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1、蒋海峰 博士/副研究员 交通运输部公路科学研究院 2013年03月,2013高速公路隧道照明节能技术与经验交流,高速公路隧道LED照明节能技术 应用现状与问题分析,一、隧道LED照明背景 二、隧道LED照明应用现状 三、隧道LED照明标准规范现状 四、问题分析 五、发展展望,交流内容,一、隧道LED照明背景 二、隧道LED照明应用现状 三、隧道LED照明标准规范现状 四、存在问题剖析 五、发展展望,交流内容,一、隧道LED照明背景,交通运输行业能源消费量约占全社会能源消费总量的8%。交通运输是我国节能减排三大重点领域之一。 我国公路已由大规模建设发展阶段为主转入了以管养为主的运营阶段。目前开通
2、了近6300公里的公路隧道，仅照明通风每天耗电约1000万度，每年耗电36.5亿度。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,隧道LED照明背景-行业层面,2,隧道LED照明背景-LED产业层面,3,1、节能减排是“十二五”的我国的一项重要战略决策。 2、2012年5月16日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，讨论通过国家基本公共服务体系“十二五”规划，研究确定促进节能家电等产品消费的政策措施，安排22亿元支持推广节能灯和LED灯。 3、科技部制定半导体照明科技发展“十二五”专项规划： 到2015年，实现从基础研究、前沿技术、应用技术到示范应用全创新链的重点技术突破，关
3、键生产设备、重要原材料实现国产化。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,4、财政部、国家发展改革委关于印发高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法的通知(2007年12月28日财建20071027号)。 5、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、国家质检总局（6部委）联合制定了半导体照明节能产业发展意见。 6、科技部公布：“十城万盏”半导体照明应用工程试点工作【2009】189号文。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,7、组织了入围企业招标，统一招标确定三大类LED照明产品28家入围企业及产品规格型号、协议供货价格；选定了
4、一批半导体照明产品应用示范工程，包括： 15个隧道LED照明应用项目 20个室内LED照明应用项目 15个LED路灯应用项目,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-国家层面,1,15座 公路 隧道 LED 照明 示范 工程,1、2011年，交通运输部印发关于公路交通运输节能减排“十二五”规划的通知（交政发2011315号文），明确提出推广应用隧道节能照明灯技术。 2、2011年，交通运输部联合财政部印发了交通运输节能减排专项资金管理暂行办法（财建2011101号）鼓励在新建
5、隧道中采用技术成熟、功能可靠的公路隧道节能照明相关技术规范和产品，推行隧道绿色照明工程，推广应用寿命长、功能可靠的发光二级管（LED）等节能灯具。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-行业层面,2,3、“十二五”期间，交通运输行业加快构建“三大体系”，组织开展“两项专项行动”，着力推进“十大重点工程”，即节能照明技术、地源热泵技术、温拌沥青混合料技术、天然气汽车应用、甩挂运输节能工程、绿色驾驶与维修工程、智能交通节能减排工程、公路建设和运营节能减排技术推广工程、绿色港航建设工程等。 2011年，交通运输部对122个项目给予了资金支持，补助总额2.5亿元。 2012年，交通运输部专项资金
6、分两批申报，第一批已对89个项目予以支持，补助总额1.5亿元。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-行业层面,2,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-LED产业层面,3,第一阶段： 1962年，美国通用电气公司Nick Holonyak Jr研发出第一只红光LED。 1965年，锗材料发光二极管(LED) ，Monsanto和惠普公司推出GaAsP材料商用化LED。 第二阶段： 1968年，LED取得突破进展，氮掺杂工艺使GaAsP器件效率达到1 lm/W。 1971，具有相同效率的GaP绿光LED出现 1972年，惠普的M.George Craford研发出第一支发黄光的LE
7、D，并将红光和红橙光的LED亮度增大了10倍。 80年代早期，开发出AlGaAsLED，每瓦10流明发出红光。 这一阶段：技术进步使LED应用于室外信息发布及汽车中央高位安装停止灯(CHMSL)设备。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-LED产业层面,3,第三阶段： 1989年，日本Isamu Akasaki研发GaN PN结蓝光LED。 1992年，日亚化学公司Shuji Nakamura发明第一只高功率GaN蓝光LED，使得白光LED产生成为可能（红蓝绿三原色相加才会成为白色）。 1998年，白光LED诞生，LED开始向普通照明挺进。白光LED效只有5 lm/W。 1999年，白
8、光LED光效达到15 lm/W。 2000年，白光LED光效已达25 lm/W。 2005年，白光LED光效达到50 lm/W。 2008年，白光LED光效达到100 lm/W。 现阶段LED光效在实验室测试结果已超过251lm/W。,一、隧道LED照明背景,隧道LED照明背景-LED产业层面,3,一、隧道LED照明背景 二、隧道LED照明应用现状 三、隧道LED照明标准现状 四、存在问题剖析 五、发展展望,交流内容,二、隧道LED照明应用现状,洞口引导路段,入口段,过渡段,中间段,出口段,根据公路隧道通风照明设计规范(JTJO26.11999)，长度大于100米的高速公路隧道都要设置照明设施
9、。隧道照明系统主要包括：入口段照明、过渡段照明、中间段照明、出口段照明、应急照明、洞外引导路段照明及接近段减光设施。,二、隧道LED照明应用现状,洞外引导路段,入口段,过渡段,中间段,出口段,入口段,过渡段,中间段,出口段,亮度水平,隧道长度,二、隧道LED照明应用现状,亮度水平,隧道照明系统的设计符合行车过程中人眼对亮度的“明适应”和“暗适应”过程,二、隧道LED照明应用现状,高压钠灯照明系统,LED照明系统,无极灯照明系统,隧道照明灯具（光源）类型来看：高压钠灯、无极灯、LED灯,二、隧道LED照明应用现状,隧道照明节能是一个系统工程： 1、洞外亮度L20（S） 解决过度设计问题 2、灯具
10、选择 新型节能灯具、优化养护系数 3、节能控制 洞外亮度、车流量（大、小、有、无）,二、隧道LED照明应用现状,隧道照明节能是一个系统工程： 1、洞外亮度L20（S）,根据规范，隧道入口段亮度可按下式计算： L入口=k0L20(S) L过渡段=k1*L入口 式中:L入口为入口段亮度，k为入口段亮度折减系数，L20(S)为洞外亮度。,二、隧道LED照明应用现状,隧道照明节能是一个系统工程： 2、灯具选择、优化养护系数,2.1 选择新型节能照明灯具 隧道LED灯具、无极灯、 2.2 从图中可以看出，养护系数越低，初期隧道过度照明就越高。当取0.7时，其初期的过度照明高达43%。,43,二、隧道LE
11、D照明应用现状,隧道照明节能是系统工程： 3、节能控制 控制方式： 1）自适应控制方式 2）手动控制方式 3）时序自动控制方式 控制参数： 1）洞外亮度 2）车流量 （大、小、有、无）,洞外亮度精细化调光控制，理论可达256级调光,二、隧道LED照明应用现状,隧道照明节能是系统工程： 3、节能控制 控制方式： 1）自适应控制方式 2）手动控制方式 3）时序自动控制方式 控制参数： 1）洞外亮度 2）车流量 （大、小、有、无）,车流量与入口段加强照明亮度折减系数关系,二、隧道LED照明应用现状,隧道照明节能是系统工程： 3、节能控制 控制方式： 1）自适应控制方式 2）手动控制方式 3）时序自动
12、控制方式 控制参数： 1）洞外亮度 2）车流量 （大、小、有、无）,车流量与中间段基本照明亮度折减系数关系,二、隧道LED照明应用现状,隧道LED照明灯具：显色指数高、显色性好、发光效率高、定向光源、可控性好。 国内：第1条采用LED照明的隧道在贵州，开创了高速公路隧道LED照明灯的使用先河。至今，全国绝大部分省份的高速公路均已或多或少地使用过LED隧道灯，大约有100个以上的项目，LED隧道灯的数量约有2040万盏。 国际：2012年全球LED 照明市场规模约104亿美元，较2011年增长183%。,2010年，发改委、交通运输部和住建部三部委：15座公路隧道LED照明示范工程总体应用现状和
13、进展情况。,截止2012年底： 示范工程已完成隧道 5 条 1.福建“泉州南安至惠安段”高速公路隧道照明示范工程 2.江西福银高速江西熊村隧道公路改建工程 3.云南维西（塔城）至德坎二级改建工程隧道LED照明工程 4.安徽铜黄高速公路隧道半导体照明改造工程 5.重庆高速公路隧道节能照明工程（巫奉高速公路）,部分工程已完成的 2 条 1. 浙江钱江隧道半导体照明产品应用示范工程 隧道西线11月底已经安装完成1500套LED灯具。隧道东线预计2012年底打通， 2013年上半年完成灯具安装。 2. 陕西G7011磨河村隧道和才子隧道照明示范工程 磨河村隧道2011年10月安装完成，12月份开始运营
14、，安装灯具数量756盏，已进行1000小时测试。才子隧道预计2013年上半年完成灯具的施工安装。 正在施工安装阶段隧道 7 条 1. 四川特殊环境隧道LED照明示范工程 预计2012年12月底完成施工安装，2013年初通车运营。 2. 甘肃永古高速公路YG11标段、YG12标段古浪隧道 目前正在施工，预计2013年初施工安装完。, 正在施工安装阶段隧道 7 条 3. 河南连霍高速公路河南境巩义段隧道群LED改造工程 预计2012年12月底完成施工安装。 4. 湖北沪渝高速公路女娘山隧道LED照明改造项目 目前正在施工，预计2013年初完成 5.广东省广州至乐昌高速公路隧道半导体照明示范工程 目
15、前已完成隧道照明系统安装，正在调试运营，预计2013年初通车。 6. 广东粤湘高速公路博罗至深圳段隧道半导体照明示范工程 目前已完成隧道照明系统招投标工作，目前正进行隧道照明系统施工和安装。预计2013年上半年通车运营。 7.山西大运高速雁门关隧道LED隧道灯改造工程 目前，已完成隧道照明系统施工图设计，2012年12月01号施工招标已完成。12月01日-12月6日正在公示。预计2013年上半年开通。,其中，工程完成的5条隧道有 3 条福建、江西、云南已经开展1000小时、3000小时、6000小时的跟踪检测工作。,跟踪检测方案与测试内容,1、四阶段测试方案 1）安装点亮1000小时测试 2）
16、安装点亮3000小时测试 3）安装点亮6000小时测试 4）安装点亮10000小时测试,2、具体测试内容 1）隧道不同照明段路面照度、亮度安全性指标测试 2）隧道同一纵断面的路面洞壁亮度比：0.4 3）灯具色温和显色指数符合性测试：6500K、80 4）灯具光分布 5）灯具光效与工程节能效率 6）灯具光衰或光通维持率 3、测试设备与仪器 1）照度计 2）亮度计 3）光谱辐射计 4）电压计 5）功率计,1、隧道照度、亮度安全性指标测试 2、灯具色温和显色指数符合性测试,全景影像式亮度仪,色温与显色指数测试仪,照度计,测试隧道内不同区段 路面亮度指标,测试隧道内不同区段 色温与显色指数,测试隧道内不同区段路面照度,3、节能效率现场测试记录,二、隧道LED照明应用现状,从大功率LED灯在高速公路隧道照明中的尝试性应用到目前较大规模的实质性应用，大约经历了7年的时间。 应用现状可归纳为以下5个方面： 1、隧道LED照明应用逐步走向理性化 隧道LED照明从最初实验性质的应用，发展到现在较大规模的应用，期间大致
