[发明专利]一种多灯位多维隧道照明方式

说明书

技术领域

本发明是发明人系列发明——“多维道路照明体系”的第三部分，涉及一种新型照明方式，具体是一种多灯位多维隧道照明方式。

背景技术

目前，隧道照明普遍采用传统的高灯位隧道灯(安装高度在隧道顶部，安装间距2m左右，单灯功率80W以上)。这种照明方式技术成熟，但是由于灯位高，存在以下问题：

1、眩光问题

道路照明设计规范要求快速路采用截光、半截光型隧道灯来减少眩光。这一措施，可以限制眩光但无法消除眩光。产生眩光的原因是：以截光型灯具(包括HPS灯和LED灯)为例，其光路主要照射部分并不投射到机动车驾驶员眼中，从这个意义上说，截光型灯具基本避免了直接眩光。但是，该型灯具总是存在一个亮度很高的发光面，由于该发光面与驾驶员之间存在高度差H，则总存在视角α使得驾驶员可直视该发光面，感觉到来自前上方的隧道灯发光面的眩光(见附图1)。这一眩光不是传统意义上的直接眩光，但仍然属于失能眩光。

显然，该眩光存在的充分条件是：α＞0。

要改变α大于0，有两种措施。其一是把灯具倾斜放置，使灯具的发光面与驾驶员向前上方的视线平行(见附图2)，从而使α角为0。但机动车在运动时α角的大小在时刻变化，故这种方法无法消除本行车方向但不同位置的车辆的眩光。

另一种措施是降低隧道灯高度，当隧道灯高度与驾驶员眼高相同时，使α角为0。但这会带来配光等一系列问题，特别是将现有的250W-400W HPS隧道灯高度降至驾驶员眼部高度显然是不可行的。

目前，采用高灯位隧道灯照明的道路都存在来自行车方向前上方的失能眩光。

隧道照明中，传统的高灯位逆向照明方式也存在显著的眩光问题。

2、无效照明问题

为提高照度均匀度，高灯位照明方式将光源以下空间尽可能均匀照亮，形成光幕区。

根据余弦定律，可以证明，现行高灯位照明方式在光幕区内存在大比例的无效照明分量。

事实上，只有有效照明分量是有效照明。

另一方面，根据平方反比定律，现行高灯位照明的照度垂直分布规律是上亮下暗。这使得处于上部的无效光幕区的照度会高于位于下部的有效光幕区的照度。这显然与驾驶员观察所需要的上暗下亮的照明基本需求相悖。

目前，采用高灯位隧道灯照明的隧道不可避免的都存在无效照明区域及违背照明基本需求的问题。

高灯位照明方式是随着高电压气体放电(包括HPS)光源的应用而诞生的，并已暴露出明显的弊端；随着LED等新型光源的发明也必然会产生新的更为先进的照明方式。

LED光源的出现，的确为解决上述问题提供了契机。

LED具有亮度高、体积小、显色性高、低压安全和可分散安装等特点，这为从另一途径解决三个问题提供了合适的光源。

但是，目前LED应用与研发主要是用LED与传统光源进行简单的替换，几乎所有LED厂家统统沿用传统隧道灯的设计思路，追求几十瓦、上百瓦的大功率LED隧道灯以求与目前的HPS灯造型、安装方式完全相同或兼容，导致当前LED隧道灯及安装方式几乎全部以适用于HPS光源的“投光灯”为标准进行设计和制造，而非以LED发光规律为出发点进行研发。

小功率的LED光源适宜分散安装，也没有突出的散热问题。但大功率LED隧道灯的集中、高灯位照明则带来了散热不良、耐久性不好和维修不便等本不该出现的问题，由此引发了一系列的功能与质量问题，反而导致LED隧道灯在照明工程界受到质疑。

事实上，以简单替换为特征的大功率、高灯位的LED隧道灯照明不但没有解决传统HPS隧道灯存在的问题，反而增加了散热等新问题，这表明目前LED隧道灯照明需要走出简单替代的模式，进行以体现LED自身特点、发挥LED优点为目的的自主型研发。

上述照明方式，在本质上任然是一个灯同时承担了路面照明、空间照明、墙壁照明三重任务，它们在空间上、时间上相互制约，不可能均达到最佳；在逻辑上，只有将上述任务分解，由各自独立的小功率、高效能光源、灯具和照明控制系统来完成，分别控制，独立运行，才可能在路面照明、空间照明、复杂天气照明方面分别做到最佳，从而达到总体最佳，从而大大提高照明效率，提高可见度水平，节约能源。

发明内容