在絕大多數(shù)室外照明應(yīng)用中，LED證明了其優(yōu)點。對于隧道應(yīng)用而言，集成在固態(tài)照明裝置中的點源就特別匹配。在本文中，Lumileds全球市場和業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Dale Kane講述了隧道帶來的具體挑戰(zhàn)，以及如何通過把LED與透鏡相結(jié)合來解決苛刻的照明要求。

“黑暗”和“灰暗”這兩個詞恰如其分地描述了世界上許多公路隧道的光照。所以當(dāng)你看到一條明亮的隧道時，沒有陰影或黑點，你可能會想知道為什么所有的隧道都沒有這么好的照明條件。事實上，世界上許多地方的新隧道都表明，精心設(shè)計的LED隧道照明可以幫助司機輕松快速地調(diào)整視力、將維護(hù)降至最低、在提高光線質(zhì)量的同時節(jié)約能源。

我們會討論一些項目，證明基于LED的隧道固態(tài)照明（SSL）的價值。隧道照明是否應(yīng)該升級采用LED，有兩個主要的考慮因素。市政通常關(guān)注壽命周期成本以及光的質(zhì)量。

公共照明的總體擁有成本取決于照度、功耗、設(shè)備成本、安裝成本、維護(hù)成本、燈具外形尺寸以及燈具的預(yù)期使用壽命等幾個因素。雖然其他可以量化的因素也是可以考慮的，但主要還是主管部門的決定。

固態(tài)照明提供高質(zhì)量的照明

隨著固態(tài)照明技術(shù)的成熟，這種照明的質(zhì)量十分利于在隧道中使用。與常用的戶外照明產(chǎn)品相比，LED照明具有出色的顯色性。

道路使用者和行人高度重視光質(zhì)。一些城市和公共事業(yè)機構(gòu)已經(jīng)選擇LED照明來改善商業(yè)區(qū)域，使其更具吸引力，增加安全感和舒適感。

在隧道照明中，可以說，總擁有成本和視覺感受都是需要考慮的因素。但是，考慮到公共資金的狀況，必須要實現(xiàn)較低的總生命周期成本。幸運的是，LED技術(shù)的發(fā)展減少了LED隧道照明系統(tǒng)的采購和電力成本，與傳統(tǒng)的高壓氣體放電光源（HID）相比，LED大幅降低了壽命周期成本，同時還具有固態(tài)照明系統(tǒng)的其他優(yōu)勢。

LED和傳統(tǒng)照明的比較

目前，傳統(tǒng)的高壓氣體放電光源（HID），比如高壓鈉燈（HPS）和金屬鹵化物燈(MH)，仍是隧道照明的主力。隧道照明方案需要較高的最低照度，為使用者提供安全的環(huán)境。燈具必須能夠在距平面相當(dāng)遠(yuǎn)的距離上提供高水平的光照。公路隧道的典型安裝高度為5-7米，為高邊車輛提供間隙。

高壓鈉燈和金屬鹵化物燈對隧道照明方案設(shè)計者極具吸引力，既提供了低單位成本，又提供了高照度。高壓鈉燈和金屬鹵化物燈的陣列，通常每個燈具的功率高達(dá)400W，以滿足照度要求。

但是，高壓鈉燈（HPS）（圖1）和金屬鹵化物燈(MH)的缺點是顯而易見的。這兩種燈具消耗大量的能量，通常光線質(zhì)量低，無法在隧道中提供均勻一致的照明，而且假如出現(xiàn)故障，需要昂貴的維護(hù)方案進(jìn)行補救。現(xiàn)在，隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，隧道運營商有了一個新選擇，從公眾和運營角度越來越吸引人。

圖1 高壓鈉燈（HPS）隧道照明不能提供一致的光照水平，光線質(zhì)量差

基于LED的隧道燈最明顯的優(yōu)勢是它們的壽命長和效率高：

? 在典型的隧道照明應(yīng)用中，高品質(zhì)的LED照明系統(tǒng)能夠提供>100流明/瓦。由于LED是方向性點光源，其光輸出可以精確地傳送到所需區(qū)域，與HID系統(tǒng)相比，提供了額外的系統(tǒng)功效。

? LED是非常可靠的半導(dǎo)體器件，使用壽命非常長，大大降低了維護(hù)和服務(wù)成本。

優(yōu)越的照明環(huán)境

LED照明在公路隧道中的益處主要分為兩大類：光線質(zhì)量和減少對交通流量的影響。LED燈具的高品質(zhì)光線在很大程度上是由于LED的卓越顯色性。比如，Lumileds的超高效Luxeon T LED最低CRI為70，高壓鈉燈的常見CRI為20。當(dāng)比較這兩種技術(shù)時，基于LED的解決方案會產(chǎn)生更自然的環(huán)境。

更真實的顯示光譜中的顏色可以幫助司機更好地區(qū)分遠(yuǎn)處的物體，比高壓鈉燈產(chǎn)生的橙褐色光線更好。即使在絕對照度等級相同的情況下，環(huán)境也會感覺更安全和更舒適。

整個隧道的均勻照明是LED方案的另一個好處。通過使用先進(jìn)的光學(xué)模具開發(fā)的透鏡設(shè)計，在道路上提供了均勻的光線圖案，既不遮擋也無干擾性眩光。這種一致性是可以實現(xiàn)的，因為LED燈具是由小型卻強大的光源陣列組成，可以根據(jù)需要形成波束圖形，例如在每個LED上使用全內(nèi)反射（TIR）透鏡來形成所需的光束。在整個空間中，就會形成更光滑、更一致的照明，在道路表面上沒有黑點或亮點。

入口照明與出口照明

LED隧道燈具還可以在過渡入口和出口區(qū)域中增強光控制，讓司機的眼睛更能適應(yīng)。傳統(tǒng)的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈設(shè)計時模擬全光照的照明水平，在一天中根據(jù)外部的光照水平，關(guān)閉部分或一整段的燈具（圖2）。

圖2 為了達(dá)到所需的隧道入口光水平，高壓鈉燈和金屬鹵化物燈通常會過于亮，而LED燈具使用調(diào)光來精確地達(dá)到該水平

假如是高壓氣體放電燈要匹配隧道外的光照水平，就會出現(xiàn)一天中絕大多數(shù)時間亮度過亮，與所需的照明水平相去甚遠(yuǎn)。主要的原因是HID燈光無法準(zhǔn)確控制。相反，LED是完全可調(diào)光的，可以精確匹配所需的照明水平，從而消除過度照明，降低能耗。

由于LED非常耐用，通常不會像HPS或MH燈那樣發(fā)生故障，所以不需要關(guān)閉部分隧道、架設(shè)高層平臺等，保持了道路的暢通。