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LED为何在隧道照明应用

LED为何在隧道照明应用


在绝大多数室外照明应用中,LED证明了其优点。对于隧道应用而言,集成在固态照明装置中的点源就特别匹配。在本文中,Lumileds全球市场和业务发展经理DALE KANE讲述了隧道带来的具体挑战,以及如何通过把LED与透镜相结合来解决苛刻的照明要求。

随着LED及其照明技术的发展,LED照明产品设计理念开始走出模仿传统照明产品外观、光学设计等的老路,出现一些既实用又体现LED优势的创新设计。"连续光带隧道照明"、"隧道入口段亮度平滑"的概念已被国内一些特大型隧道照明所采纳,预计这两个概念将会成为隧道照明的基本模式。

“黑暗”和“灰暗”这两个词恰如其分地描述了世界上许多公路隧道的光照。所以当你看到一条明亮的隧道时,没有阴影或黑点,你可能会想知道为什么所有的隧道都没有这么好的照明条件。事实上,世界上许多地方的新隧道都表明,精心设计的LED隧道照明可以帮助司机轻松快速地调整视力、将维护降至最低、在提高光线质量的同时节约能源。

我们会讨论一些项目,证明基于LED的隧道固态照明(SSL)的价值。隧道照明是否应该升级采用LED,有两个主要的考虑因素。市政通常关注寿命周期成本以及光的质量。

公共照明的总体拥有成本取决于照度、功耗、设备成本、安装成本、维护成本、灯具外形尺寸以及灯具的预期使用寿命等几个因素。虽然其他可以量化的因素也是可以考虑的,但主要还是主管部门的决定。

固态照明提供高质量的照明

随着固态照明技术的成熟,这种照明的质量十分利于在隧道中使用。与常用的户外照明产品相比,LED照明具有出色的显色性。

道路使用者和行人高度重视光质。一些城市和公共事业机构已经选择LED照明来改善商业区域,使其更具吸引力,增加安全感和舒适感。

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一.LED在功能性照明领域的应用现状

  1、LED在景观照明及一些小功率照明领域的应用已经趋于成熟,入下表所列:


圣诞装饰灯

草坪灯


轮廓灯

台灯


柔性灯带

发光模块


水下灯

手电

  2、LED在能够真正实现规模化节电的功能性照明领域的应用方兴未艾


道路照明

隧道照明


工业照明

户外广告牌照明


加油/加气站照明

汽车头灯


二.LED在隧道照明中的应用情况

1、已经获得成功应用的案例

2、目前LED隧道照明产品主要的工艺路径

三.LED在重庆××高速公路隧道中的应用案例分析

隧道在进行LED节能改造以前的照明状况

隧道总长

1.8km,单向3车道

隧道宽度

15m,其中车行道数3,两侧各有1条维修人行道

照明灯具

NG-250W/ NG-250W/ NG-100W高压钠灯

灯具悬挂

悬挂高度5.5m,基本照明间距9m,应急照明间距15m,加强照明间距1.5m

平均照度

入口段200-300lx,过渡段50-150lx,中间段25-30lx,出口段150-200lx

纵向均匀度

入口段0.85,过渡段0.6,中间段0.4,出口段0.75

 (一)隧道在LED节能改造以前的耗电及维护情况

 1、隧道照明系统的日常耗电情况

  为了节省电费和运营成本,业主单位仅仅开启了整个钠灯照明系统约1/6的灯具进行日常照明,致使隧道照度严重不足,具有较高的安全隐患。具体情况如下:

   a、基本照明系统处于关闭状态

   b、加强照明系统开启1/4

   c、应急照明系统开启1/2

 2、隧道照明系统的日常维护情况

  该隧道照明系统每年的灯具更换数量为150-200台,每年发生的直接更换费用为5-8万元,若全部开启,则每年的维护费用预计将达到30-50万元甚至更高。另外,隧道灯平均每3-6个月清洗一次,清洗时需要出动专门的清洗车辆和人员,同时需要关闭隧道内部分车道,致使隧道照明的维护成本高昂。

 (二)针对各个隧道照明子系统的LED照明产品设计

隧道照明子系统

原有钠灯

LED替代产品

安装间距(m)

发光散角

色温

防护等级

加强照明

NG--400W

TFSD-150W

1~3

60o

钠灯:3000k

LED隧道灯:

5500k-6000k

IP65

NG--250W

TFSD-90W

应急照明

NG--100W

TFSD-50W

15

160o

基本照明

NG--100W

TFSD-50W

9

120o

(三)完成LED节能改造后的隧道照明情况

项目实施前:

项目实施后:出入口加强段照度较项目实施前相当,过渡段提高15%,中间段提高20%

四.项目节能综合经济效益分析评估

 1、本次隧道照明LED节能改造方案实施后,经业主单位实际测量的灯具部分的节电效率为55%,若加上线损及变损方面的节省,本项目的综合节电率约为60%。

 2、该高速公路6座隧道全部完成LED节能改造以后,每年将为业主单位节省电能837万度,产生经济效益921万元,其中:

  a、每年节约电费711万元 

  b、每年节约灯具更换及维护费210万元 

  c、若更换电缆,则还可以节省电缆更换成本213万元

五、我国LED隧道照明总体经济效益分析预测


根据我国每年公布的《公路水运交通行业发展统计公报》的统计数据,从2003-2006年全国公路隧道建设增量每年的增幅均在20%以上,预计“十一五”期间我国将新增公路隧道2000公里,若这其中有50%安装LED隧道照明产品,这一市场就将达到40-50亿元人民币。如果加上铁路隧道、地铁、轻轨和立交桥下穿道等其它类型隧道,预计LED隧道照明产品市场将超过100亿元。

在隧道照明中,可以说,总拥有成本和视觉感受都是因素。但是,考虑到公共资金的状况,必须要实现较低的总生命周期成本。幸运的是,LED技术的发展减少了LED隧道照明系统的采购和电力成本,与传统的高压气体放电光源(HID)相比,LED大幅降低了寿命周期成本,同时还具有固态照明系统的其他优势。

LED和传统照明的比较

目前,传统的高压气体放电光源(HID),比如高压钠灯(HPS)和金属卤化物灯(MH),仍是隧道照明的主力。隧道照明方案需要较高的最低照度,为使用者提供安全的环境。灯具必须能够在距平面相当远的距离上提供高水平的光照。公路隧道的典型安装高度为5-7米,为高边车辆提供间隙。

高压钠灯和金属卤化物灯对隧道照明方案设计者极具吸引力,既提供了低单位成本,又提供了高照度。高压钠灯和金属卤化物灯的阵列,通常每个灯具的功率高达400W,以满足照度要求。

但是,高压钠灯(HPS)(图1)和金属卤化物灯(MH)的缺点是显而易见的。这两种灯具消耗大量的能量,通常光线质量低,无法在隧道中提供均匀一致的照明,而且假如出现故障,需要昂贵的维护方案进行补救。现在,随着LED技术的进步,隧道运营商有了一个新选择,从公众和运营角度越来越吸引人。ADQWDQE3Q

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