城市隧道照明灯具优化布置研究

以某城市隧道照明设计为例,采用DIALux软件建立了隧道中间段照明模型,分析比较了LED陶瓷隧道照明灯具和LED反射式隧道照明灯具在不同安装角度时城市隧道路面平均亮度、路面亮度总均匀度和路面中线亮度纵向均匀度。研究结果表明：在总功率和安装高度相同的条件下,LED陶瓷隧道照明灯具的路面平均亮度高于LED反射式隧道照明灯具;LED陶瓷隧道照明灯具的路面亮度总均匀度在安装角度5～60°范围内低于LED反射式隧道照明灯具;LED陶瓷隧道照明灯具的路面中线亮度纵向均匀度在安装角度大于5°时高于LED反射式隧道照明灯具;LED陶瓷隧道照明灯具最佳安装角度为20°,LED反射式隧道照明灯具最佳安装角度为0°。相关结论可为类似城市隧道照明设计提供参考。     

光源光色对隧道照明效果的影响

为了研究隧道照明中光源的光色,在3种照明水平和负对比条件下,比较了5种色温的LED光源与传统照明光源高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)对隧道照明效果的影响。通过反应时间实验方法,分析了光源光色分别与反应时间和人眼瞳孔大小之间的变化关系。实验结果显示,在高照明水平下,高色温LED光源的视觉功效最高,光生物效应最显著;而在中间视觉照明水平下,中间色温的LED光源的视觉功效和光生物效应最显著。合理选择适用隧道照明各区段的光源应考虑光源光色对视觉功效和光生物效应的综合影响,并值得进一步研究。     

多功能蓄能发光材料辅助隧道照明光环境研究

现有公路隧道照明系统多具有能耗大的弊端,导致照明电耗成为公路隧道运营的沉重负担。利用多功能蓄能发光材料结合LED灯具进行隧道照明设计,是公路隧道照明节能发展的新方向。为研究多功能蓄能发光材料辅助隧道照明的光环境特性,选取了一条长160 m的原型隧道结构开展照明试验,根据试验得出了不同色温LED光源下隧道内壁面与路面亮度、光源光谱与显色指数及小物体可视距离的变化规律。试验结果表明,多功能蓄能发光材料反射率较大,隧道侧壁涂装该材料后,壁面亮度与地面亮度比提升至1.3~1.4,增加了背景、路面与物体间的亮度反差,有利于提高司驾人员的视觉功效、增加司驾人员的视反应能力。LED光源色温为3 500~5 500 K时人眼感官最为舒适,且色温为3 500 K时光源功率较多地分布在波长480~580 nm区间、显色指数最高,隧道内小物体的可视距离最大,此时多功能蓄能发光材料的增光效果最佳。研究成果可为多功能蓄能发光材料辅助公路隧道照明设计及工程应用提供参考和依据。     

白光LED对中国传统书画色彩的影响

为得到低色温高显色性白光LED光谱对中国传统书画色彩的量化影响规律,论证白光LED在书画展陈照明中的实际适用性,基于满足书画照明标准的RYGB型白光LED光源照射书画模型试件的实验方法,周期性测量试件色彩参数,进而绘制色坐标和亮度值随时间周期性变化曲线图,通过分析色坐标在CIE 1931色度图上的变化情况以及亮度衰变曲线,得到此类白光LED对书画色相、饱和度、明度的量化影响规律,提出RYGB型白光LED在书画展陈照明中的应用依据。     

基于辐射度学的隧道洞外亮度及色温动态变化规律研究

论文是国家自然科学基金资助项目"视觉理论在公路隧道照明节能中的应用研究"(批准号:50878217)、"基于人眼适应的公路隧道入口段亮度研究"(批准号:50908240)和"公路隧道照明察觉对比设计方法研究"(批准号:51278507)的研究分课题,旨在设计之初就能获知隧道洞外亮度及色温取值及其变化规律,为隧道照明设计提供更为详尽和可靠的基准数据,优化隧道各加强段的照明及控制,节约照明设备初期投资以及后续运营能耗,实现隧道照明节能。隧道洞外光度及色度是隧道洞外光环境的两个方面,在此前的研究中,国内外学者主要集中在洞外的光度方面,即一直比较关注隧道洞内外亮度变化的适应关系;而对色度方面的研究较为缺乏,尚未考虑隧道洞内外色温变化的适应关系。因此,本文首次引入洞外色温的概念,在太阳辐射、大气科学等相关理论及研究成果的基础上,提出了基于辐射度学的隧道洞外亮度及色温研究方法,并以此来研究其动态变化的规律。为隧道照明设计标准的完善和隧道照明设计的实践提供理论依据。论文第二章主要梳理和界定了隧道洞外亮度L20(S)和隧道洞外色温TC20(S)的概念及其确定方法,并梳理了与之相关的太阳辐射、色度学等方面的理论知识,论证了开展隧道洞外色温基础研究的重要意义,提出采用明视觉10°视场的光谱光视效率函数和CIE1964标准色度学系统进行隧道洞外亮度和色温研究更为合适,为后续研究明确了方向及理论依据。论文第三章通过现场调研、理论分析及隧道标准研究,分析和明确了影响隧道洞外亮度及色温的3个主要因素,即:1)20°视场范围内隧道洞外景物的类型及面积百分比;2)入射天然光的光谱功率分布;3)洞外景物表面的光谱反射率。并通过对这3个影响因素的深入剖析,确定了隧道洞外各景物表面所接受太阳总光谱辐射照度的理论计算模型,实测了四类主要典型景物和材料的光谱反射特征。论文第四章正式提出了基于辐射度学的隧道洞外亮度及色温理论研究方法。从辐射度学理论出发,利用大气传递系数法先建立太阳光谱辐射照度理论模型,再根据景物光谱反射率求解出景物的光谱辐射亮度,通过"辐射→光度"和"辐射→色度"的转换计算出隧道洞外亮度及色温,从而建立出一整套基于辐射度学的隧道洞外亮度及色温理论模型。同时,以重庆、拉萨及乌鲁木齐3个典型地区不同状态下的典型隧道为例,进行洞外亮度及色温的理论计算,并对不同状态下的计算结果进行了分析总结。论文第五章根据上述理论模型,分别对重庆、拉萨和乌鲁木齐3个典型地区南北东西4个典型洞口朝向的隧道,进行全天各时段及全年各月典型日的隧道洞外亮度及色温模拟计算。根据模拟结果,分析总结了隧道洞外亮度及色温的特点,并研究其日变化和年变化的规律。论文第六章对重庆市两条不同洞口朝向的隧道,进行了隧道洞外亮度及相关指标全天候(间隔1h)的现场实测,并根据实测隧道的现场情况及测试内容修正了理论模型,通过将修正后的理论模型计算结果与实测结果对比分析,验证了理论模型建立总体思路的正确性,明确了隧道洞外亮度及色温理论模型的适用范围,为该模型的合理使用和评价提供了科学依据。在3项国家自然科学基金资助项目的研究框架内,论文的主要创新点如下:1)首次提出了隧道洞外色温的概念及其确定方法,对隧道洞外光环境研究进行了补充,为今后隧道洞内外色适应方面的研究提供技术支撑。2)创新性地提出了基于辐射度学的隧道洞外亮度及色温研究方法,直接从光度学及色度学的本质出发,建立隧道洞外景物光谱辐射模型,通过"辐射→光度"和"辐射→色度"的转换来研究隧道洞外亮度及色温。并利用VBA编程建立具体的数值计算模型。3)采用CIE明视觉10°视场的光谱光视效率函数V10(λ)和CIE 1964标准色度学系统,理论研究了3个典型地区4个洞口朝向下,隧道洞外亮度及色温的日变化及年变化规律。     

LED隧道照明解决方案探讨

<正>现在国内的隧道照明绝大部分还是优先采用高压钠灯作为照明光源,虽然高压钠灯具有初始投资成本低的特点,但是高压钠灯在光学性能指标方面存在很多不足点,例如发光角度不易控制、显色指数低、色温单一、功率规格少、亮度难控制等,作为新一代光源的LED隧道照明灯具以其优越的光电性能,特别是色温可选择、功率大小可智能调节,克服了高压钠灯很多不足之处,特别是其高效节能的特点,日益成为当今隧道照明领域的优选灯具。     

高速公路隧道LED节能照明控制系统设计

为满足人们日益增长的环境需求以及国家节能减耗的要求,文章设计基于隧道洞外亮度、平均交通流量、平均车流速度的三元参数模型和PID闭环反馈算法的隧道自适应节能照明控制系统,架构高速公路隧道照明LED节能控制系统并进行照明控制软件的设计。在潮惠高速银山隧道进行实际测试与应用,并在节能减排方面取得良好收益.     

论城市道路LED路灯的色温选择

LED作为新一代绿色光源,其特性与传统的高压钠灯、金卤灯等气体放电灯不同,LED不仅具有高光效、长寿命的特点,其色温、显色指数等光学性能也可以根据不同的应用环境而定制。在目前阶段,LED路灯与现有主流道路照明灯具,特别是高压钠灯相比较,色温存在着很大的差异。有些专家学者认为LED路灯采用高色温白光,在道路照明的应用中有中间视觉效应,可视性好,人眼感觉比低色温更明亮;高压钠灯的支持者则认为,黄光透雾性好,感觉温暖,人眼更适应暖色光。这两种观点都有各自的道理,但是仅仅把各自的优缺点进行罗列比较,并不能解决色温矛盾,也无助于LED路灯的推广和应用。我国幅员辽阔,各个地区的自然气候条件大相径庭,并且近些年我国的空气质量问题严重,大多数城市遭受雾霾的侵袭。本文结合当前环境条件下,综合考量各方面因素,就城市道路照明的色温选择做一些研究和讨论。     

隧道入口段复合照明节能试验研究

在隧道照明领域,自然光是一把双刃剑,一方面可以提高隧道内亮度,另一方面也可引起“白洞”效应,威胁车辆行驶安全。充分利用自然光对隧道照明的增效作用,降低人工照明的能耗,是实现隧道入口段照明节能的有效途径之一。结合云南保腾高速公路鹿山隧道内自然光、以及自然光与LED灯复合照明下隧道不同纵深路面照度的实测数据,通过与规范规定值的对比分析研究,得到了隧道入口段各区段自然光、LED灯复合照明下隧道照度分布规律,并对节能效果进行了评价。为今后进一步合理利用自然光、人工光源进行隧道复合照明节能研究提供参考。     

隧道LED照明规模化应用研究

隧道照明作为一种密集、定向的特殊照明,一般需要24小时连续不间断点亮,而作为定向照明的LED光源,特别适合于隧道密集照明,能最大限度地发挥LED灯具高效节能、长寿命的使用特点,因此隧道照明被认为是LED灯具的最佳应用领域之一。在经过前几年LED隧道照明示范工程应用后,LED隧道灯在隧道中的应用也日趋完善,但是在规模化应用中还有一些不足,本文分别从LED光源散热、模块化设计、配光与色温、自动调光控制等方面进行分析和探讨,提出解决相关问题的设计思路。     

基于自然光的公路隧道生态照明技术研究

随着公路隧道的不断修建,隧道运营消耗的能源问题越来越受到专家学者的关注。对于公路隧道入口段照明设计而言,洞外亮度值是一个关键性参数。驾驶员从较亮的洞外环境到较暗的洞内环境时,通常会产生"黑洞效应",为此入口段亮度必须提高到一定水平,这必定会消耗巨大的电能,因此进行隧道洞外减光是节约隧道照明电能的有效途径。在已运用的隧道洞外减光结构物的基础上,提出了一种新型的绿色减光形式。通过数值计算,分析结构物顶部透光率对棚下路面照明效果的影响,得到当顶部透光率为2%~3%时所达到的减光效果最好。研究结论对于今后公路隧道洞外减光设计具有重要的参考价值。     

隧道灯具光线分布对照明指标的影响分析

安全与节能问题是目前隧道照明的关注重点,实现低能耗高效能成为隧道照明设计的目标。通常来讲路面照度和亮度是评价照明效果的重要指标,但是相关规范仅仅指出路面照度和亮度与路面的材料、颜色有关,给出了两者的大致关系。通过照明软件DIALux进行数值模拟,计算分析了不同照明灯具光线分布对隧道照明指标的影响,得出在同样的光通量的情况下,灯具光线分布对路面照度和亮度的影响较大,同时对路面照度和亮度之间的关系影响也较为显著。研究可知当采用最佳配光曲线的灯具时可将路面亮度提高约46%,结论对分析隧道照明参数影响因素具有重要意义。     

Performance of induction lamps and HPS lamps in road tunnel lighting

The characteristics and performance of two tunnel lighting systems are investigated in this paper. Tunnel No. 1 is installed with induction electrodeless fluorescent lamps and tunnel No. 2 is installed with high pressure sodium (HPS) lamps. The luminance levels and illuminating uniformity with two systems were measured and analyzed. The spectrum and energy cost have also been studied. Additionally, the responses of drivers were investigated. By the comparison of these two tunnel lighting systems, it was found that the tunnel lighting system with induction lamps shows advantages in high brightness perception to drivers, good color rendering, higher uniformity, better safety perception to drivers and low energy cost over the tunnel lighting system with HPS lamps.     

户外LED广告屏色光侵扰问题调查研究

近年来LED广告屏在城市中广泛使用,但居住区周围布置的LED广告屏在夜间对居民形成了强烈的色光侵扰。为了明确LED广告屏形成的色光侵扰程度及其防控措施,以北京、天津地区17处LED广告屏及受其侵扰的居住建筑为研究对象,展开主观问卷调查,并现场测试LED广告屏侵扰光的色坐标、亮度等参数,获得187份调查问卷及288组测试数据。通过对比分析主观问卷和测试数据,明确了LED广告屏的主要侵扰因素为LED屏与居住建筑的相对位置关系、LED屏侵扰光亮度水平及其数值变化和LED屏的光色交替变化,提取了各侵扰色光的波长及亮度数值范围,提出了对LED屏幕设置的建议。     

考虑驾驶员视觉适应的公路隧道入口段亮度确定方法

驾驶员的视觉适应过程直接影响交通安全。为考虑驾驶员的视觉适应过程,在确定公路隧道入口段亮度时,通过实测得到驾驶员驾车进入隧道过程中的瞳孔大小变化数据,建立了描述驾驶员驾车进入隧道过程中瞳孔面积变化速率最大值与各相关参数之间关系的数学模型。以驾驶员不发生视觉障碍的瞳孔面积变化临界速率为基准,计算得到了驾驶员瞳孔面积变化达到临界速率时,隧道入口段的最低亮度,分析了隧道入口段所需最低亮度与洞外亮度之间的关系,通过回归分析建立了隧道入口段亮度与洞外亮度之间关系的数学模型,得到了考虑驾驶员视觉适应的公路隧道入口段亮度确定方法。     

公路隧道LED照明数值模拟

针对1 km长、洞高6 m的双向单车道公路交通隧道,采用DIALUX软件,模拟出隧道各段LED照明亮度值指标。为了便于控制系统采集自然光、车速和车流量信息进行融合建模,达到输出模拟量线性调光的控制目标,文中采用统一规格的隧道LED照明灯具,根据《公路隧道通风照明设计规范》,计算出隧道各照明段初始标准值,灯具布局模拟后,路面亮度总均匀度为0.669～0.940 、路面中线亮度纵向均匀度为0.528～0.911,各段平均照度为66～1 790 lx,布光留有10%～50.91%标准定义的调光余量,为调光提供了灯具布局参考。     

岩土介质在冻融过程中的温度场研究及工程应用

基于"三区域"(已冻区、正冻区和未冻区)理论,建立岩土介质在冻融过程中的温度场数学模型,并将利用有限元数值计算方法得到的结果与V.J.Lunardini等得到的经典解析解结果进行对比,验证该数学模型的正确性和可靠性。在此基础上,探讨岩土介质在冻融过程中相变潜热和正冻区的大小对温度场分布的影响,并对西藏嘎隆拉隧道围岩温度场以及保温层保温效果进行数值仿真分析。研究结果表明:采用二衬表面附设保温材料方法对隧道衬砌及围岩温度影响效果明显,在二衬表面施作6 cm厚的福利凯保温层后,衬砌和围岩不会承受冻融破坏。该研究成果对于寒区隧道冻融圈大小的确定及防寒保温措施的选用具有重要的理论和现实意义。     

可调光LED在隧道照明工程中的应用

以河北省承德市石洞子沟隧道照明工程为例,根据JTJ 026.1—1999《公路隧道通风照明设计规范》的标准要求,采用可调光LED光源对其照明系统进行设计。详细介绍了灯具布置方案及无级调光控制系统原理。该工程现已投入使用,经过现场实测,隧道内照明完全达到国家要求的照度和均匀度,且与传统隧道灯具相比有效节约了电能。