引言

隧道照明是一種密集、定向照明，需要隧道燈具一天24h連續(xù)不間斷點(diǎn)亮，而LED光源作為一種定向照明光源,特別適合隧道這種密閉空間內(nèi)的密集照明。如果能最大限度地發(fā)揮LED照明的特點(diǎn)，不僅能節(jié)約能源，而且能節(jié)約很大的一筆費(fèi)用。

目前的LED隧道照明示范工程主要有兩種方式。一種方式是在原來高壓鈉燈的安裝條件基礎(chǔ)上，用LED隧道燈替換高壓鈉燈；另一種方式是根據(jù)LED隧道燈的配光性能并結(jié)合隧道的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)隧道燈的安裝方式（安裝間距、安裝位置、安裝傾斜角等）。不同的隧道、不同規(guī)格型號的LED隧道燈對應(yīng)著不同的安裝方式，這樣一來，就會造成安裝方式的千差萬別，LED隧道燈的支撐架也形式各異，導(dǎo)致光源得不到充分的利用。因此，LED隧道燈的最優(yōu)安裝方式就顯得尤為重要了。

1.1逐點(diǎn)照度值的計(jì)算

路面一點(diǎn)上的照度是將所有路燈對這一點(diǎn)產(chǎn)生的照度疊加起來（其他光源所產(chǎn)生的照度忽略不計(jì)）。一般情況下，路面上一點(diǎn)P處的全部照度為：

式中,4c是燈具指向P點(diǎn)方向的光強(qiáng)，方向角用Y和C來表示;n表示路燈數(shù)；為路燈的安裝高度。

本次試驗(yàn)各點(diǎn)的照度主要利用照度計(jì)進(jìn)行測試。由于測試過程中的誤差很大，因此，在測試過程中，要測試多組數(shù)值,取其平均值作為某測點(diǎn)的照度，然后對每個(gè)測點(diǎn)的每組數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均計(jì)算。即：

1.2平均照度

在計(jì)算一部分路面上的照度時(shí)，可利用下式得到這個(gè)面積上的平均照度：

式中,Ep為路面上有規(guī)律分布的點(diǎn)的照度，n為計(jì)算點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)。很明顯，所考慮的點(diǎn)數(shù)越多，計(jì)算出來的平均照度越精確。

2最優(yōu)安裝方式的數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)研究

LED隧道燈的安裝高度不同，安裝的角度不同，那么同一測點(diǎn)的照度之間有什么關(guān)系呢？，是l+l等于2,小于2抑或是大于2?對此，可通過試驗(yàn)在隧道照明實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，其隧道照明實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)布置圖如圖1所示。

(a)隧道照明實(shí)驗(yàn)室

(b)實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)布置圖

圖1  隧道照明實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)布置圖

2.1一定角度不同高度時(shí)各測點(diǎn)照度的變化

根據(jù)試驗(yàn)布置方案調(diào)整各燈具在隧道縱斷面的高度，高度根據(jù)照明區(qū)段不同而略有不同，測試時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。隧道橫斷面布置7個(gè)測點(diǎn)，如圖1(b)所示。在隧道照明實(shí)驗(yàn)室的墻面上分別布置間距為3m的燈具，燈具選功率為100W的LED燈。安裝角度選擇與豎直方向成45。。調(diào)整燈具的安裝高度，測試各測點(diǎn)的照度值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以得出如圖2所示的各測點(diǎn)的照度曲線。

由圖2可知，在45°的安裝角度下，調(diào)整安裝的高度，各測點(diǎn)照度值會發(fā)生改變，其中，高度過高或過低，對照度的影響很大。實(shí)驗(yàn)證明，在5m的安裝高度下，其照度曲線比較理想。

在地面上隨機(jī)選取若干測點(diǎn)，先利用式(2)計(jì)算出每一點(diǎn)的照度，再利用式(3)計(jì)算出地面的平均照度值。燈具安裝角度不變，調(diào)整燈具的安裝高度，即可得出圖3所示的不同安裝高度時(shí)的平均照度曲線。

由平均照度曲線可知，5m的安裝高度時(shí)，平均照度值最大，隨著安裝高度的增加，平均照度值將減小。

圖2相同角度、不同高度的照度曲線

圖3相同角度、不同高度的平均照度曲線

2.2一定高度不同角度時(shí)各測點(diǎn)照度的變化

接下來可根據(jù)試驗(yàn)布置方案調(diào)整各燈具在隧道縱斷面安裝的角度，測試時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。隧道橫斷面仍然布置7個(gè)測點(diǎn)。在隧道照明實(shí)驗(yàn)室的墻面上分別安裝不同角度的燈具，燈具仍選功率為100W的LED燈。安裝的高度取6m，然后測試各測點(diǎn)的照度值。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即可得出如圖4所示的各測點(diǎn)的照度曲線。

由圖4可知，在6m的安裝咼度下，調(diào)整安裝的角度,各測點(diǎn)照度值會發(fā)生改變，其中，角度過大或過小，對照度的影響很大。實(shí)驗(yàn)證明，30。角下的照度曲線比較理想。

在地面上隨機(jī)選取若干測點(diǎn)，先利用式(2)計(jì)算出每一點(diǎn)的照度，再利用式⑶計(jì)算出地面的平均照度值。燈具安裝高度不變，調(diào)整燈具的安裝角度，即可得出如圖5所示的不同安裝角度的平均照度曲線。

由平均照度曲線可知，30。的安裝角度，平均照度值最大,隨著安裝角度的增大，平均照度值將減小。

圖5相同高度、不同角度的平均照度曲線

2.3高度和角度同時(shí)變化，研究各測點(diǎn)的照度變化

根據(jù)試驗(yàn)布置方案，同時(shí)調(diào)整各燈具在隧道縱斷面安裝的角度和高度，測試時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。隧道橫斷面布置7個(gè)測點(diǎn)。在隧道照明實(shí)驗(yàn)室的墻面上分別布置間距為3m的燈具，燈具選功率為100W的LED燈。調(diào)整燈具的安裝高度和角度，測試各測點(diǎn)的照度值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,即可得出如圖6所示的各測點(diǎn)的照度曲線。

圖6不同高度不同角度時(shí)的照度曲線

由圖6可知，在5m(45°)的安裝位置時(shí)，照度曲線最理想，隨著高度和角度的改變，其照度則會相應(yīng)減小。

在地面上隨機(jī)選取若干測點(diǎn)，調(diào)整燈具安裝高度和安裝角度，并利用式⑵計(jì)算出每一點(diǎn)的照度，再利用式⑶計(jì)算出地面的平均照度值，即可得出如圖7所示的平均照度曲線。

由平均照度曲線可知，5m(45°)的安裝位置時(shí)，平均照度值最大，隨著安裝高度和角度的改變，平均照度值將減小。

3結(jié)語

通過本文的實(shí)驗(yàn)研究，可以得出如下結(jié)論：

⑴在45。的安裝角度、5m安裝高度下的照度曲線最理想;

(2)在6m的安裝高度、30。安裝角度的照度曲線最理想；

⑶當(dāng)高度和角度同時(shí)變化時(shí)，在5m(45°)的安裝位置時(shí),其照度曲線最理想。

由上述結(jié)論可知，當(dāng)LED隧道燈的光線近似直射到中線時(shí)，平均照度值最大。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)隧道的寬度相應(yīng)調(diào)整燈具安裝的高度和角度，以達(dá)到光線的充分利用。

上述結(jié)論僅僅是通過實(shí)驗(yàn)得出的理論數(shù)據(jù)，由于實(shí)際的隧道往往沒有這么理想化，具體情況還有待實(shí)踐考證。對于公路隧道而言，LED燈的外形、隧道的結(jié)構(gòu)等條件都會影響隧道燈的安裝位置。有條件的話，還應(yīng)該多進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用研究，從實(shí)際應(yīng)用的角度做好公路隧道的照明研究，以便將LED的節(jié)能優(yōu)勢最大程度地發(fā)揮出來。

20210914_61404143864b8__LED隧道燈最優(yōu)安裝方式的實(shí)驗(yàn)研究