Фонари для улицы применяются для освещения дороги и прилегающих открытых территорий так, чтобы водители, велосипедисты и пешеходы могли четко видеть препятствия и опасности.
Восприятие света человеческим глазом
Свет воспринимается сетчаткой глаза. Конусные клетки в глазу работают при ярком свете и регистрируют цвет, тогда как другая группа клеток работает при слабеньком свете и регистрирует просто присутствие света. Сетчатка, со своей стороны, защищена от чрезмерного света зрачком. Зрачок изменяет собственный размер в ответ на изменение уровня освещенности. Таким образом, зрачок становится большим при неярком освещении и самым минимальным при ярком свете, контролируя таким образом количество света, попадающего в глаз, и защищая сетчатку от чрезмерного освещения. Поэтому, если вы хотите купить качественный уличный светильник, рекомендуем посетить сайт EnergyWest.com.ua.
Мышцы зрачка наиболее расслаблены при неярком освещении и наиболее зажаты при ярком свете. Поэтому эти мышцы быстро устают при чрезмерном освещении.
Благодаря этому ученики должны:
- Делать свет отличного качества для обеспечения высокого контраста между объектами и хорошего цветоразличения
- Обеспечьте постоянный степень освещенности. Колебания уровня освещенности приводят к быстрому утомлению мышц зрачка.
Некоторые из указанных ниже факторов играют важную роль в определении качества визуального восприятия и функционирования светильников:
- Поток света лампы
- Отражение света от дороги и прочих поверхностей
- Степень передачи цвета
- Соотношение между максимальным, средним и минимальным потоком света
- Равномерность распределения света
- Наклонный угол лампы
Высота столба освещения — лучшая высота столба важна для правильной плотности освещения. По мере увеличения высоты столба освещения освещаемая площадь увеличивается, но плотность света уменьшается
Яркость дорожного освещения
Яркость — это поток света лампы. Небольшая лампа, предоставляющая много света, обеспечивает большую яркость, и, поэтому, при взгляде прямо на нее появляется явление бликов. С другой стороны, светодиодные системы освещения состоят из множества световых точек, что уменьшает риск появления бликов.
Свет и угол над надиром
Надир представлен медианой лампы и перпендикуляром к земля. Классификация света IES на «полностью отсеченный», «частично отсеченный» и «не отсеченный» основывается на рассеянии света на 80 и 90 градусов выше надира.
Какое имеет значение полностью отключенный свет?
Полностью отсеченный свет уменьшает загрязнение внешней среды и помогает сэкономить деньги, которые были израсходованы на освещение неба. Уменьшение уровня окружающего света в небе делает небо «ночным», давая возможность, например, астрономам следить за небесными телами и делая меньше действие антропогенного света на суточный ритм ночных животных и растений.
Это фотография города, сделанная ночью. «Утечка» света, освещающего небо, хорошо видна. Световое загрязнение этого ночного неба считается большой проблемой для астрономов. Установленное правильно полностью отключаемое освещение противодействует данной проблеме.
Во многих регионах мира все варианты, кроме полностью отключенного освещения, могут быть незаконными.
К примеру, правила некоторых штатов США (Колорадо) требуют, чтобы все светильники внешнего освещения (кроме оговоренных) имели полностью отключаемое освещение, как определено IES. Целью освещения дорог считается не только обеспечение необходимых условий ночью, но и защита рядового пользователя, который может любоваться красотой ночного звёздные неба.
Проблема измерения потока света ламп в люменах
Метод расчета световой отдачи ламп подразумевает нулевое отражение света. В реальности, в зависимости от цвета поверхности может отражаться различное количество света, что приводит к различной светимости. К примеру, если жёлтый свет освещает зеленый объект, весь свет будет поглощен, и объект будет отображаться черным. Если зеленый объект поместить на черную поверхность — он совсем не будет виден!
В действительности зеленый объект — к примеру, трава — имеет несколько пигментов — хлорофилла, каротиноидов, ксантофиллов и др. Он отражает немного жёлтого света и имеет сероватый цвет. Это одна из причин, по которой требуется довольно высокая световая отдача, а лампы LPS применяются для освещения дорог, поскольку эти лампы излучают лишь один цвет светового спектра. LED-лампы, с другой стороны, имеют более полный спектр. Поэтому цветовые отличия между объектами подсвечиваются, помогая контрастности и создавая впечатление лучшей остроты зрения, большего чувства безопасности при небольшом количестве люмен. Собственно тогда применяется идея скотопических люменов, которая определяет усовершенствованные характеристики освещения с высоким CRI благодаря реакции клеток глаза. В результате для освещения территории требуется намного меньше люменов.
- Соотношение S / P имеет важное значение для определения светимости зрачка (зрачковых люменов). Соотношение S / P для натриевых ламп HPS составляет 0,62, а для LED-ламп — 1,9.
- Зрачковые люмены = фотопический поток * [S/P] 0,78
- 1 фотопиковый люмен, излучаемый лампой HPS = 0,69 зрачковых люменов
- 1 фотопиковый люмен, излучаемый LED-лампой = 1,65 зрачковых люменов
Иначе говоря с точки зрения зрения зрения, каждый фотопиковый люмен, произведенный LED-лампой, равноценен 1,65 / 0,69 = 2,4 фотопиковым люменам, произведенным лампой HPS. В Висконсине лампы HPS мощностью 19 000 люмен были заменены на LED-лампы мощностью 8040 люмен. Пользователи освещенной парковки почувствовали заметное улучшение освещения. Отношение 19000/8040 = 2,36 достаточно близко к теоретическому отношению 2,4, рассчитанному выше. Улучшение, разумеется, заключалось в том, что свет от LED светильников лучше контролировался и был одинаковым.
Многие муниципалитеты осуществили большие программы модернизации около 2-ух десятилетий назад. Служебный срок многих установленных ламп и светильников заканчивается. Чрезвычайно важно подбирать LED-освещение очень тщательно, чтобы плохой выбор не стал причиной напрасной трате энергии или интенсивному обслуживанию в течение следующих 20-30 лет.
Во время выбора подобной технологии освещения, как светодиодная, важно также учитывать будущие разработки в области освещения. Вот некоторые из самых перспективных разработок.
- интеллектуальное освещение — с датчиками движения или датчиками, способными изменять мощность в зависимости от уровня освещенности внешней среды для поддержки равномерного освещения. Возможно, получится создать технологии управления, которые дадут возможность датчикам координировать поток света с уровнем освещенности внешней среды, применяя мало электрической энергии для изготовления минимального количества света ранним вечером и перед рассветом.
- применение фонарей в качестве пунктов сбора информации — о метеорологических и дорожных условиях.
- применение солнечных батарей на фонарных столбах для обеспечения распределенной выработки электрической энергии и последующего уменьшения влияния освещения на внешнюю среду.
- применение ручного управления лампами через силовые кабели.
Требования к световому излучению для фонарей для улиц
Количество света, излучаемого фонарями для улиц под угол более 75 градусов от надира, должно быть сведено до минимума. Свет выше этого угла способно вызывать прямое ослепление водителей. LED-лампы, которые намного лучше контролируют свет, прекрасно подойдут для уменьшения бликов. Часто применяемые лампы HPS имеют угол распределения более 150 градусов и могут создавать прямые блики.
На фотографии выше показано распределение света во время использования широкоугольных ламп HPS. Большое количество света тратится напрасно. Жители домов, размещенных рядом с дорогой, жалуются на проникновение света и вынуждены закрывать окна, чтобы справиться с очень большим и ненужным освещением. В то же время световое загрязнение осложняет жизнь астрономам и фанатам природы.
Свет от LED-ламп лучше сосредотачивается в зоне работы. Жителям домов, размещенных рядом с внешним освещением, не стоит волноваться об применении штор, поскольку свет падает на площадку открытого типа и излучается не под слишком широким углом.
Равномерность распределения света
Равномерность распределения света через фонарь для улицы можно померить после того как произошла установка. Равномерность зависит от оптических свойств источника света, качества отражателей светильников, площади перекрытия между светильниками. Равномерность распределения света можно определить по трем коэффициентам:
- Отношение средней и минимальной интенсивности света
- Соотношение самой большой и минимальной интенсивности света и
- Отношение самой большой интенсивности света к средней.
- Первые два попроще для понимания и поэтому очень часто применяются.
Равномерное распределение света нужно для уменьшения бликов. Контроль бликов очень важен в системах освещения. Блики вызывают сужение зрачка, таким образом делая меньше количество света, попадающего в глаз. Прищуривание, моргание, применение бейсболки или солнцезащитных очков — самые популярные методы борьбы с бликами. Однако ни один из таких способов не подойдет для водителей и прочих участников дорожного движения ночью.
Практический пример влияния равномерности света, создаваемого фонарями для улиц
Когда светодиодные светильники для улицы были установлены на автомобильной стоянке в штате Висконсин, LED светильник, выдающий всего 8040 люмен, заменил светильник HPS, выдающий 19 000 люмен. Это возможным стало благодаря
- лучшее распределение света — соотношение самой большой и минимальной интенсивности света составляет 8:1 для LED-ламп и 27:25 для ламп HPS
- лучшая скотопическая эффективность — усредненный уровень интенсивности света составил 1,01 фотопиковых люмен, что эквивалентно приблизительно 1,7 зрачковым люменам или 2,45 фотопиковым люменам, производимым лампами HPS.
- Усовершенствованный оптический контроль освещения — весь свет направлен вниз. Поэтому не нужно применять отражатели для направления света вниз. Поэтому, исключается потеря потока света из-за ограничений производительности отражателя.
И доктрина, и практика показывают преимущества светодиодных дорожных фонарей. Вместо того чтобы воевать за «люмены» в темноте, современные менеджеры и дизайнеры освещения выбирают в пользу точного освещения при помощи LED-технологий.
Сколько стоит замена дорожных светильников на светодиодные?
Стоить учесть много затрат. Сюда можно отнести:
Финансовые затраты на лампу, столбы, электрическую проводку и стоимость установки
Стоимость установки одного столба зависит от высоты столба, мощности, потока света, типа требуемого фундамента и длины проводки от близлежащего источника электрической энергии. Когда ближайший источник электрической энергии находится далеко, к примеру, в деревне, разумнее установить светильники, которые работают на возобновляемой энергии, чем укладывать километры проводов для питания света. Однако решения на основе энергии солнца намного дороже, чем светильники, работающие от сети.
Стоимость энергии, применяемой лампой
Комплект мощностью 100 Вт, который предназначен для замены металлогалогенной лампы в существующем светильнике, потребляет 100 Вт и производит 15 550 люмен очень качественного света. Чтобы сравнить, 209 000 фонарей для улиц в Лос-Анджелесе потребляют приблизительно 197 000 000 кВт/ч электрической энергии в течении года при мощности 250 ватт в час. Экономия затрат на электрическую энергию в силу использования LED-технологии двигает Лос-Анджелесом и прочими мегаполисами.
Сюда необходимо добавить тот момент, что натриевые лампы малого давления (LPS), которые делают самое большое количество света на ватт, имеют индекс передачи цвета (CRI), равный «нулю». Для обеспечения хорошей видимости они должны согласоваться с лампами общего назначения. 5% КПД ламп с нитью накала также уменьшает эффективность ламп LPS. Поэтому лампы LPS не подойдут для единого освещения дорог.
Натриевые лампы большого давления несколько лучше, но эти лампы как правило имеют температуру 2700 К и CRI 20-40. Качество света невысокое, и им необходимо создавать много люменов, чтобы возместить плохое качество освещения. Металлогалогенные лампы, в основном, считаются более качественным световым источником, а некоторые лампы общего назначения имеют CRI, близкий к светодиодным, но большое количество из них имеют CRI около 60.
CRI LED-ламп обычно начинается с 70 или выше по шкале от 0 до 100.
Стоимость замены использованных ламп и их утилизации
Мы можем не понимать этого, но цена замены лампочек может быть слишком высокой для светофоров. Лос-Анджелес тратит 42 миллиона долларов на работы по обслуживанию 209 000 ламп. Это даёт более 200 долларов на одну лампу в течении года.
Системы удалённого мониторинга уменьшают затраты на физическую проверку освещения, а LED-технологии дали возможность сделать больше служебный срок каждой лампы до 12-15 лет если сравнивать с нынешним средним показателем в 5 лет. Многие города подсчитали, что экономия от затрат на работы по обслуживанию уличных LED светильников даже больше, чем экономия только за счёт энергии.
