隧道灯,顾名思义,就是用于公路隧道中照明的灯。随着我们社会经济的不断进步,公路交通网越来越发达,隧道越来越多,隧道中的照明也越来越受到重视。
很多人会想当然地认为,隧道照明和公路、街道照明应该差不多。但实际上,隧道作为一种管状的半封闭区域,是存在一些特殊性的。比如,白天车辆驶入隧道时,由于亮度骤降,人眼反应滞后,很难分辨前方的情况,形成所谓的“黑洞效应”;反之,车辆驶出隧道时,又会因为强烈眩光,形成所谓的“白洞效应”。因此,隧道照明和一般的街灯照明存在很大的不同:
一是亮度上有一些特殊要求。隧道中的照明分为临近段、入口段、过渡段、中间段和出口段,不同路段对于光照的要求是不一样的。一般要求亮度先逐渐减小,中间保持平稳,在出口时再提高亮度。
港珠澳大桥海底隧道图片
二是灯光要均匀,最亮和最暗不能相差太大,避免路面连续出现明、暗相间的“斑马效应”。另外,对于灯具的安装间距也要调整,对于尤其要避免出现2.5-15Hz之间明暗变化,造成所谓的“频闪效应”。因为无论是“斑马效应”还是“频闪效应”,都容易让视觉产生疲劳和心理上的不适感。
三是照明控制也有特殊要求。和普通道路照明不同,隧道照明要求一天24小时不间断,而且白天的光照强度比夜间要强,电力消耗较高。为了在有效、安全照明的前提下实现节能,就必须有针对性地控制照明的强弱。
在LED隧道灯出现之前,市场上主要的隧道灯有三种,高压钠灯,荧光灯和无极灯。但这三种灯各有一些优点,但也各存在一些明显的缺点。
高压钠灯的优点是光效较高(可达120ml/W),比较节能。缺点是显色性较差和可选功率范围有限。因为常常找不到合适的功率,不得不使用大功率的灯泡,不仅耗电,而且强光下容易引起眩光和频闪效应。
荧光灯的显色性较好,同时由于一般采用是直管荧光灯,有一定的视觉诱导作用。但荧光灯的功率偏小,在隧道入口或出口段使用时光强往往无法满足要求。另外荧光灯的使用寿命较短,一般只有8000小时,需要经常更换,大大增加了成本。
无极灯的显色性好、使用寿命长,功率也大于荧光灯。但其光效并不突出(80ml/W),另外体积偏大、发光面也较大,灯具设计时往往会受限。
而LED隧道灯,则集中了以上三种灯所有的优点,摒弃了其不足。因此,迅速成为隧道照明中最理想的光源。到目前为止,隧道照明基本上都已经LED灯化了。具体说来,LED隧道灯的优点主要有以下几个方面。
一是高光效。如今LED的光效已普遍超过高压钠灯,未来可提升的空间还很大。因此节能效果明显。
二是长寿命。LED灯的理论寿命达10万小时,实际产品也超过3万小时,可大大降低维护费用。
三是灯具设计灵活。LED是点光源、尺寸小,可以按照不同隧道或同一隧道不同路段的要求设计灯具,以达到最佳的照明效果。
四是可无极调光。作为半导体固态光源,LED灯的最大特点就是调光极为灵活。可结合洞口亮度、车辆多少或其它参数,动态改变隧道内的灯光亮度,如果再辅以适当的传感和控制系统,就可实现智能化照明。
当然,LED隧道灯在应用时也不是不会遇到困难,其中比较典型的一个问题就是LED灯的光衰。LED灯的光衰主要与半导体二极管p-n结温度(结温)有关。结温升高,灯的亮度就不断下降。而LED隧道灯是24小时连续照明,发热量更大,因此对于散热的要求就比较高。此外,隧道中环境较恶劣,空气流通性不好,湿度高,也会加速灯具的老化。
为了解决这些问题,业内的科研人员想了不少办法。比如上海三思光电研制出一种陶瓷LED隧道灯,将LED灯珠直接焊接在氧化铝陶瓷散热器上,利用氧化铝陶瓷的高绝缘性和高导热性,达到迅速散热的目的。同时,由于氧化铝陶瓷具有极佳的化学稳定性,对空气中的酸、碱、水分等都不敏感,可以在恶劣环境下长期使用,再辅以适当的结构设计,就能很好地解决灯具老化的问题。目前,这种陶瓷LED隧道灯在国内多条重要隧道中都得到应用(比如港珠澳大桥海底隧道、厦门海沧隧道、大连湾海底隧道、济南黄河隧道等),取得很好的效果。