基于LED的公路隧道照明设计与中间视觉下LED隧道照明研究

摘要

我国高速公路的建设不断加速，隧道数目越来越多，隧道照明的安全与能耗问题备受关注。与传统隧道照明光源相比，白光LED具有众多独特优势，近几年来，国内外开始使用白光LED作为隧道照明光源。鉴于中间视觉在隧道照明中的重要性，基于中间视觉的LED公路隧道照明一直是国内外研究的前沿和热点。本论文以对黑龙峪隧道的照明改造工程为依托，对基于中间视觉的LED公路隧道照明设计进行研究，从而为LED作为隧道照明光源的应用提供理论和实验基础。
　　 本论文通过选用白光LED为照明光源，对黑龙峪隧道照明工程进行改造，并对其照明效果和节能效果进行评估；并通过利用国际照明委员会最新提出的中间视觉光度学推荐系统MES2-system，对白光LED与传统隧道照明光源高压钠灯(HPS)作对比，从更为符合人眼视觉效果的基础上，研究白光LED作为隧道照明光源的安全舒适性和节能性。
　　 通过实验、计算和分析讨论得出以下主要结论：一，改造后的黑龙峪隧道照明系统各项指标均达到了国家现行规范的要求，很好地提供了安全、舒适、节能的照明环境。二，白光LED比传统隧道照明光源HPS更适合用作隧道照明光源。原因有二，一是与HPS相比，白光LED的特性决定其具有环保性与较强的节能功效。二是白光LED与HPS的光谱成分决定，与明视觉下的设计相比，在中间视觉状态下进行隧道照明设计时，可适当减少灯具数目或降低灯具功率，而使用HPS则要增加灯具数目或增大灯具功率。三，基于中间视觉进行隧道照明设计时，应选用较大S/P的白光LED用作照明光源。
　　 本论文的主要内容包括：第一部分，前言主要阐述了公路隧道照明的现状，以及国内外对基于中间视觉LED照明设计的研究现状。第二部分主要讨论了公路隧道照明系统的设计原理和评价参数，以及中间视觉光度学模型的研究方法，分析了国际最新提出的推荐模型MES2-System。第三部分提出了基于明视觉状态的白光LED隧道照明设计方案，分静态和动态两种情况分析了黑龙峪隧道照明系统改造完成后的照明效果与节能效果。第四部分通过实验与计算，在中间视觉状态下对传统隧道照明光源高压钠灯与不同S/P值的白光LED进行了分析比较，讨论了同一明视觉亮度下不同S/P值光源的中间视亮度大小，以及不同明视觉亮度与不同S/P值光源的中间视亮度之间的大小关系，并以黑龙峪隧道照明系统为例，讨论两种光源的安全性与节能性。第五部分总结了本论文的目的、意义及结论，并对进一步的工作正进行了前景展望。