LED隧道燈具是否需要保護(hù)罩？
發(fā)布時(shí)間：2021-03-19 16:37????瀏覽數(shù)：：
目前，有多種方法可以用來(lái)保護(hù)LED透鏡：帶保護(hù)罩或是不帶保護(hù)罩。為了對(duì)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)結(jié)論。如果燈具的透鏡沒(méi)有防護(hù)，那么隧道的照明水平會(huì)降低到比較危險(xiǎn)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(jiàn)度，無(wú)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(guò)隧道。與此同時(shí)，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(shí)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(jué)信息，并且可以觀察到潛在障礙(具體來(lái)說(shuō)，也就是道路的其他使用者們)的存在和運(yùn)動(dòng)。而能否長(zhǎng)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(lèi)型外，燈具并沒(méi)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(lèi)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(huì)對(duì)燈具的長(zhǎng)期性能造成重大影響。
2 、測(cè)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?cè)谒淼乐羞x擇了3個(gè)特定的區(qū)域(對(duì)于每個(gè)隧洞，一個(gè)在入口段，兩個(gè)在中間段)。這些燈具安裝在隧道的頂部，時(shí)間為冬季的3個(gè)月。為了消除光通量輸出隨時(shí)間變化的可能影響，這些LED燈具在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都是關(guān)閉的。
2.1 測(cè)試場(chǎng)地
測(cè)試場(chǎng)地為Cointe隧道，該隧道由兩個(gè)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(lái)。隧道的平均交通流量為每天7萬(wàn)輛。為了保證隧道的安全性，每3個(gè)月都會(huì)進(jìn)行一次清潔工作。在維護(hù)期間，會(huì)對(duì)整個(gè)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(cè)試場(chǎng)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(jí)。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(gè)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(cè)量方法
我們使用光度計(jì)對(duì)每個(gè)燈具進(jìn)行測(cè)量。這些測(cè)量值記錄了每個(gè)燈具在測(cè)試開(kāi)始之前的配光情況，并以此作為參考值(100%的值)。測(cè)試一結(jié)束，將燈具安裝在隧道中的工程商會(huì)將這些燈具返還給我們，然后我們會(huì)對(duì)燈具進(jìn)行第二次測(cè)量。手工清潔這些燈具后，再做第三次測(cè)量。
對(duì)于帶有保護(hù)罩的燈具，只需用濕布清潔即可。對(duì)于沒(méi)有保護(hù)罩的燈具，則使用布和柔性清潔劑一個(gè)透鏡一個(gè)透鏡地清潔。
4、 測(cè)試后的第一次觀察
在隧道放置了十二個(gè)星期后(隧道清潔工作開(kāi)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(duì)稱(chēng)分布(圖2)。
5、結(jié)果 – 效率的變化
測(cè)試結(jié)果列在下面兩個(gè)表格中(表1和表2)，對(duì)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(gè)“場(chǎng)地污染程度”因素，該變量取決于燈具在隧洞中的位置。無(wú)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(duì)帶保護(hù)罩的燈具來(lái)說(shuō)，“污染最嚴(yán)重”和“污染較輕”之間的差異為4%；對(duì)于不帶保護(hù)罩的燈具來(lái)說(shuō)，差異為6.5%。
僅僅在安裝3個(gè)月后，對(duì)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(duì)配光的檢查(參見(jiàn)極坐標(biāo)曲線)也驗(yàn)證了不帶保護(hù)玻璃設(shè)備上觀察到的“非對(duì)稱(chēng)污染”情況。
配光變?yōu)?ldquo;順光束”的非對(duì)稱(chēng)型，并造成路面照明效果的變化。我們決定使用這些測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行照明計(jì)算。下一節(jié)給出了針對(duì)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(jì)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(jì)算。每個(gè)燈具的照明設(shè)計(jì)都是一樣的。路面的類(lèi)型對(duì)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(duì)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(duì)稱(chēng)的污染造成的。需要注意的是，對(duì)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(duì)于瀝青路面。如果燈具沒(méi)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(huì)放置較長(zhǎng)的時(shí)間，以觀察實(shí)際的清潔系統(tǒng)對(duì)這兩種燈具的影響。我們還希望找到污染對(duì)沿著隧道橫向和縱向安裝所造成的影響。
