整體式公路隧道LED線型光帶照明燈具的研制

陳志軍 金莉 羅德羽 陳林海

摘 要：本文根據(jù)現(xiàn)有公路隧道點(diǎn)光源照明存在的問題，設(shè)計(jì)了一種整體式LED線型光帶照明燈具。燈具將電纜敷設(shè)和照明功能進(jìn)行有機(jī)的整體設(shè)計(jì)，由電纜敷設(shè)腔、光源腔、透光罩等組成。采用曲面透光罩配光設(shè)計(jì)，合理分配燈具光通量和各方向的發(fā)光光強(qiáng)，采用防眩光設(shè)計(jì)，有效控制燈具的照明眩光。與傳統(tǒng)點(diǎn)光源燈具相比，隧道內(nèi)采用低位安裝方式，提高了燈具的利用系數(shù)，降低燈具的安裝功率，避免了眩光，改善了隧道通行環(huán)境，具有良好的線形誘導(dǎo)效果。

關(guān)鍵詞：整體式；線型光帶燈具；公路隧道照明；曲面配光

中圖分類號(hào)：U453.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

目前，國內(nèi)外隧道照明大都采用點(diǎn)光源高位照明方式，燈具布置于隧道頂部5.2m及以上高度。在布置方式上采用雙側(cè)對(duì)稱布置、雙側(cè)交錯(cuò)布置、中間布置、中間側(cè)偏布置。鋪設(shè)電纜橋架或預(yù)埋管道來敷設(shè)照明供電電纜。點(diǎn)光源照明燈具存在以下幾個(gè)問題。一是燈具安裝過高，照射到路面的光路過長，燈具光通量利用系數(shù)低，增加照明燈具的功率。二是由于燈具安裝高度與間距的問題以及燈具配光不均的問題，對(duì)路面造成明暗光斑，車輛快速通行時(shí)，產(chǎn)生固定閃爍頻率，對(duì)駕乘人員視覺造成不舒適、視覺易疲勞。三是，需要專門鋪設(shè)電纜橋架或預(yù)埋管道，造成工程投資增多。四是點(diǎn)光源照明燈具存在明暗間距，行車誘導(dǎo)效果不佳。

針對(duì)傳統(tǒng)公路隧道點(diǎn)光源照明燈具的問題，研究設(shè)計(jì)了一種適應(yīng)公路隧道低位照明的整體式公路隧道線形LED光帶照明燈具。

1 燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整體式線型光帶照明燈具將電纜敷設(shè)與照明燈具整體式設(shè)計(jì)。將供電電纜敷設(shè)和照明G功能做一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，將兩種功能整體設(shè)計(jì)。使線型光帶照明燈具更美觀，減少了電纜敷設(shè)備的投資。整體式線型LED光帶燈具主要包括燈具光源腔、電纜敷設(shè)腔、防眩透光罩以及智能控制裝置等。

線型燈具光源腔為線型光源，燈具表面亮度均勻性好，可以根據(jù)隧道照明需要生產(chǎn)出不同長度的光源。光源由散熱裝置和LED光源及線路板等組成。

電纜敷設(shè)腔，分兩層設(shè)計(jì)，將照明電源電纜和照明控制電纜有效分隔開來，控制信號(hào)不會(huì)被干擾，保證照明控制的準(zhǔn)確性。

燈具殼體為鋁合金整體式拉制成型，具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體性。

燈具透光、配光罩，它由高透光率PE材料整體拉制成型，具有良好的透光性能，透光率達(dá)95%。采用曲面設(shè)計(jì)，可以將燈具光通量進(jìn)行上照與下照光合理分配。

2 燈具配光設(shè)計(jì)

整體式線型LED光帶燈具的配光設(shè)計(jì)，在充分考慮燈具的出光效率、照明方式、利用系數(shù)、眩光防護(hù)、防護(hù)等級(jí)等方面進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。整體式線型LED光帶燈具設(shè)計(jì)為半直接照明型燈具，下照光通量為燈具光通量的80%，上照光通量為燈具光通量的20%。出光面采用180°透光罩曲面高透光材料整體拉制成型設(shè)計(jì)，透光率為95%及以上。根據(jù)隧道照明特點(diǎn)及低位（2.5m～3.0m高）安裝方式設(shè)計(jì)合理的光強(qiáng)分布，C=0°平面光強(qiáng)對(duì)稱分布設(shè)計(jì)，發(fā)光角度為90°；C=90°平面發(fā)光角度在60°。透光罩采用弧線曲面設(shè)計(jì)，由于燈具是向下角度安裝，正常安裝會(huì)造成隧道內(nèi)上端光照度不夠，采用弧線曲面透光可使光線反射一部分到上面，形成整體柔和的光照度。合理設(shè)計(jì)透光罩的反射角度，控制上照光強(qiáng)和下照光強(qiáng)分布，使燈具表面亮度均勻。透光罩采用淺格柵設(shè)計(jì)，具有良好的防止眩光效果。

3 智能控制設(shè)計(jì)

智能調(diào)光控制裝置研究，由于隧道洞內(nèi)亮度控制需要根據(jù)洞外亮度、通行車流量來調(diào)節(jié)隧道內(nèi)亮度，做到按需照明，因此在設(shè)計(jì)燈具智能控制時(shí)，采用脈寬調(diào)制技術(shù)來對(duì)燈具的光通量和功率進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。根據(jù)隧道洞外亮度變化信號(hào)，智能調(diào)光模塊把信號(hào)處理成對(duì)應(yīng)的脈寬信號(hào)發(fā)送給燈具調(diào)光控制電源。智能調(diào)光控制電源原理如圖1所示。

結(jié)語

整體式線型LED光帶燈具將電纜敷設(shè)與照明功能做到有機(jī)的整體設(shè)計(jì)，具有良好的光強(qiáng)分布，曲面眩光防護(hù)設(shè)計(jì)，控制實(shí)現(xiàn)了智能調(diào)光。在隧道照明中，整體式線型LED光帶燈具采用低位安裝，大大減少了燈具的光路長度，提高了燈具的利用系數(shù)，降低了燈具功率。線型光帶燈具配光均勻，連續(xù)發(fā)光，路面照度、亮度均勻度好，避免了道路上的明暗光斑。電纜敷設(shè)與燈具整體設(shè)計(jì)，工程中減少了專門敷設(shè)電纜的裝置，大大減少了工程投資。線型光帶燈具，線性誘導(dǎo)效果良好。整體式線型LED光帶燈具克服了傳統(tǒng)點(diǎn)光源燈具照明的缺陷，是公路隧道照明燈具的又一選擇。

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