Введение

Недавнее исследование показало, что треть людей не может увидеть нашу галактику Млечный Путь, и виной тому в основном являются городские огни. Каждую ночь бесчисленные городские фонари лишь частично освещают дороги и тротуары; остальной свет устремляется вверх, за горизонт, осветляя небо и создавая световое загрязнение.

Это искусственное свечение с каждым годом становится всё ярче, а наносимый им ущерб выходит далеко за рамки простого заслонения звёзд. Резкий блик снижает безопасность на дорогах, освещение приводит к ненужным энергозатратам, нарушается суточно-ночной ритм диких животных, а чрезмерное ночное освещение может негативно сказываться на здоровье человека. Именно поэтому так важны правильно спроектированные уличные фонари.

Современное светодиодное уличное освещение направлено не только на обеспечение достаточной яркости, но и на улучшение распределения света и сокращение излишнего светового излучения. Благодаря оптимизированной оптической конструкции, правильным углам установки и интеллектуальным системам управления освещением светодиодные уличные фонари позволяют снизить ослепление и световое загрязнение, сохраняя при этом безопасное и эффективное освещение.

Что такое блики и световое загрязнение

Что такое ослепление и почему оно опасно?

Ослепление — одна из наиболее распространенных проблем в традиционных системах уличного освещения. Оно возникает, когда чрезмерная яркость света попадает непосредственно в глаза людей или создает сильный контраст между светлыми и тёмными участками. Одной из основных причин является то, что светодиодные уличные фонари слишком яркие или свет от них направлен неправильно.

Такой тип освещения может слепить водителей. Это может привести к временной потере видимости у водителей, когда их автомобили движутся на высокой скорости.

Во многих устаревших системах освещения дорог светильники, как правило, не имеют отражателей и устанавливаются под неправильными углами. Это приводит к неравномерному распределению светового потока.

Если такие светильники установлены рядом с:

• Тротуары
• Пересечения
• Пешеходные зоны

они могут создавать участки, которые будут либо слишком светлыми, либо слишком тёмными.

В результате люди, которые в ночное время ходят пешком или ездят на автомобиле по этим районам, могут столкнуться с угрозами безопасности.

Световое загрязнение и его последствия

Еще одной серьезной проблемой систем городского освещения является световое загрязнение. Если направление света не регулируется должным образом или не используются светильники с экранами, избыточный свет может уходить вверх, в небо.

Это приводит к появлению светового загрязнения, которое делает ночное небо ярче и снижает видимость звёзд, а также оказывает негативное влияние на естественную ночную среду.

Конечно, это также приводит к ненужной трате энергии. Вместо того чтобы повысить безопасность, такие решения с избыточным освещением увеличивают потребление электроэнергии и негативно сказываются на окружающей среде и дикой природе.

Принципы проектирования качественного уличного освещения

Снижение ослепления и светового загрязнения начинается с грамотного проектирования освещения. Вместо того чтобы просто повышать яркость, уличное освещение должно обеспечивать необходимое количество света в нужном месте и в нужное время. Следующие принципы составляют основу эффективного и экологически устойчивого проектирования уличного освещения.

1. Устанавливайте освещение только там, где оно действительно необходимо

Каждый светильник должен выполнять чёткую практическую функцию. Перед установкой или заменой уличных светильников убедитесь, что освещение действительно необходимо, и по возможности избегайте излишнего освещения.

2. Освещайте только целевые зоны, направляйте свет вниз

Уличные фонари должны освещать только дорожное полотно, не рассеивая свет на близлежащие дома, растительность или ночное небо. Правильное направление света имеет решающее значение для снижения ослепления и светового загрязнения.

3. Соблюдайте минимально необходимую яркость

Уличное освещение должно соответствовать действующим стандартам освещения, таким как EN 13201, без чрезмерной яркости, которая приводит к растрате энергии и создает ненужные блики.

4. Установите четкие часы работы с помощью интеллектуальных средств управления

Наружное освещение должно включаться только по мере необходимости. Таймеры, датчики и датчики движения помогают сократить ненужное освещение, не ставя под угрозу безопасность.

5. Выбирайте более тёплые цветовые температуры, чтобы уменьшить количество синего света

Более тёплое освещение с низким показателем CCT содержит меньше синего света, что помогает снизить его воздействие как на людей, так и на диких животных, при этом обеспечивая комфортную видимость в ночное время.

Стратегии проектирования уличного освещения, направленные на снижение ослепления и светового загрязнения

Приведенные выше принципы составляют основу для улучшения уличного освещения. В реальных проектах снижение ослепления и светового загрязнения зависит от выбора светильников, оптической конструкции, методов монтажа и интеллектуальных систем управления освещением. Приведенные ниже рекомендации по проектированию демонстрируют, как эти принципы можно применять в современных системах светодиодного уличного освещения.

1. Направленное освещение под малым углом

Ни в коем случае не допускайте, чтобы свет направлялся вверх над горизонтом в ночное небо.

Выбирайте модели светильников с козырьками или козырьками, которые предотвращают рассеивание света вверх и назад.

Установка светильников по центру проезжей части способствует равномерному распределению света в стороны.

Если оптическая конструкция выполнена некачественно, при наклоне кронштейнов на угол 0–15 градусов свет будет направляться в небо — такой вариант следует полностью исключить.

Идеальные уличные фонари не излучают света выше горизонтальной плоскости под углом 90 градусов.

2. Сфокусировать весь свет на целевых поверхностях

Грамотно сконструированная оптика фокусирует свет исключительно на тех участках, которые действительно нуждаются в освещении, не рассеивая его на окружающие зоны.

Коэффициент использования света показывает, какая доля света попадает на полезную площадь, а какая — теряется в виде рассеянного света, вызывающего световое загрязнение.

Мы рекомендуем поддерживать коэффициент использования на уровне выше 75% для стандартных уличных фонарей.

Формула:

Коэффициент использования светового потока (U) = Световой поток, принимаемый поверхностями объекта ÷ Общий световой поток лампы

Каждый уличный фонарь должен быть адаптирован к конкретной цели освещения.

3. Избегайте слишком яркого освещения

Для всех типов дорог установлены официальные стандарты освещения, поэтому разработчики проектов должны точно определить требуемый уровень яркости.

Используйте программное обеспечение для моделирования освещения, чтобы выбрать минимальное количество светильников с наименьшей мощностью, которые при этом по-прежнему будут удовлетворять потребности.

Следует избегать чрезмерно яркого освещения и ненужных освещенных поверхностей.

Стандарт EN13201 устанавливает четкие критерии освещения дорог; фактическая яркость должна находиться в диапазоне от 100% до 120% от минимального требуемого значения.

Выбирайте уличные фонари без чрезмерной яркости света.

4. Установите интеллектуальные системы управления освещением

Светодиодные уличные светильники теперь оснащены гибкими функциями управления, что позволяет регулировать яркость в разные периоды времени без ущерба для видимости.

Датчики, предустановленные программы регулировки яркости и беспроводные сигналы регулируют мощность лампы в зависимости от:

• Пешеходный поток
• Транспортный поток
• Типы местоположений

в том числе:

• Тротуары
• Площади
• Жилые дома
• Дороги

Ниже перечислены распространенные режимы управления уличным освещением:

Регулировка яркости с помощью таймера

Программы регулирования яркости с помощью таймера встроены непосредственно в драйверы светодиодов.

Дополнительные внешние контроллеры не требуются.

В поздние ночные часы яркость светильников автоматически снижается, что способствует сокращению излишнего ночного освещения.

Постоянная светоотдача (CLO)

Яркость светодиодов со временем естественным образом снижается.

Технология CLO компенсирует это снижение за счет встроенного драйвера и кривых TM21.

Блок питания плавно увеличивает силу тока для поддержания стабильной яркости.

Это не позволяет производителям с самого начала завышать заявленную мощность.

Датчики движения

Фонари работают на полной мощности только при прохождении людей или проезде транспортных средств.

Когда движение не обнаруживается, они уменьшают яркость или полностью выключаются.

Это позволяет улучшить:

• Энергоэффективность
• Борьба со световым загрязнением
• Сокращение эксплуатационных расходов

Датчики движения особенно хорошо подходят для:

• Дороги с низкой интенсивностью движения
• Жилые улицы
• Парковочные зоны

Беспроводное управление

Беспроводные модули Zigbee и LoRa широко используются для управления уличным освещением.

Беспроводные интеллектуальные системы освещения позволяют:

• Дистанционный мониторинг
• Регулировка яркости
• Обнаружение неисправностей
• Управление энергопотреблением

5. Сократите использование освещения с холодным оттенком

Холодный белый свет (5000–6500 К) выглядит четким и ярким, но теплый свет (2700–4000 К) содержит гораздо меньше синего света, что более щадяще влияет на людей и экосистемы.

Светодиоды янтарного цвета (1800–2000 К) обеспечивают уровень излучения синего света ниже 10%, причем этот показатель незначительно варьируется в зависимости от модели светодиодного чипа.

В ряде стран введены ограничения на излучение синего света:

• В Чешской Республике предельное значение излучения в диапазоне длин волн менее 500 нм установлено на уровне менее 10%
• Чили вводит еще более строгие ограничения

Выбирайте уличные фонари с регулируемой цветовой температурой (CCT), чтобы ночью переключаться на более теплые оттенки.

Резюме

Световое загрязнение — это острая проблема, которую нам необходимо решать. В связи с этим чрезвычайно важно, как мы выбираем, устанавливаем и эксплуатируем уличное освещение.

Снижение ослепления и светового загрязнения не сводится к уменьшению количества уличных фонарей. Речь идет о разработке более эффективных систем уличного освещения. Благодаря правильному оптическому проектированию, регулированию направления света, выбору оптимальных уровней яркости, внедрению интеллектуальных систем управления освещением и подбору подходящих цветовых температур города могут значительно сократить излишнее световое излучение, сохранив при этом безопасность дорожного движения.

Эти усовершенствования не только снижают ослепление и световое загрязнение, но и сокращают энергопотребление, снижают эксплуатационные расходы, повышают визуальный комфорт и способствуют более устойчивому развитию городов.

По мере дальнейшего развития технологий светодиодного уличного освещения хорошо спроектированные системы освещения позволяют достичь оптимального баланса между безопасностью, эффективностью и защитой окружающей среды.