LED节能照明在隧道中的应用成效分析.pdfVIP

LED节能照明在公路隧道的应用成效分析 景鹰高速公路黄竹山隧道 200804 Intex-Opto Lab. 說明: 公路隧道照明用电费已成为运营单位的巨大负担，节能降耗、保障安全是建设和运营单位 迫切需要解决的技术难题。影响公路隧道照明耗电量的主要因素有灯具效率、灯具布设方式、 控制方案等。目前公路隧道照明广泛使用的高压钠灯、高压汞灯、卤素灯等传统灯具光效低、 启动慢、能耗大、不利于智能控制，使用高压汞灯还会带来汞污染等问题，不符合当前我国建 设资源节约、环境友好型社会的要求，探求使用新型高效光源是解决问题的关键。发光二极管 （LED ）照明灯具是一种新型的照明光源，具有能耗低、光指向性好、寿命长、响应快、无汞 污染等优点，目前在城市景观及道路照明等领域得到了广泛应用。 黄竹山隧道实施的LED 节能照明示范工程，为公路隧道照明节能降耗探索出了一条新途 径。试验证明该技术方案成熟可靠，比使用传统的高压钠灯可节约电能30～40% ，节能效果显 著。LED 照明灯具在公路隧道照明领域，具有广阔的应用前景。该项目的实施也为国家相关部 门制订出台有关政策和相应的技术标准，在公路隧道照明领域推广应用LED 照明灯具提供了依 据。 一、实施背景 据不完全统计目前我国建成通车的公路隧道已超过2600 延公里，且随着交通基础设施的不 断完善，公路建设正向地质环境条件更为恶劣的山区发展，公路隧道将进一步延伸。为了保障 交通安全，隧道照明是公路建设中不可或缺的重要组成部分。按照我国公路照明设计规范规定， 长度大于100m 的公路隧道应设置照明设施，且每延公里隧道照明负荷应不小于60kW,按每日平 均开通10 个小时计，平均年耗电量达21.6 万度（折合76 吨标准煤），能耗巨大。再加上维护 更新费用，以至于公路隧道照明成了困扰公路运营单位的沉重经济负担。节能降耗、保障安全 是建设和运营单位迫切需要解决的技术难题。 针对高速公路隧道运营特点，以景鹰高速公路黄竹山隧道为依托，采用高效LED 照明方 案代替传统的高压钠灯方案，通过灯具比选、配光设计、智能控制等技术措施在达到良好的照 明效果同时取得了较好的节能效果和经济效益。 二、基本原理 在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以 光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故 不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二级管叫发光二极管，简称LED 。由此可见LED 光源是一种半导体照明光源。在“十一五”期间，科技部将其纳入“国家高技术研究发展计划（863 计划）”进行研究，是一种高新技术产品。 根据照明要求将单粒LED 按某种方式排列组装在一起以增加发光亮度或完成其它特定功 能的装置叫LED 一体化照明灯具，简称LED 照明灯具。与传统的照明灯具相比，LED 灯具有 光指向性好、寿命长、体积小、重量轻、低电压、响应快、无红外幅射且无汞污染等优点，在 同样亮度下，耗电仅为普遍白炽灯的1/10，寿命却可以延长百倍。目前商用的单粒白光LED 效 率已达到90～110Lm/W 以上，虽然与高压钠灯的发光效率100～150Lm/W 相比还有一定差距， 但利用LED 的指向性可以设计出集光源和灯具于一体的高效LED 照明灯具，其总光通量明显 优于同等功率的高压钠灯照明装置。也就是说用LED 灯具替代高压钠灯，可以获得相同的照明 效果。表1 是一组100W 高压钠灯与60W LED 隧道灯的实测参数比较表。 表1 100W 高压钠灯与60W LED 隧道灯光效比较表 参 数 100W高压钠灯 60W LED隧道灯 光源功率 100 W 60 W 整燈功率 117 W