合肥源辉光电子有限公司 吕晓峰 230041
关键词: 过度照明 投资经济性 养护系数 车流量 洞外亮度 摘要：本文论述了公路隧道照明系统电能浪费之所在，介绍了LED智能化无级调光照明系统的节能原理和LED隧道灯的选择方法，分析了LED无级调光照明系统与传统分级调光照明系统的安全性及其综合投资对比。 表面保护膜引言
激光熔覆工艺目前公路隧道约有80％的照明能耗被浪费掉了。长期以来，隧道照明节能主要是从提高光源光效、优化系统设计、加强能耗管理等方面入手，这在一定程度上起到了较好地节能效果；但如果要在这传统的节能基础上再节能50%，传统的照明方式是无法实现的。本文将从理论和实践两方面论述这部分电能是怎样浪费的？我们如何通过LED智能化的无级调光照明系统将大部分电能节省下来。
传统照明与智能化无级调光照明两者节能方式不同，因此节能效果也大相径庭。前者由于灯具亮度不可控，因此几乎完全依靠灯具光效的提高来实现节能，这种简单的节能方式现在已没有太大的节能空间；如果想节能10个百分点，就需要用户付出更多地代价。而后者通过智能化无级调光，实现按需照明，为 隧道照明节能打开了一片广阔的空间；与钠灯相比节能60～70%是较为容易的；去年我们在夏蓉高速贵州格龙隧道实施了LED无级调光与LED分级调光进行对比的科研项目，经权威机构国家交通安全设施质量监督检验中心检测，LED无级调光照明系统比LED分级调光照明系统还要节能34.7%。
一、公路隧道传统照明系统电能浪费所在
1、养护系数形成的浪费
a、养护系数与灯具寿命的关系
养护系数是指隧道灯在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度或平均亮度与该灯在相同条件下新装时所得到的平均照度或平均亮度之比。它与光源的使用年限息息相关。
图1-1是养护系数取值与LED隧道灯使用年限的关系图。从图中可以看出，取值越低，使用年限就越长；取值越高，使用年限就越短。标准中规定养护系数取0.7，这就意味着照明系统的使用年限可达30000h。现在许多人为了让用户使用自己的灯，在联合设计时将维护系数取0.9，致使LED照明系统实际使用不足10000h就已面临报废，如继续使用，又会面临长期的事故隐患；这一做法虽然降低了初期的建设投资，但更换灯具的周期缩短，增加了后续灯具投资，给用户造成极大地损失。这种做法显然是不可取的。
图1-1 是养护系数取值与LED隧道灯使用年限的关系图
b、养护系数形成的电能浪费
图1-2 为养护系数取值与初期过度照明百分比关系曲线。从图中可以看出，养护系数越低，初期的过度照明就越高。当取0.7时，其初期的过度照明高达43%。
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图1-2 养护系数取值与初期过度照明百分比关系曲线
宝石饰品c、养护系数与照明设备投资的关系
从投资角度讲，养护系数取值越高，建设投资费用就越低。从使用年限角度来讲，养护系数取值越低，使用年限就越长。图1-3示出了养护系数与LED 灯具投资的关系。蓝线是LED灯初期的投资增幅，它随养护系数的降低而渐渐增大。红线是LED灯三年累积的投资增幅。养护系数取得越高，在满
足标准要求照度的前提下更换灯具的次数就越多。从图中可以看出养护系数取0.7时综合投资最低。如果取0.9，则意味着每年需更换一次灯具，三年内的投资费用会
增加2倍。
图1-3 养护系数与LED灯具投资的关系图
这里需要注意的是，对钠灯而言，可以换灯泡；养护系数越高，换灯泡的频度就越高。而对LED灯而言，养护系数越高，则需换灯的时间就越短，因此后续的投资反而成倍增加。
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d.维护系数与灯具寿命关系
灯具在使用时亮度会不断地衰减，因此在隧道和道路照明设计时必须将亮度先提高约50%（即是用标准要求的亮度值除以0.65左右的养护系数），以便灯具有足够的使用寿命，并确保灯具寿命期内的路面亮度在标准之上。图1-4示出了不同养护系数时相对照度与灯具寿命的关系。从图中可以看出，在满足标准要求这条红线的前提下，灯具在开灯过程中和报废之前均处在过度照明状态，电能浪费严重。养护系数越低，相对照度就越高，电能浪费越大，但灯具使用年限就越长。提高养护系数虽可节能，但灯具寿命大大缩短，越接近1，寿命就越短。图1-5示出了普通LED灯与调光LED灯的养护系数与使用寿命对比关系，从图中可以看出，养护系数越低，灯具使用年限就越长；养护系数越高，灯具使用年限就越短；而无级调光灯具较恒定亮度的LED灯具有着更长的使用寿命。
图1-4 不同养护系数下相对照度与灯具寿命关系
图1-5 恒亮与调光LED灯具的养护系数与使用寿命对比关系
e、怎样消除养护系数形成的电能浪费
对于恒定亮度的灯具而言，通常采用增加电源回路，通过开闭不同的照明回路，以调节照明强度，实现节能目的。但这种方式无形之中增加了系统的电缆和开关设备投资。由于回路数量有限，故依旧存在较大地过度照明。对于亮度可控型LED等而言，情况则大不相同。它可通过公路隧道LED智能化照
明控制装置，对照明灯具进行精细的亮度调节，隧道内需要多亮，系统就调至多亮，不低于标准，也不超出太多，从而消除过度照明所形成的电能浪费。
2、车流量不足形成的电能浪费
公路隧道加强照明的亮度折减系数k是随着车流量变化而变化的，但在设计时，均是以远期最大交通量来取值。这就使得交通量不足时，过度照明严重，电能浪费巨大。图1-6示出了车流量与入口段亮度折减系数对应关系曲线。从图中不难看出，车流量的不同，其照明能耗相差在30%左右。如果能对照明系统进行精细的亮度控制，这部分电能是可以省下来的。
图1－6
图1-7是车流量与基本照明亮度关系曲线图。从图中可以看出，设计时速为80km，车流量在700至2400辆时，其亮度变化在2～4.5cd/㎡之间，其变化幅度高达55%。在运营近期由此产生的过度照明也是相当大的。而传统的分级调光照明系统是无法消除这种过度照明的。
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