摘要：随着我国的基础设施建设的快速发展，国内高速公路隧道在建和建成里程数也在飞速增长。当前国内多数高速公路隧道的照明设施为高压钠灯等传统灯光系统，该类灯光系统普遍存在寿命低、耗电量高、故障率高、行车舒适性差等问题，增加了不必要的隧道运营支出，降低了经济效益。因此，低能耗成为了选择公路隧道照明系统的关键因素，而LED照明技术相对于传统灯光系统可以有效地减少能源浪费，同时LED照明还具有节能高效、寿命长、颜色可调、便于智能控制等众多优势，特别适合作为高速公路隧道的照明系统。
关键词：高速公路隧道；LED照明；智能调光控制应用
一、LED照明智能调光系统的简述
1、调光系统的主要构成器件以及优势
LED照明智能调光系统，大体可以分为四个组成部分，对隧道内外亮度进行检测的亮度检测器，对输电功率进行调节的系统控制系统，还有灯具控制器以及最为基本的LED照明灯具，系统的这几个部分通过对一系列的指令完成后，最终达到为隧道照明的效果。
隧道的工作原理主要是通过数据采集层的车辆检测器以及隧道洞外的光照度传感器等进行数据的探测，主要分析隧道洞内与洞外的亮度等方面的参数，然后输出到数据的处理层进行分析处理，进而传输到服务器，输出各种信号进行对设备的自动控制。下图分别为洞外的检测装置以及照明控制流程的示意图。LED照明智能调光系统的功能优点主要分为三点:第一点，其自适应性良好，由于LED灯具调光系统能够和隧道外面的亮度产生联动作用，根据亮度的变化控制系数的折减与增加，进而达到对亮度的控制，实现隧道内外亮度的自适应性；第二点，主要表现在高效节能方面，综合LED系统的自适应性，使其能够达到“按需照明”的效果，所以大大地节约了电能，节能效果显著；第三点，则是LED照明智能调光系统的安全、舒适性能，其主要也是通过LED系统的自适应性衍生出来的，主要目的就是通过调节亮度增加行车的舒适程度，以及行车安全。
2、LED照明智能调光系统设计原则
在对LED照明智能调光系统进行设计的过程中，应该秉持以下三项基本原则:
第一:按需建设服务，在进行LED照明智能调光系统设计以及安装过程中应该充分结合实际情况，考虑其在照明系统中能源消耗的合理性，尽量减少不必要的污染以及碳的排放;第二:节约资源，降低成本，在LED照明智能调光系统设计过程中应该摒弃过时的理念，在保证基础照明功能的前提下，尽量使用高科技技术，积极对已安装设备进行升级，降低设备的各类配电线材，使资源能够合理配置，同时也要积极改革系统寿命周期及运营成本，尽量降低成本;第三:智能控制，在LED照明智能调光系统设计中，应当充分考虑其在使用过程中的便利性，利用先进的手段提升自动化水平，简化操作，节约人力资源成本，同时也要保证系统的安全稳定性能。
二、LED照明技术在高速公路隧道应用中面临的主要问题
1、LED照明技术的配光问题
设计部门需要根据高速公路隧道的实施情况，结合其具体结构分配布置LED灯具，并为每组灯具设置合适的光束角度，避免隧道内出现炫光的同时最大限度提高光照利用率，并使整体照明的均匀度更高；另一方面，在对公路隧道内LED光源完成一次分配时，还可以通过为LED灯具设计特殊光学透镜或反射罩的方式，实现光源的二次优化。而由于国内LED领域对二次光源设计方面关注度不足，导致当前国产LED灯具的光学透镜或反射罩相对简单，未能将LED灯具的巨大潜能充分释放出来。因此，公路隧道内使用LED照明技术需要充分考虑配光问题。
2、LED照明技术的散热问题
高温会显著降低LED灯具的使用性能，具体表现为：①电流电压不变的情况下，光照亮度降低；②高温会导致LED灯光的颜色出现变化；③高温显著降低其使用寿命。而LED灯具性能的稳定性直接关系到高速公路隧道运营的安全性，因此高速公路隧道中的LED灯具必须充分考虑其散热问题。现今工程建设中使用的LED灯具通常有以下散热方式：①热管散热，即以热管为散热结构发散热量。该方式虽然散热效果好、性能可靠，但价格高昂且外形不美观。②自然散热，即完全依靠自然风对其进行降温。该方式制造维护费用低、结构可靠。③强制散热，即在系统内安装风扇对LED进行降温。该方式虽然散热能力最强，却具有费用高、可靠性差、依赖后期维护等弊端。所以应根据高速公路隧道的实际情况合理选择LED灯具的散热方式。
3、LED照明技术的电源问题
为实现LED照明系统的亮度智能调控功能，要求LED照明系统的电源不仅可以识别以上控制信号，还可以在一定区间内自由调整输出电流。LED灯具具有很陡的正向伏安特性，当其电路电压出现轻微改变时便会引起电流大幅升高或降低，进而导致灯具的光照强度、颜色、性能等方面显著衰弱，因此LED照明系统具有一个稳定、可靠的电源具有重要意义。面对LED照明系统对电源提出的要求，在电源开发过程中应持续加强部件的稳定性和可靠性，并加强控制、检测等在内的集成化设计，以此优化电源问题。
三、LED照明技术在高速公路隧道中的应用进展
我国已经在云南、重庆等多个省市自治区进行了高速公路隧道LED照明系统试运行，并先后获得了多方认可，这期间LED照明技术的应用进展表现在以下三个方面。
1、LED照明技术的科学化
在LED照明技术发展初期，其照明亮度和能耗并未优于传统照明技术，但通过科学技术人员的努力，如今的LED照明技术已经全方位超越传统照明，拥有了更好的实用性能，呈现出完全取代之势。因此，在LED技术不断发展和大量实践验证后，该技术仍会在现今科学技术的带动下持续进步，并使LED照明技术逐渐普及到全国各地的公路隧道，为社会塑造更好的公路隧道照明条件。
2、LED照明技术的智能化
自LED照明技术开始应用于公路隧道等工程照明后，便不断增强自身系统的智能化控制能力，在其控制系统内逐渐增加了亮度传感器、车辆密度传感器等关键部件，使LED照明技术已经实现了现阶段的亮度智能无级调光，在很大程度上摆脱了对专业操作人员的过度依赖。该系统可以根据公路隧道内的实际车流量、隧道外光照亮度和隧道具体结构自动执行1～256级无级调光，以达到所有光照条件下的照明需求，并使隧道内亮度变化更符合人眼视觉曲线，同时令照明系统整体能耗下降，满足社会对节能环保的要求。
3、LED照明技术的实践化
任何照明技术的进步都需要以大量实践检验为基础。公路隧道LED照明技术发展初期，尽管经过了大量的实验室验证，但真正将其投入真实环境实践后仍暴露并改进了诸多问题，例如LED灯具散热问题。公路隧道LED灯具仍处于不断实践与完善的过程，通过将LED灯具持续投入适当的实践中，才能更加充分开发LED灯具的潜能。从发展的角度来看，一方面公路隧道LED照明技术的应用推动了该技术的实践化，另一方面LED照明技术的实践化也促进了该技术的应用推广，二者相互促进，这也是该技术在公路隧道照明建设中应用发展的必然趋势。
结束语
现代科技发展下的LED照明智能调光系统的出现在一定程度上改善了这种局面，随着隧道运营管理智能化程度的提高，隧道照明应与洞外自然光亮度相配合实现分级控制，从而在满足国家标准亮度的前提下实现节能。另外，隧道照明技术发展迅速，LED照明灯具在节能方面具有较大优势，采用LED灯具并通过智能系统控制灯具的亮度，从而保障隧道行车的舒适型及安全性，实现隧道照明的节能高效，也丰富了隧道运营管理方式。
参考文献
［1］钟标，杨雪．高速公路隧道LED照明智能调光系统．中国交通信息化，2013，(8)．
［2］李宏杰，马二顺，吕晓峰，等．公路隧道照明调光过程中的危险因素分析及安全性指标．隧道建设，2015，(12)．
论文作者:张素丽
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/23
标签：隧道论文; 调光论文; 系统论文; 灯具论文; 亮度论文; 技术论文; 高速公路论文; 《防护工程》2019年第1期论文;