电磁感应无极灯在高速公路隧道照明中的应用

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电磁感应无极灯在高速公路隧道照明中的应用
电磁感应无极灯在高速公路隧道照明中的应用


来源： 2006年11月22日 路桥隧道管理养护专业网=管养网 www.rbtmm.com

    福建省高速公路隧道多，照明灯具设计布置量大，对隧道照明的技术要求较高，对隧道照明的节能运行和长寿命运行有着非常苛刻的要求，对照明灯具的布置和照明灯具的选择特别重视。长期以来，隧道照明主要采用高压钠灯，但其使用寿命短，通常只有1万小时，而通车运营的隧道，更换灯具困难，且其在电压高于一定数值时，亮度几乎不变，不能完全适应电压易波动的隧道应用场合，以至考虑采用降压设备达到节能的效果。鉴于电磁感应无极灯具有长寿命、低光衰、恒功率输出以及节能等特点，比较适用于公路隧道等更换灯具困难的特殊场合，而且福建省三福高速公路三明及南平市境的收费大棚及服务区加油站的实际使用效果不错，在省外高速公路隧道也已经有应用先例。为谨慎、合理地应用高新技术，福建省高速公路监控中心在邵三高速公路隧道照明设计中局部尝试采用了电磁感应无极隧道灯，将电磁感应无极灯应用于长、短隧道的应急照明、短隧道的基本照明以及长隧道紧急停车带的加强照明。
    电磁感应无极灯(简称无极灯)是近几年国内外电光源界着力研发的高新技术产品，综合了功率电子学、等离子学、磁性材料学等领域最新科技成果。它是通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内，使灯泡的气体雪崩电离形成等离子体，等离子体受激发原子返回基态时自发辐射出254nm的紫外线，灯泡内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。从理论上说，它与传统光源最大的不同之处在于无电极、寿命长、光衰低。传统光源(灯泡或灯管)都是由密封玻璃和电极(灯丝)组成，电能通过电极进入灯泡并转换为可见光。传统光源在使用过程中会出现电极衰老，玻壳发黑，加之玻壳材料和电极的膨胀系数不同从而引起慢性漏气等现象，这些因素使得传统光源的使用寿命较短，如目前隧道中常用的高压钠灯使用寿命为1万小时，带电极的荧光灯使用寿命为八千小时。而电磁感应无极灯不设电极，通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内并转换为可见光。这种无电极的能量耦合方式摆脱了传统电光源的电极对灯寿命的影响，使得这种新光源的寿命和性能有较大的提高，电磁感应无极灯的使用寿命理论上可达10万小时，为高压钠灯与带电极荧光灯的10倍以上，且光通不易衰减，70％的光通维持率可达6万小时，光源在使用期内亮度几乎没有变化。此外，电磁感应无极灯可采用智能控制技术，实现自身调光控制，节约能源。该产品投入使用半年来的情况看，运行基本稳定、可靠，达到了原设计的要求。现将在高速公路隧道照明中如何采用电磁感应无极灯的思路和运行情况分析如下：
◆隧道照明基本情况长隧道按照双洞单向行驶方式布设灯具，隧道照明分入口段，过渡1、2、3段，基本段及出口段；
    灯具功能分加强灯、全日灯及应急灯三种。应急灯在正常市网供电情况下作全日照明；全日灯为24小时工作，加强段根据洞口不同亮度分晴天、云天、阴天、重阴天四种状态；深夜关闭一路全日灯，照度降为原照度的一半。单侧布灯，灯具安装高度为6.3米，基本段灯具安装间距7米。
◆作为隧道应急照明：为节省投资，福建省隧道的应急照明灯，正常时作为基本照明灯使用。若采用普通荧光灯作应急灯光源，由于普通荧光灯的发光效率仅为无极灯的一半，而普通荧光灯达不到规范对应急照明的照度要求，更达不到正常时作为基本照明的照度要求，只能通过增加应急灯的数量，缩短其间距，同时还需在应急灯处加装一盏光效高的其他气体放电灯，才能满足照度要求，邵三高速公路为此需增加大量的投资。此外，若采用高压钠灯作为应急灯的光源灯，断电时，应急高压钠灯会出现短暂熄灭，无法满足断电时规范对应急灯不间断供电的要求。为此我们采用100W带应急充电电池的电磁感应无极灯，作为隧道的应急照明灯，该灯光效高(80流明＼瓦，接近高压钠灯的光效)，正常时可作为基本照明灯使用，满足照度要求。同时，克服了高压钠灯的断电间隙问题，满足应急灯的不问断供电要求。

◆作为隧道检修照明：长隧道紧急停车带的加强照明主要作为车辆的检修照明，显色性要求高，电磁感应无极灯的高显色性与高光效是紧急停车带加强照明的理想用灯，因此我们选择100W的无极灯作为长隧道紧急停车带的加强照明灯。
◆作为短隧道基本照明：由于电磁感应无极灯灯泡内壁采用的是荧光粉，其光线的波长不像高压钠灯那样具有透雾性，长隧道中因坡道、弯道，重载货车影响，常有烟雾出现的情况。因此，长隧道的基本照明仍采用高压钠灯，以利于行车安全，而短隧道内由于通风良好，烟雾很少，可采用无极灯作为基本照明灯。
◆加强隧道出入口段的照明对隧道白天的行车安全至关重要，实现这部分照明的功能灯功率高(多为400瓦及200瓦)，光通量大。由于无极灯为新技术产品，市面上150W及以下的无极灯研发时间长，性能稳定，且通过了国家认证监测机构的检验，具备了工程应用条件。而150W以上的高功率电磁感应无极灯现多处于试用、完善阶段，因此隧道出入口段的加强照明目前还不宜使用无极灯，隧道出入口段的加强照明仍采用高压钠灯。
◆在价位上，作为第三代新型光源，电磁感应无极隧道灯的价位略高于隧道高压钠灯，而应急电磁感应无极灯与传统的荧光型应急灯价位相当，采用无极灯引起的投资增加非常有限，如果该产品确如理论上所分析的具有长寿命特点，其在灯具和维修费用的节省方面，具有很大的优势，是值得推广采用的。
◆目前，福建省高速公路已基本采用中压电能传输技术，由于设计需按较高负荷(风机、照明负荷)标准进行相关的电气设计，但在实际运行中，风机运行时间较短，隧道照明负荷也远达不到设计值，往往造成供电末端电压偏高，采用高压钠灯等传统灯具，如果电压偏高，既浪费电能，又影响灯具寿命。而电磁感应无极灯光效高，功率因素高(理论上可达到99％)，无功功率少，可减少导线线径，同时电磁感应无极灯采用恒功率输出，电源适用范围宽(85-270V)，较适用于高速公路的隧道照明。
    在高速公路隧道照明设计中，隧道照明灯具的合理选择具有重要意义，是采用以高(低)压钠灯为代表的透雾性好的灯具，还是采用以荧光灯(电磁感应无极灯)为代表的显色性好的灯具：是采用电子镇流器还是电感镇流器，在高速公路隧道照明的设计中仍存在分歧，并在讨论和测试中。有意见认为，在明视觉情况下，应采用透雾性好的灯具，在低视觉情况下，应采用显色性好的灯具。而电子镇流器相对电感镇流器虽然具有重量轻、节材、节能的优点，但同时，在高速公路隧道震动强的环境中，其故障率较高的缺点便暴露出来。我们未在高速公路隧道大规模采用电磁感应无极灯的原因主要也是基于以上两点问题，事实上，外省高速公路采用电磁感应无极灯已经有灯具出现故障的情况，分析原因，可能仍然是电子镇流器中，采用电子元件较多，不适应震动环境所引起的。针对该情况，我们在产品供货之前，便已通知厂家高度重视此问题，做好改进工作，到目前为此，该产品运行情况正常。
    鉴于电磁感应无极灯所具有的众多优点对高速公路隧道照明确有意义，我们拟在确认设备稳定可靠的基础上，再进行若干试点工程，验证隧道安全照明对光源的色温和显色指数的要求，以求得更好的节能、长寿、安全的照明效果。
    目前我国的照明用电约占社会总用电量的12％，在照明市场推广节能技术对于缓解电力供应紧张局面、建设节约型社会更具有现实意
义。国内主流照明企业纷纷开发具有节能技术的照明新产品，节能灯具的产量也在不断攀升。但是目前节能市场极不规范，节能技术往往体现为众多企业和产品的概念炒作，实际使用效果还需认真通过实际使用进行检验。高速公路隧道照明对山区高速公路的正常运行影响很大，如何设计一个既保证通车安全又节能、可靠的照明系统，需要我们认真研究和考虑。

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