电磁感应灯道路照明的一个新选择
上海复旦大学电光源研究所 陈育明 陈大华
上海宏源照明电器有限公司 李维德 王爱群
摘要:本文主要讨论了电磁感应灯在道路照明中应用的可行性。通过分析电磁感应灯的特点、道路照明的要求和视觉研究的结果等方面,表明电磁感应灯将在道路照明中很大的应用潜力。
前言
道路照明目的是在夜间为车辆驾驶者及路边行人提供良好的视见环境，达到保障夜间交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活。根据研究表明,合理的夜间道路照明至少可以会降低30 %的城市道路交通事故率、45 %的乡村道路交通事故率和30 %的高速公路交通事故率【1，2】。另外,合理的道路照明还能提高交通引导性,从而提高道路的利用率,降低犯罪率,对提高环境的舒适度以及美化城市也有重要意义。
目前人们节约能源、节省资源、保护环境的意识逐步得到增强，实现高效、合理、舒适、便捷的照明是发展的趋势。当前各大城市的路灯的光源主要为高压钠灯和汞灯，随着电磁感应灯的不断成熟，道路照明的光源也有了更多的选择，可以使道路照明更舒适多样【3】。
不同道路对光源的要求不同【4,5】
城市道路的功能主要有三个方面：交通功能、城市景观功能和环境功能。在传统的城市道路照明中,比较重视道路的交通功能,而忽略景观环境功能。事实上城市道路是城市景观的不可缺少的组成部分，特别是在夜晚道路照明对城市景观有结构性作用。对不同道路照明来讲,其强调的功能是不同的,通常主干道路及高速公路、乡村道路和隧道主要考虑交通功能，住宅区道路、次要道路及工厂区道路主要考虑交通和人身安全，而商场购物区及公园广场等公共空间需要考虑景观和环境功能。依据城市道路照明的不同功能要求，对各种道路照明作简单分析如下：
1 景观道路
景观道路照明以景观形象的提升为目的，照明方式以功能性照明和装饰性照明并重。光源光色易采用高色温如冷白色，给人们带来现代、新鲜和醒目的视觉感受，显色性要求高。
2 高速路
高速路车流量大，车速高，全封闭或高架，无非机动车道，机动车道设置中央隔离带，道路使用者类型比较单一，主要是高速行驶的各种机动车辆，照明应侧重为机动车驾驶员提供安全驾驶的条件，以功能性照明为主，禁止装饰照明，禁止动态照明。在光色与光源类型的选择上应尽量使用节能高效并具有良好的视觉功效的光源。灯具尺度应较大，灯具风格应简洁明快，具有现代感，避免过多装饰。
3 历史文化街、步行商业街
历史文化街在一些历史文化名城尤为重要。交通特点是步行流量大，道路照明应着重考虑行人，应增大装饰型照明的比例，和突出传统历史文化。在此区域，照明设施的样式风格有着格外重要的角色，灯具风格、光色关系到是否能够保护独具特色的历史文化名城风貌，充分体现历史文化街区文化内涵。
步行商业街是人们购物消费的地方，道路照明应烘托出繁华、热闹而浓厚的商业氛围，对购物者形成心里诱导。可选用非截光灯具（如磨沙玻璃罩），因为在以步行为主的道路照明中，眩光问题对步行者并没有形成较多不利影响，相反适当闪烁的灯光常常有助于产生一种诱人与生机勃勃的气氛。光色可采用暖白色、冷白色、中性白等高显色性的白色调。在此类道路中，道路宽度一般较小，进行照明不需要大功率的光源与很高的安装高度，具有良好显色性的、较小功率的光源和小型化的灯具尺度应为首选。灯具风格强调具有艺术人文特色，能良好的体现当地文化底蕴。
4 商业性交通干道
由于道路两侧商业发达,有多处大型的购物、餐饮、娱乐场所,具有较充足的步行空间，机动车和非机动车的停车场,考虑人群的安全与购物环境及交通目的，既担负城市交通性干道的功能又附有大量商业服务设施和其它类型公建，车流人流之间冲突大。照明方式主要采用高显色性的白光照明,白光照明比黄光照明能获得更多的信息量(从视觉获得)。在此种商业性交通干道类别中，道路特性比较明显，车流与人流的交互程度远高于一般交通性干道，行人流量大，行为活动复杂，如购物、餐饮、娱乐等等，视觉信息的需求量大，对显色性和视觉舒适度的需求也必然上升到新的高度。因此，白光照明是推荐的佳照明方式，搭配不同的色温来营造不同的环境气氛。
5 交通干道、货运干道
交通干道是连接城市内各区的主要道路，为贯穿全市或组团之间的交通服务，道路两侧较少有吸引大量车流人流的公共建筑物出入口。货运干道是城市交通的重要组成部分，担负对外交通功能，车流量大，车速较高，道路使用者类型比较单一，以货运机动车为主，此类道路以功能性照明为重点，道路照明主要为驾驶员提供安全驾驶的条件为目标，光源尽量节能高效，对显色性和光色要求不高。
6 交通支路
交通支路主要承担短距离交通，非机动车和进出街区的机动车通行，道路使用者以行人，非机动车为主，照明方式采用常规照明，装饰与照明相结合。光源的选择范围比较广，应在一定照明水平的基础上，注重装饰性和艺性。
因此，在选择道路照明光源时，要考虑历史人文和地域特点，根据不同道路照明的不同要求,以人为本，因路制宜，合理分析，采用相应的光源使道路照明达到安全舒适、眩光少、光污染少、节约电能、美化环境的要求。
电磁感应灯的基本特点
基于LVD电磁感应灯的工作原理，我们可以简要分析其基本特点：
1) 长寿命
由于灯没有电极结构的特点使其寿命要比传统的灯长很多。灯的寿命主要取决于镇流器。随着电子学的进步，镇流器的寿命可以达到60 000小时。
2) 良好光性能
LVD电磁感应灯有较高的光效，特别是大功率的灯。例如，200W的灯光效可以超过80lm/W。由于汞齐技术的使用，使灯在冷端温度在60~120℃变化仍有稳定的光性能。
3) 瞬时的启动和再启动
启动位相从E放电到H放电在电磁感应灯中仅需几个微秒，因此灯的启动和再启动时间非常短。
4) 无闪烁
光源采用了高频(230KHz)电子镇流器来驱动，因此不会产生眼睛可以感受到的闪烁。
5) 高功率因数
PFC电路IC芯片的应用，使灯的功率因数可以达到0.95以上。
6) 可调光镇流器
如前所述，灯的调光由改变镇流器的工作频率来实现。调光范围可以达到30%~100%。
根据实验发现，电磁感应灯和金属卤化物灯相比，电磁感应灯的由于较低的眩光而可见度高【3】。而可见度道路照明的一个重要指标。
视觉科学
在道路照明标准中,路面平均亮度往往小于2cd/m2 ,是属于中间视觉范畴,所以不应采用明视觉条件下的亮度值来评价道路照明效果,尤其是不能采用2°视场条件下的亮度值来直接评价,即不能直接采用亮度计测得的亮度值来直接评价。在中间视觉条件下,光源的发光效率等不仅与光源的光谱分布有关,而且还与人眼的适应水平有关。图1是不同视觉状态下人眼不同的光谱灵敏度曲线。因此,为使道路照明水平更符合实际视见效果,达到道路照明节能的要求,就必须合理确定人眼的不同适应水平时光源的发光效率【6,7,8】，表1是美国RLC的Mark Rea的实验结果。我们通常说的光效都是明视觉状态下的光效，在道路照明选择光源是不仅要考虑明视觉时的光源效率，还需考虑中间视觉时光源的效率,从表中可以看出电磁感应灯的中间视觉光效比较高。
数字技术和太阳能的应用
道路照明的节能和控制也随着城市建设的现代化发展而被提到了日益重要的位置, 智能化监控系统已经成为当前道路照明的必然发展趋势。寻找降低能耗节约能源的途径也已经成为道路照明设计的首要内容。据资料统计,我国城镇在夜晚9 点后,大中城市在午夜12 点后,道路上行人、车辆已经比较少。从这一时段直至清晨6点路灯熄灭,在交通流量低峰的道路上仍然保持较高照度显然没有必要。由于电磁感应灯采用了IC技术，可以比较容易地实现调光和智能控制，而且工作性能稳定。
另一个比较好的节能途径是采用太阳能的电磁感应灯作为道路照明光源。太阳能是绿色能源，既无污染又节约能源，电磁感应灯是绿色光源,长寿命和高光效可以节约大量的电能和维修费用。电磁感应灯的高频发生器内部本身具备boost升压电路，所以它对蓄电池的供电电压的要求大大降低了，系统只要能提供150V的电压，电磁感应灯就能正常工作。这使得系统需要的太阳能电池数目可以大大降低，成本也随之降低了。
图2所示的实景图总长10公里，总布灯数1000套，其中40WLVD无极灯500套，80WLVD无极灯500套。
应用展望
电磁感应灯的照明技术和理念正被照明设计师和研究人员应用到道路照明设计中去，特别是在智能化控制、太阳能照明等高科技方面。目前道路照明的电磁感应灯灯具正在不断开发中,由于电磁感应灯的温度不会超过180℃，所以设计的灯具可以采用真空镀膜而不会脱落，因此灯具的光输出可以维持在较高水平。相信随着人们对电磁感应灯的了解和研究，电磁感应灯会在道路照明中得到更多的应用，成为道路照明光源的新选择。
参考文献
【1】陈大华，道路照明及其国际推荐标准，中国照明电器，2000年第11期
【2】李景色，机动和人行交通道路照明的建议，照明工程学报，Vol.15(3)
【3】David C. Lai,Renewed interest in induction lamp technology,IMSA Journal, May/June 2004
【4】许楠，新世纪的城市道路照明规划，城市照明规划，Vol.2(9)
【5】黄彦，道路照明设计中非功能性照明的讨论，灯与照明，Vol.28(2)
【6】朱绍龙，视觉与夜间道路照明，灯与照明，2001年第5期
【7】陈仲林，城市道路照明标准研究，中国照明电器，2002年第5期
【8】陈仲林，道路照明设计中光源光效研究，中国照明电器，2004年第1期