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隧道LED灯具是否需要保护罩?

2016年11月24日 照明资讯及技术 暂无评论 阅读 2,305 views 次

来源: 阿拉丁照明网
目前,有多种方法可以用来保护LED透镜:带保护罩或是不带保护罩。为了对这两种方法进行比较,我们制作了两组一模一样的灯具,一组的透镜上有平板玻璃,而另一组的透镜则直接与空气接触。为了进行比较,我们将这些灯具安装到隧道中 – 这是灯具应用中污染最严重的环境。实验结果清楚地表明,采用平板玻璃灯罩可以保持灯具的光通量,从而提高安全性,并且可以降低维护要求和提高能效。 本次研究可以得出多项结论。如果灯具的透镜没有防护,那么隧道的照明水平会降低到比较危险的程度。关键字: LED 透镜 配光 维护系数

1 、介绍

隧道照明的主要目标是保证良好的可见度,无论是在白天还是夜间都能让驾驶员以一定的速度安全、舒适、放心地通过隧道。与此同时,这些条件至少应当与通向隧道的入口段道路相当。

为了实现这一目标,道路的使用者在进入隧道后,应当能够对前方道路段的状况获得良好的视觉信息,并且可以观察到潜在障碍(具体来说,也就是道路的其他使用者们)的存在和运动。而能否长期保持这种配光效率也是非常重要的。

HID灯具总是采用同样的制造方式:光源、反射器、保护罩。除了改变光源的类型外,灯具并没有什么变化。LED技术出现后,灯具的组成部分就可以有所变化。首先往往是将反射器更换为透镜。某些类型的透镜允许灯具不带灯罩。减少这一部件有着明显的好处:可以提升灯具的光通量输出。

然而,隧道中的空气是非常有侵蚀性的。由于保护罩或透镜受到的污染比较严重,需要定期进行清洁,以保持所需的配光要求。物体上的灰尘堆积取决于其外形。带保护罩和不保护灯罩使发光表面(灯具)的形状不同。本文的目的就是要探讨这一变化是否会对灯具的长期性能造成重大影响。

2 、测试阶段

我们制造了2组一模一样的灯具,一组带保护罩,另一组不带保护罩,但是这两组灯具有着相同的配光曲线。我们在隧道中选择了3个特定的区域(对于每个隧洞,一个在入口段,两个在中间段)。这些灯具安装在隧道的顶部,时间为冬季的3个月。为了消除光通量输出随时间变化的可能影响,这些LED灯具在整个实验过程中都是关闭的。

2.1 测试场地

测试场地为Cointe隧道,该隧道由两个行驶方向相反的隧洞组成(分别叫做Cointe和Kinkempois)。这条隧道是列日市的一条城市隧道,将E25和E40高速公路连接起来。隧道的平均交通流量为每天7万辆。为了保证隧道的安全性,每3个月都会进行一次清洁工作。在维护期间,会对整个隧道进行清洁。鉴于这条隧道的交通密度和清洁周期正好符合要求,我们选择了该隧道作为测试场地。

2.2 灯具

我们做了两组一模一样的灯具,它们都采用直线型的LED排列和IP66的防护等级。一组灯具采用平板玻璃防护罩密封,另一组的透镜则在有机玻璃中(图1)。这些透镜与空气接触。两个灯具的配光都是一样的,并且在隧洞中的安装位置也是相邻的。

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3、 测量方法

我们使用光度计对每个灯具进行测量。这些测量值记录了每个灯具在测试开始之前的配光情况,并以此作为参考值(100%的值)。测试一结束,将灯具安装在隧道中的工程商会将这些灯具返还给我们,然后我们会对灯具进行第二次测量。手工清洁这些灯具后,再做第三次测量。

对于带有保护罩的灯具,只需用湿布清洁即可。对于没有保护罩的灯具,则使用布和柔性清洁剂一个透镜一个透镜地清洁。

4、 测试后的第一次观察

在隧道放置了十二个星期后(隧道清洁工作开始之前),工程商将这些灯具返还给我们。可以看出,两种灯具的污染情况是不一样的。带保护罩灯具上的污垢正常而且均匀。在不带保护罩的灯具上,污垢是不均匀的,并且随着交通流量的方向呈非对称分布(图2)。

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5、结果 – 效率的变化

测试结果列在下面两个表格中(表1和表2),对带保护罩和不带保护罩灯具的剩余光通量输出进行了比较。

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▲带保护罩的灯具

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▲不带保护罩的灯具

5.1 分析

我们注意到有一个“场地污染程度”因素,该变量取决于灯具在隧洞中的位置。无论是否带保护罩,“污染较轻”的地方都是Kinkempois隧洞的中间段,而“污染最严重”的地方都是Cointe隧洞的中间段。对带保护罩的灯具来说,“污染最严重”和“污染较轻”之间的差异为4%;对于不带保护罩的灯具来说,差异为6.5%。

仅仅在安装3个月后,对于不带保护罩的灯具,即使是进行了仔细的清洁,还是有2.5%的不可逆损失。不带保护罩灯具的平均折损要比带光滑平板玻璃灯具的高10%。

对配光的检查(参见极坐标曲线)也验证了不带保护玻璃设备上观察到的“非对称污染”情况。

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配光变为“顺光束”的非对称型,并造成路面照明效果的变化。我们决定使用这些测量数据来进行照明计算。下一节给出了针对三种路面(R3-R2和R1),在“污染”配光条件下获得的照明水平(按新灯具的照明水平为100计算)。

6、结果 – 照度的变化

我们根据配光曲线进行了照明计算。每个灯具的照明设计都是一样的。路面的类型对照明水平有所影响。

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6.1 分析

虽然带保护罩灯具的效率平均仅减少了6.3%,但是根据路面的情况,亮度水平减弱的变化为8.6%到11.8%,而最糟糕的情况下则达到了14.4%。受污染的玻璃灯罩进一步降低了光强最大角度(> 50 °)方向的光强,而这是亮度中效率最高的。

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对于不带保护罩的灯具,其效率平均减少了15.2%,而根据路面的情况,亮度水平减弱的变化为19.6%到31.8%,在最糟糕的情况下则达到了42%。 这些较大的损失是由于透镜上大块、非对称的污染造成的。需要注意的是,对于不带保护罩的灯具,即使在强力清洁后仍然有2.5%的光通量损失。

7、结论和进一步的发展

要估算折旧系数,仅仅根据总体输出的变化是不够的,特别是对于沥青路面。如果灯具没有采用平滑玻璃密封保护,那么应当避免将它们用于隧道照明。

本研究的下一步工作正在进行当中;我们已经将一些新的灯具安装到隧道中,但是这次将会放置较长的时间,以观察实际的清洁系统对这两种灯具的影响。我们还希望找到污染对沿着隧道横向和纵向安装所造成的影响。

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