隧道照明中電磁感應(yīng)無(wú)極燈應(yīng)用可行性探討

　　引言

　　經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，帶來(lái)了道路網(wǎng)絡(luò)的高度發(fā)達(dá)，但同時(shí)，也帶來(lái)也擁擠的巨大問題，于是在實(shí)際應(yīng)用中，隧道結(jié)構(gòu)被廣泛采用，以此提高交通流量，并且保護(hù)地面環(huán)境。

　　為了更好地利用隧道來(lái)提高交通流量，合理的隧道照明有至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合無(wú)極熒光燈的特點(diǎn)探討無(wú)極熒光燈在隧道照明中應(yīng)用的前景。

　　1 隧道照明簡(jiǎn)介

　　隧道照明的作用首先是能夠讓車輛或行人能夠安全地進(jìn)入、通過和離開隧道區(qū)域，在此基礎(chǔ)上要求車輛通過隧道時(shí)不會(huì)發(fā)生流量減緩的情況，以保證隧道的暢通。當(dāng)經(jīng)過隧道時(shí)司機(jī)本能會(huì)有一種不安全感，因此會(huì)不由自主地降低速度，這樣會(huì)造成交通擁擠。為了減緩甚至消除這種情況，我們就必須利用合理的隧道照明，使司機(jī)能夠快速適應(yīng)照明環(huán)境并輕易看清路面狀況，這樣可以快速看到路面上可能的障礙物，使司機(jī)安全感提高，通過隧道是車速就不會(huì)降低。隧道照明的另一個(gè)特點(diǎn)是白天特別照明，主要是白天隧道內(nèi)和隧道外的亮度相差太大，而晚間照明反而可以弱一點(diǎn)。

　　在 CIE 中規(guī)定隧道內(nèi)需要的光線由隧道外面光線的亮度和該點(diǎn)在隧道中的位置決定（CIE88－1990）。在設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)需考慮5 個(gè)區(qū)域的情況（如圖1 所示）：

　　1.1 引入?yún)^(qū)

　　這是隧道入口前的部分路面，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)它不是隧道部分。在這一區(qū)域駕駛員必須能夠看清隧道內(nèi)部和可能的障礙物，才不至于降低車速。這一區(qū)域的駕駛員的亮度適應(yīng)情況將決定了下一區(qū)域需要的亮度水平。CIE 計(jì)算這個(gè)亮度適應(yīng)的方法是L20 方法，它計(jì)算的是在進(jìn)入?yún)^(qū)的起點(diǎn)以駕駛員的視線為中心的20°的視角范圍內(nèi)四周、天空及路面的平均亮度（如圖2 所示）。很明顯白天的亮度要明顯高于晚間，因此隧道照明白天的要求更高。

　　上圖的剎車距離是發(fā)現(xiàn)障礙物到剎車停止的距離，通常與車速有關(guān)，具體數(shù)據(jù)如表1 所示。

　　1.2 閥值區(qū)

　　這一區(qū)域的長(zhǎng)度等于剎車距離。在開始部分時(shí)亮度要求保持不變并跟外部亮度L20 值和交通狀況有關(guān)。后面部分可以使亮度快速下降，到結(jié)束時(shí)可以下降到初始值的40%。

　　1.3 過渡區(qū)

　　這一區(qū)域亮度不斷下降直到跟內(nèi)部段相同為止，但亮度變化的比率不得超過1：3，否則人眼對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力就不夠了。當(dāng)然在過渡段結(jié)束時(shí)，亮度為內(nèi)部段的3 倍。

　　1.4 內(nèi)部區(qū)

　　這一區(qū)域在過渡段和出口段之間，通常是隧道最長(zhǎng)的部分。它的亮度水平要求通常決定于車速和交通狀況，通常CIE設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

　　1.5 出口區(qū)

　　這一區(qū)域的照明水平也由外部亮度決定，但通常由于外部較亮，而人眼從暗到亮的適應(yīng)是瞬時(shí)的，因此照明用來(lái)通過一定的對(duì)比度，以免突然的亮度變化產(chǎn)生眩光，影響視覺功能。通常這一區(qū)域的長(zhǎng)度在50m 左右，亮度為內(nèi)部段的5 倍左右。晚間的問題就更重要一些，極端的情況是外面路面沒有照明，為了防止“黑洞效應(yīng)”，并輔助適應(yīng)，應(yīng)該在出口后的200～300m 道路進(jìn)行照明，照明水平需要逐級(jí)遞減，遞減梯度小于3。

　　在整個(gè)隧道照明中，在入口處白天出會(huì)有“黑洞”現(xiàn)象，這是由于隧道比外部的亮度要低很多的緣故。另外人眼從亮到暗的視覺適應(yīng)會(huì)有一定的時(shí)間，因此從外部進(jìn)入要看清隧道內(nèi)部需要一定的時(shí)間，稱為“時(shí)間滯后效應(yīng)”。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分注意這些問題，以提高駕駛員的能見度和安全感，確保交通的暢通。

　　2 電磁感應(yīng)無(wú)極燈在隧道照明應(yīng)用前景

　　電磁感應(yīng)無(wú)極燈因?yàn)闆]有電極，所以不存在由于電極濺散或失效而造成燈壽命終止的可能，因此比傳統(tǒng)氣體放電光源的壽命長(zhǎng)（見表3），壽命在60000小時(shí)。長(zhǎng)壽命不但能夠減少燈損壞造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)使其維護(hù)更換的費(fèi)用大大減少，隧道的維修比較困難，因此電磁感應(yīng)無(wú)極燈是比較理想的隧道照明光源。另外長(zhǎng)壽命的光源可以減少制燈材料損耗，減少燈廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，也是符合綠色環(huán)保的要求。

　　電磁感應(yīng)無(wú)極燈目前已經(jīng)形成了從23w到200w的系列產(chǎn)品，其中大功率燈的光效能達(dá)到80lm/w以上，因此它可以適應(yīng)用于室內(nèi)外的一些場(chǎng)所的照明。根據(jù)我們前面對(duì)隧道照明要求的分析，電磁感應(yīng)燈能夠符合隧道照明的使用要求，并在在不降低照明質(zhì)量的情況下能有效節(jié)能。由于電磁感應(yīng)無(wú)極燈沒有電極，放電條件變化小，不會(huì)由于電極損耗而影響燈的光通量。如采用良好的工藝和特殊熒光粉，能夠保證電磁感應(yīng)無(wú)極燈的光衰很小，可有效保證在燈壽命期間的照明質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)可以提高維護(hù)系數(shù)值，這樣可以有效減少使用的光源數(shù)量，降低耗電量和設(shè)備成本。

　　根據(jù)使用的環(huán)境和要求，電磁感應(yīng)無(wú)極燈的發(fā)光體的外觀形狀可制成不同的造型，以適配于不同類型的應(yīng)用燈具，從而達(dá)到照明感覺良好好和設(shè)計(jì)符合道路照明配光燈具的要求。另外由于采用高頻工作，該光源沒有造成人眼視覺不適的任何閃爍現(xiàn)象。在實(shí)際的隧道照明中視覺舒適是一個(gè)重要因素，可以減輕視覺疲勞。另外與其他氣體放電燈相比，其反映物體位置的能力要強(qiáng)，可以給駕駛員安全感，可以有效提高交通流量。

　　另外一個(gè)比較突出的特點(diǎn)是電磁感應(yīng)無(wú)極燈優(yōu)異的調(diào)光性能，這在隧道設(shè)計(jì)時(shí)有很大的好處。該電磁感應(yīng)無(wú)極燈采用了集成電路（IC）進(jìn)行工作，具有良好的調(diào)光控制性能（調(diào)光原理如圖3所示），具備在其額定功率的30%到100%范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作的良好調(diào)光性能，這對(duì)隧道照明具有重要的意義。如前所述，隧道照明跟外部環(huán)境的亮度有密切關(guān)系，通常白天隧道照明的亮度水平要求比晚間要高，而且不同的天氣狀況對(duì)隧道照明的亮度要求還有所變化。目前大部分隧道的調(diào)光采用控制燈具的不同開關(guān)組合方式來(lái)進(jìn)行，這樣做可能會(huì)在調(diào)低照明水平時(shí)，引起路面照明均勻度變差。而采用電磁感應(yīng)無(wú)極燈可以進(jìn)行無(wú)極調(diào)光，這樣在調(diào)低照明水平的同時(shí)，不會(huì)影響照明均勻度，而且可以連續(xù)變化，這也符合人眼的視覺生理特性。圖4是隧道照明設(shè)計(jì)的亮度曲線，和實(shí)際能夠設(shè)計(jì)的亮度的一個(gè)比較。明顯可以看到電磁感應(yīng)無(wú)極燈的設(shè)計(jì)，可以是駕駛員有更好的視覺適應(yīng)性能。

　　另外，由于電磁感應(yīng)無(wú)極燈采用了集成電路的驅(qū)動(dòng)電路，因此在控制方面的功能的擴(kuò)充就十分方便，在隧道照明應(yīng)用時(shí)可以結(jié)合隧道照明的控制設(shè)備進(jìn)行照明調(diào)節(jié)和控制。

　　當(dāng)然在實(shí)際隧道照明中應(yīng)用電磁感應(yīng)無(wú)極燈還需要很多的工作，例如設(shè)計(jì)合理燈具的反射器，提高燈具的效率等來(lái)解決高亮度照明的要求。但從前面的發(fā)現(xiàn)和其它光源在隧道照明中應(yīng)用的情況來(lái)看，電磁感應(yīng)無(wú)極燈在隧道照明中的應(yīng)用會(huì)有其一定的特點(diǎn)。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，電磁感應(yīng)無(wú)極燈在用于隧道照明時(shí)，可以有視覺效果和心理感覺，使駕駛員對(duì)路況的了解更輕松，提高駕駛員的安全感，因此不會(huì)降低車速，可以提高隧道的流量。利用電磁感應(yīng)無(wú)極燈還可以有效節(jié)約營(yíng)運(yùn)和維護(hù)的成本，有利用環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。