Уличное освещение

Уличное освещение — искусственные источники света намеренно размещаемые в местах появления людей в целях улучшения оптической видимости в тёмное время суток. Средства уличного освещения получили широкое распространение и в настоящее время размещаются повсеместно, применяются на автомобильных и пешеходных дорогах, в общественных местах, на зданиях, в парках и везде где ведётся ночная деятельность человека. На сегодняшний день освещение, как правило, осуществляетсясветодиодными лампами закреплёнными на мачтах, столбах, путепроводах и других опорах. Лампы включаются ночью автоматически с помощью элементов системы управления освещением, либо вручную из диспетчерского пункта.

Виды освещения

Использование уличного освещения регулируется СНиП 23-05-95^[1], который был изменён в 2011 году, с целью разрешения широкого применения светодиодной техники.^[2]

Для освещения магистралей, кольцевых и других крупных автодорог используются фонари с рефлектором. Рефлектор необходим для концентрации света в направлении автодороги. Мощность лампы, устанавливаемой в фонарь, составляет 250—400 Ватт. Фонари устанавливаются на достаточно большой высоте для того, чтобы опоры можно было располагать на большом расстоянии друг от друга.
Для освещения второстепенных дорог может использоваться как рефлекторное, так и рассеянное освещение. Фонари снабжаются рельефным прозрачным плафоном, рассеивающим лучи на дальнее расстояние. Мощность ламп составляет 70—250 Ватт.
Для освещения пешеходных тротуаров, парков, лесов, велосипедных дорожек и остановок общественного транспорта используется рассеянное освещение. При конструкции таких фонарей особое внимание уделяется плафону, рассеивающему лучи. Обычно они делаются либо в форме шара, либо в форме цилиндра. Для большего рассеивания лучей света на плафоны цилиндрической формы устанавливаются прозрачные кольца, имеющие рельефную форму. Мощность используемых в таких фонарях ламп составляет 40-125 Ватт, в зависимости от дистанции, на которой установлены фонари друг от друга
Подсветка информационных объектов: номеров домов, дорожных знаков, наружной рекламы. Используются как информационные объекты с внутренней подсветкой, так и подсветка специальными лампами и прожекторами.
Архитектурное освещение (подсветка) — декоративная подсветка фасадов зданий и других архитектурных объектов.

Виды фонарей
Устройство уличного светильника с лампой ДНаТ
Светильник, снабжённый рельефным плафоном
Светильник, подвешенный на струне

В начале XXI века в большинстве уличных фонарей использовались дуговые лампы различных видов, в основном ртутные и натриевые. В настоящее время идёт активная замена дугового освещения на светодиодное. С 2010 года в России запущена программа внедрения уличного светодиодного освещения, что связано с открытием в Санкт-Петербурге завода по сборке светодиодных ламп «Оптоган». Первым городом в России, где было произведено массовое внедрение светодиодов в систему уличного освещения, стал Боготол^[3].

Уличные фонари могут устанавливаться на столбах, на стенах зданий и сооружений, а также подвешиваться на струнах.

Типы опор

Столбы
- Бетонные
- Металлические
- Древесные
Мачты
Тросы
Крепёжные кабели
Опоры
- Стены зданий и прочих строений

Фонарные столбы
Фонарь, работающий на природном газе
Освещение в сельской местности, фонарь ORZ 7-1-250
Столб с советской символикой, Каменск-Шахтинский
Столб железобетонный изогнутый. СПб
Фонарные столбы. Истад 2021.

Способы управления электропитанием

Для экономии электроэнергии глубокой ночью свет частично выключается

Автоматика: автоматическое включение и выключения ламп освещения производится либо по таймеру, либо при достижении определённого уровня освещённости, который контролируется с помощью датчика — например фотодиода. Также, возможно управление с помощью датчиков движения или присутствия, для экономии электричества и ресурса ламп.
Ручное управление: лампы включает диспетчер.

Для экономии электроэнергии, часть светильников может быть отключена в ночное время. При этом в вечерние и предутренние часы включены все линии, а в ночное время часть линий отключается, оставляя гореть от 1/5 до 1/10 ламп. Как вариант, в современных светильниках, предусмотрен режим сниженной мощности (горит отдельный маломощный дежурный светодиод). Линия, которая включена всю ночь, называется «ночной фазой», а отключаемая линия «вечерней фазой».

Отрицательные свойства уличного освещения

Ослепляющий фактор приводит к тому, что свет попадает в глаза прохожим, автомобилистам, вместо концентрации на дороге и освещаемых объектах. В результате воздействия ослепляющего фактора, свет бьет в глаза, контраст освещаемых объектов понижается, что затрудняет их видимость. В итоге, такое освещение приводит к повышенной опасности неверно освещенного участка дороги. Для снижения ослепляющего фактора нижняя часть фонаря должна быть плоской, исключая рассеивание в стороны, фонарь должен быть направлен строго вниз, без наклонов в стороны. Максимальный коэффициент ослепления регулируется СНиП.

Перерасход электроэнергии. Происходит в результате неверного выбора мощности ламп, неверной конструкции и направленности светильника, а также слишком большой высоты установки светильника. Зависимость освещенности от расстояния до освещаемого объекта квадратичная, в то время как зависимость освещенности от мощности практически линейная. Значительный вклад в перерасход электроэнергии вносит то, что свет продолжает гореть даже тогда, когда никому в таком количестве не нужен.

Световое загрязнение. Происходит из-за чрезмерной мощности ламп, неверной конструкции отражателя, а также неверной установки светильника, в результате чего часть света освещает ¨бесконечность¨. Также, часть света попадает на те объекты, которые освещать не требовалось. Световое загрязнение имеет многочисленные последствия для экологии и здоровья^[4].

Широкое внедрение энергосберегающих источников белого света, таких, у которых спектр значительно отличается от спектра естественного освещения, вносит вклад в ухудшение здоровья людей^[4].

История

Самые первые уличные фонари появились в начале XV века. По распоряжению мэра Лондона Генри Бартона в 1417 году стали вывешивать уличные фонари.

В начале XVI столетия жителей Парижа обязали держать светильники у окон, которые выходят на улицу. Первая система городского уличного освещения была создана ещё в XVII веке в Амстердаме, по инициативе Яна ван дер Хейдена^[5], который в первую очередь был известен как организатор городской пожарной охраны. В 1668 году он предложил установить уличные фонари, чтобы по ночам горожане не падали в каналы (набережные большинства каналов, которыми славится этот город, не имеют перил), для борьбы с преступностью и для облегчения тушения пожаров (так как при искусственном свете было легче координировать действия пожарных). Проект Ван дер Хейдена предусматривал установку двух с половиной тысяч масляных фонарей, конструкция которых была разработана им самим.

В 1669 году Ян ван дер Хейден получил должность Директора и инспектора городского освещения (directeur en opzichter van de Stadsverlichting), к которой прилагалось ежегодное жалование в размере двух тысяч гульденов^[6]. Фонари системы Ван дер Хейдена использовались в Амстердаме до 1840 года, после чего их сменили более современные светильники.

Очень скоро амстердамское новшество позаимствовали и другие города. В 1682 году город Гронинген заказал 300 фонарей конструкции Ван дер Хейдена. Не отставала и заграница: в том же году городское освещение системы Ван дер Хейдена было введено в Берлине.

В России уличные фонари появились при Петре I — в 1706 году в тогдашней столице — Санкт-Петербурге, на фасадах некоторых домов около Петропавловской крепости. Первые стационарные светильники появились на петербургских улицах в 1718 году. Регулярное уличное освещение было введено в 1723 году в тогдашней столице — Санкт-Петербурге, когда на Невском проспекте были установлены масляные фонари^[7].

«Днём рождения» городского освещения Москвы считается 25 октября 1730 года, когда Московский магистрат издал указ «О сделании для освещения в Москве стеклянных фонарей»^[8].

Поначалу фонари давали относительно мало света, поскольку в них использовались обыкновенные свечи и масло. Применение керосина позволило значительно увеличить яркость освещения. В 1765 году в Париже более 5500 свечных фонарей заменили на более эффективные масляно-рефлекторые, в которых свет отражался от установленной под определённым углом блестящей пластины-рефлектора. Постепенно такие фонари внедрялись и в других европейских городах^[9].

Газовые фонари появились в начале XIX века. Их изобретателем был англичанин Уильям Мердок. В 1807 году фонари новой конструкции были установлены на улице Пэлл-Мэлл и вскоре покорили все европейские столицы. Они были на порядок ярче масляных предшественников^[9]. Светильный газ получали сухой перегонкой (термическим разложением) древесины или каменного угля. В 1820 году каменноугольный газ был использован для уличного освещения Парижа. В России применение газа для освещения городских улиц началось в 1835 г. в Санкт-Петербурге^[10].

В эпоху электричества

В конце XIX века — с изобретением электричества и электрической лампы на смену газовым фонарям пришли фонари с электрическими лампами. Первые электрические уличные фонари в Москве появились в 1880 году^[11]. Во второй половине XIX века были разработаны два типа электрических ламп: угольная дуговая лампа (свет создаётся электрическим разрядом, проходящим между двумя угольными стержнями) и лампа накаливания (свет создаётся пропусканием электрического тока через проводник). Дуговые лампы потребляли слишком много энергии, поэтому со временем они уступили места более энергоэффективным лампам накаливания, которые постепенно распространялись в городах со второй половины XIX века^[12]^[9]. Первые электрические фонари по-прежнему зажигались фонарщиками вручную, как и газовые. В Москве централизованная система управления городским освещением, с помощью которой можно было включить и выключить фонари во всём городе сразу, была полностью реализована лишь в 1941 году^[9].

Необычный оранжевый свет импортных консольных светильников с натриевыми лампами высокого давления, которые были установлены в Москве в 1975 году на Охотном ряду и Лубянке, надолго стал визитной карточкой города.

В 1970-х годах известный американский специалист по ракетной технике Краффт Эрике^[англ.] предложил ночью освещать улицы городов из космоса отражённым солнечным светом при помощи специального спутника с очень большой отражающей поверхностью, названного автором Лунеттой, светящего в 10—100 раз ярче полной Луны. Предполагалось развернуть этот отражатель в 1987—1989 гг. с затратами порядка 15 млрд долларов^[13]^[14], однако проект не был осуществлён.