≡

Задача уличных фонарей заменять солнце

Сегодня представить себе даже небольшой населенный пункт без уличного освещения достаточно сложно. Что уж говорить про густонаселенные города, где ритм ночной жизни зачастую не уступает дневному. Технический прогресс дошел до того, что ярко освещенными стали даже протяженные участки междугородних трасс, что, несомненно, положительно сказывается на безопасности дорожного движения.

Работа над созданием новых и усовершенствование старых источников света идет постоянно. Давайте же разберем лампы уличного освещения, которые сделали нашу жизнь намного удобнее и безопаснее.

Содержание

• Нормы и особенности уличного освещения
  • Общие требования
  • Как выбираются лампы для уличного освещения
  • Классификация уличных светильников
• Виды ламп, которые можно встретить на улицах городов
  • Лампа накаливания
  • Галогеновые светильники
  • Газоразрядные лампы
    • Ртутные лампы
    • Металлогалогенные лампы
    • Натриевые лампы
  • Лампы индукционного типа
• Светодиодные лампы

Нормы и особенности уличного освещения

Ярко освещенная городская улица

Давайте, прежде чем браться непосредственно за типы ламп, узнаем, что от них требуется в условиях эксплуатации на улицах.

Общие требования

Документом, устанавливающим нормы уличного освещения на территории Российской Федерации является ГОСТ Р 55844-2013. Если вас интересуют тонкости, то просим обращаться непосредственно к его тексту. Мы же назовем лишь основные требования.

Этот знак было бы видно даже без дополнительной подсветки

• Количества света от дорожных фонарей должно хватать, чтобы различать дорожную разметку и знаки уличного движения, а на пешеходных переходах – для того, чтобы различать лица прохожих.
• Фонари располагаются так, чтобы благодаря образуемой ими линии четко было видно направление движения трaнcпорта. Делается это для лучшей зрительной ориентации как водителей, так и пешеходов.
• На перекрестках, для улучшения освещения, ставятся самосветящиеся знаки, которые подвешиваются на высоте 5 м.

Уличные лампы освещения на переходах должны иметь другой цвет

• В таких опасных местах как пешеходные переходы (наземные), закругления дорог и перекрестки должны устанавливаться лампы, цвет которых будет отличен от основного дорожного освещения.
• Если у дороги проходит велодорожка, то ее необходимо осветить фонарями другого цвета, нежели дорогу.
• Если освещение на дороге и велодорожке отсутствует на основном протяжении, то на их пересечениях свет ставится в обязательном порядке.

Что касается самих ламп, то нет никакой привязки к их цвету, главное, чтобы приборы выдавали требуемую мощность, служили долго и окупались. Чем дольше служит лампа, тем реже придется производить замену — данная процеДypa сама по себе довольно затратна: это и приобретение новых ламп, и выезд специальной техники, и присутствие рабочих.

Как выбираются лампы для уличного освещения

Лампы энергосберегающие для уличного освещения помогаю городу экономить бюджет

Выбор типов ламп, конечно же, ложится на городские власти, так как средства на их приобретение  и установку выделяют они. Любая администрация довольна, когда сокращаются бюджетные расходы, поэтому приход современных, эффективных ламп на смену старым не заставляет себя ждать, однако критерии выбора не ограничиваются лишь экономическими соображениями.

Помимо этого в расчет берутся следующие факторы:

• Климатические условия – например, в холодных широтах, люминесцентные лампы горячего запуска могут попросту не стартовать, если температура воздуха окажется слишком низкой;
• Окружающая среда;
• Требуемая мощность;
• Особенности установки лампы.

Натриевая лампа уличного освещения – эффективный источник света

Лампа для уличного освещения постоянно эксплуатируется в сложных условиях, так что вывести ее из строя могут многие факторы – взять хотя бы высокую влажность. Поэтому так важно, чтобы эти приборы были надежно защищены.

Степень защищенности ламп указывается производителями в паспорте изделия, и обозначается она как IP. Этот показатель составляют две цифры, первая их которых (от 1 до 6) – это устойчивость к механическим повреждениям, а вторая (от 1 до 8) – влагонепроницаемость конструкции.

Совет! Чем значения выше, тем лучше. При этом соответственно, растет и цена изделия.

Классификация уличных светильников

Лампы уличного освещения устанавливаются на специальные столбы, завершающиеся фонарями, конструкция которых может отличаться в зависимости от расположения и назначения объекта. Всего различают три типа таких приборов.

Данный фонарь оснащен отражателем

• Первый вариант имеет рефлектор, или по-русски – отражатель, которых позволяет эффективно направлять световой поток в заданную область. В них ставят лампы мощностью от 250 до 400 Вт, и применяются они преимущественно на автомагистралях и широких городских улицах.

Данный фонарь светит во все стороны

• Ко второму типу относятся фонари уличного освещения рассеянного типа. Ставятся они на второстепенных дорогах и рассчитаны на мощность ламп от 75 до 250 Вт. Естественно, такие модели фонарей не имею рефлектора, однако на указанных участках дорог допускается применение и предыдущий тип приборов.

Уличный фонарь для освещения тротуаров и велосипедных дорожек

• Движение на пешеходных дорожках, в скверах, лесопарковых зонах и велосипедных дорожках не может вызвать аварий, поэтому требования к осветительным приборам здесь самые низкие. Устанавливаются тут обычно невысокие фонари рассеянного освещения, рассчитанные на работу с лампами мощностью от 45 до 125 Вт.

Как вариант, для освещения улиц города могут использоваться различные подвесные и консольные конструкции, которые подбираются согласно месту установки и возложенным на них задачам. Часто эти приборы используют не только в пpaктических, но и декоративных целях.

Среди них можно выделить следующие:

Данный светильник монтируется прямо на стену дома

• Фасадные светильники – предназначены для установки на ровные вертикальные поверхности, читай, стены зданий. Представлены, чаще всего, в виде прожекторов, задача которых освещать определенную зону.

Уличные потолочные светильники

• Уличные потолочные светильники, как не удивительно, предназначены для крепления на горизонтальные поверхности, например, на козырьки перед подъездами, на крыши террас и прочие места.

Фонарь подвесного типа

Повесить такой фонарь можно пpaктически везде. Они встречаются и в парках, и в частных домовладениях, так как красивы и многофункциональны.

Также можно было бы рассказать про всевозможные разновидности садовых светильников, но давайте не будем сильно отдаляться от темы и перейдем непосредственно к обзору ламп.

Виды ламп, которые можно встретить на улицах городов

Итак, виды ламп уличного освещения в зависимости от того, как они распределяют свет можно разделить на два типа: симметричные и круглосимметричные. Первые можно разделить на одно- и двухплоскостные.

Среди показателей фонарей также выделяют угол светового потока, силу света и кривую силы света (КСС). Однако эти классификации, скорее, второстепенные, так как первоочередную важность играет тип самой лампы.

Лампа накаливания

Мощность этой лампы составляет 1000 Вт

Сегодня эти лампы уже можно смело причислять к раритетным, так как их использование, особенно в уличном освещении, стремительно прекращается. Способствуют этому следующие недостатки.

• Во-первых, это низкий КПД – большая часть затрачиваемой на питание энергии выделяется в виде теплового излучения, однако справедливости ради стоит отметить, что солнце излучает свет точно таким же образом, поэтому свечение этих приборов так приятно человеческому глазу. При таком освещении человеком правильно воспринимаются цвета окружающих предметов, однако для уличного освещения эта особенность не так важна.
• Во-вторых и третьих, лампы накаливания, неэкономичны и выделяю много тепла, что вытекает из первой особенности. Нам известно, что для освещения улиц, особенно, для проезжей части требуется мощный световой поток. Если для его создания будет использована лампа накаливания, то фонарь будет сильно нагреваться.

Сегодня лампы накаливания Эдисона популярны как декоративное украшение

• Большое энергопотрeбление по сравнению с конкурентами, так и вовсе делают данный вариант неприемлемым, однако не так давно эти светильники занимали приличную нишу в уличном освещении.
• Но и это еще не все – срок службы лампы в среднем составляет 1000 часов, хотя цена на сам прибор достаточно низкая.

Галогеновые светильники

Галогеновая лампа

Галогеновые лампы для уличного освещения, по сути, усовершенствованные лампы накаливания, которые и света дают больше и служат в 2,5 раза дольше.

В колбу лампы закачан буферный газ (галоген), что и позволяет добиться такого эффекта. Используются такие приборы в уличных прожекторах, тех же фасадных фонарях, и в качестве декоративной подсветки. Для установки на высокие мачты освещения их не используют в виду наличия более эффективных решений.

Газоразрядные лампы

Лампа газоразрядная

Данный вид светильников включает в себя отличающиеся по строению и мощности варианты. Источником света в таких лампах является электрическая дуга, которая возникает в специальной газовой среде.

К их преимуществам можно отнести:

• Высокая эффективность (КПД) – на 1 ватт энергии они могут выдавать до 150 люмен.
• Срок службы, в зависимости от типа, может варьироваться от 3000 до 20000 часов.
• Стоимость таких ламп невысока, а качество из цветопередачи вполне приемлемое для уличного освещения.

Из недостатков следует выделить необходимость наличия пусковой аппаратуры, шумную работу и мерцание. Утилизация таких ламп ограничивается определенными правилами, ведь из разбитой колбы в воздух попадут пары ртути, воздействие которых губительно для живых организмов.

Давайте теперь пробежимся непосредственно по самим источникам света.

Ртутные лампы

Ртутные лампы энергосберегающие уличного освещения

Ртутная лампа газоразрядного типа представляет собой электрический источник света, свечение в котором происходит за счет возникновения газового разряда (протекание электрического тока через газообразное вещество, вследствие его достаточной ионизации) в парах ртути.

• В отечественной светотехнике для обозначения данных источников света используется аббревиатура РЛ (разрядная лампа) – данный термин применяется в документации и технической литературе.
• Данные лампы относятся к люминесцентным, что означает, что видимый спектр свечения и его цвет создаются за счет прохождения излучения (ультрафиолетового) через слой люминофора, которым покрыта колба лампы изнутри. Если данный слой удалить, то света мы пpaктически не увидим, так как основное излучение находится за спектром человеческого восприятия.

Данный тип используется в основном в помещениях

• Различают лампы низкого (РЛНД) и высокого (РЛВД) давлений. К первому типу относятся в основном люминесцентные лампы, которые мы привыкли видеть у себя дома: линейные (трубчатые), компактные (их часто называют энергосберегающими). Применяются они и в медицине – бактерицидные, кварцевые. Эти варианты нас интересуют мало.

Ртутная лампа высокого давления

• А вот второй вариант может гордо носить звание — энергосберегающие лампы для уличного освещения. Их подразделяют на варианты специального и общего назначения. Первые нас интересуют мало, так как используются в основном военными и на специализированных предприятиях, а вот вторые вниманием не обойдем.
• К их числу относятся всем известные ДРЛ (дуговые разрядные лампы) – такая лампа представлена на фото выше. Именно они активно применяются для уличного освещения, однако в последнее время их позиции сильно потеснили натриевые и металлогалогенные светильники, о которых мы поговорим чуть позже.
• Первые ДРЛ лампы имели два электрода, а для их зажигания требовался высоковольтный импульсный источник, в качестве которого использовалось специальное пусковое устройство ПРУЛ-220. Кстати, срок его службы был ниже, чем у самой лампы, что обусловлено уровнем технического развития тех времен, из-за чего в конце 70-х годов было решено прекратить выпуск двухэлектродных моделей.

Схема включения четырехэлектродной лампы

• К ним на смену пришли модели с четырьмя электродами, которые не требовали наличия внешних пусковых агрегатов, а ограничивались лишь регулятором в виде дросселя, включенного с лампой последовательно.
• В последнее время на рынке появились трехэлектродные лампы с одним зажигающим электродом, эффективность которых перед предыдущим вариантом выражается только в большей технологичности производства – показатели мощности и эффективности абсолютно одинаковые.

Давайте вкратце опишем принцип действия данного источника света:

• Итак, внутри лампы имеется горелка, которая представляется собой колбу из прозрачного тугоплавкого материала, обычно кварцевого стекла.
• Внутрь этого элемента закачана определенная порция инертного газа, а также вводится металлическая ртуть в виде небольшого жидкого шарика.

Интересно знать! В уже работавшей лампе, при остывании, ртуть может находиться в виде налета на внутренних стенках колбы или электродах.

• На лампу подается питание. При этом между зажигающим и основным электродами, расположенными близко, возникает тлеющий разряд. То есть расстояние маленькое, а значит напряжение пробоя низкое.
• Из-за этого в полости РТ (колбы) возникает достаточно большое количество носителей заряда, что способствует возникновению пробоя и между основными электродами такого же тлеющего разряда, который пpaктически мгновенно переходит в дуговой.

За цвет лампы отвечает химический состав люминофора

• При этом стабилизация работы лампы наступает лишь спустя 10-15 минут. За это время ток на ней существенно превышает номинальный, и ограничивает его лишь сопротивление пускорегулирующей аппаратуры.
• Время стабилизации работы напрямую зависит от температуры окружающей среды – тем теплее, тем быстрее происходит процесс.
• Как уже говорилось, дуга создает мощное ультрафиолетовое излучение, которое возбуждает свечение люминофора, который наносится на внутреннюю стенку внешней колбы.

Ртутные лампы сильно зависят от питающего их напряжения – его отклонение на 10-15% процентов допускается. При этом наблюдатель может видеть, что меняется и световой поток лампы – на 25-30%.

Совет! Если питающее напряжение упадет ниже 80% от номинала, то лампы могут вовсе не стартовать, а уже горящие просто погаснут.

Горение лампы вызывает ее высокий нагрев, что требует применения термостойких проводов в самом фонаре, что, как понимаете, его удорожает. В таких лампах можно наблюдать такой эффект, что в горячем состоянии ее невозможно запустить, из-за возрастающего напряжения пробоя, поэтому перед повторным запуском требуется остывание.

Интересно знать! Согласно международным договоренностям об экологической безопасности, Россия снимет с производства такие лампы уже к 2020 году.

Металлогалогенные лампы

Еще одна разновидность газоразрядной лампы

Данный тип ламп обозначается как ДРИ, а расшифровывается это – дуговая ртутная с изолирующей добавкой. Конструктивно она мало чем отличается от рассмотренной выше ДРЛ, кроме того, что в горелку дополнительно вводятся галогениды некоторых металлов, например, натрия, индия или таллия, благодаря чему и получается более высокая световая отдача прибора. При этом не теряется цветность излучения, что немаловажно.

Срок службы таких ламп составляет около 8-10 тысяч часов. В лампах ДРИ применяют сегодня горелки из специальной керамики, которые переносят химические реакции с функциональным веществом намного лучше, чем кварцевое стекло, однако это не значит, что нельзя купить другой вариант, ведь стоить он будет куда дешевле.

Для старта такой лампы помимо дросселя применяется ИЗУ (импульсное зажигающее устройство).

Натриевые лампы

Следующим типом газоразрядных ламп, которые считаются едва ли не самыми эффективными, являются натриевые.

Лампы наружного освещения натриевые

• Газовый разряд в этих лампах проходит не через пары ртути, а натрия, чье резонансное излучение и является преобладающим видимой части спектра, исходящего от лампы – их свет желто-оранжевый.
• Излучение является монохроматичным, из-за чего качество цветопередачи находится на низком уровне. Именно поэтому натриевые лампы и используются в основном для наружного уличного освещения.
• Стоит отметить, что в условиях тумана желтое излучение показывает себя куда лучше, чем остальные аналоги.
• Эти приборы дают свет, который мерцает с удвоенной частотой питающей сети – в нашем случае это 120 раз в секунду.
• НЛ также могут быть высокого и низкого давления.
• Они обладают завидной эффективностью – для ламп высокого давления этот показатель составляет 150 Лм/Вт, а для низкого 200.
• Средний срок службы ламп составляет 25-30 тысяч часов – экономия существенная.

В список газоразрядных ламп для уличного освещения можно внести ксеноновые варианты. Принцип их работы такой же, только заполнена колба ксеноном. Свечение такой лампы очень яркое и имеет оттенок близкий к дневному свету.

Лампы индукционного типа

Фонарь уличного освещения с индукционными лампами

Данный тип ламп, в отличие от остальных не имеет электродов. Источником света в них служит плазма, которая возникает за счет ионизации газа посредством высокочастотного магнитного поля.

В состав лампы входят следующие элементы:

• Газоразрядная трубка, внутренние стенки которой при необходимости покрываются люминофором;
• Катушка индуктивности (первичная обмотка трaнcформатора) – вторичной обмоткой, по сути, является полость колбы;
• Электронный генератор, который создает высокочастотный ток для питания катушки;
• Ферромагнитные экраны и сердечники – для уменьшения рассеивания магнитного поля.

Горит лампа так:

• Генератор создает импульсы электрического тока необходимой частоты.
• Данный ток протекает по обмотке накачки (по катушке), при этом создается магнитное поле, которое изгибается вместе с обмоткой;
• «Вторичная обмотка», которую представляет ионизированный газ в трубке, короткозамкнут.
• Напряжение электрического поля в газе при этом растет до тех пор, пока не достигает величины пробоя. При этом газ становится низкотемпературной плазмой.
• Плазма является прекрасным проводником электричества, поэтому в ней начинает течь ток, а соответственно, выделяться энергия – образуется устойчивый плазменный шнур.
• При этом атомы газа начинают излучать фотоны с определенной длиной волны (зависит от типа газа).
• Преобразование ультрафиолета в видимый свет происходит за счет того же люминофора.

Благодаря своей конструкции индукционные лампы обладают огромным сроком службы – от 60 до 150 тысяч часов. Их светоотдача составляет 80 люмен на ватт.

Лампы мгновенно запускаются и гаснут, не требуя времени на разогрев. Количество циклов включение не ограничено. Цветопередача и инструкция по утилизации такие же, как и у ртутных ламп, так как применяются те же газы и люминофоры.

Светодиодные лампы

Ну, и завершает наш обзор венец светотехники – светодиодные светильники.

Светодиодный фонарь

Использовали мы такие громкие слова неспроста, так как этот источник света сильно потеснил в последние годы своих конкурентов. Он относительно недорог, очень долговечен и универсален.

• Светятся светодиоды благодаря тому, что сделаны они из таких полупроводниковых материалов, которые излучают определенный спектр света при прохождении через них электрического тока, например, арсенид галлия.
• Светодиодные лампы имеют очень низкое энергопотрeбление и высокую светоотдачу.
• Срок их службы может достигать 80000 часов, при условии соблюдения режима питания и температуры нагрева.
• Такие лампы выделят намного меньше тепла, чем те же лампы накаливания.
• Они имеют высокую механическую прочность, экологически безопасны и в отличие от люминесцентных светильников избавлены от сложной пускорегулирующей аппаратуры (не все) – включение в сеть можно выполнить даже через простой диодный мост. Естественно, качество питающей схемы напрямую влияет на стоимость ламп – ее основная задача выдавать приемлемый для работы ток.

Недостатки у такого оборудования тоже имеются, и их много – назвать хотя бы отсутствие нужных частот в спектре, на которые реагирует зрачок человека, высокую цену, боязнь высоких температур, а как следствие необходимость в эффективных охлаждающих системах, и изначальную высокую стоимость. Но огромное энергосбережение все равно перевешивает чашу весов.

Итак, мы разобрали основные лампы для фонарей уличного освещения. Как видите, вариантов много, и используются они в зависимости от текущих задач. Если тема вам показалась интересной, то можете расширить свои познания, просмотрев видео в этой статье, ну, а мы прощаемся с вами. Всего хорошего!