LED隧道灯技术设计研究

产能经济
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ＬＥＤ隧道灯技术设计研究
李治远 丹东东方新星照明有限公司
摘要：随着国内交通的不断发展，隧道的应用也随之增加，而公路隧道照明则成为必不可少的部分。

其中LED 隧道灯就是为了满足我国交通建设的发展和公路隧道建设不断扩大绿色照明的需求下，通过充分比较国内外同类产品优缺点及性能价格比的基础上自主开发研制的新一代即高光效、长寿命、易配光、设计灵活、智能调光设计于一体的LED 隧道灯，产品采用照明亮度智能开关控制系统、分路保护技术、灯壳与散热部分一体化的设计、高导热系数的环保铝合金作为散热主体，其光能利用率高、不易损坏、耐震性强、防水防尘等特点，是专门针对隧道照明需求而设计的灯具，可在隧道、车间、路基、路轨等高频震动和潮湿、高温环境中长期稳定工作。

关键词：隧道照明；节能；高效中图分类号： TP277 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2018)034-0327-01
一、引言
我国现有公路隧道已过4000多座，设置照明的公路隧道超过
95%，而公路隧道照明费用是公路隧道运营管理中一笔沉重的负担。

节能照明就体现出了诸多的优势。

二、技术方案
考虑隧道灯每天24小时不停工作的特殊原因，进而在能源方面有很大的浪费，而LED 照明亮度控制系统，实现自身调光控制，无需多付出照明能耗，通过计算可得，其平均白天照明能耗比高压钠灯的隧道照明和恒定亮度的LED 隧道灯照明要低的多，约为高压钠灯的33%，普通LED 隧道灯的16.5%，实现了真正意义上的节能。

为防止电流超过一定的时间和幅度后对LED 造成的损坏，采用自恢复保险管，经过加工后，导电粒子在聚合物中构成链状导电通路，在正常工作状态自恢复保险管的发热很小，在异常工作状态它的发热很高阻值就很大，限制了通过它的电流。

灯具是分成很多串接支路，利用分路在每个支路前面加一支PTC 元件分别进行保护，精确性高且保护的可靠性好，从而起到了保护灯具的作用。

三、整体设计研究
整体设计：１．散热设计
LED 的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED 的光衰或其寿命直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃，寿命会延长2倍。

结温假如能够控制在65℃，那么其光衰至70％的寿命可以高达10万小时。

而且，结温不但影响长时间寿命，还直接影响短时间的发光效率。

假如以结温为25度时的发光为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90%；结温为100度时就下降到80%；140度就只有70%。

可见改善散热，控制结温是十分重要的。

本产品的散热从几个方面出发：
(a)散热壳体采用铝挤出加工，较铝压铸方法，模具费、加工费用低，生产效率高；同时铝挤出用6063材料的导热系数较压铸铝ADC12更高，导热效果更好；
(b)常规LED 灯具将LED 发光组件与散热体组装后再与灯壳相连，灯壳只起到造型装饰或与灯杆连接作用，增加了灯具装配部件，散热片不能直接与外界接触。

本产品散热壳体与LED 发光组件直接接触，起到导热散热作用，又直接与灯罩等部件组成密封腔体，作为灯壳使用，避免了散热与壳体分离，散热体直接与外部空气接触，加速热量交换，提高散热效率，可使灯具温度保持在60℃以下，且有效减轻产品重量；
(c)采用IP67防护等级电源壳体，将电源置于灯体外部，有利于降低电源热量，保证电源寿命。

２．防护设计
LED 灯具产品在使用中防水问题一直是最大的、致命的问题，灯具使用寿命很大程度上被防水问题所制约。

一旦灯具被雨水入侵，轻则影响灯具使用寿命，加快光衰，重则导致灯具内部元器件
短路，灯具损坏，严重的甚至发生火灾。

然而高的防护等级也导致了灯具点亮后内外压力不平衡，灯内压力大，向外呼气，灯灭后，灯内压力下降，产生的负压迫使防水胶条从弱处变形，由外到内强行吸气。

腔内气体在骤热骤冷温度变化条件下，形成蒸汽，附着于灯罩表面，产生结雾或结露现象。

这样即影响产品密封条的寿命，又对配光造成了极坏的影响。

３．灯具的外观及安装结构设计
(a)蝙蝠形端盖设计，弧形灯罩设计，与铝型材散热体配合组装，圆弧流线形整灯造型，弥补了铝型材造型单调的缺点。

(b)角度可调结构设计：固定座与安装支架安装角度可在0°—80°之间调整，方便不同现场的安装要求。

四、技术特点
１．使用寿命
灯壳与散热部分一体化的设计，以高导热系数的环保铝合金作为散热主体，外表采用氧化工艺，耐腐的同时确保散热。

整灯在不同环境中能长期稳定工作，整灯寿命＞50000H。

２．耐振性
灯具具有良好的耐振性，在频率为5 Hz-60 Hz-5 Hz，位移为0.75mm 的水平方向循环5次振动30分钟后，仍然能正常启动，没有产生零部件脱焊、变形破损及影响灯具正常使用的缺陷。

３．环境适应性
灯具防护等级超过IP65，防尘防水，能够满足灯具的在线定期清洗。

在耐低温工作、耐高温工作、耐恒定湿热工作、耐机械振动性能及耐盐雾腐蚀性能方面均超过国家对隧道灯技术要求的范围，比普通隧道灯更适应在恶劣环境中工作。

四、结语
现研发的LED 隧道灯是现有市场隧道灯的基础之上开发研制的新一代高节能的LED 隧道灯，此灯具与以往产品相比具有按需照明更加节能、光能利用率更高和使用寿命长等特点。

灯体采用了灯壳与散热部分一体化的设计，外表采用氧化工艺，提高散热能力并减轻灯具重量。

同时在全封闭的环境下，大大提高抗水性能，达到IP65等级(防水、防尘)，使得灯具在工作中直接能耐高压水冲射，实现灯具的在线定期清洗维护。

LED 隧道灯是经过《国家交通安全设施质量监督检验中心》的相关要求，各项指标均达到国家标准，并在用户使用当中得到了良好的评价。

在社会上的应用将有利于减轻公路隧道照明费用的负担，降低了供电线路的损耗，提高了驾驶员的安全驾驶，为推动节能减排，绿色环保减少CO 2排放做出贡献。

参考文献：
[1]姚佳伟,主编.照明设计手册(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2006,12.
[2]中华人民共和国交通部.公路隧道照明灯具(JT/T609—2004).[3]中华人民共和国建设部.城市道路照明设计标准(CJJ45-2006).
作者简介：李治远(1988-)，男，汉族，辽宁丹东人，专科，丹东东方新星照明有限公司，助理工程师，主要从事机械设计研究。

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