Лампи для вуличного освітлення
Більшість з нас, йдучи вулицею у темну пору доби, зовсім не замислюється про те, які світильники освітлюють дорогу. Проїжджі частини та тротуари, алеї парків, сквери, бульвари та набережні – усе це потребує гарного освітлення за сучасними вимогами. Однак не усі типи ламп можуть забезпечити достатню яскравість та якість світла – і саме про це ми поговоримо далі.
Відкриті простори суттєво відрізняються від приміщень. Тут грає роль не тільки об’єм конкретної зони, але й оптичні властивості повітря, наявність світловідбиваючих поверхонь, необхідність подолання фонової освітленості для створення спрямованого освітлення. Сьогоднішні системи досить складні, оснащені потужними світильниками з плафонами особливої форми, системами автоматизації роботи та ін. Однак за усієї цієї комплексності зберігає свою актуальність питання про співвідношення якості світла та економічності роботи. Для обслуговуючих організацій – ЖКГ та постачальників електроенергії – важливо знизити енергоємність кожної години функціонування таких систем. Зважаючи на те, що багато хто з них має працювати по 8-12 годин на добу, економічність виходить на перший план. При цьому також не можна забувати про те, що загальний термін служби обладнання також повинен обчислюватися роками безперервного світіння – інакше низьке енергоспоживання буде нівельовано частим вартісним обслуговуванням.
Під усі описані вище характеристики, безперечно, підпадають світлодіодні світильники – вони мають відмінну якість світла, високу економічність та довговічність. Однак чому того самого не можна сказати про усіх їхніх попередників? Чому світлодіоди буквально за 10-15 років (а подекуди й менше) зуміли без бою витіснити інші типи джерел світла, які служили людині вдвічі чи втричі довше? Давайте розбиратися.
Дугові лампи
Донедавна з метою освітлення вулиць майже повсюдно використовувалися газорозрядні лампи різної конструкції. Вони вважалися своєрідним еталоном якості світіння та довговічності, але при цьому усе ж залишалися досить спірним рішенням з точки зору економічності. До найпоширеніших у недалекому минулому різновидів можна віднести дугові ртутні лампи високого тиску (ДРЛ), дугові ртутні лампи з метал-галогенним заповненням (ДРІ) та трубчасті натрієві лампи високого і низького тиску (ДНАТ). Без сумніву, ці світлоприлади свого часу мали достатній набір позитивних характеристик, яких було достатньо для експлуатації на відкритому повітрі. Швидше за все, якби не з'явилися світлодіодні прожектори, усі вищеперераховані типи досі залишалися б основними джерелами вуличного освітлення.
Втім, ДРЛ і сьогодні ще нерідко можна зустріти у різних освітлювальних установках або вуличних ліхтарях. Часто їх експлуатують на складах, у промислових приміщеннях, на території заводів та фабрик, та з економії нічим не замінюють доти, доки повністю не вичерпається ресурс. Іноді лампи залишають у приладах вуличного освітлення та вздовж проїжджої частини – особливо у тих районах населених пунктів, де якісне освітлення не є дуже критичним: на окраїнних вулицях, у промзонах, на відкритих спортивних майданчиках, у дворах. Тут вимоги до температури світіння та передачі кольорів не настільки жорсткі, а поступове зниження яскравості не вважається критичним.
У цілому ж, не можна не відзначити, що для свого розквіту ДРЛ вважалися досить прогресивною технологією. Вони дійсно мають досить непогану яскравість, достатній рівень передачі кольору, монтуються так само просто, як і побутові моделі, а після установки не потребують особливого обслуговування або умов експлуатації. Конструкція виробу передбачає наявність типового цоколя з різьбленням (часто це Е40), скляної колби та трубки з ртутним аргоновим пальником. Під час роботи струм створює електричний розряд, який яскраво світиться у парах ртуті. Проте близько 50% спектра цього випромінювання для людини невидимі, оскільки належать до ультрафіолетової частини. Для того, щоб трансформувати марне світло на корисне, доводиться наносити на внутрішню частину скляної колби спеціальний люмінофор.
З недоліків такого конструктивного рішення насамперед слід зазначити присутність ртуті. Її пари є шкідливим для людини та небезпечними для екології, а радіус їхнього викиду при розбитті колби може бути дуже великим. Через те, що тиск у невеликій ємності сягає 100 кПа, при пошкодженні скла фактично відбувається вибух, при якому ртуть розбризкується на десятки метрів.
Ще однією слабкою стороною ДРЛ можна назвати залежність від точних характеристик мережі. Якщо раптом напруга живлення знизиться більш, ніж на 10%, інтенсивність світлового потоку може впасти на чверть. А при більшому зниженні вольтажу лампа просто не увімкнеться або буде слабо тліти, періодично згасаючи. Для умов вулиці, де перепади параметрів мережі живлення – явище постійне, така картина є досить критичною.
Якщо ж дивитися на питання з точки зору паспортних характеристик, ДРЛ мають досить непогану передачу кольорів, а їхня світлова віддача коливається в інтервалі 30-60 лм/Вт, що можна називати цілком прийнятним для ламп того покоління. З іншого боку, такі моделі є шкідливими для екології та людей, працюють з низькою економічністю, довго запускаються в роботу та сильно залежать від вольтажу. Зрештою, середній термін служби ДРЛ становить близько 6 тисяч годин, що досить незручно для лампи, яка для заміни потребує виклику спеціального підйомника.
За принципом роботи ДРІ пішли зовсім недалеко від ДРЛ: тут також використовується світіння електричної дуги у газі, а окрім ртуті присутні ще йодиди та броміди металів. Наявність останніх дозволяє підвищити світловий потік щонайменше на 50%, а іноді й удвічі у порівнянні з ДРЛ. У різних моделей він може досягати 90-120 лм/Вт, що вважається чудовим показником для такої технології. З точки зору кольору у цих виробів теж усе добре – можливим є навіть вибір моделі за колірною температурою (щоправда, їхнє розмаїття вкрай обмежене).
Конструкція лампи загалом повторює попередницю: є колба з типовим цоколем, усередині виробу розташований пальник, яким тече струм, а світло формується за рахунок розряду у парах ртуті з добавками. Саме за рахунок останніх можна гнучкіше змінювати відтінки кольору. В перші часи існування ДРІ нерідко використовували при організації архітектурного підсвічування будівель саме за рахунок варіативності тонів. Сьогодні їх можна зустріти у вигляді освітлювачів вітрин, рекламних щитів, прожекторів на стадіонах тощо. У вуличних світильниках вони зберігаються тільки там, куди ще не встигли дійти руки у співробітників комунальних служб.
При всьому новаторському для свого часу розмаїтті відтінків та високій передачі кольору, ДРІ так само містять ртуть, а тому не можуть вважатися досить сучасними джерелами. Крім того, можливість плавного регулювання світлового потоку вони не підтримують, а можуть запускатися по кілька десятків секунд після клацання вимикачем. Проте світлова віддача таких моделей суттєво перевищує ДРЛ, а термін служби підвищений до 9 тисяч годин, що вже можна вважати прийнятним для тривалої експлуатації.
Наступні на черзі – ДНАТ. У даному випадку можна говорити, що замість ртуті використовується натрій. У його парах електричний розряд зазвичай формує світіння з добре вираженим помаранчевим відтінком. Такі моделі найчастіше зустрічаються у вуличних ліхтарях, які встановлювалися в період із 1995 по 2007 рік. Вони змогли витіснити ртутні лампи, але їм на зміну ще не прийшли світлодіодні. Натрієві вироби низького тиску демонструють велику ефективність роботи, досить приємне для очей світіння при помірній яскравості та не містять у колбі таких шкідливих речовин, як їх попередниці.
Якщо дивитися на лампи з погляду світловіддачі, то серед усіх газорозрядних моделей саме вони будуть у лідерах. Нижня межа зазвичай оцінюється в 75-80 лм/Вт, середній показник – близько 110-120 лм/Вт, а верхня межа мало не сягає 150 лм/Вт. Однак при цьому є й один своєрідний недолік: лампи низького тиску (НЛНД) вкрай чутливі до температури оточення. Чим холодніше на вулиці, тим тьмянішим буде їхнє світло. У свою чергу, лампи високого тиску (НЛВД) містять ртуть, що одночасно покращує деякі їхні експлуатаційні характеристики, але робить моделі більш небезпечними для людини та екології.
Крім того, лампи низького тиску мають суттєвий недолік у передачі кольорів – помаранчевий колір буквально «витісняє» усі інші. Таким чином, білі предмети завжди здаватимуться помаранчевими або темно-жовтими, зелені – синіми та ін. З тих самих причин їх не використовують у настінних світильниках для архітектурного підсвічування фасадів – колір фарби на стінах надто сильно впливає на результат, й у різний час дня забарвлення будівлі сильно відрізнятиметься.
Зате НЛВД дають досить непогане перенесення кольорів – саме за рахунок добавок у суміші газів усередині колби (у тому числі, й ртуті). У сукупності з правильним використанням люмінофорних покриттів та досить точним регулюванням тиску всередині виробу можна коригувати передачу кольорів. Однак, на превеликий жаль, ККД у ламп високого тиску становить лише 28-35%, а світлова віддача коливається не більше ніж 70-80 лм/Вт. Коли ж у виріб почали додавати натрієву амальгаму, і перенесення кольорів, і світловий потік підвищилися, але екологічність знизилася ще більше. Крім того, усі ДНАТ дуже чутливі до вольтажу. За сукупністю факторів вони виграють хіба що у своїй довговічності: такі моделі без проблем працюють по 15 тисяч годин, а часом і більше. Саме тому зустріти їх на вулиці досі цілком реально.
Світлодіодні лампи
Вуличні світильники на світлодіодах увійшли до життя людини порівняно недавно, тому найчастіше проглядається одна проста закономірність: у тих місцях, де ремонт проводили нещодавно, встановлені саме LED-прилади, а у тих, де комунальники давно не були, часто стоять натрієві моделі. Навряд чи потрібно детально пояснювати усі переваги виробів, які базуються на світлодіодах. Для використання на вулиці на перший план виходять довговічність експлуатації, енергоефективність, якість світла та, що важливо у сучасних реаліях, висока екологічність.
Світлодіодні лампи не вимагають для своєї роботи ртуті, а будь-які пари, які деякі виробники закачують у колбу, використовуються лише для охолодження та збільшення ККД. Електричний струм перетворюється на світіння за умов, порівнянних з умовами довкілля – там немає ані підвищеного тиску, ані відкритої електродуги. Більше того, світлодіоди взагалі часто не потребують колби як такої – вони можуть бути просто поміщені на плату, яка захищається самим корпусом чи прозорим розсіювачем. Звичайно, вуличні світильники з IP65 та IP67 захищені ще краще, але такий високий клас для освітлення вулиць потрібен далеко не завжди.
Важливо сказати й про відтінки світіння. Світлодіоди дозволяють отримати будь-який потрібний тон – від теплого до холодного. У основі роботи таких ламп лежить напівпровідниковий перехід, який практично не прив'язаний до довжини хвилі, а тому може коригуватися у будь-який бік або штучно колоризуватися застосуванням люмінофора. При цьому не страждає ані світлова віддача, ані загальна споживча інтенсивність світла.
У реальних умовах експлуатації за нормальної якості виробу єдиним обмежуючим фактором для використання діодів залишається лише термін експлуатації, але й за цим показником LED-виробам немає рівних. Вони можуть бути розраховані на 30-50 тисяч годин, а спеціалізовані моделі для ЖКГ – на 80-100 тисяч. Ці значення еквівалентні десятку років роботи по 8-12 годин щодня. Крім того, моделі для освітлення вулиць мають габарити лише трохи більші за своїх побутових аналогів, а для підключення використовують стандартний різьбовий патрон, тільки більшого номіналу. Світлодіодні лампи з цоколем Е40 стали у останні роки лідирувати у масових закупівлях організацій, що є ще одним доказом їхньої затребуваності.