随着我国公路建设的快速延伸，地形复杂、 人口稀少地区电力资源贫乏，电力成本巨大的问 题日益突出，尤其是公路隧道照明系统的供电问 题更趋严重。依据国家规范，400m以上的公路隧
道需设照明设施，因此，开发一种既可降低工程 造价，又能降低运营管理成本的适应此发展需求 的公路隧道太阳能照明系统显得十分迫切，而了 解国内外关于公路隧道照明系统的使用现状，对 于开发公路隧道太阳能照明系统，具有重要的指 导意义。
1公路隧道照明灯具研制及隧道照明设计现状
目前，全国已建和在建公路隧道已达1000 多km,并仍处于快速发展中。但公路隧道中安 装照明系统的非常少，大都不设置照明或设置 了照明系统却并不使用，因此，照明质量非 常低。
1.1公路隊道照明灯具
我国公路隧道照明灯具研制起步较晚，基础较差，特别是针对隧道照明灯具要求和特性方面 的深人研究极其缺乏，设计、制造的灯具与国外 存在较大差距。近年来，虽然复旦大学、上海灯 具研究所、重庆交通科研设计院、浙江交通规划 设计院等少数单位拥有相应的研究条件和一定的 试验设备，非常重视隧道灯具研究，但是，大部 分灯具厂家却没有公路隧道灯具的研究条件和试 验设备，自主开发隧道灯具能力差。国内隧道灯 具厂多为小厂或主要从事其他领域照明器材生 产，技术、工艺和装备落后，生产分散，专业化 水平低，效益不高。
另外，在公路隧道灯具的开发方面也缺乏足 够的认识和必要的投人，与国外照明电器工业 生产集中度相比，远未达到应有的经济规模。 国内使用的隧道灯具大多存在光带窄、配光质 量不够、能耗高、质量稳定性差、寿命短、档 次不高等问题，直接导致公路隧道照明效果不 佳，不能满足公路隧道照明要求，严重影响行 车安全性。
1.2隧道照明设计
隧道照明的光源，应满足隧道特定环境下的 光效、光通量、寿命、光色和显色性要求，同 时还要保证在汽车排放形成的烟雾中有良好的能 见度。隧道照明的效果必须依靠可靠的光源来实 现。公路隧道一旦投人使用，正常状态下照明系 统几乎处于长期点亮状态，因此，选择一种适宜 的光源，是隧道照明的重要环节。
公路隧道照明，通常依据现行规范把隧道分 为人口段、过渡段、中间段和出口段进行设计， 其中过渡段有两个，分别设计在中间段前后。各 段的长度和照度的设计是从全年行车安全要求出 发，洞内最大照度的设计是以全年洞外最大亮度 和最高行车时速来确定隧道内各段的灯具功率和 灯具分布密度。所实现的照明自动控制也是非常 有限的，通常因线路布线回路的限制，只能做到 2~3级人工或自动控制。对于如天气、车速、车 流量等参数，只是在设计阶段予以最大值考虑。 最终，各段照明的长度和照度也始终处于最大值 状态。由于利用天气、车速、车流量等时变参 数，无法从宏观上对整个隧道的照明系统进行自 适应方式的调节控制。因此，从这一点上讲，目 前这种传统的设计与使用隧道照明系统存在着大 量的电能浪费问题。
2照明系统方案
2.1电路设计
在电路设计过程中，综合点光源叠加后电 压、电流影响、亮度水平、照明稳定性等诸多因 素，研究合理匹配电路，以实现减低功耗，提高 光效的目的。
研究保护电路，减少LED串联、并联引起的 多点损坏。LED点阵布设是多个LED通过串联、 并联组成的阵列，在使用过程中，只要有一个 LED短路或开路，都会导致整条或多个LED熄灭。
分析电路设计和电路布局的合理性，研究散 热方法，以提高LED使用寿命，使其保持良好的 工作状态。LED管芯结温超过标准限定值，将导 致不可恢复性光强衰减。为解决这一问题，从电 路设计和布局着手进行研究，并提出合理的设计 方案，以促进LED保持良好的工作状态，延长使 用寿命。
研究交/直流电源对LED的影响，选择适宜的 电源方式。LED供电方式不同，将影响其使用性 能，尤其是交流供电本身有变频，易引起LED闪 烁，因此，选择合适的LED ,可以提高照明效果。
研究防止烧毁部分LED的合适驱动电路。 LED点阵布设由多个LED管组成，在使用中，偶 尔会因能量集中而烧坏部分LED,合适的驱动电路 可以在一定程度上减轻相关现象的发生。
电路上改进，既解决了散热问题，又使其工 作电流比原设计方案降低了近10mA,整个公路隧 道照明单元功率为6W左右，降低了功耗，从而使 公路隧道照明太阳能供电系统低成本应用成为 可能。
2.2照明灯具设计
照明灯具是指能透光、分配和改变光源分布 的器具，包括除光源外所有固定和保护光源所需 的全部零部件以及与电源连接所必需的线路附 件。由于不同场所对灯具的要求不同（如在公路 隧道中，要求灯具具有较强的耐腐蚀性，不易老 化，防潮、防喷流），因此，照明灯具设计要从3 个方面人手：一方面要解决电路板安装及拆卸的 方便性问题；另一方面，针对走线、散热、防潮 性能进行设计；最后是透光材料的选择。从而使 研制的照明灯具能够达到安全防护等级，散热良 好，拆卸比较方便，满足使用要求。
2.3太阳能供电系统方案设计
光伏发电根据当地太阳能资源实现，同时， 对照明系统进行智能控制，以降低功耗，从而为 解决太阳能供电系统在特定时间内的严重亏电问 题奠定基础。
太阳能供电系统主要包括光伏组件（阵列）、 蓄电池、逆变器、控制器。
光伏组件是把太阳能转换成电能的装置；接 线箱是汇总太阳电池组件的配线，内装有防雷 器、回流防止器和开关等，•充电控制器是蓄电池 的过充电保护装置；逆变器将直流电转换成 220V 50Hz的交流电，内装输人电压控制、过载保 护装置等；蓄电池是电能储藏装置。
公路隧道太阳能照明系统研究中照明系统为 直流220V供电。因此，其供电系统不需要采用逆 变器进行直交流转换。选择太阳电池组件时，要 求有一定的标称工作电流、输出功率，工作寿命 为20-30年，要有足够的机械强度，能经受在运 输、安装和使用过程中发生的冲突、振动及其他 应力，组合引起的电性能损失小，成本低。
3公路照明系统存在的问题与措施
(1) LED照明灯的衰减问题
照明灯衰减是未来推广中需要解决的主要问 题，将直接影响应用成本。LED照明灯的衰减问 题产生的主要原因有3个方面：LED自身性能影 响；照明灯具污染；照明电路存在一定的缺陷。
为解决这些问题，提高公路隧道LED照明灯 的使用寿命，要做到以下几点：首先，通过应用 中不断试验、观测及比选，选择最适宜公路隧道 照明系统的应用LED产品；然后，通过观测照度 的变化，排除其他造成衰减的因素，确定污染造 成的LED照明亮度的衰减周期，进行定期清洗； 最后，通过电路散热、稳流等电路的不断改进， 保持LED的稳定性，提高使用周期。
LED管芯结温超过标准限定值，将导致不可 恢复性光强衰减。为解决这一问题，从电路设计 和布局着手研究，提出合理的设计方案，以促进 LED保持在良好的工作状态，延长LED使用寿 命；另外，采用智能控制系统控制LED的点亮时 间，从而延长其使用时间。
(2) 智能控制系统
智能控制系统直接影响太阳能供电系统匹 配，影响其建设成本。LED照明灯与高压钠灯相 比，能够减少将近60%的公路隧道太阳能照明系统 电能损耗，降低太阳能供电系统成本。但要实现 公路隧道太阳能照明系统的进一步推广应用，需 进一步降低其使用成本，改进智能控制系统控制 时间、对象，与太阳供电系统有机结合、共同控 制，可实现减少公路隧道照明系统用电成本，并 降低供电系统成本，从而为减少建设成本奠定坚 实的基础。
(3) 公路隧道太阳能照明系统缺乏统一标准 不同公路等级LED照明光源适宜的照度值、
布设最佳间距和LED光源器件选择等标准的制定 将影响照明灯具的使用寿命，影响太阳能供电系 统的合理匹配。目前，国内缺乏统一的标准，无 法衡量LED照明灯具是否符合照明要求。
