當我們從一個明亮的環境立即進入一個光線較弱的房間時，我們幾乎看不到房間內的狀況，而慢慢地等待一小段時間，我們的眼睛才突然適應房間里較暗的環境，才能看清楚里面的狀況，這就是“黑洞效應”；
而當我們又從這個黑暗的房間馬上走到房間外面時，我們都是瞇著眼睛，避免光線直接射進眼球，然后再慢慢地睜開眼睛，才能看清周圍的環境，這就是“白洞效應”。因此，要使人眼視覺進入隧道和出隧道保持清晰，使機動車駕駛員感到心理和視覺舒適，就要求隧道內的亮度與隧道外的自然光亮度之間有一個良好的過渡和銜接，利用人眼視覺特性設計待合人眼適應曲線的隧道亮度調節方式。
從眼睛的構造可知，視細胞有錐體細胞和桿體細胞兩種，這兩種細胞對光的感受性是不同的，桿體細胞對光的感受性很高，而錐體細胞對光的感受性很低。在明亮的環境下（亮度達到10cd/m2），主要由錐體細胞參與視覺工作，這種視覺狀態稱為明視覺；在昏暗的環境下（亮度為10-2～10-6 cd/m2），主要由桿體細胞參與視覺工作，這種視覺狀態稱為暗視覺。亮度為10-2～lOcd/m2時，桿體細胞和錐體細胞同時工作。錐體細胞和桿體細胞對光的敏感性不同，錐體細胞對555nm的光最敏感，桿體細胞對507nm的光最敏感。
眼睛不但在日光下能看清物體，在月光下也能看見物體，這主要與錐體細胞和桿體細胞相互交換工作、瞳孑L的大小變化以及視網膜上的化學變化等因素有關。當視覺環境內亮度有較大幅度變化時，視覺對視覺環境內的亮度變化順應時的感受性稱為適應。適應有明適應和暗適應兩種。人從黑暗處進入明亮的環境中時，最初會感到刺眼，而且無法看清周圍的景物，但過一會兒就可恢復正常的視力，這種適應叫明適應。人從明亮的環境進入暗處時，在最初階段會什么都看不見，逐漸適應了黑暗后才能區分周圍物體的輪廓。這種從亮處到暗處人們視覺閾限下降的過程就稱為暗適應。明適應和暗適應所需的適應時間視具體情況有長有短，一般來說明適應所需時間短，從幾秒到幾十秒；暗適應所需時間長，一般要到30min才趨向穩定。
隧道內的照明要求
隧道長度大于100m通常需要照明設備。隧道照明是為了保證隧道內交通順暢而設置的功能性照明，其照明的目的是給駕駛員在隧道行駛過程中提供一個安全、舒適的視覺環境，保障交通運行，提高運輸效率。由于隧道是一個半封閉空間，隧道在行車視覺特性上要比其他照明復雜得多，它不僅需要24h不間斷照明，而且白天照明要比夜間照明更復雜。因此，隧道照明具有以下特點。
(1)分段式照明
分段式照明是隧道照明最顯著的特點。這是由于白天隧道內部與外部道路的光環境發生了很大的變化，視覺需要有一定的適應時間才能看清道路的情況。因此，為了讓駕駛員在隧道兩端出入口處能有一個良好的視覺過渡，隧道照明被分為幾個不同的照明段：人口段、過渡段、中間段和出口段，且每個照明段的路面亮度水平要求不同。其中人口段、過渡段的路面亮度水平需要根據隧道洞外亮度來確定。
本照明和加強照明兩部分組成，前者按中間段照明考慮，后者可用功率較大的燈具加強照明。同時，對于應急停車帶和連接通道處的照明也有相應的照明要求。
(2)避免煙霧效應
由于隧道內部通風條件的限制，汽車排出的廢氣不易快速稀釋，容易產生集聚形成煙霧，從而產生煙霧效應。因此，在隧道照明設計和光源選擇上都要考慮其影響。
正是由于隧道照明具有如上所述的特點，我國現行的行業標準《公路隧道通風照明設計規范》對隧道照明的光源和燈具提出了如下要求。
①一般情況下宜選擇效率高、透霧性能好的光源。
②短隧道、柴油車較少的城鎮附近隧道、應急停車帶、人行橫通道、車行橫通道可選用顯色指數較高的光源。
③光源的使用壽命應不小于10000h。
④燈具的防護等級應不低于IP65。
⑤燈具應具有適合公路隧道特點的防眩裝置。
⑥燈具結構應便于更換燈泡和附件。
⑦燈具零部件應具有良好的防腐性能。
⑧燈具配件安裝應易于操作，并能調整安裝角度。
⑨燈具不得侵入隧道建筑界限。
⑩中間段的燈具布置應滿足低于2. 5Hz或高于15Hz的閃爍頻率。
隧道照明的實現
要在隧道照明實現節約能源、提高照明效果并保證行車的安全性和舒適性，通常可以從以下幾個方面來考慮。
(1)亮度
由于白天隧道外的亮度相對于隧道內的高很多，故此當駕駛員駕車進入隧道時，視覺需要有一定的適應時間，然后才能看清隧道內部的情況，這種現象稱為“適應的滯后現象”。如果沒有適當的過渡，則會產生黑洞現象，令駕駛員暫時失去正常的視覺功能，這將會帶來一定的安全隱患。黑洞現象是進入隧道前所發生的視覺問題，也是隧道照明中最重要的問題。為此隧道照明通常分為人口照明、內部照明和出口照明。其中白天隧道人口照明的亮度要根據隧道外的亮度、車速、人口處的視場和隧道的長度來確定。入口段是為了消除“黑洞”現象，過渡段的照明水平進一步逐漸下降，從而為駕駛員提供視覺暗適應的時間。
(2)亮度均勻度
良好的視覺功能不但要求有一個較好的平均亮度，還要求路面上的平均亮度與最小亮度之間不能相差太大。如果視場中的亮度差太大，則亮的部分會形成一個眩光源，而且亮暗的變化會帶來一定的頻閃效應，繼而影響視覺，人眼的視覺效果會明顯變差，視覺疲勞也會加重。
總體亮度均勻度uo是指隧道內部段路面上最小亮度和平均亮度的比值，縱向均勻度U1是指在車道軸線上最小路面亮度和最大路面亮度的比值。如果路面上連續、反復出現亮帶和暗帶，即“斑馬效應”，在這個豐道上行進的道路使用者會感到很煩躁。這個問題涉及人的一心理，但也會危及道路安全，縱向均勻度主要是用來評價“斑馬效應”的大小。
(3)眩光
眩光的形成是由于視場中有極高的亮度或亮度對比存在，而使視功能下降或使眼睛感到不舒適。在隧道照明中的眩光可以來自迎面駛來的車輛前燈、隧道照明燈具、隧道出口時外面的高亮度等。眩光會使人對障礙物的辨認能力下降，危及行車安全。隧道照明燈具應采用截光型，采取消去直射和反射眩光的特殊技術措施，形成漫反射，使光線十分柔和地進入人眼。
國際照明委員會采用了相對閾值增量( TI)來說明因眩光而造成的視功能的下降，即失能眩光的衡量。歐盟標準委員會的隧道照明標準中(CR 14380：2003E)，對失能眩光的規定如下：在白天時隧道閾值段和內部段以及夜間的整個隧道，其相對閾值增量(TI)必須小于15%。
(4)頻閃效應
頻閃是指在較長的隧道中，由于照明器排列得不連續，使駕駛員不斷地受到明暗變化的刺激而產生煩亂。它與明暗的亮度變化、明暗變化的頻率、頻閃的總時間有關系。這三者與所使用燈具的光學特性、車輛的行進速度、照明器安裝間距、隧道長度有關。一般而言，頻閃的頻率小于2. 5Hz和大于15Hz時所帶來的頻閃現象是可以接受的。
如果車輛的時速為60km/h即16.6m/s，燈具安裝間距是4，這樣頻閃的頻率就約為4. 2Hz。進行設計時，應當考慮選擇適當的照明器安裝間距。如果頻閃的頻率位于4～IIHz之間，并且持續的時間超過20s，將會給駕駛員帶來明顯的不適感。
(5)照明控制
先進的照明控制方式是在保證視覺條件，滿足隧道照明要求的情況下，合理節能的重要技巧。照明控制酌目的是可以隨時改變隧道的照明水平。由于陰天、雨天或黃昏時分，隧道口外的亮度比平時要小很多，因此要有適當的措施來減小人口段照明的水平，以減少不必要的能源浪費。在隧道照明中可以根據白天、夜晚以及車流量大小等因素，通過各種調光設備或控制器件來對隧道照明環境的照度或燈的開啟、關閉進行調整和控制。目前，國外大多采用感光器件、可調光電子整流器等構成智能照明系統，使隧道內燈具整體亮度減弱，能耗降低；同時，保證隧道亮度均勻度不變。
世界各國對公路隧道照明都制定了一定的設計原則和標準，如美國的IES、英國的BC以及國際照明協會的CIE。我國雖起步較晚，但也制定了JTJ026-90《公路隧道設計規范》和JTJ026. 1-1999《公路隧道通風照明設計規范》兩個行業設計規范，作為我國設計隧道照明的共用準則。
這些規范和標準僅對隧道照明設計提供一個最基本的參考數據，但當面臨一個具體工程項目時涉及的因素就很多，有許多條件和要求，因此往往在安全和節能、投資維護成本上有不少矛盾。要設計好一個隧道照明控制系統，需要做深入細致的調研和考慮。
