線智能電源 3）電源標準化、智能化電源+普通調(diào)光電源 單燈控制器 三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能

21、光環(huán)境的重要性燈具驅(qū)動控制器機械接口LED模塊LED模塊LED模塊電氣接口1.輸入2.輸出電流3.輸出路數(shù)4.輸出電壓5.防水接頭 4）模塊標準化LED模塊LED模塊LED模塊機械接口外形尺寸機械接口光度接口散熱接口免工具開啟，方便更換；降低生產(chǎn)難度，從而降低制造和推廣成本；簡化維護動作，節(jié)省維護費用；不同產(chǎn)品可互換，節(jié)約業(yè)主成本；避免壟斷，有利市場良性發(fā)展。三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性合理的隧道亮度設計14合理的隧道亮度設計14車流量低，車速低的隧道維持在中間視覺1.5-2.5cd即可，流量大，車速高的隧道中，需維持在4.5以上的眀視覺三、構建隧道安全、舒適、節(jié)能光環(huán)境的重要性優(yōu)秀的燈具配光設計14修改透鏡或反光杯即可