Уличное освещение: история и современность

Уличное освещение: фонари, столбы, лампы для дорог и тротуаров. Автоматическое включение с фотоэлементами и солнечными часами. История развития.

24 мин чтения

100%

Источник: Street light — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Поднятый источник света вдоль дороги или тропинки.

Уличный фонарь, столб освещения, фонарный столб, фонарь, светильник, осветительный столб или осветительный стандарт – это поднятый источник света, расположенный вдоль дороги или тропинки. Подобные светильники можно встретить и на железнодорожных платформах. С распространением электроснабжения в городах в развитых странах в XX веке, за этим последовало и уличное освещение, а иногда и опережало его. Многие фонари оснащены светочувствительными фотоэлементами, которые автоматически включают свет при необходимости, когда естественного освещения недостаточно, например, в сумерках, на рассвете или при ухудшении погодных условий. В старых системах освещения эту функцию мог выполнять солнечный циферблат. Все больше систем уличного освещения подключаются под землей, вместо прокладки кабелей между столбами. Уличное освещение играет важную роль в обеспечении общественной безопасности и снижении уровня преступности.

Доиндустриальная эпоха

Ранние лампы использовались в древнегреческой и древнеримской цивилизациях, где свет служил прежде всего для безопасности – защиты путников от спотыкания или удержания потенциальных грабителей. В то время преобладали масляные лампы, обеспечивавшие длительное и умеренное пламя. Раб, ответственный за зажигание масляных ламп перед римскими виллами, назывался фонарщиком. Однако жители Пекина могли первыми использовать «фиксированное освещение» (в отличие от ручных факелов и ламп) еще в 500 г. до н.э., используя полые бамбуковые трубы и естественные выходы газа для создания подобия уличных фонарей. Эдвин Хиткотт писал: «Римляне освещали улицы масляными лампами, и города от Багдада до Кордовы были освещены аналогичным образом, когда большая часть Европы жила в то, что сейчас не принято называть темными веками, но с точки зрения уличного освещения, они таковыми и были». Так называемые «проводники» сопровождали людей из одного места в другое по темным, извилистым улицам средневековых городов. До появления ламп накаливания в городах использовали свечи. Для обслуживания самых ранних ламп слуга обходил город в сумерках, зажигая каждую лампу. По некоторым сведениям, в Лондоне в 1417 году сэр Генри Бартон, лорд-мэр Лондона, распорядился об уличном освещении, хотя достоверных подтверждений этому нет. Общественное уличное освещение впервые было разработано в XVI веке и получило развитие после изобретения фонарей с оконцами из стекла Эдмундом Хемингом в Лондоне и Яном ван дер Хейденом в Амстердаме, что значительно увеличило количество света. В 1588 году парижский парламент постановил установить и зажигать факел на каждом перекрестке, а в 1594 году полиция заменила их фонарями. Однако в середине XVII века путешественники часто нанимали фонарщика, если им приходилось ночью передвигаться по темным, извилистым улицам. Король Людовик XIV санкционировал масштабные реформы в Париже в 1667 году, включавшие установку и обслуживание уличных фонарей и перекрестков, а также строгие наказания за вандализм или кражу светильников. К концу XVII века в Париже было более 2700 уличных фонарей. При этой системе улицы освещались фонарями, подвешенными на веревке на высоте 6 метров; в 1698 году английский путешественник с восторгом отметил: «Улицы освещаются всю зиму и даже при полной луне!». В Лондоне общественное уличное освещение было внедрено примерно в конце XVII века; в дневнике 1712 года записано, что «по всей дороге, через Хайд-парк к Кенсингтонскому дворцу королевы, были установлены фонари для освещения дорог в темные ночи». В 1745 году был представлен значительно улучшенный масляный фонарь, называемый ревербером, который в последующие годы был усовершенствован. Свет от этих реверберов был значительно ярче, и некоторые жаловались на блики. В 1798 году газ был использован для освещения главного здания литейного завода Сохо, а в 1802 году – внешней части в качестве публичной демонстрации газового освещения, что поразило местное население. Первое общественное уличное освещение газом было продемонстрировано 4 июня 1807 года Фредериком Альбертом Винзором на Пэлл-Молл в Лондоне. В 1811 году инженер Сэмюэл Клегг спроектировал и построил то, что сейчас считается старейшей в мире действующей газовой станцией. Газ использовался для освещения шерстяной фабрики в деревне Долфинхолм в Северном Ланкашире. Остатки станции, включая дымоход и газовое оборудование, внесены в Национальный реестр наследия Англии. Установка Клегга позволила владельцам здания сэкономить до 1500 свечей каждую ночь. Она также освещала дом владельца фабрики и улицу домов рабочих в Долфинхолме. В 1812 году парламент предоставил устав Лондонской и Вестминстерской газовой и коксовой компании, и была создана первая в мире газовая компания. Менее чем через два года, 31 декабря 1813 года, Вестминстерский мост был освещен газом. После этого успеха газовое освещение распространилось за пределы Лондона, как в Великобритании, так и за рубежом. Первым местом за пределами Лондона в Англии, где было газовое освещение, был Престон, Ланкашир, в 1816 году, где компания Preston Gaslight Company Джозефа Данна представила новое, более яркое газовое освещение. Еще одним ранним последователем стал город Балтимор, где газовые фонари были впервые продемонстрированы в музее Рембрандта Пила в 1816 году, а компания Peale's Gas Light Company of Baltimore предоставила первые газовые уличные фонари в Соединенных Штатах. В 1860-х годах уличное освещение появилось в Южном полушарии, в Новой Зеландии. Первым городом в мире с керосиновыми уличными фонарями в 1857 году стал Бухарест (Румыния) – «Бухарест вошел в историю как первый город в мире, внедривший масляное освещение, будучи освещенным 1000 керосиновыми лампами. За год до этого, зимой 1856 года, румынский инвестор Теодор Мехединтяну начал строительство первого нефтеперерабатывающего завода, оснащенного современным оборудованием, в Плоешти. Ему удалось завершить проект в 1857 году», – Румыния еще должна была стать первой страной в мире, построившей промышленный нефтеперерабатывающий завод, согласно Всемирной академии рекордов и была зарегистрирована как первая страна в статистике мирового производства нефти. Керосиновые уличные фонари были изобретены польским фармацевтом Игнацием Лукасевичем в городе Львове (Украина) в 1853 году. Его керосиновые лампы позже широко использовались в Бухаресте, Париже и по всей Европе. Он продолжил открывать первую в мире шахту в 1854 году и первый керосиновый нефтеперерабатывающий завод в 1856 году в Ясло (Польша). В Париже общественное уличное освещение впервые было установлено на крытой торговой улице Passage des Panoramas в 1817 году, тогда как частное газовое освещение ранее было продемонстрировано в доме на улице Сен-Доминик семнадцать лет назад. Первые газовые фонари на главных улицах Парижа появились в январе 1829 года на площади Карусель и улице Риволи, затем на улице Мира, площади Вандом и улице Кастильоне. К 1857 году Большие бульвары были полностью освещены газом; парижский писатель с восторгом писал в августе 1857 года: «То, что больше всего восхищает парижан, – это новое газовое освещение бульваров. От церкви Мадлен и до улицы Монмартр эти два ряда ламп, сияющие чистотой и белизной, производят чудесный эффект». Газовые фонари, установленные на бульварах и городских памятниках в XIX веке, дали городу прозвище «Город света». Нефтяной газ появился как конкурент угольному газу. В 1815 году Джон Тейлор запатентовал аппарат для разложения «масла» и других животных веществ. Общественное внимание было привлечено к «нефтяному газу» демонстрацией запатентованного аппарата в Apothecary's Hall Тейлором и Мартино.

Early lamps were used in the Ancient Greek and Ancient Roman civilizations, where light primarily served the purpose of security, both to protect the wanderer from tripping on the path over something or keeping potential robbers at bay. At that time, oil lamps were used predominantly, as they provided a long lasting and moderate flame. A slave responsible for lighting the oil lamps in front of Roman villas was called a lanternarius. However, denizens of Beijing could be the first to use "fixed position lighting" (unlike hand carried torches and lamps), as far back as 500 B. C., utilizing hollow bamboo as a piping and naturally occurring gas vents to create a kind of street lamp. In the words of Edwin Heathcote: "Romans illuminated the streets with oil lamps, and cities from Baghdad to Cordoba were similarly lit when most of Europe was living in what it is now rather unfashionable to call the Dark Ages but which were, from the point of view of street lighting, exactly that." So called "link boys" escorted people from one place to another through the murky, winding streets of medieval towns. Before incandescent lamps, candle lighting was employed in cities. The earliest lamps required that a lamplighter tour the town at dusk, lighting each of the lamps. According to some sources, illumination was ordered in London in 1417 by Sir Henry Barton, Mayor of London though there is no firm evidence of this. Public street lighting was first developed in the 16th century, and accelerated following the invention of lanterns with glass windows by Edmund Heming in London and Jan van der Heyden in Amsterdam, which greatly improved the quantity of light. In 1588 the Parisian Parliament decreed that a torch be installed and lit at each intersection, and in 1594 the police changed this to lanterns. Still, in the mid 17th century it was a common practice for travelers to hire a lantern bearer if they had to move at night through the dark, winding streets. King Louis XIV authorized sweeping reforms in Paris in 1667, which included the installation and maintenance of lights on streets and at intersections, as well as stiff penalties for vandalizing or stealing the fixtures. Paris had more than 2,700 streetlights by the end of the 17th century, Under this system, streets were lit with lanterns suspended apart on a cord over the middle of the street at a height of 20 feet (6 m); as an English visitor enthused in 1698, 'The streets are lit all winter and even during the full moon!' In London, public street lighting was implemented around the end of the 17th century; a diarist wrote in 1712 that 'All the way, quite through Hyde Park to the Queen's Palace at Kensington, lanterns were placed for illuminating the roads on dark nights.' A much improved oil lantern, called a réverbère, was introduced in 1745 and improved in subsequent years. The light shed from these réverbères was considerably brighter, enough that some people complained of glare. In 1798, he used gas to light the main building of the Soho Foundry and in 1802 lit the outside in a public display of gas lighting, the lights astonishing the local population. The first public street lighting with gas was demonstrated in Pall Mall, London on 4 June 1807 by Frederick Albert Winsor. In 1811, Engineer Samuel Clegg designed and built what is now considered the oldest extant gasworks in the world. Gas was used to light the worsted mill in the village of Dolphinholme in North Lancashire. The remains of the works, including a chimney and gas plant, have been put on the National Heritage List for England. Clegg's installation saved the building's owners the cost of up to 1,500 candles every night. It also lit the mill owner's house and the street of millworkers' houses in Dolphinholme. In 1812, Parliament granted a charter to the London and Westminster Gas Light and Coke Company, and the first gas company in the world came into being. Less than two years later, on 31 December 1813, the Westminster Bridge was lit by gas. Following this success, gas lighting spread outside London, both within Britain and abroad. The first place outside London in England to have gas lighting, was Preston, Lancashire in 1816, where Joseph Dunn's Preston Gaslight Company introduced a new, brighter gas lighting. Another early adopter was the city of Baltimore, where the gaslights were first demonstrated at Rembrandt Peale's Museum in 1816, and Peale's Gas Light Company of Baltimore provided the first gas streetlights in the United States. In the 1860s, streetlights were started in the Southern Hemisphere in New Zealand. The world's first city with kerosene public street lamps in 1857 – were lit the City of Bucharest (Romania) – "Bucharest made history as the first city in the world that introduced oil lighting, being illuminated with 1,000 kerosene lamps. The year before, in the winter of 1856, Romanian investor Teodor Mehedinteanu started the construction of the first refinery equipped with modern facilities in Ploiesti. He managed to complete the project in 1857", Romania yet to become the world's first country to build an industrial oil refinery according to the World Record Academy and was registered as the first country in world oil production statistics. Kerosene street lamps were invented by a Polish pharmacist Ignacy Łukasiewicz in the city of Lviv (Ukraine) in 1853. His kerosene lamps were later widely used in Bucharest, Paris, and across Europe. He went on to open the world's first mine in 1854 and the world's first kerosene refinery in 1856 in Jasło (Poland). In Paris, public street lighting was first installed on a covered shopping street, the Passage des Panoramas, in 1817, private interior gas lighting having been previously demonstrated in a house on the rue Saint Dominique seventeen years prior. The first gas lamps on the main streets of Paris appeared in January 1829 on the place du Carrousel and the Rue de Rivoli, then on the Rue de la Paix, place Vendôme, and rue de Castiglione. By 1857, the Grands Boulevards were all lit with gas; a Parisian writer enthused in August 1857: "That which most enchants the Parisians is the new lighting by gas of the boulevards From the church of the Madeleine all the way to rue Montmartre, these two rows of lamps, shining with a clarity white and pure, have a marvelous effect." The gaslights installed on the boulevards and city monuments in the 19th century gave the city the nickname "The City of Light." Oil gas appeared in the field as a rival of coal gas. In 1815, John Taylor patented an apparatus for the decomposition of "oil" and other animal substances. Public attention was attracted to "oil gas" by the display of the patent apparatus at Apothecary's Hall, by Taylor & Martineau.

Фарола Фернандина

Farola fernandina – это традиционный дизайн газового уличного фонаря, который по-прежнему популярен в Испании. По сути, это неоклассический французский стиль газовой лампы, появившийся в конце XVIII века. Она может быть как настенным кронштейном, так и отдельно стоящим фонарем. Основание отдельно стоящего фонаря изготавливается из чугуна и украшено картушем с двумя переплетенными буквами «F» – королевским монограммой короля Фердинанда VII Испанского, символизирующей также дату рождения его дочери, инфанты Луизы Фернанды, герцогини Монпансье.

Лампы дуги

Первое электрическое уличное освещение использовало дуговые лампы, первоначально называвшиеся "электрической свечой", "свечой Яблочкова" или "свечой Jablotchkoff", разработанной русским Павлом Яблочковым в 1875 году. Это была углеродная дуговая лампа, работающая на переменном токе, что обеспечивало равномерное выгорание обоих электродов. В 1876 году городской совет Лос-Анджелеса распорядился установить четыре дуговых фонаря в разных частях молодого города для уличного освещения. 30 мая 1878 года первые электрические уличные фонари в Париже были установлены на авеню де л’Опера и площади Этуаль, вокруг Триумфальной арки, в честь открытия Парижской всемирной выставки. В 1881 году, к Международной электрической выставке в Париже, уличные фонари были установлены на главных бульварах. Первыми улицами в Лондоне, освещенными электрическими дуговыми лампами, стали Виадук Холборн и набережная Темзы в 1878 году. К 1881 году было установлено более 4000 дуговых ламп, хотя к тому времени Фридрих фон Хефнер-Альтенек из Siemens & Halske разработал усовершенствованную дифференциальную дуговую лампу. Соединенные Штаты быстро перешли на дуговое освещение, и к 1890 году в США работало более 130 000 таких ламп, которые часто устанавливались на исключительно высоких башнях, создающих эффект лунного света. Дуговые лампы имели два основных недостатка. Во-первых, они излучали интенсивный и резкий свет, который, хотя и был полезен на промышленных объектах, таких как доки, был неудобен на обычных городских улицах. Во-вторых, они требовали частого обслуживания, поскольку углеродные электроды быстро выгорали. С появлением в конце XIX века дешевых, надежных и ярких ламп накаливания, дуговые лампы вышли из употребления для уличного освещения, но еще долгое время использовались в промышленности.

Инкаденсационное освещение

Первой улицей, освещенной лампой накаливания, стала Мосли-стрит в Ньюкасле. Улица была освещена на одну ночь лампой Джозефа Свана 3 февраля 1879 года. Таким образом, Ньюкасл стал первым городом в мире с улицей, освещенной электрическим освещением. Первым городом в Соединенных Штатах, успешно продемонстрировавшим электрическое освещение, был Кливленд, штат Огайо, с 12 электрическими фонарями, установленными вокруг дорожной системы Публичной площади 29 апреля 1879 года. В Уабаше, штат Индиана, 2 февраля 1880 года были установлены над зданием суда 4 дуговые лампы Brush мощностью 3000 свечей каждая, благодаря чему городская площадь стала "светлой, как днем". Кимберли, колония Кейп (современная Южная Африка), был первым городом в Южном полушарии и в Африке, получившим электрическое уличное освещение – 16 фонарей были впервые зажжены 2 сентября 1882 года. Эта система была второй в мире после системы Филадельфии, работавшей на муниципальном электроснабжении. В Центральной Америке, Сан-Хосе, Коста-Рика, осветил 25 ламп, работающих от гидроэлектростанции, 9 августа 1884 года. Нюрнберг стал первым городом в Германии с электрическим общественным освещением 7 июня 1882 года, за ним последовал Берлин 20 сентября 1882 года (только на площади Потсдамер-Плац). Темешвар (Тимишоара в современной Румынии) был первым городом в Австро-Венгерской монархии, получившим электрическое общественное освещение 12 ноября 1884 года; было использовано 731 лампу. 9 декабря 1882 года в Брисбене, штат Квинсленд, Австралия, впервые продемонстрировали электричество, установив 8 дуговых фонарей вдоль Куин-стрит-Молл. Электроэнергия для этих дуговых фонарей поступала от генератора постоянного тока Crompton мощностью 10 л.с., приводимого в действие паровой машиной Robey на небольшой литейной фабрике на Аделаид-стрит, принадлежащей компании J. W. Sutton and Co. В 1884 году в Уолхалле, штат Виктория, на главной улице были установлены две лампы компанией Long Tunnel (Gold) Mining Company. В 1886 году изолированный шахтерский городок Варатах в Тасмании первым получил обширную систему электрического уличного освещения. В 1888 году город Тамворт в Новом Южном Уэльсе установил большую систему освещения, охватывающую значительную часть города, с более чем 13 км улиц, освещенных 52 лампами накаливания и 3 дуговыми лампами. Благодаря этой системе, работающей на муниципальном электроснабжении, Тамворт получил звание "Первого города света" в Австралии. 10 декабря 1885 года Хернёсанд стал первым городом в Швеции с электрическим уличным освещением после ввода в эксплуатацию электростанции Gådeå.

The first street to be lit by an incandescent lightbulb was Mosley Street, in Newcastle. The street was lit for one night by Joseph Swan's incandescent lamp on 3 February 1879. Consequently, Newcastle has the first city street in the world to be lit by electric lighting. The first city in the United States to successfully demonstrate electric lighting was Cleveland, Ohio, with 12 electric lights around the Public Square road system on 29 April 1879. Wabash, Indiana lit 4 Brush arc lamps with 3,000 candlepower each, suspended over their courthouse on 2 February 1880, making the town square "as light as midday". Kimberley, Cape Colony (modern South Africa), was the first city in the Southern Hemisphere and in Africa to have electric streetlights – with 16 first lit on 2 September 1882. The system was only the second in the world, after that of Philadelphia, to be powered municipally. In Central America, San Jose, Costa Rica lit 25 lamps powered by a hydroelectric plant on 9 August 1884. Nuremberg was the first city in Germany to have electric public lighting on 7 June 1882, followed by Berlin on 20 September 1882 (Potsdamer Platz only). Temesvár (Timișoara in present day Romania) was the first city in the Austrian Hungarian Monarchy to have electric public lighting on 12 November 1884; 731 lamps were used. On 9 December 1882, Brisbane, Queensland, Australia was introduced to electricity by having a demonstration of 8 arc lights, erected along Queen Street Mall. The power to supply these arc lights was taken from a 10 hp Crompton DC generator driven by a Robey steam engine in a small foundry in Adelaide Street and occupied by J. W. Sutton and Co. In 1884 Walhalla, Victoria, Victoria, had two lamps installed on the main street by the Long Tunnel (Gold) Mining Company. In 1886, the isolated mining town of Waratah in Tasmania was the first to have an extensive system of electrically powered street lighting installed. In 1888, the New South Wales town of Tamworth installed a large system illuminating a significant portion of the city, with over 13 km of streets lit by 52 incandescent lights and 3 arc lights. Powered by a municipal power company, this system gave Tamworth the title of "First City of Light" in Australia. On 10 December 1885, Härnösand became the first town in Sweden with electric street lighting, following the Gådeå power station being taken into use.

Позднее развитие

Лампы накаливания в основном использовались для уличного освещения до появления ламп газоразрядного типа высокой интенсивности. Они часто работали в высоковольтных последовательных цепях. Последовательные цепи были популярны, поскольку более высокое напряжение обеспечивало больше света на потребляемый ватт. Кроме того, до изобретения фотоэлектрических регуляторов одним выключателем или часами можно было управлять всеми светильниками в целом районе. Чтобы избежать отключения всей системы при перегорании одной лампы, каждый уличный фонарь был оснащен устройством, обеспечивающим целостность цепи. Ранние последовательные уличные фонари были оснащены изоляционными трансформаторами, позволяющими току проходить через трансформатор независимо от работоспособности лампы. Позже был изобретен пленочный выключатель. Это был небольшой диск из изолирующей пленки, разделяющий два контакта, соединенных с двумя проводами, ведущими к лампе. Если лампа перегорала (разрыв цепи), ток в цепи становился равным нулю, в результате чего напряжение цепи (тысячи вольт) прикладывалось к изолирующей пленке, пробивая ее (согласно закону Ома). Таким образом, перегоревшая лампа исключалась из цепи, и электроснабжение восстанавливалось в остальной части района. В цепи уличного освещения был установлен автоматический регулятор тока, предотвращающий увеличение тока при перегорании ламп и продлевающий срок службы оставшихся ламп. При замене перегоревшей лампы устанавливался новый кусок пленки, снова разделяющий контакты в выключателе. Эта система была узнаваема по большому фарфоровому изолятору, отделявшему лампу и отражатель от крепежной скобы. Это было необходимо, поскольку два контакта в цоколе лампы могли находиться под напряжением в несколько тысяч вольт относительно земли.

Современные светильники

Сегодня уличное освещение обычно использует лампы высокой интенсивности. Низкотемпературные натриевые лампы (LPS) получили широкое распространение после Второй мировой войны благодаря низкому энергопотреблению и длительному сроку службы. В конце 20-го века предпочтение отдавалось натриевым лампам высокого давления (HPS), которые обладали теми же достоинствами. Такие лампы обеспечивают максимальное количество фотопической освещенности при минимальном потреблении электроэнергии. Два национальных стандарта допускают изменение освещенности при использовании ламп с разным спектром. В Австралии производительность ламп HPS должна быть снижена как минимум на 75%. В Великобритании освещенность снижается при более высоких значениях отношения S/P. Новые технологии уличного освещения, такие как светодиодные или индукционные лампы, излучают белый свет, обеспечивающий высокий уровень скотопических люмен. Общепринятой практикой является обоснование и внедрение более низкого уровня освещенности для дорожного освещения на основе увеличения скотопических люмен, обеспечиваемых белым светом. Однако эта практика не обеспечивает необходимого контекста для применения результатов лабораторных испытаний зрительной производительности в реальных условиях. Критические факторы, такие как зрительная адаптация, не учитываются при снижении уровней освещенности, что приводит к ухудшению зрительной производительности. Многие местные советы Великобритании реализуют масштабные программы замены на светодиодные светильники, и хотя на многих протяженных участках автомагистралей Великобритании уличные фонари демонтируются (поскольку они не нужны и создают световое загрязнение), светодиоды предпочтительны в районах, где освещение необходимо. Милан, Италия, стал первым крупным городом, полностью перешедшим на светодиодное освещение. В Северной Америке город Миссиссауга, Канада, был одним из первых и крупнейших проектов по переоборудованию на светодиодное освещение: с 2012 по 2014 год на светодиодную технологию было переведено более 46 000 светильников. Он также является одним из первых городов в Северной Америке, использующих технологию «Умный город» для управления освещением. Компания DimOnOff, базирующаяся в Квебеке, была выбрана партнером «Умного города» для этого проекта. В Соединенных Штатах город Энн-Арбор, штат Мичиган, первым в мегаполисе полностью внедрил светодиодное уличное освещение в 2006 году. С тех пор натриевые лампы постепенно заменяются светодиодными. Светодиодные светильники с питанием от фотоэлектрических элементов приобретают все большую популярность. Предварительные полевые испытания показали, что некоторые светодиодные светильники энергоэффективны и хорошо работают в тестовых условиях. В 2007 году коллектив Civil Twilight разработал вариант традиционного светодиодного уличного фонаря – лунный резонансный уличный фонарь. Эти светильники увеличивают или уменьшают интенсивность освещения в зависимости от лунного света. Такая конструкция уличного освещения позволяет снизить энергопотребление и световое загрязнение.

Today, street lighting commonly uses high intensity discharge lamps. Low pressure sodium (LPS) lamps became commonplace after World War II for their low power consumption and long life. Late in the 20th century high pressure sodium (HPS) lamps were preferred, taking further the same virtues. Such lamps provide the greatest amount of photopic illumination for the least consumption of electricity. Two national standards now allow for variation in illuminance when using lamps of different spectra. In Australia, HPS lamp performance needs to be reduced by a minimum value of 75%. In the UK, illuminances are reduced with higher values S/P ratio. New street lighting technologies, such as LED or induction lights, emit a white light that provides high levels of scotopic lumens. It is a commonly accepted practice to justify and implement a lower luminance level for roadway lighting based on increased scotopic lumens provided by white light. However, this practice fails to provide the context needed to apply laboratory based visual performance testing to the real world. Critical factors such as visual adaptation are left out of this practice of lowering luminance levels, leading to reduced visual performance. Many UK councils are undergoing mass replacement schemes to LED, and though streetlights are being removed along many long stretches of UK motorways (as they are not needed and cause light pollution), LEDs are preferred in areas where lighting installations are necessary. Milan, Italy, is the first major city to have entirely switched to LED lighting. In North America, the city of Mississauga, Canada was one of the first and largest LED conversion projects, with over 46,000 lights converted to LED technology between 2012 and 2014. It is also one of the first cities in North America to use Smart City technology to control the lights. DimOnOff, a company based in Quebec City, was chosen as a Smart City partner for this project. In the United States, the city of Ann Arbor, Michigan was the first metropolitan area to fully implement LED street lighting in 2006. Since then, Sodium vapor lamps were slowly being replaced by LED lamps. Photovoltaic powered LED luminaires are gaining wider acceptance. Preliminary field tests show that some LED luminaires are energy efficient and perform well in testing environments. In 2007, the Civil Twilight Collective created a variant of the conventional LED streetlight, namely the Lunar resonant streetlight. These lights increase or decrease the intensity of the streetlight according to the lunar light. This streetlight design thus reduces energy consumption as well as light pollution.

Измерение

Для преодоления разрыва между скотопической и фотопической функциями световой эффективности были созданы две очень похожие системы измерений, что привело к созданию Унифицированной системы фотометрии. Эти модели мезопического визуального восприятия проводятся в лабораторных условиях, где наблюдатель не подвергается воздействию уровней яркости, превышающих тестируемый. Для повышения точности этих моделей необходимы дальнейшие исследования, включающие такие факторы, как зрительная адаптация и биологические механизмы палочковых клеток, прежде чем они смогут достоверно предсказывать визуальную производительность в реальных условиях. Современное понимание зрительной адаптации и механики палочковых клеток указывает на то, что любые преимущества, связанные со скотопическим зрением, опосредованным палочками, трудно, если не невозможно, реализовать в реальных условиях при наличии источников света высокой яркости. Оценка эффективности наружного освещения (OSP) – это метод прогнозирования и измерения трех различных аспектов светового загрязнения: свечения, засветки и бликов. С помощью этого метода специалисты по освещению могут количественно оценить эффективность существующих и планируемых проектов освещения, чтобы минимизировать избыточное или навязчивое освещение, выходящее за пределы территории.

Преимущества

К основным преимуществам уличного освещения относятся предотвращение дорожно-транспортных происшествий и повышение безопасности. Исследования показали, что темнота является причиной многочисленных аварий и смертельных случаев, особенно с участием пешеходов; вероятность гибели пешеходов в темноте в 3–6,75 раза выше, чем при дневном свете. По крайней мере, в 1980-х и 1990-х годах, когда дорожно-транспортные происшествия были гораздо более распространены, уличное освещение снижало количество ДТП с участием пешеходов примерно на 50%. Кроме того, в 1970-х годах на освещенных перекрестках и развязках автомагистралей, как правило, происходило меньше аварий, чем на неосвещенных. Некоторые считают, что освещение снижает уровень преступности, что вполне ожидаемо. Города, поселки и деревни могут использовать уникальное расположение фонарных столбов для размещения декоративных или памятных баннеров. Многие населенные пункты в США используют фонарные столбы как инструмент для привлечения средств посредством программ спонсорства баннеров на фонарных столбах, впервые разработанных американским производителем баннеров для фонарных столбов.

Недостатки

Основная критика уличного освещения заключается в том, что при неправильном использовании оно может фактически приводить к авариям и создавать световое загрязнение.

Здоровье и безопасность

Есть три оптических явления, которые необходимо учитывать при установке уличного освещения. Наибольшую опасность представляет потеря ночного зрения из-за аккомодационного рефлекса глаз водителей. Когда водители выезжают из неосвещенной зоны в поток света от уличного фонаря, их зрачки быстро сужаются, чтобы приспособиться к более яркому свету, но при выезде из этого потока света расширение зрачков для адаптации к более тусклому свету происходит значительно медленнее, что приводит к ухудшению зрения при вождении. Кроме того, исследования показали, что зрачковые рефлексы более выражены, а восстановление зрения после воздействия света занимает больше времени при воздействии синего света по сравнению с красным. Это представляет собой постоянно растущий риск, поскольку источники света с высоким содержанием синего цвета становятся все более распространенными в дорожном освещении и фарах автомобилей. С возрастом скорость восстановления зрения снижается, что увеличивает время и расстояние, преодолеваемые водителем с ухудшенным зрением. Потеря ночного зрения также связана с визуальной адаптацией клеток сетчатки к более высокому уровню освещенности, обеспечиваемому уличными фонарями. Когда человек покидает освещенную область, клеткам сетчатки требуется время для адаптации, прежде чем они смогут воспринимать объекты и движение при более низком уровне освещенности в неосвещенных зонах. Помимо того, что дети могут забираться на столбы уличных фонарей ради развлечения, существуют и физические опасности, связанные с самими столбами. Опоры уличных фонарей представляют опасность столкновения для водителей и пешеходов, особенно для людей с плохим зрением или находящихся в состоянии алкогольного опьянения. Эту опасность можно снизить, проектируя опоры так, чтобы они разрушались при ударе (известные как хрупкие, складывающиеся или пассивно безопасные опоры), защищая их ограждениями или повышая видимость нижней части столбов. Сильные ветры или накопленная усталость металла также иногда приводят к падению уличных фонарей.

Астрономия

Световое загрязнение может скрывать звезды и мешать астрономическим наблюдениям. Вблизи астрономических телескопов и обсерваторий могут применяться натриевые лампы низкого давления. Эти лампы предпочтительнее ртутных и металлогалогенных, поскольку излучают менее интенсивный монохромный свет. Обсерватории могут отфильтровывать натриевую длину волны из своих наблюдений, практически исключая помехи от близлежащего городского освещения. Уличные фонари с полным отсечением также снижают световое загрязнение, уменьшая количество света, направленного в небо, что также повышает световую отдачу.

Экосистемы

Уличные фонари могут оказывать влияние на биоразнообразие и экосистемы, например, нарушая миграцию некоторых ночных перелетных птиц. В Нидерландах компания Philips обнаружила, что птицы могут дезориентироваться под воздействием красных длин волн уличного освещения, и в ответ разработала альтернативное освещение, излучающее только в зеленых и синих длинах волн видимого спектра. Лампы были установлены на острове Амеланд в рамках небольшого испытания. В случае успеха технологию можно будет использовать на судах и морских платформах, чтобы избежать привлечения птиц к открытому морю ночью. Уличные фонари могут негативно влиять на летучих мышей, и есть данные, свидетельствующие о том, что красный свет может быть наименее вредным для них. В результате в некоторых районах установили красные светодиодные уличные фонари, чтобы минимизировать воздействие на летучих мышей. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что уличные фонари в южной Англии оказывают негативное влияние на местные популяции насекомых. Уличные фонари также могут влиять на рост растений и численность насекомых, зависящих от растений как источника пищи.

Потребление энергии

По состоянию на 2017 год, 70% всей электроэнергии в мире вырабатывалось за счет сжигания ископаемого топлива – источника загрязнения воздуха и парниковых газов. Кроме того, во всем мире насчитывается около 300 миллионов уличных фонарей, потребляющих эту электроэнергию. Города изучают возможности более эффективного использования энергии, снижая потребление электроэнергии уличным освещением путем диммирования в часы пиковой нагрузки и перехода на светодиодные уличные фонари, которые освещают меньшую площадь с более низким уровнем освещенности. Многие муниципалитеты используют схему частичного ночного освещения, отключая свет в менее загруженные ночные часы, обычно с полуночи до 5:30 утра, как показано на знаке справа. Однако возникают вопросы о влиянии этого на уровень преступности. Типичное освещение дорог местного значения в штате Нью-Йорк обходится в 6400 долларов США за милю в год при использовании натриевых ламп высокого давления мощностью 8,5 кВт/милю или 4000 долларов США за милю при использовании светодиодных светильников мощностью 5,4 кВт/милю. Тем не менее, улучшения можно достичь за счет оптимизации направленности и формы освещения. Переход на широкоугольные светильники позволил удвоить расстояние между уличными фонарями во Фландрии с 45 м до 90 м, сократив ежегодные расходы на электроэнергию для уличного освещения до 9 миллионов евро для модернизированной сети протяженностью 2150 км, что соответствует примерно 4186 евро за километр.

Системы управления уличным освещением

Для управления и снижения энергопотребления системы городского освещения разработаны различные системы управления уличным освещением. Они варьируются от управления цепью уличных светильников и/или отдельных светильников с использованием специальных пускорегулирующих аппаратов и сетевых протоколов. Это может включать отправку и прием команд через отдельные сети передачи данных, по высоковольтной линии низкого напряжения или беспроводным способом. Контроллеры уличного освещения – это более продвинутые версии механических или электронных таймеров, ранее использовавшихся для включения и выключения уличного освещения. Они оснащены функциями энергосбережения, такими как адаптация к времени сумерек, ступенчатое включение или диммирование. Многие контроллеры уличного освещения имеют встроенные астрономические часы для определенного местоположения или подключение к глобальной системе позиционирования (GPS) для обеспечения оптимального времени включения/выключения и максимальной экономии энергии.

Аксессуары

Некоторые интеллектуальные контроллеры уличного освещения также оснащены глобальной системой мобильных коммуникаций (GSM), радиочастотной (RF) связью или службой передачи пакетов общего пользования (GPRS), с возможностью настройки параметров пользователем в зависимости от широты и долготы (в недорогих моделях), для более эффективного управления и обслуживания уличного освещения. Многие контроллеры уличных фонарей также комплектуются датчиками трафика для регулирования уровня освещенности в зависимости от интенсивности движения и экономии энергии путем снижения уровня освещенности в периоды отсутствия трафика. Соединенные Штаты, Канада, Индия и многие другие страны начали внедрять контроллеры уличного освещения в системы уличного освещения с целью энергосбережения, управления и обслуживания.

Экономика

Контроллеры уличного освещения могут быть дорогими по сравнению с обычными таймерами, их стоимость варьируется от 100 до 2500 долларов, однако большинство из них окупаются в течение 6 месяцев – 2 лет. Учитывая, что срок службы оборудования составляет от 7 до 10 лет, после окупания первоначальных инвестиций обеспечивается экономия энергии и средств.

Управление уличным освещением на основе изображения

Ряд компаний сейчас выпускает интеллектуальное уличное освещение, которое регулирует интенсивность света в зависимости от использования и присутствия людей, то есть автоматически распознает пешеходов, велосипедистов и автомобили, а также определяет скорость движения и освещает определенное количество фонарей впереди и меньше – позади, в зависимости от этой скорости. Кроме того, освещение адаптируется к дорожным условиям: например, снег увеличивает отражение, поэтому требуется меньшая яркость.

Цель

Существует три основных, четко различающихся способа применения уличного освещения, каждый из которых требует определенных типов светильников и их размещения. Использование неподходящих типов светильников может ухудшить ситуацию, снижая видимость или уровень безопасности.

Маяки

Небольшой постоянный свет на перекрестке двух дорог служит ориентиром, помогая водителю определить местоположение второстепенной дороги по мере приближения к ней, чтобы он мог регулировать торможение и точно знать, где повернуть, если он собирается съехать с главной дороги или заметить транспортные средства или пешеходов. Функция маячного огня – обозначить свое присутствие, и даже тусклый свет обеспечивает достаточный контраст с темной ночью для выполнения этой функции. Чтобы избежать опасности, возникающей при движении автомобиля сквозь яркий луч света, маячный огонь ни в коем случае не должен светить на главную дорогу и не должен быть слишком ярким на второстепенную дорогу. В жилых районах это обычно единственно подходящее освещение, и дополнительным преимуществом является освещение тротуаров для удобства пешеходов. На автомагистралях эту задачу обычно решают путем установки отражателей вдоль дорог.

Световые приборы

Из-за опасностей, описанных выше, дорожное освещение следует использовать экономно и только тогда, когда конкретная ситуация оправдывает увеличение риска. Обычно это происходит на перекрестках с множеством маневров и большим количеством дорожных знаков, где водителям необходимо быстро воспринимать большой объем информации, находящейся вне зоны действия фар. В таких ситуациях (например, на съездах и развязках автомагистралей) перекресток может быть освещен для обеспечения быстрой идентификации всех опасностей, а грамотно спроектированная система освещения предусматривает постепенное увеличение яркости примерно за четверть минуты до перекрестка и постепенное уменьшение после него. Основные участки автомагистралей остаются неосвещенными для сохранения ночного зрения водителей и повышения видимости встречных фар. Если на дороге есть крутой поворот, который не освещается фарами, оправданно использование освещения на внешней стороне поворота. Если необходимо осветить дорогу (например, из-за интенсивного и скоростного многополосного движения), чтобы избежать рисков, связанных с произвольным размещением фонарей, не следует использовать прерывистое освещение, поскольку оно требует постоянной перенастройки зрения, что приводит к усталости глаз и временной слепоте при переходе из освещенных участков в темноту и обратно. В этом случае система освещения разрабатывается таким образом, чтобы исключить необходимость использования фар. Обычно это достигается за счет ярких светильников, установленных на высоких мачтах на небольшом и регулярном расстоянии друг от друга, обеспечивая равномерное освещение на всем протяжении маршрута. Освещение распространяется от обочины до обочины.

Световые приборы для велосипедной дорожки

Были предложены и внедрены меры, стимулирующие использование велосипедов для повседневных поездок, включая освещение велосипедных дорожек для повышения безопасности в ночное время.

Использование в железнодорожном транспорте

Световые приборы, аналогичные уличным фонарям, используются на железнодорожных платформах станций под открытым небом. Их задача схожа с задачей сигнальных огней: они помогают машинисту видеть расположение станции ночью по мере приближения поезда, чтобы он мог регулировать торможение и точно знать место остановки. Освещение станции никогда не должно светить непосредственно на пути, и дополнительным преимуществом является освещение платформы для удобства ожидающих пассажиров.

Содержание

Системы уличного освещения требуют постоянного обслуживания, которое можно классифицировать как реактивное или профилактическое. Реактивное обслуживание – это непосредственная реакция на отказ освещения, например, замена разрядной лампы после перегорания или замена всего осветительного прибора после столкновения с транспортным средством. Профилактическое обслуживание – это плановая замена компонентов освещения, например, замена всех разрядных ламп в определенном районе города, когда они достигают 85% расчетного срока службы. В Соединенном Королевстве группа по связям с дорогами опубликовала Кодекс практики, рекомендующий конкретные процедуры реактивного и профилактического обслуживания. Некоторые уличные фонари в Нью-Йорке имеют оранжевый или красный свет на верхней части светильника или красный свет, прикрепленный к фонарному столбу. Это указывает на то, что рядом с этим фонарным столбом или на том же перекрестке находится вызов пожарной сигнализации. Другие уличные фонари имеют небольшой красный индикатор рядом с лампой; если этот индикатор мигает, это свидетельствует о проблеме с электрическим током.

Уличные фонари как общественные блага

Уличные фонари — типичный пример общественных благ, которые не являются исключаемыми и не обладают свойством соперничества в потреблении. Это означает, что производитель не может помешать тем, кто не платит, пользоваться ими, и потребление блага одним человеком не уменьшает возможности потребления его другим. Это создает проблему для правительств, поскольку ни одна частная компания не будет заинтересована в производстве уличных фонарей, поэтому большинство правительств берет на себя ответственность за их установку и обслуживание. Например, в Армении строительство и содержание инфраструктуры является обязанностью органов местного самоуправления.