Уличное освещение: виды, требования, примеры реализации

Уличное освещение – часть современной жизни; оно необходимо везде, где есть человек – от города до маленькой деревни.

Его основная функция – создание искусственного светового потока, который отвечает нормативным требованиям и обеспечивает необходимый уровень безопасности на автодорогах и пешеходных зонах в темное время суток.

Утилитарное городское уличное освещение реализуется, при помощи фонарных столбов, опор с консольными светильниками и мачт освещения. В случае планирования декоративного освещения применяются различные декоративные светильники с разной степенью освещенности, цветом, формой и местом установки.

Уличный фонарь

Освещение улиц включается/отключается вручную, т.е. диспетчером или автоматически: схемы с фотоэлементом или на солнечных батареях.

Cодержание

История

История развития уличного освещения:

в 1417 году в Лондоне по указанию мэра вывешены первые уличные фонари;
в начале 16 века в Париже жителей города обязали выставлять светильники к окнам, которые выходят на улицу, тем самым создавая искусственное освещение;
в 1668 году в Амстердаме начальником пожарной охраны Яном Ван дер Хейденом разработан первый масляный уличный фонарь.

Впоследствии им же предложена и реализована система уличного освещения города, которая предполагала установку 2500 фонарей. Это снизило уровень преступности в городе, облегчало действия при пожаре и помогло горожан не падать ночью в каналы.

Масляные фонари получили широкое применение, несмотря на свой тусклый свет и использовались до 1840 года. Затем были заменены на более современные светильники.

в 1682 году Берлин реализовал систему уличного освещения, заимствованную у Амстердама.
в 1706 году в России в Санкт Петербурге при Петре I установлены первые уличные фонари на фасадах домов, окружающих Петропавловскую крепость.

Первый уличный масляный фонарь

В 1718 году в Санкт Петербурге установлены первые стационарные уличные светильники.
В 1723 году в Санкт Петербурге установлены масляные фонари для освещения Невского проспекта.

Первое освещение Невского проспекта

25 октября 1730 года подписан указ о реализации городского освещения в Москве.
В начале 19 века англичанин Уильям Мердок изобрел первый газовый фонарь, который обладал более ярким светом, по – сравнению с масляным и керосиновым.
В 1807 году газовые фонари установлены практически во всех европейских столицах, в 1839 году – в Санкт Петербурге.
В конце 19 века изобретен первый электрический фонарь
В 1879 году в Санкт Петербурге на Литейном мосту установлены первые электрические фонари, разработанные П.Н. Яблочковым.

П.Н. Яблочков, фонарь (свеча) Яблочкова, первое освещение Литейного моста в Санкт — Петербурге (слева направо)

В 1880 году в Москве на Охотном ряду и Лубянке установлены электрические фонари с импортными натриевыми лампами высокого давления, излучающими оранжевый свет.
В 1883 году фонари Яблочкова освещают Невский проспект Санкт Петербурга.

Требования к лампам уличного освещения

Лампы уличного освещения отвечают за безопасность дорожного движения, поэтому при их выборе важны следующие параметры:

простота в проведении технического обслуживания и замене перегоревшей лампы;
степень защиты светильника от пыли и влаги не менее IP65;
высокая устойчивость к перепадам температур и порывам ветра;
низкий уровень потребления электрической энергии при сохранении интенсивного светового потока;
долговечность в работе.

Основной параметр характеризующий световой поток, падающий от осветительного прибора на поверхность (дорога, тротуар, пешеходный переход и т.д.) это горизонтальная освещенность.

Значение освещенности измеряется люксметром. Нормативные значения, методы расчета и параметры осветительных приборов прописаны для каждого участка в ГОСТ Р 55706-2013 и СП 52.13330.2016.

Для магистральных дорог и улиц общегородского назначения значение средней освещенности находится в пределах от 15 до 20 лк. Для районного назначение в пределах от 10 до 15 лк и для улиц и дорог местного назначения – от 4 до 6 лк. Показатель напрямую зависит от интенсивности движения транспорта, т.е. чем больше единиц транспорта проезжает по участку дороги за один час, тем выше показатель средней освещенности.

В зависимости от вида улицы и дороги, их назначения инструкцией СН 541-82 определяется расстояние от опоры до объекта освещения, расстояние между опорами, направленность и интенсивность светового потока.

Виды уличных светильников

В зависимости от места установки и типа крепления фонари уличные делятся на:

Грунтовые. Имеют острую ножку, устанавливаются в грунт. Используются как элемент ландшафтного дизайна для подсветки дорожек, цветников, фасадов. Для получения необходимого эффекта подсветки желательно использовать не один, а несколько грунтовых светильников, установленных на небольшом расстоянии друг от друга. При выборе важно уделить особое внимание устойчивости материала, из которого изготовлены фонари, к неблагоприятным погодным условиям, ультрафиолету и физическим повреждениям.

Грунтовые светильники

Встраиваемые. Предназначены для освещения садовых дорожек, бассейнов и фонтанов, имеют влагонепроницаемый корпус.

Встраиваемые светильники

Подвесные. Это декоративные светильники для сада, оборудованные длинным подвесом для крепления к потолку. Они будут красиво смотреться на веранде, террасе, в беседке.

Подвесной фонарь

Фасадные. Используются для подсветки фасада дома и других строений. Крепятся на стене, могут быть поворотными или стационарными.

Подсветка фасада дома

Настенные. Настенные фонари красиво смотрятся у входной двери, на стенах беседки или веранды. В зависимости от дизайна участка можно подобрать светильники «под старину» или в современном стиле.

Настенные фонари

Наземные фонари. Как правило, имеют основание в виде столба различной длины. Уличные наземные фонари предназначены для освещения большой площади, поэтому мощность у них выше, чем у других видов светильников. При их выборе надо ориентироваться на устойчивость и долговечность материла, а также экономность расхода электроэнергии.

Наземный фонарь в саду

Наземный светильник парковый «Шар»

Консольные светильники. Могут иметь различный вид и форму, объединяет их устройство крепления. С помощью консольного элемента такие светильники закрепляются на столбики или опоры, которые покупаются отдельно или изготавливаются самостоятельно, например, из дерева. Их можно установить вдоль забора или дорожки.

Консольный светильник

Классификация освещения на улице

Типы осветительных приборов, их мощность, дизайн, правила монтажа и много другое зависит от объекта освещения. Виды уличного освещения:

Дворовое

Дворовое освещение предназначено для создания искусственного светового потока на прилегающей придомовой территории, подъездных путях, детских площадок и т.д. Создание освещения увеличивает уровень безопасности в темное время суток.

Для дворового освещения используют фонарные столбы, настенные фонари, прожекторы, более редко элементы дизайнерского освещения и подсветки. Уличные светильники оборудованы антивандальной системой и высокой степенью защиты.

Для освещения входной группы в подъезд дома используют настенные светильники типа ЖБУ. Он обладает теплым белом светом, не раздражающим глаз человека, и создает хорошую видимость в условиях плохой видимости (снегопад, туман, дождь).

Дворовое освещение

Дорожное

Дорожное освещение четко определено правилами и должно обеспечивать уровень безопасности участников дородного движения (водители, пешеходы).

На участках с большой интенсивностью движения (автомагистрали, городские дороги) используют светильники с рефлектором. Это помогает «собрать» световой поток не рассеивая его. Таким образом, устанавливая светильник на большой высоте, освещается большой участок дороги, и увеличивается расстояние между опорами.

Для дорог с меньшей интенсивностью используют светильники с рефлекторным и рассеянным освещением.

Сегодня при монтаже уличного дорожного освещения используют светодиодные светильники, т.к. они обладают стабильным световым потоком, яркостью, долговечны и энергоёмкие.

Дорожное освещение

Пешеходные переходы, тротуары

Для освещения пешеходных переходов, тротуаров, велосипедных дорожек, площадок используют светильники с рассеянным освещением. Это позволяет рассеять свет на большое расстояние.

Для освещения пешеходного перехода используют светодиодные прожекторы с направленным световым потоком поперек оси дорожного пути, тем самым водитель видит пешехода на дальнем расстоянии.

Освещение тротуара

Освещение пешеходного перехода

Декоративное

Декоративное освещение не несет в себе функций утилитарного освещения, скорее оно призвано подчеркнуть особенности архитектурного строения, ландшафтного дизайна или садово-парковых зон.

Для его реализации используют светодиодные ленты, точечные «напольные» светильники, фонари на низких ножках, в отдельных случаях разноцветные лампы.

Декоративное освещение

Виды источников света

Накаливания

Известная всем лампа накаливания конструктивно состоит из цоколя, нити накаливания и колбы, заполненной инертным газом. При подаче электрической энергии нить накаливания нагревается, тем самым создавая свечение.

Такие лампы редко используются для наружного освещения, так как обладают большой теплопотерей, соответственно для создания необходимого светового потока требуется приложить большие мощности.

Лампа накаливания

Газоразрядные лампы

Дуговая ртутная люминесцентная лампа (ДРЛ) состоит из цоколя, кварцевой горелки, стеклянной колбы. Последняя покрыта изнутри ультрафиолетом и заполнена инертным газом (азотом). Кварцевая горелка наполнена аргоном с частичками ртути, именно в ней при подаче электрической энергии происходит разряд с последующим горением дуги. Свечение от горения дуги преобразуется ультрафиолетом в световой спектр.

Для запуска, стабилизации рабочего тока и защиты от перегорания газоразрядные лампы оборудованы пускорегулирующей аппаратурой (ПРА). В случае ламп ДРЛ она представлена дросселем, который подключается последовательно к питающей сети.

Лампа ДРЛ

Такие лампы обладают ярким световым потоком и большими мощностями, что приводит к нагреву её конструкции и сопряженных частей.

Применяются для освещения автодорог, магистралей, улиц, парков, пешеходных переходов.

В целях поддержания экологической безопасности сегодня производители уходят от эксплуатации ртутных ламп.

Дуговая натриевая трубчатая лампа (ДНаТ) относится к газоразрядным лампам высокого давления. Её конструкция и способ подключения к электрической сети аналогичны лампам газоразрядного типа. Исключение состоит лишь в том, что газовый разряд происходит в парах натрия, а не ртути, как в лампах ДРЛ.

ПРА для ламп ДНаТ представлена в виде последовательно соединенного дросселя и импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Последний формирует и подает в лампу высокочастотный импульс напряжения, с помощью которого зажигается дуга и происходит горение лампы.

Лампа ДНаТ

За счёт своей высокой мощности и света желто-оранжевого оттенка применяются непосредственно для освещения улиц. Не рекомендуется использовать такие лампы для бытового назначения.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) по своей конструкции и принципу действия схожи с газоразрядными лампами. Её отличие в изогнутом трубчатом исполнении колбы и встроенной ПРА, которая представлена дросселем.

Люминесцентные лампы известны малым потреблением электрической энергии. Они обладают высокой светоотдачей и стабильным световым потоком. Применяются для освещения парков, придомовых территорий, фасадной или декоративной подсветки.

Лампа КЛЛ

Металлогалогенные лампы (МГЛ) аналогичны по конструкции и принципу работы газоразрядным лампам высокого давления. Отличие состоит в наличии специальных излучающих добавок (йодид натрия) в парах ртути.

Рабочие характеристики лампы не зависят от окружающей среды. Они имеют стабильный световой поток, хорошую светоотдачу и цветопередачу.

К минусам относится срок службы, ограниченный количеством включений/отключений лампы.

Применяется для освещения автомагистралей, стадионов, больших открытых площадок.

Лампа МГЛ

Светодиодное

Несмотря на популярность, которую получило светодиодное освещение дорог, сегодня процесс их деградации становится всё чаще. Под деградацией светодиода понимается изменение его рабочих и технических характеристик: уменьшение светового потока, пробой полупроводников.

Одна из частых причин деградации это некачественная сборка светильника и применение составных частей низкого качества.

При использовании плохого драйвера, отвечающего за степень нагрева диода и отвод тепла, происходит перегрев диода и, как следствие, его выход из строя (пробой).

Не редко в целях удешевления светодиодного светильника изготовители устанавливают диоды близко друг к другу, что также приводит к их перегреву.

Важно отдавать предпочтение проверенным маркам, которые соблюдают правила сборки и не экономят на составляющих деталях.

Ксеноновые

Ксеноновая лампа конструктивно состоит из вакуумной колбы, выполненной из кварцевого стекла и заполненной ксеноном. Внутри колбы расположены два электрода из вольфрама с примесями тория. Такая конструкция позволяет выдержать большое давление внутри колбы при горении дуги, которое создает световой поток.

Ксеноновые лампы обладают большими мощностями, устойчивым световым потоком яркого белого света. Экономны в потреблении электрической энергии и имеют долгий срок службы.

Минус такой лампы в наличии высокого давления, которое может привести к её взрыву.

Применяется для уличного освещения автодорог, пешеходных зон и переходов, парковых зон.

Ксеноновая лампа

Индукционные

Индукционная лампа состоит из газоразрядной колбы, наполненной ионизированным газом. Внутренний слой колбы покрыт светоотражающим покрытием (люминофор или кремний). Внутри размещен электронный генератор, который подает высокочастотный ток на первичную катушку, роль вторичной катушки выполняет полость колбы.

Высокочастотный электрический ток подается через генератор на первичную катушку лампы. Вторичная катушка – ионизированный газ накоротко замкнута. В колбе возникает высокочастотный магнитный поток, который в определенный момент приводит к пробою газа и начинается его ионизация. Происходит свечение лампы.

Лампы имеют высокую цветопередачу, световой поток и яркость, долгий срок службы, неограниченное число включений/отключений. К минусам относится необходимость специальной утилизации из-за содержания ртути.

Применяется в местах, где необходима высокая светоотдача: автодороги, тоннели, пешеходные переходы, автостоянки, открытые складские помещения, стадионы.

Светильники с индукционной лампой

Разновидности светильников

Современное городское освещение реализуются при помощи светильников и фонарей, которые разделены на следующие типы:

торшерные. Один или несколько осветительных устройств устанавливаются на опору высотой от 70 см до 500 см. Свет распределяется равномерно сверху вниз. Применяются для уличного освещения пешеходных, парковых, садовых зон, детских площадок, скверов.

Торшерный фонарь

Фасадные. Светильник крепится при помощи кронштейна к фасаду дома. Применяются для освещения входных групп, подсвечивания информационных указателей и вывесок.

Фасадный фонарь

Ландшафтные. Имеют различные варианты исполнения, т.к. применяются для декоративной подсветки элементов ландшафта в парках, скверах.

Ландшафтный фонарь

Магистральные. Светильники устанавливаются на высокие опоры вдоль автомагистралей и дорог. Обладают мощным световым потоком, направленным сверху вниз на проезжую часть.

Магистральный фонарь

Виды современных уличных прожекторных светильников зависят от:

используемых ламп (МГЛ, светодиодные, натриевые и т.д.);
распределения света (одно-двухплоскостные);

В зависимости от мощности, применяются прожекторы для освещения различных площадок от входа в подъезд до больших стадионов.

Умное освещение

Постоянно включать и выключать уличное освещение вручную – занятие не для слабонервных. Да, одну-единственную лампочку над крыльцом можно включать и выключать лично, но что делать, если на участке выстроена целая система освещения с десятком и более светильников? Надо как-то автоматизировать процесс включения/выключения освещения, и сделать это помогут следующие приспособления:

фотореле позволяет определить наступление сумерек и включить освещение. С наступлением рассвета лампочки сами погаснут. Само реле устанавливается в электрический щит, а датчик устанавливается в любом удобном на участке месте;
астрономическое реле берет за основу не информацию об уровне освещения, а данные о географических координатах местности, которые вводятся вручную. Микропроцессор высчитывает время заката и рассвета в определенный день года и дает команды включать или выключать свет;
временное реле требует включать светильники вручную (это может быть один рычаг для всех лампочек), но выключаться они будут самостоятельно через заранее заданный промежуток времени;
датчик движения будет подавать команду на включение только после того, как в определенном радиусе будет замечено движение. Хорошо работает вместе с фотореле. В зависимости от модели датчик движения можно настраивать разным образом, устанавливая радиус срабатывания, время суток, в которое он будет активным, и т.д.

Также отметим светильники на солнечных батареях, которые не потребляют электроэнергию, но могут быть также оснащены датчиками освещения, чтобы включаться самостоятельно по мере наступления сумерек.

Статья написана для сайта .

Метки:Системы освещения

Дорожные светильники на солнечных батареях

Всё чаще можно встретить на дорогах светильники, работающие от автономного источника энергии – солнечные батареи. В частности, на улицах небольших населенных пунктов, на пешеходных и велосипедных дорожках и пешеходных переходах. В последних конструкция не редко оснащена датчиком движения.

Светодиодный светильник с солнечной батареей состоит из светодиодной панели, аккумулятора и контроллера, который отвечает за заряд и распределение энергии. В течение дня устройство накапливает энергию, которая расходуется на поддержание уровня освещенности с наступлением темноты.

Плюсы

отсутствие подключения к электрической сети;
небольшие габариты и вес;
простота установки;
нулевые расходы электрической энергии;
соблюдение норм экологической безопасности.

Минусы

наличие постоянного источника энергии – солнечного света;
отсутствие возможности проведения ремонтных работ;
ограниченное время работы светильника;
угасание светового потока с течением времени.

Освещение пешеходного перехода при помощи солнечной батареи

Виды опор

Вид опор
Металлические
Материал
Сталь, чугун, алюминий, оцинковка
Достоинства		Недостатки
Компактность		Подвергается коррозии
Небольшой вес		Необходимость периодической покраски
Изменчивость конструкции (легко нарастить или уменьшить)		Высокая стоимость
Простота монтажных и демонтажных работ
Срок эксплуатации до 80 лет
Красивый дизайн

Вид опор
Деревянные
Материал
Дерево
Достоинства		Недостатки
Небольшой вес		Подбор одинаковых бревен
Простота монтажных и демонтажных работ		Не устойчивость к сильным морозам, в частности к гололеду
Невысокая себестоимость		Периодическое проведение мероприятий по обработке защитными средствами (пропитка)
Высокая устойчивость к нагрузкам (удары, изгибы)		Гниение дерева (при отсутствии пропитки)
Диэлектрические свойства
Длительный срок службы (при наличии пропитки)
Устойчивость к повышенной влажности (при наличии пропитки)

Вид опор
Бетонные
Материал
Бетон
Достоинства		Недостатки
Низкая себестоимость		Подвергаются разрушению при повышенной влажности
Срок службы до 50 лет		Не привлекательный дизайн
Простота в проведении периодического обслуживания

Вид опор
Железобетонные
Материал
Металл,бетон
Достоинства		Недостатки
Устойчивость к тяжелым нагрузкам		Не устойчива к ударным нагрузкам
Доступная цена		Не привлекательный дизайн
Устойчивость к перепадам температур
Устойчивость к коррозии
Долговечность

ВИДЫ И ТИПЫ ЛАМП ДЛЯ УЛИЧНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ

Еще сравнительно недавно в уличных светильниках использовались лампы накаливания, которые, обладая необходимыми характеристиками яркости и мощности, отличались низкой надежностью и высоким энергопотреблением.

Незначительно повысить экономические показатели позволило использование галогенных источников света, в которых в качестве наполнителя колбы использовались галогеновые пары. Их срок службы примерно в 2 раза больше, чем у обычных ламп накаливания. В настоящее время эти виды ламп практически не используются.

Им на смену пришли более экономичные газоразрядные источники света. К ним относятся лампы, в колбе которых находятся пары:

ртути (ДРЛ);
натрия (ДНАТ).

Здесь за создание светового потока отвечают пары ртути или натрия. Такие источники света отличаются высокой мощностью и способны обеспечить эффективное освещение уличного пространства на больших площадях. Лампы ДРЛ излучают световой поток белого, а ДНАТ желтого цвета.

Однако они имеют ряд недостатков, основным из которых является их восприимчивость к перепадам температур, что связано с сильным нагревом стеклянной колбы. Поэтому колбы газоразрядных ламп изготавливают из специального жаростойкого стекла.

Сейчас ртутные и натриевые лампы постепенно вытесняются металлогалогенными лампами (МГЛ), в которых для создания светового потока используются пары ртути с некоторым добавлением составляющих из галогенидов (йодиды и бромиды натрия, таллия и индия).

Мощность таких ламп достигает порядка 2 кВт, что позволяет использовать их для освещения больших площадей и спортивных объектов.

В уличных светильниках также широко применяются лампы следубщих типов:

Люминесцентные

, срок службы которых значительно превышает аналогичный параметр ламп накаливания. В них ультрафиолетовое излучение, возникающее после газового разряда, преобразуется в световой поток видимого спектра с помощью люминофорного покрытия, нанесенного на внутренние стенки стеклянной колбы.

Они отличаются невысоким энергопотреблением, однако небезопасны в эксплуатации. Связано это тем, что за световой поток лампы отвечает ртуть, находящаяся в ее колбе и которая, в случае повреждения последней, может попасть в окружающую среду.

Ксеноновые

, в которых световой поток создается электрической дугой, горящей между двумя вольфрамовыми электродами, находящимися в среде инертного газа с добавлением солей ртути и натрия.

Индукционные

, работающие за счет свечения плазмы, возникающей в результате ионизации газа магнитным полем, образованным катушками индуктивности. При этом последние размещаются вблизи газового баллончика.

Отрицательные свойства уличного освещения

Основная задача инженера проектировщика уличного освещения на автомобильной дороге и магистрали выбрать осветительные приборы таким образом, чтобы они:

не ослепляли водителей и пешеходов.
соответствовали невысокому расходу электрической энергии.
отвечали требованиям экологической безопасности.

В результате попадания светового потока в глаза, водитель теряет внимание, что негативно сказывается на безопасности. Для недопущения подобных случаев необходимо устанавливать светильники без рассеивающего эффекта, световой поток направляется строго вниз, без отклонений в стороны.

Для приемлемого расхода электрической энергии и минимизации светового загрязнения, т.е. освещения объектов, не требующих этого необходимо:

выбираются лампы требуемой мощности;
рассчитывается требуемое количество ламп, высота их подвеса и направленность светового потока;
правильно выбирается конструкция светильника.
кривая силы света (КСС) характеризует угол распределения светового потока. Для уличного (магистрального) освещения применяют полуширокую Л (140о) широкую М (160о) КСС. Это позволяет равномерно осветить участок по всей его протяженности, без создания ослепляющих зон.

Схема КСС полуширокого и широкого типа

Примеры и идеи освещения дорог и улиц

Современные уличные светильники вносят ноты архитектурного оформления в освещение улиц и дорог, при этом не нанося ущербы безопасности и соблюдений норм.

Люминофор: состав,назначение и применение
Трековая система освещения: устройство, типы и идеи
Как правильно применить аварийное освещение со всеми актуальными нормами и требованиями

Какие особенности скрывают фонари уличного освещения

В чем главная разница между осветительными приборами дома и на улице – в условиях эксплуатации. Конструкция должна выполнять осветительную функцию в ночные часы и выдерживать влияние пыли, влаги, перепада температур и механического воздействия 24 ч каждый день. При этом зачастую от фонарей требуется исполнять дизайнерские задумки.

Основные критерии в подборе подсветки для улицы, это:

Крепкий герметичный корпус;
Индекс безопасности IP44 и выше;
Энергоэффективность;
Высокий рабочий ресурс;
Дизайн;
Мобильность и компактность;
Удобство монтажа.

В качестве материала, желательно использование металла или керамики. Керамика, конечно, достаточно хрупкий материал, но ее пожаробезопасность заслуживает внимания. Тип используемых ламп – еще одна особенность. Большую популярность здесь снискали галогенные светильники. Их почти не используют в доме из-за свойства таких ламп быстро и сильно нагреваться, но неприхотливость к внешним условиям, высокая цветопередача и привлекательная цена сделали их незаменимыми в освещении улицы.

Светодиодные лампы – вторые по популярности. Они безопасны, экономичны, не требуют времени на разогрев и расширяют диапазон светильников на солнечной батарее.

Прожекторы стоят в обоих случаях примерно одинаково, а вот лампочки имеют разный ценовой старт. Светодиодные дороже. Еще одна отличительная черта – целесообразность использования солнечной энергии, что значительно упрощает монтаж и повышает экономичность. Фонари на таких батареях бывают, как большие для освещения дорожек, так и маленькие декоративные.