LED隧道燈具是否需要保護(hù)罩？
發(fā)布時間：2021-03-19 16:37????瀏覽數(shù)：：
目前，有多種方法可以用來保護(hù)LED透鏡：帶保護(hù)罩或是不帶保護(hù)罩。為了對這兩種方法進(jìn)行比較，我們制作了兩組一模一樣的燈具，一組的透鏡上有平板玻璃，而另一組的透鏡則直接與空氣接觸。為了進(jìn)行比較，我們將這些燈具安裝到隧道中
這是燈具應(yīng)用中污染最嚴(yán)重的環(huán)境。實驗結(jié)果清楚地表明，采用平板玻璃燈罩可以保持燈具的光通量，從而提高安全性，并且可以降低維護(hù)要求和提高能效。 本次研究可以得出多項結(jié)論。如果燈具的透鏡沒有防護(hù)，那么隧道的照明水平會降低到比較危險的程度。
關(guān)鍵字： LED 透鏡 配光 維護(hù)系數(shù)
1 、介紹
隧道照明的主要目標(biāo)是保證良好的可見度，無論是在白天還是夜間都能讓駕駛員以一定的速度安全、舒適、放心地通過隧道。與此同時，這些條件至少應(yīng)當(dāng)與通向隧道的入口段道路相當(dāng)。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，道路的使用者在進(jìn)入隧道后，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)η胺降缆范蔚臓顩r獲得良好的視覺信息，并且可以觀察到潛在障礙(具體來說，也就是道路的其他使用者們)的存在和運動。而能否長期保持這種配光效率也是非常重要的。
HID燈具總是采用同樣的制造方式：光源、反射器、保護(hù)罩。除了改變光源的類型外，燈具并沒有什么變化。LED技術(shù)出現(xiàn)后，燈具的組成部分就可以有所變化。首先往往是將反射器更換為透鏡。某些類型的透鏡允許燈具不帶燈罩。減少這一部件有著明顯的好處：可以提升燈具的光通量輸出。
然而，隧道中的空氣是非常有侵蝕性的。由于保護(hù)罩或透鏡受到的污染比較嚴(yán)重，需要定期進(jìn)行清潔，以保持所需的配光要求。物體上的灰塵堆積取決于其外形。帶保護(hù)罩和不保護(hù)燈罩使發(fā)光表面(燈具)的形狀不同。本文的目的就是要探討這一變化是否會對燈具的長期性能造成重大影響。
2 、測試階段
我們制造了2組一模一樣的燈具，一組帶保護(hù)罩，另一組不帶保護(hù)罩，但是這兩組燈具有著相同的配光曲線。我們在隧道中選擇了3個特定的區(qū)域(對于每個隧洞，一個在入口段，兩個在中間段)。這些燈具安裝在隧道的頂部，時間為冬季的3個月。為了消除光通量輸出隨時間變化的可能影響，這些LED燈具在整個實驗過程中都是關(guān)閉的。
2.1 測試場地
測試場地為Cointe隧道，該隧道由兩個行駛方向相反的隧洞組成(分別叫做Cointe和Kinkempois)。這條隧道是列日市的一條城市隧道，將E25和E40高速公路連接起來。隧道的平均交通流量為每天7萬輛。為了保證隧道的安全性，每3個月都會進(jìn)行一次清潔工作。在維護(hù)期間，會對整個隧道進(jìn)行清潔。鑒于這條隧道的交通密度和清潔周期正好符合要求，我們選擇了該隧道作為測試場地。
2.2 燈具
我們做了兩組一模一樣的燈具，它們都采用直線型的LED排列和IP66的防護(hù)等級。一組燈具采用平板玻璃防護(hù)罩密封，另一組的透鏡則在有機(jī)玻璃中(圖1)。這些透鏡與空氣接觸。兩個燈具的配光都是一樣的，并且在隧洞中的安裝位置也是相鄰的。
3、 測量方法
我們使用光度計對每個燈具進(jìn)行測量。這些測量值記錄了每個燈具在測試開始之前的配光情況，并以此作為參考值(100%的值)。測試一結(jié)束，將燈具安裝在隧道中的工程商會將這些燈具返還給我們，然后我們會對燈具進(jìn)行第二次測量。手工清潔這些燈具后，再做第三次測量。
對于帶有保護(hù)罩的燈具，只需用濕布清潔即可。對于沒有保護(hù)罩的燈具，則使用布和柔性清潔劑一個透鏡一個透鏡地清潔。
4、 測試后的第一次觀察
在隧道放置了十二個星期后(隧道清潔工作開始之前)，工程商將這些燈具返還給我們。可以看出，兩種燈具的污染情況是不一樣的。帶保護(hù)罩燈具上的污垢正常而且均勻。在不帶保護(hù)罩的燈具上，污垢是不均勻的，并且隨著交通流量的方向呈非對稱分布(圖2)。
5、結(jié)果 – 效率的變化
測試結(jié)果列在下面兩個表格中(表1和表2)，對帶保護(hù)罩和不帶保護(hù)罩燈具的剩余光通量輸出進(jìn)行了比較。
5.1 分析
我們注意到有一個“場地污染程度”因素，該變量取決于燈具在隧洞中的位置。無論是否帶保護(hù)罩，“污染較輕”的地方都是Kinkempois隧洞的中間段，而“污染最嚴(yán)重”的地方都是Cointe隧洞的中間段。對帶保護(hù)罩的燈具來說，“污染最嚴(yán)重”和“污染較輕”之間的差異為4%；對于不帶保護(hù)罩的燈具來說，差異為6.5%。
僅僅在安裝3個月后，對于不帶保護(hù)罩的燈具，即使是進(jìn)行了仔細(xì)的清潔，還是有2.5%的不可逆損失。不帶保護(hù)罩燈具的平均折損要比帶光滑平板玻璃燈具的高10%。
對配光的檢查(參見極坐標(biāo)曲線)也驗證了不帶保護(hù)玻璃設(shè)備上觀察到的“非對稱污染”情況。
配光變?yōu)?ldquo;順光束”的非對稱型，并造成路面照明效果的變化。我們決定使用這些測量數(shù)據(jù)來進(jìn)行照明計算。下一節(jié)給出了針對三種路面(R3-R2和R1)，在“污染”配光條件下獲得的照明水平(按新燈具的照明水平為100計算)。
6、結(jié)果 – 照度的變化
我們根據(jù)配光曲線進(jìn)行了照明計算。每個燈具的照明設(shè)計都是一樣的。路面的類型對照明水平有所影響。
6.1 分析
雖然帶保護(hù)罩燈具的效率平均僅減少了6.3%，但是根據(jù)路面的情況，亮度水平減弱的變化為8.6%到11.8%，而最糟糕的情況下則達(dá)到了14.4%。受污染的玻璃燈罩進(jìn)一步降低了光強(qiáng)最大角度(> 50 °)方向的光強(qiáng)，而這是亮度中效率最高的。
對于不帶保護(hù)罩的燈具，其效率平均減少了15.2%，而根據(jù)路面的情況，亮度水平減弱的變化為19.6%到31.8%，在最糟糕的情況下則達(dá)到了42%。 這些較大的損失是由于透鏡上大塊、非對稱的污染造成的。需要注意的是，對于不帶保護(hù)罩的燈具，即使在強(qiáng)力清潔后仍然有2.5%的光通量損失。
7、結(jié)論和進(jìn)一步的發(fā)展
要估算折舊系數(shù)，僅僅根據(jù)總體輸出的變化是不夠的，特別是對于瀝青路面。如果燈具沒有采用平滑玻璃密封保護(hù)，那么應(yīng)當(dāng)避免將它們用于隧道照明。
本研究的下一步工作正在進(jìn)行當(dāng)中；我們已經(jīng)將一些新的燈具安裝到隧道中，但是這次將會放置較長的時間，以觀察實際的清潔系統(tǒng)對這兩種燈具的影響。我們還希望找到污染對沿著隧道橫向和縱向安裝所造成的影響。
