光纤照明应用于隧道照明（二）

四、 聚合物光纤在隧道照明中应用的优势
国内传统的隧道灯大多采用的是高压钠灯，长期使用出现的主要问题如下：
1、灯具安装在隧道的顶部弧顶附近，车辆经过时引起的震动比较严重，极易引起高压钠灯的损坏；
2、虽然高压钠灯的寿命比较长，但是由于其配件易老化损坏，使得整个灯泡的寿命也随之变短；
3、隧道灯需要24小时工作，电灯线路在隧道的环境中不间断的工作必然会出现更多的损坏；
如在盐田坳隧道中的有800多只高压钠灯，电工几乎每天都要对高压钠灯进行维修更换，每个月则要固定更换一批灯泡，有时刚换的灯泡第二天又要再换，业主吃不消如此高的维护费用，而且在进行维修的时候也面临很多问题。灯具安装在隧道顶部附近，更换的时候不方便操作，线路方面的检修也一样，一旦需要大批量的维修，必定要关闭隧道，导致整个交通系统瘫痪。
目前我们也正在尝试使用光纤等其他节能、易维修的灯具代替现在的隧道灯具，光纤的运用能够有效地改变了传统照明方式的不足，它节能、高效、安全、维护费用低，是高效节能的绿色光源。
光纤用于隧道照明主要有以下几个优势：
1． 节能性：由于光纤照明系统采用的是高效率的进口金属卤化物灯泡作为光源，同等照明效果其对电能的消耗只是原用高压气体灯的10%。而光纤作为传光介质，它的定向性也是普通照明灯具所不能达到的。所以在有限的空间内，光纤可以更好的对所需位置进行照明。
2． 自然性：光是人的眼睛最敏感的物质，自然光是人眼所习惯的光线。光纤作为新兴的传光介质，已经成为“绿色照明”领域的中重要的一员，。它的光谱均匀分布，显色性高（即色彩还原好），光色平均柔和，滤除了大部分的红外线和紫外线，有效的防止眩光的现象发生。它是最为接近自然光的光源，也就是最为人眼所接受的光源。现在常常强调的“以人为本”就说明了，无论从理论上还是实际效果上看，只有最适合人的眼睛的照明灯光才是最好的灯源。盲目的追求高亮度不仅增加不必要的投入，还是对国家有限电力资源的极大浪费。
3． 科技性：最为新型传光材料，它的科技性显得尤为突出。前面的例子已经表明，美国、欧洲等国家已经提前一步在隧道照明领域取得了突破，高速发展中的中国应该同世界同步，以求取得领先地位。而且它电噪声极低，没有任何的声音污染。自带的散热系统也可以满足更恶劣的使用环境。
4．易维护性：照明系统是隧道工程中重要的组成部分，同时也是较为脆弱的系统之一，特别是维修和更换的成本太高并且影响隧道的正常使用，所以使用易于维护的照明方式就显得尤为重要。光纤照明系统就恰如其分的解决了这一难题，它的更换极为简易，只需要稍加培训的普通电力维修人员沿途对其更换即可，更不用关闭隧道，从根本上解决了这一问题。
根据光纤的特点以及配合隧道这一环境的使用，我们设计了以下结构的光纤隧道灯，安装示意图如下：

安装示意图
我们针对隧道中的特殊环境，结合光纤照明的特点做了以下试验：
利用金卤灯作为发光光源，对Φ17mm和Φ11mm光纤进行照度测试实验，
数据如下：
Φ17mm的光纤，长度10米，在离地面高5米，所测光斑直径约Φ5.8米处测的平均值照度值
长度（米）照度（lx） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.1 2.2
光斑中心照度 114
左边 114 113 112 110 110 108 105 104 102 102 98 91 82 69 55 48 42
右边 114 114 113 111 112 111 111 111 110 108 101 93 84 71 58 51 44

Φ11mm的光纤，长度10米，在离地面高4，所测光斑直径约Φ4.4米处测的平均值照度值
长度（米）照度（lx） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.1 2.2
光斑中心照度 71.7
左边 70.3 69.1 70.3 69.5 67.6 65.5 63.2 60.2 58.5 55.5 48.1 39.9 33.6 28.1 22.5 19.9 17.6
右边 67.9 66.4 66.4 61.2 58.3 55.1 51.5 49.1 45.1 39.7 29.3 19.6 12.6 7.8 5.5 4.6 3.7

以上数据充分表明了光纤隧道灯在实际应用中的可能性。它的各项技术指标已经达到了国家相关设计规范的要求，为后续光纤隧道灯在实际工程中的应用具有很高的参照作用。

五、光纤在能耗和经济上与常规照明用灯具的比较
普通隧道照明中的大多使用高压钠灯照明，通常隧道中间段的距离最长，根据这种状况，我们对两种灯具进行比较。
我们同样选择选择一条200m长的隧道，每10米布置一组灯具（即左右各一个灯具）。
根据布置方案，两种灯具的安装费用比较如下：
名称 数量 单价（元） 总价（元）
高压钠灯（250W） 40 700 28000
光纤隧道灯（150W） 40 2000 80000
虽然光纤的初次投入比常规的高压钠灯要大，但是从耗电量上的比较则可以清晰的体现出光纤照明系统的节能性。
从隧道长时间的使用和维护的比较则可以更加具有经济性
由于光纤隧道灯本身就采用的是更加节能的150W金属卤素灯，再加上一台金属卤素灯可以带两个光纤灯头，就相当于每个灯头仅分摊到75W。
电费以0.5元/度计，隧道灯每天工作24小时，以十年比较其电费和用电量：
名称 每天用电量（度） 十年总用电量（度） 总电费（元）
光纤隧道灯 72 262800 131400
高压钠灯 240 876000 438000

从上述比较中可以看出，虽然光纤隧道灯的初次投入相对较大，但是在节能效率和总的电费开支上充分体现了光纤隧道灯节能高效的高科技产品的优势。
从简单的计算可以得出，前期的一次性投入在两年之内就可以收回，而且大大节约了国家的电力资源。
同时，由于光纤隧道灯本身功率总和只有同比高压钠灯功率总和的1/2到1/3，所以相应的前期设计及后期维护中配套供电系统的开支也只有普通高压钠灯的一半左右。
结合以上的经济分析可以看出，光纤隧道灯在不过多增加投入的基础上，充分达到了节能省电的效果，是理想的节能产品。
六、光纤在维护费用上的测算和比较
一般隧道是按照100年的使用要求进行设计制造的，作为隧道的重要组成部分且需要长时间使用的隧道灯，其维护和保养也成为了不可避免的工作。
在这个方面，光纤隧道灯比常规的高压钠灯的优势也很明显：
1、由于隧道的长时间震动，常规灯具很容易损坏，前面盐田坳隧道的例子很有力的证明了这一点，更换成为了一个首要难题。由于光纤隧道灯的光源设备安置在隧道侧壁，而光纤本身根本没必要在短期内更换，隧道灯内部的电气设备也使用的是进口部件，使得整个产品更加稳定、可靠。
2、灯具更换时，需要动用工程车，专业的电工人员以及相应的配套装置等，甚至某些大规模的更换需要关闭整个隧道，这无疑大大增加了后续费用。而光纤隧道灯的更换则有效克服了这一难题，更换时仅需要受过培训的普通电工沿隧道壁依次进行更换，根本不需要太大的投入，更谈不上关闭隧道，有效的解决了这一难题。
七、结论
光纤隧道灯作为新兴的隧道照明设备，它高效、节能的优势克服了传统灯具的不足，是未来隧道照明的趋势，在国外也已有了多方面的应用。高速发展中的中国应该紧跟世界的脉搏，同时努力发展自己的民族工业，扩大先进科技产品在各行各业中的应用。
目前，我国的能源、电力的供应正面临着严峻的考验，而且已经严重影响到了中国高速发展的经济。在这个重要阶段，除了努力扩大能源电力的供应之外，更加合理的使用高效、节能的产品也是有效解决这一问题的重要途径。光纤隧道灯作为新兴的隧道照明灯具，它有着巨大的发展空间和应用领域，同时我们也希望它的使用可以为国家的节能事业做出一份贡献。
我们认为，光纤照明灯在隧道中的合理使用有着广阔的市场前景，同时希望各界有识之士可以协助它的发展，让性能优异、高效节能的高科技产品奕奕生辉。

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