照明技术的发展及技术施工工艺探析

　　信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司(华东分院)摘要：本文先分析了照明技术的这个发展史，在此基础上以公路隧道为例，对照明技术施工工艺提出了一些问题，并做了几点改进，最后站在发展的角度瞻望了照明技术的发展前景。

　　关键词：照明;技术;施工;工艺

　　Abstract: This paper first analyzes the history of the lighting technology development, takes the highway tunnel for example; and puts forward some problems for the lighting technology construction, and makes some improvement, the last stand in the development of angle look to the lighting technology development prospects.

　　Key words: lighting; technology; construction technology;

　　中图分类号：TU113.6+6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)01-0020-02

　　引言：在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，并且要经常添加燃料，擦洗灯罩，这种照明技术既不环保，又不方便，更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿成大祸。因此照明技术必须本着高效、节能的原则持续往前发展。

　　一、照明技术的发展史

　　1、1821年，英国的科学家戴维和法拉第就发明了一种叫电弧灯的电灯。这种电灯用炭棒作灯丝。它虽然能发出亮光，但是光线刺眼，耗电量大，寿命也不长，因此很不实用。

　　2、“电弧灯不实用，我一定要发明一种灯光柔和的电灯，让千家万户都用得上。”本着这个原则，爱迪生从白热灯着手试验。把一小截耐热的东西装在玻璃泡里，当电流把它烧到白热化的程度时，便由热而发光。他首先想到炭，于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里，刚一通电可马上就断裂了。在以后爱迪生选择竹这种植物。他在试验之前，先取出一片竹子，用显微镜一看，高兴得跳了起来。于是，把炭化后的竹丝装进玻璃泡，通上电后，这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时。 到1906年，爱迪生又改用钨丝来做，使灯泡的质量又得到提高。

　　3、90年代初，美国环保局于1991年初提出了绿色照明和有关计划，以此来实现能源节约。绿色照明从此进入高速发展时期。

　　3.1以高压纳灯、金属卤化物灯为代表的高强度气体放电灯(HID)，适用于高大工业厂房、体育场馆、道路、广场、户外作业场所等。这类场所范围广，使用光源多(按光源总功率计更为明显)，节能效果最显著。

　　3.2积极推广使用细直管荧光灯。荧光灯的发展经历了T12灯管(直径38mm)，T8灯管(直径26mm)，T5灯管(直径16mm)等几个阶段。T12灯管因光效及寿命问题，目前已经淘汰;T8灯管因其高光效，高显色性，目前在精细作业的场合广泛的使用;近年来T5灯管作为T8灯管替代品，因其与T8灯管大体一致的性能，单位能耗的降低，而趋于流行。细直管荧光灯在光效及寿命方面还有发展的前景。此外，细直管荧光灯由于其直径减少，体积减少，荧光粉等有害物质耗量也减少，大大有利于环保。

　　3.3 近年来，LED因技术的快速革新与生产量大增，使其性能以年约10~15 lm/W压倒性速度提升;另一方面，成本以年10~20%速度下滑;目前，LED的发光效率(约100lm/W)已经超过直管荧光灯。LED灯成为绿色照明替换的首选，可望成为下一代照明的主角而备受瞩目，然而它的价格始终高居不下，成为进入市场的最大障碍。一般认为会先行普及的应该是商场照明，包括广告牌、天花板照明、橱窗(Show Case)照明等，其中最早LED化的是广告牌，其次是冷藏、冷冻橱窗照明，最后普及的才是商店店内照明。具体来看，LED已经开始取代白炽灯泡、卤素灯泡的领域，有：低矮型足跟照明灯、Down light、紧急照明灯，以及屋外照明的Proch light、Poll light、信号照明等利基型照明用途。理论上，从Total Cost of Ownership的观点，LED是一种效率非常好的光源，尤其在研发中的LED效率为荧光灯的2~3倍，而且寿命长好几倍，所以确定LED一定有机会置换室内用一般照明。至于成本方面，日韩台中大大小小的厂商无不卯足全力积极开发LED照明相关技术与产品，导入的案例也不断在增加，与荧光灯之间的价差目前虽然仍有5~10倍，但将逐渐缩小。

　　另外还有其他的光源，如：T5日光灯，e-hf 冷极高频日光灯等等。照明技术仍在继续发展中。

　　3.4镇流器的使用

　　电器附件对照明节能有一定影响，其中气体放电灯的镇流器是影响最大的，例如，直管荧光灯的电感镇流器自身功耗约为灯管功率的23～25%，有的低质量产品，据检验达到30%，而国外有一些低功耗镇流器可达12～15%，提高镇流器的质量，对节能很有意义。一种节能的高频电子镇流器，在20年前已进入国际市场，近年来推广很快，我国研制生产也有12年历史，电子镇流器自身功耗大大降低，而且它是使灯管在高频条件下工作，使灯管光效提高近10%，从而使辖个荧光灯系统(灯管加镇流器)的效率提高18～25%，此外它还有一系列的优点;灯管在高频下工作，放电更稳定，没有闪烁，对青少年学生，连续工作者的视力保护很有利;没有噪音;功率因数高;可以实现调光;节省铜、钢等材料，降低重量和体积等，所以它是实施绿色照明应予推广的产品。

　　3.5太阳能发电

　　太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。

　　二、以公路隧道为例对照明技术施工工艺进行改进

　　1、存在问题

　　(1)我国的大多数公路隧道照明设计灯具都为三排或四排。这样的设置在灯具方面的投入过高。

　　(2)很多公路隧道的施工都没有严格按照《公路隧道通风照明设计规范》来进行施工。例如,规范中规定在100m以上的隧道都需要进行照明的布置。但在实际的情况中往往不是这样,甚至一些500m～600m的隧道都没有进行照明的布置。

　　(3)在我国投入运营的隧道中,灯具普遍没有按照设计全部开启。大部分公路隧道只是开启了一部分,有的甚至不开启照明。

　　(4)在规范中,照明控制应根据季节和光照等六种情况进行控制,但实际的操作中很少能够达到。

　　2、改进措施

　　2.1从理论出发，包括：

　　(1)严格按照规范要求,在不同时段、天气、季节对隧道外环境的基础亮度进行实测,并研究各种减光措施的实际效果。所得到的数据在规范中进行完善。

　　(2)在实际的隧道照明设计中,针对特长的隧道进行专门的基础亮度实测。实测的内容应包含了不同时段、天气、季节等因素的影响。

　　(3)对驾驶员在视觉的特性在气候、车速等多种情况下的影响。并针对驾驶员对光线突变适应的时间和强度变化接受程度,并将研究结果运用到公路隧道照明路段的设计中,并根据结果对照明的标准进行适当的修改。

　　(4)针对现有的宽光带、逆光照明技术的运用,研究隧道电力照明的效果和影响。特别是在单向公路隧道中,灯具的角度与隧道情况,路面的情况, 交通标志的反光等多种因素的影响。并根据这些关系对灯具的设置进行最细致的研究设计。争取让隧道内的灯具布置与隧道内的各项设施完美配合。

　　2.2从技术上着手，包括以下几点：

　　(1)在隧道的电力照明设计中充分利用减光措施。例如在洞口设置的棚洞、洞门设计等。

　　(2)在隧道内合理设置交通诱导标志。特别是LED的反光和发光标志。这些对于隧道内的设置相配合,能够让驾驶员的行驶更加安全。

　　(3)根据规范中提出的照明控制情况进行照明控制。特别是季节、天气、时段等六种照明方案进行严格的照明控制,保证隧道内照明的效果,让电力照明的作用充分显示出来。

　　(4)对于特长和长大的公路隧道照明标准,应该根据我国的实际情况进行适当修改。在无监控的长、中场隧道,可以按实际情况,进行逐渐过渡,关闭中间段照明。对于达到条件的中、短公路隧道的夜间照明,可以进行关闭。条件以交通诱导标志的设置情况为标准。

　　三、绿色照明技术的发展前景

　　绿色照明技术的发展，很大程度上取决于电力电子技术的进步。由于电子技术的飞速提升和广泛应用，能源消耗和设备成本不断降低，绿色照明电路的功能更加趋于完善。具体表现在：一是利用计算机摇控台和室内电脑控制照明系统，根据自然照明程度、实现照明亮度控制，并且整个照明系统的参数设置，改变和监控均可通过计算机屏幕实现。二是集成化技术正在与现代灯具的发展逐步接轨，各种灯具采用集成化电路后，节能效果显著。三是采用总线技术实现照明系统的点控、组控和群控，具有节能效果明显、使用方便、控制灵活等一系列优点。四是电子镇流器的未来设计趋向于标准通用化、控制智能化(遥控、光控和声控)、电路集成化和功能模块化等发展方向。

　　随着灯和灯具一体化的开发与应用，以电子镇流器为代表的照明灯具电子化技术发展迅速，各种集成化照明装置和计算机控制系统在照明系统中的应用取得明显的进步，在灯调光、远控、控制光灯色的灯具和照明系统方面，将有很大的改善。