皓玥大功率LED隧道照明創新應用與技術展望

2022-11-20 21:06:04 字數 3868 閱讀 1932

科技部批准的21個「十城萬盞」試點城市推廣目標是:到2023年,在批准的試點城市(鎮)應用100萬盞以上led市政照明燈具,led器件國產化比例60%,預期年節電2.2億度。

關鍵字:大功率led [10篇] 隧道照明 [42篇]

1.背景

(1)國家4萬億投資中鐵路、公路、機場、城鄉電網18000億元,佔45%。

(2)科技部批准的21個「十城萬盞」試點城市推廣目標是:到2023年,在批准的試點城市(鎮)應用100萬盞以上led市政照明燈具,led器件國產化比例60%,預期年節電2.2億度。

重點支援道路照明、隧道照明、地鐵車廂及站台、地下停車場、加油站照明、室內照明等產品的示範應用;到2023年,在全國範圍內完成50個半導體照明應用示範城市建設工作,應用led市政照明燈具200萬盞,led器件國產化比例70%以上,列入財政部「綠色照明工程」,預期年節電10億度;到2023年,半導體照明進入30%的通用照明市場,預期年節電1400億度,帶動半導體照明產業規模達到5000億元,出口300億美元,創造100萬人以上就業,成為世界半導體照明產業三強。

(3)國家大力推崇節能減排、綠色照明等新技術、新產品的創新應用。

(4)大功率led作為第三代照明革命,產業本身的技術和創新應用得到飛速發展,其固有的特性更優於其他傳統光源。

(5)隧道運營管理部門(業主)應對隧道安全與照明節電的最佳選擇。

(6)技術和產品更新換代的需要。

隨著一系列的利好訊息將推動我國經濟新一輪的快速發展,而半導體照明這一新興高效、節能、環保、長壽命、智慧型化等諸多固有特性而一身的產業將進入乙個最佳的發展時機,而且能帶動相關行業的快速發展,特別是各類戶外照明的應用將得到快速發展,其中各類隧道照明的led創新應用已逐步進入成熟應用階段。

2.隧道照明應用新光源的必要性

高壓鈉燈作為目前通用的隧道照明光源,其特性為:

(1)高壓鈉燈發光顏色為黃色,色溫及顯像指數較低。太陽光顯色指數為100,而高壓鈉燈的顯色指數僅為20左右,物體的本貌較難呈現。

(2)鈉燈燈泡結構決定了燈具的光源利用率低,僅40%左右。燈管發光角度為360°,大部分光必須通過反射器反射後才能照射到指定區域。

(3)高壓鈉燈燈泡啟動時間長,再次啟動時需要有一定的時間間隔。高壓鈉燈在通電5~10分鐘左右的時間,才能達到正常的亮度,再次啟動的時間間隔一般要大於5分鐘。

(4)鈉燈由於燈亮時與燈滅時的溫度差異很大,若燈體不帶呼吸系統時,反射器容易被有害氣體腐蝕而產生較大光損失。

(5)技術非常成熟,應用非常廣泛,功率可以做的比較高,**比較低廉,壽命20000小時左右。

無極燈作為隧道照明光源,其特性為:

(1)超長壽命,燈內無燈絲和電極,燈泡壽命僅取決於螢光粉的自然衰減,設計壽命指標≥4萬小時。

(2)目前光效80lm/w左右,顯示指數75左右。

(3)輻射大,電磁干擾明顯,無閃爍、無濺射、低眩光。

(4)瞬間啟動,啟動時間≤0.1秒,無需預熱,瞬間可啟動照明。

(5)電氣效能好,功率因數≥0.95,電流諧波小。

(6)擴充套件功能強,能實現直流供電、定時開斷等個性功能設計。

(7)低色溫時光效較低,顯色性差。

(8)功率限制,目前只能做到400w,**相對比較便宜,被業界普遍認為是一種過渡性光源,而非替代性光源。

大功率led光源的應用於隧道照明的主要特性為:

(1)超長壽命,理論壽命10萬小時,實際壽命≥5萬小時。

(2)目前單顆1瓦光效90~130lm,整合單顆10w光效≥900lm,顯示指數≥75。

(3)無輻射大,無電磁干擾,無閃爍、無濺射、低眩光。

(4)瞬間啟動,啟動時間≤0.01秒,無需預熱,瞬間可啟動照明。

(5)電氣效能好,功率因數≥0.95,整燈效率≥90%,電流諧波小。

(6)延伸功能強,可實現智慧型無極調光,安全預警等輔助功能。

(7)散熱要求高,**相對比較昂貴,被業界認為是一種替代性光源,是既白熾燈,螢光燈後的第三代照明革命。

三種光源光衰曲線示意圖

從比較結果可以得出:led光源應用於隧道照明不僅可行,而且還能提公升隧道照明的效果和運營成本的下降。

3.龍山隧道專案實施簡介及執行結果分析

龍山隧道左線總長253公尺,隧道寬為10公尺,現燈具安裝高度為5.5公尺,燈具為100w、150w、250w不等的高壓鈉燈。

(1)充分考慮到安全性,暫先於左道在原有燈具的基礎上進行穿插試樣安裝h·s520/60型號的大功率led長效隧道燈,並做實測對比。

(2)所有涉及的相關引數以確保符合行業標準為前提。

(3)綜合能耗及相關費用的成本節約係數。

(4)隧道燈進口留8公尺不裝燈,出口留8.3公尺不裝燈,保留原有設定。

(5)加強段總長46公尺,間距1.5公尺,對稱安裝h·s520/80型led隧道燈。

(6)過渡1段總長20.5公尺,間距3公尺,對稱安裝,h·s520/60型led隧道燈。

(7)過渡2段總長139.2公尺,間距8公尺,交叉安裝h·s520/60型led隧道燈。

(8)出口段總長33公尺,間距3公尺,對稱安裝h·s520/80型led隧道燈。

改造前高壓鈉燈布置情況:

改造後led隧道燈布置情況:

改造前後的對比:

h·s520型號大功率led隧道燈主要計算指標

改造後路面亮度測試資料

改造後每月照度及故障率測試資料

對駕駛員隨機抽樣的調查

階段性資料測試結果

龍山隧道照明改造工程改造後的路面均勻度實際效果優於改造前的高壓鈉燈,眩光<10%,隧道內平均照度為60lx,達到預期指標。單盞燈具節電率為43%,整個改造工程節電率為50%。通過龍山隧道照明改造工程的實施,從現場實測資料和燈光效果看,均符合相關標準。

從以上對比分析可知,led燈具的使用在大大降低營運成本的同時,為駕駛員營造良好舒適的視覺環境,進一步提高了高速公路運營安全性。

3.結合led固有特性,開發的大功率led隧道照明系統的延伸功能

隧道是容易發生交通事故的路段,需要研究適用於隧道照明的整合系統,系統可以實現誘導、頻閃等功能。根據隧道照明的路面亮度與環境條件的關係,整合系統可以無極調光功能。

(1)智慧型無極調光

常規隧道照明系統為通過設定洞內和洞外光通量相關對應引數,設定可分路控制的多級照明調控裝置,通過多級調光裝置調整路關燈和整路開燈的原理調光。由於涉及隧道照明執行和建造成本原因,按照設計規範,各路隧道照明燈按一定的設計間隔距離分布設定,由於分布設定,當減光後必然在地面形成照度不勻的光斑現象。通過實驗新型led光源,利用led光源的特性,對led光源實現連續調光,以消除隧道照明減光時形成的光斑現象。

(2)輔助性安全預警功能,可以根據安全事故級別設定不同的頻率

利用led光源的特性,通過燈具自帶智慧型控制系統與遠端通訊,在隧道內發生交通事故時,led燈具通過頻閃頻率的快慢告知駕駛員危險等級。

(3)輔助性事故誘導功能

引導光帶系統,通過特定的帶有方向性指示的光帶引導洞內人員在重大交通事故發生時,按照正確路徑撤離和疏散到隧道外或安全地帶。如:防止較長隧道內由於交通事故引**災發生時濃煙瀰漫,人員在濃煙中選擇逃生方向錯誤而造**生傷害。

光帶系統的關鍵點是:利用led光源特性,將單體燈具作為光帶系統的組成單元,而不需要另外在洞內安裝附加光帶系統。

(4)資料的採集與分析

智慧型控制系統通過對燈具使用時間,功耗及電費等資料的採集,分析智慧型照明控制系統執行實時狀況,並給出節能數值。

(5)提高光源的顯色性,加寬光譜分布範圍

顯色性指數全面反映光源的顏色特性。對顏色識別有要求的工作場所,當使用照度在500lx及以下、採用光源的顯色指數較低時,宜提高其照度標準值。採用ra=75以上的led光源的燈具與以高壓鈉燈為光源的燈具照射路面達到相同照明效果相比,led燈具路面照度為高壓鈉燈路面照度的0.

8倍。白光led的發光原理有兩種:其一是藍光激發黃色螢光粉,混合成白光,其二是通過rgb晶元發光混合成白光。

目前第一種發光方式佔主流。通過選擇不同特性的晶元和螢光粉,通過多次對比實驗,並結合已積累的實體工程資料,從而得到相關的顯色指數指標。

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