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隧道光源灯具LED隧道照明要求及市场前景分析

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目前的隧道照明光源主要有高压钠灯、荧光灯、金卤灯等。其中,高压钠灯光效高、紫外辐射少、可在任意位置点燃、耐震、寿命长,在隧道照明特别是山地等城市外的隧道中大量使用,而荧光灯、金卤灯等近年来在城市隧道照明中也已经获得大量应用。LED是近几年发展很快的光源,其光效等性能指标快速提高而价格快速下降,因而在显示、景观照明等成功应用的同时,在道路照明等定向照明中也开始逐步获得应用。

LED整体光效优势明显

LED隧道灯的整体效率除与采用的LED的光效相关外,还与3个因素有关:1、二次光学设计达到的光能利用率;2、良好散热以保证LED输出光通量维持性能;3、LED驱动电路的效率。以上几个部分的效率相乘就是LED隧道灯的整体光效。

通过对LED发光机理的研究,可以推算出LED的辐射光谱效率可达3501m/W,由于LED发光机理上是冷光源,且辐射中光谱全在可见光范围内,因而实际效率有望更接近理论值。即使考虑到工艺上的局限,实际LED光效如果达到理论值的一半也很可观。光效的提高意味着对能量利用效率的提高,当LED的生产工艺发展成熟之后,在和传统隧道照明光源的比较中,LED的节能优势将得以凸显。

其次,与传统光源相比,LED体积小,在许多应用场合甚至可以将其当作点光源来处理,这就给灯具的光学设计带来很大的灵活性。同时,传统光源灯具中由于光源尺寸较大而存在的光源遮挡与吸收作用在LED灯具中也不存在了。

最后,LED只向半空间发出光线,这意味着不加任何形式的反射器,光源发出的光线也能全部射向受照面方向,这一特点决定了LED灯具有望实现90%以上的灯具效率,同时通过合理的光学设计能达到很高的光通利用率。

以上是LED用于隧道照明在整体光效方面可能的优势,但如何将其优势转化为实际的可应用产品,尚需解决许多技术问题。LED是与高压钠灯等传统光源有很大差别的光源,用于隧道照明不能简单地用LED取代现有的光源,也不能简单地点亮LED即用于隧道照明。如何整合LED隧道灯具的各个部件以达到对光源光通量的最大利用率,进而最大限度地实现照明节能是我们面对的挑战。

隧道照明灯具的寿命

隧道照明由于是24小时点灯,一年即8760小时,连续点灯4年约3.5万小时。由于隧道内灯具的更换非常麻烦,因此,对隧道灯具的寿命要求很高。

灯具中影响寿命的主要因素是光源与镇流器(LED为驱动器),灯具及玻璃等寿命很长。传统光源包括荧光灯、金卤灯、高压钠灯,都是灯的寿命比镇流器短,因而往往采用更换灯管(灯泡)的方法延长整个灯具的整体寿命。LED灯具中,LED器件的理论寿命很长,其推论寿命超过3万小时,因此,LED驱动器的寿命成为了影响整体寿命的瓶颈。

传统光源中,无极荧光灯作为荧光灯的一个变种,寿命很长,一般认为可达5万小时以上,但其点灯为高频交流信号,相应的镇流器技术较为复杂,因而其寿命是主要瓶颈。

LED隧道灯的市场应用情况

从LED市场发展的轨迹和生产技术的不断进步来看,目前制约LED作为照明光源推广的价格过高等问题将逐步得到解决,LED在各种照明中的应用必将逐步普及和深入。

按照业内分析,LED的价格下降趋势是每24个月下降一半。因此,随着LED价格的快速下降,与传统光源相比,LED的优点所造就的灯具效率高、使用方便、环保性好、寿命长等特点将更加突出,特别是在定向照明包括隧道照明等领域将迅速得到推广。

目前LED还大多应用在山岭公路隧道。应用效果各不相同,应用中尚有诸多问题,如光衰大、结温高、灯具结构不尽合理、照明均匀性差、驱动电源寿命、质量参差不齐等,因此在设计隧道LED照明应用时需要加强系统研究,逐渐形成技术标准,以确保LED在隧道工程中应用的可行性。

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