LED隧道照明兴起的优点分析

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。

“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。

在隧道照明中，可以说，总拥有成本和视觉感受都是需要考虑的因素。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。

图1 高压钠灯（HPS）隧道照明不能提供一致的光照水平，光线质量差

基于LED的隧道灯最明显的优势是它们的寿命长和效率高：

• 在典型的隧道照明应用中，高品质的LED照明系统能够提供>100流明/瓦。由于LED是方向性点光源，其光输出可以精确地传送到所需区域，与HID系统相比，提供了额外的系统功效。

• LED是非常可靠的半导体器件，使用寿命非常长，大大降低了维护和服务成本。

优越的照明环境

LED照明在公路隧道中的益处主要分为两大类：光线质量和减少对交通流量的影响。LED灯具的高品质光线在很大程度上是由于LED的卓越显色性。比如，Lumileds的超高效Luxeon T LED最低CRI为70，高压钠灯的常见CRI为20。当比较这两种技术时，基于LED的解决方案会产生更自然的环境。

更真实的显示光谱中的颜色可以帮助司机更好地区分远处的物体，比高压钠灯产生的橙褐色光线更好。即使在绝对照度等级相同的情况下，环境也会感觉更安全和更舒适。

整个隧道的均匀照明是LED方案的另一个好处。通过使用先进的光学模具开发的透镜设计，在道路上提供了均匀的光线图案，既不遮挡也无干扰性眩光。这种一致性是可以实现的，因为LED灯具是由小型却强大的光源阵列组成，可以根据需要形成波束图形，例如在每个LED上使用全内反射（TIR）透镜来形成所需的光束。在整个空间中，就会形成更光滑、更一致的照明，在道路表面上没有黑点或亮点。

入口照明与出口照明

LED隧道灯具还可以在过渡入口和出口区域中增强光控制，让司机的眼睛更能适应。传统的高压钠灯和金属卤化物灯设计时模拟全光照的照明水平，在一天中根据外部的光照水平，关闭部分或一整段的灯具（图2）。

图2 为了达到所需的隧道入口光水平，高压钠灯和金属卤化物灯通常会过于亮，而LED灯具使用调光来精确地达到该水平

假如是高压气体放电灯要匹配隧道外的光照水平，就会出现一天中绝大多数时间亮度过亮，与所需的照明水平相去甚远。主要的原因是HID灯光无法准确控制。相反，LED是完全可调光的，可以精确匹配所需的照明水平，从而消除过度照明，降低能耗。

由于LED非常耐用，通常不会像HPS或MH灯那样发生故障，所以不需要关闭部分隧道、架设高层平台等，保持了道路的畅通。