随着公路隧道通车里程的增加，照明费用己成为运营单位的巨大负担。在保证公路隧道行车安全的前提条件下，将清洁能源太阳能和节能灯LED直接应用于隧道照明无疑对减小能源损耗、降低照明费用具有重要的研究意义。本课题来源于陕西省2011年重大科技成果产业化项目：“PV-LED及光纤隧道直接照明系统产业化”。针对隧道进出口区段加强照明系统具体技术要求，特别是其亮度随着隧道外面太阳光强度而自动变化（自适应特性）特点，结合前期阳光输送机研究成果和目前隧道太阳能照明系统存在的缺点，提出了PV-LED实现隧道加强照明系统功能的新方法。首先，对公路隧道照明特点进行了研究和探讨：隧道照明由基本照明和加强照明组成，基本照明即普通道路照明，加强照明则是为了消除隧道管状结构引起的“黑洞”和“白洞”现象，以保证隧道行车安全。由此得到了隧道加强照明系统的设计要点。其次，通过对三种不同太阳能照明系统在隧道加强照明系统中的应用进行了对比研究，结合各系统的特点，提出了PV-LED隧道加强照明系统。本文对PV-LED隧道直接照明系统的组成、结构、实现进行了研究和设计。系统选用STC12C5A60S2单片机作为控制系统的微处理器，它所具有的片内ADC模块简化了硬件电路的设计，其快速的处理功能可以使系统对太阳光强信号进行实时处理，实现不同天气状态下电能的最优控制。为了进一步提高太阳能利用率，对系统进行了优化。优化后的PV-LED照明系统利用太阳跟踪系统来控制光伏电池的朝向，使光伏电池保持与入射阳光的垂直。利用阳光传感器对太阳位置信息号进行采集，经过微处理器的处理和判断，驱动步进电机实现对太阳的跟踪。设计了立体结构的聚光型阳光传感器，使光伏电池在弱光条件下也可以对太阳进行跟踪。本文所设计的系统已经被应用在了绩黄高速黄山玉台隧道进出口区段加强照明系统中，并达到了预期的效果，相对于普通的太阳能隧道照明系统，太阳能利用率提高30%情况下，使用成本下降为原来的三分之一，为太阳能在公路隧道照明领域进一步的推广应用从技术上铺平了道路。