Oświetlenie uliczne
starożytność Przez długi czas, do oświetlania domów i ulic służył ogień palącej się pochodni. Lampy uliczne stosowali starożytni Grecy, a później Rzymianie. Z czasem wykorzystywano w roli lamp zewnętrznych lampy olejne, które mogły palić się dłużej, niż pochodnie. Oświetlenie uliczne nie tylko zapewniło spadek liczby wypadków na drogach, ale również zabezpieczało domostwa przed włamaniami. W języku łacińskich znano termin "lanternus", latarnik. W tamtych czasach oznaczało ono niewolnika odpowiedzialnego za zapalanie lamp przed domostwami i utrzymanie płomienia.
1417 Przyjmuje się, że pierwsze oficjalne oświetlenie uliczne zastosowano w średniowiecznym Londynie, kiedy burmistrz tego miasta Sir Henry Barton polecił rozwieszać każdego wieczora zimą światła na drogach (1) pomiędzy Hallowtide i Candlemasse, w każdy zimowy wieczór. Zapalaniem lamp zajmowali się latarnicy, którzy przy pomocy długich tyczek sięgali do umieszczonych wysoko lamp by je zapalić wieczorem i ugasić rano.
lub pochodnie w ścianie budynku
XVI–XVII w. Paryskie ulice zostały po raz pierwszy oświetlone przez zarządzenie z 1524 roku, które nakazywało utrzymywać w nocy we wszystkich domach światło w oknach, jeśli wychodziły na ulice. W 1588 roku parlament paryski zadekretował, że na każdym skrzyżowaniu ma być zainstalowana i zapalona pochodnia, a w 1594 r. zmieniono je na latarnie (2). Do końca XVII wieku Paryż miał ponad 2,7 tys. lamp ulicznych.
XVIII w. Pierwsze lampy w Warszawie zaświeciły się już w 1716 r. na czterech rogach staromiejskiego ratusza. W kilkadziesiąt lat później, w 1754 r., z inicjatywy burmistrza Jana Feliksa Dulfusa zainstalowano sieć lamp olejowych (świec lub knotów zanurzonych w oleju) na kilku najważniejszych ulicach miejskich - Nowomiejskiej, Krakowskim Przedmieściu, rynku Starego Miasta. Oświetlenie rozmieszczano nie tylko w Warszawie, ale i w większych miastach na prowincji, np. w Kaliszu, Poznaniu czy Sieradzu.
1745 Pojawiają się, najpierw we Francji lampy olejowe, zwane w Polsce rewerberowymi (od francuskiego słowa rèverbère, które znaczy "odbijać światło"), które potęgują światło za pomocą układów zwierciadeł. Lampy te były mocowane na szczytach latarni. Podczas Rewolucji Francuskiej (1789-1799) rewolucjoniści odkryli, że latarnie były dogodnym miejscem do wieszania arystokratów i innych wrogów.
1792-1802 William Murdoch (3), zapisywany niekiedy jako "Murdock", jest pionierem użycia gazu węglowego do praktycznego zastosowania w oświetleniu zewnątrz domów. Na początku lat 90. XVII w., nadzorując wykorzystanie silników parowych swojej firmy w kopalniach cyny w Kornwalii, Murdoch zaczął eksperymentować z różnymi rodzajami gazu, ostatecz-nie decydując się na gaz węglowy. W 1798 r. użył gazu do oświetlenia głównego budynku odlewni w Soho, a w 1802 r. oświetlił zewnętrzną część budynku w publicznym pokazie oświetlenia gazowego.
1807 Pierwsze publiczne oświetlenie ulic za pomocą gazu zostało zademonstrowane na Pall Mall w Londynie przez Fredericka Alberta Winsora. Wkrótce gazowe lampy stały się standardem na ulicach miast Europy i obu Ameryk - Południowej i Północnej. Wczesnym użytkownikiem takiego typu oświetlenia było amerykańskie miasto Baltimore, gdzie światła gazowe zostały po raz pierwszy zademonstrowane w 1816 roku. W Paryżu publiczne oświetlenie uliczne zostało po raz pierwszy zainsta-owane na zadaszonej ulicy handlowej, Passage des Panoramas, w 1817 roku. Lampy gazowe są spotykane do dziś wielu miastach świata (4). W Niemczech łącznie działa wciąż 80 tys. takich latarni w czterdziestu miastach.
1843 Pierwsze użycie wczesnego typu lampy łukowej w oświetleniu paryskiego Placu Zgody. Po wynalezieniu lampy łukowej różnicowej, elektryczne światła uliczne stopniowo zyskiwały popularność w miastach. Pod koniec XIX wieku na ulicach Paryża na dobre zagościły latarnie łukowe. Jednak lampy łukowe ostatecznie wyszły z użycia, bo miały poważne wady. Po pierwsze, emitowały intensywne i ostre światło, które, choć przydatne na terenach przemysłowych, było niewygodne na zwykłych ulicach miast. Po drugie, ich konserwacja jest bardzo kosztowna, ponieważ elektrody węglowe szybko się wypalają. Wraz z rozwojem tanich, niezawodnych i jasnych żarówek pod koniec XIX wieku, lampy łukowe wyszły z użycia do oświetlenia ulic, ale pozostały dłużej w użyciu w przemyśle.
Lata 50. XIX w. Nowoczesne i najbardziej popularne wersje lampy naftowej skonstruował później polski wynalazca i aptekarz Ignacy Łukasiewicz, we Lwowie w 1853 roku. Pierwsze nowoczesne lampy uliczne wykorzystujące naftę zostały uruchomione w Bukareszcie w Rumunii w 1857 roku.
1875 Wynalezienie "świecy elektrycznej" zwanej także "świecą Jabłoczkowa" przez Rosjanina Pawła Jabłoczkowa (5). Była to węglowa lampa łukowa wykorzystująca prąd zmienny. Stanowiła pierwsze praktyczne elektryczne źródło światła, działające w sposób ciągły przez ponad 1,5 godziny i używane w wielu miejscach świata do oświetlenia ulic.
1901 Peter Cooper Hewitt patentuje lampę rtęciową, która była prekursorem lampy fluorescencyjnej. Jako lampa wyładowcza wykorzystywała pary rtęci wytwarzane przez przepuszczanie prądu przez ciekłą rtęć. Pierwsze lampy tego typu musiały być uruchamiane przez przechylenie lampy, aby doszło do kontaktu dwóch elektrod z ciekłą rtęcią. Później Hewitt opracował indukcyjny statecznik elektryczny do uruchamiania lampy.
Sprawność była znacznie wyższa niż lamp żarowych, ale emitowane światło miało niebiesko-zielony nieprzyjemny kolor, co ograniczało jego praktyczne zastosowanie do określonych dziedzin, takich jak fotografia, gdzie kolor nie był problemem w czasach, gdy filmy były czarno-białe. Lampa była często uzupełniana przez standardową lampę żarową, z którą razem zapewniały bardziej akceptowalną barwę światła, zachowując przy tym pewne zalety wydajności. Pomimo swoich wad lampa rtęciowa o wydajności 40 lumenów na wat była dwukrotnie skuteczniejsza od lamp żarowych i wymagała znacznie mniej konserwacji niż łukowo-węglowe. Była spotykana w miastach i poza nimi przez większość XX wieku (7).
1920 Pierwsze zastosowania niskociśnieniowej sodowej lampy wyładowczej. Jej skonstruowanie było to możliwe dzięki opracowaniu szkła odpornego na korozyjne działanie par sodu. Lampy działały przy ciśnieniu poniżej 1 Pa i wytwarzały niemal monochromatyczne widmo światła wokół linii emisyjnych sodu o długości fali 589,0 i 589,56 nanometrów. Produkowane przez nie żółte światło (8) ograniczało zakres zastosowań do sytuacji, w których widzenie kolorów nie było wymagane.
1959-65 Zwiększenie ciśnienia pary sodowej poszerzyło widmo emisji sodu, tak że wytwarzane światło miało więcej energii emitowanej na długościach fal powyżej i poniżej obszaru 589 nm. Demonstracja laboratoryjna lampy wysokociśnieniowej została przeprowadzona w 1959 roku. Opracowanie przez General Electric materiału ze spiekanego tlenku aluminium (z dodatkiem tlenku magnezu w celu poprawy transmisji światła) było ważnym krokiem w budowie komercyjnej wersji lampy.
Końcowe pokrywy rurki łukowej nagrzewały się do 800 stopni C podczas pracy, a następnie schładzały do temperatury pokojowej po wyłączeniu lampy, więc zakończenia elektrod i uszczelnienie rurki łukowej musiały tolerować powtarzające się cykle temperaturowe. Problem ten został rozwiązany przez Michaela Arendasha w zakładzie GE w Nela Park. Pierwsze komercyjne wysokoprężne lampy sodowe były dostępne w 1965 roku w Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i Holandii. W wysokoprężnych lampach sodowych HPS na początku lat 70. zaczęto stosować też monokrystaliczne rurki ze sztucznego szafiru, co dawało pewien wzrost liczby lumenów na wat. Jednak koszty ich produkcji były wyższe niż w przypadku polikrystalicznych rurek z tlenku glinu.
1962 Nick Holonyak, pracujący w laboratoriach General Electric prezentuje diodę elektroluminescencyjną (LED) i jest powszechnie uważany za jej wynalazcę. Jednak już w latach 20. XX wieku, radziecki technik radiowy Oleg Łosiew w trakcie badań półprzewodników zauważył, że diody ostrzowe ze złączem wykonanym z węgliku krzemu emitują światło i w latach 1927-1930 opublikował łącznie 16 artykułów opisujących działanie diod elektroluminescencyjnych, co czyni go prawdziwym odkrywcą efektu elektroluminescencji.
1962 Przez lata i dekady podejmowano wiele prób poprawy barwy światła lamp rtęciowych. Jedna z metod wypróbowana już w 1912 roku przez Charlesa Steinmetza polegała na dodaniu do rtęci pierwiastków metalicznych, często w postaci soli lub halogenków. W 1959 roku Gilbert Reiling w laboratorium badawczym General Electric w Schenectady rozpoczął prace nad termodynamiką wyładowań rtęciowych. W czerwcu 1960 roku zgłosił kierownictwu laboratorium, że stworzył lampy o "dwukrotnie większej wydajności świetlnej" niż standardowe 400-watowe lampy rtęciowe i "o białej barwie światła, która wydaje się przyjemniejsza dla oka". Jego lampy zawierały różne mieszanki jodku sodu i jodku talu. General Electric rozpoczęło intensywny program rozwojowy i w 1962 roku udostępniło komercyjnie lampę metalohalogenkową.
1994 Pierwsza niebieska dioda LED o wysokiej jasności zostaje zademonstrowana przez Shuji Nakamurę z Nichia Corporation. Istnienie niebieskich i wysokowydajnych diod LED doprowadziło do opracowania pierwszej "białej diody LED", w której zastosowano powłokę fosforową, aby częściowo przekształcić emitowane niebieskie światło na czerwone i zielone zakresy widma, tworząc światło, które wydaje się białe.
2008-15 Pierwsze instalacje zewnętrzne oświetlenia LED. W 2008 roku firma Sentry Equipment Corporation w Oconomowoc w stanie Wisconsin w USA oświetliła wnętrze i otoczenie swojej nowej fabryki niemal wyłącznie za pomocą diod LED. Początkowy koszt był trzykrotnie wyższy niż w przypadku tradycyjnej mieszanki lamp żarowych i fluorescencyjnych, ale zwrócił się w ciągu dwóch lat dzięki oszczędnościom energii elektrycznej. W 2009 roku 710 lampkami LED oświetlona została duża choinka stojąca przed katedrą w Turku w Finlandii. W 2009 roku w Aveiro w Portugalii otwarto nową autostradę - pierwszą w Europie publiczną autostradę z oświetleniem opartym na diodach LED. Jako pierwsze miasto na świecie na przejście w całości na oświetlenie uliczne LED decyduje się Mediolan w 2015 roku.
Rodzaje współcześnie spotykanych lamp ulicznych
Ze względu na rodzaj promiennika należy podzielić lampy używane w oświetleniu ulicznym ogólnie na: oparte na temperaturze, wyładowcze i półprzewodnikowe (diody elektroluminescencyjne LED).
- Lampy oparte na temperaturze to elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest silnie rozgrzane przepływem prądu włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram).
- Lampy wyładowcze - światło jest w nich wywołane w wyniku wyładowania elektrycznego. W odróżnieniu do lamy żarowej lub LED, do wyładowania dochodzi w oparach metali (rtęć) lub gazów (argon, neon, sód). Bańka, w której się znajduje może być pokryta od wewnątrz luminoforem - substancją chemiczną, która dzięki swoim właściwościom absorbuje promieniowanie UV. Ponadto, dzięki zastosowaniu luminoforu możliwe jest przekształcenie niewidzialnych promieni w widzialny strumień.
Rodzaje lamp wyładowczych:
- Lampy rtęciowe. To jeden z rodzajów lamp wyładowczych stosowanych w oświetleniu ulicznym. Środowiskiem wyładowczym takiej lampy są opary rtęci znajdujące się w szklanej bańce. W rtęciówkach zachodzą wyładowania łukowe. Rtęciówka od wewnątrz pokryta jest specjalnym proszkiem fluorescencyjnym (luminoforem) w celu przekształcenia emitowanych promieni UV w promieniowanie świetlne widzialne.
- Lampy sodowe. Wyładowanie zachodzi w nich w oparach sodu i gazach pomocniczych - argonie i neonie. Występują w dwóch rodzajach - nisko- i wysokoprężnym. Ze względu na stosowaną mieszaninę gazów, temperatura barwowa lamp sodowych nie przekracza 2000 K, co wiąże się z żółto-pomarańczowym odcieniem światła. Ze względu na niski współczynnik oddawania barw zmniejszono ich zastosowanie jedynie do dróg, które nie przewidują ruchu na poboczach, autostrad, dróg szybkiego ruchu pozbawionych ruchu pieszych. W wysokociśnieniowych lampach sodowych jarznik wykonany jest z włókna ceramicznego, w którym znajdują się opary sodu, rtęci i ksenonu. Ze względu na żółtą barwę światła doskonale sprawdzają się we mgle, dlatego stosowane są w środowiskach, w których stopień zanieczyszczenia powietrza różnymi oparami i pyłami jest bardzo wysoki.
- Lampy metalohalogenkowe. W lampach metalohalogenkowych światło powstaje podczas wyładowań elektrycznych w otoczeniu oparów argonu, rtęci (choć w mniejszym stężeniu niż w przypadku rtęciówek) i halogenków metali (głównie brom, tal, soda). Kwarcowy lub ceramiczny jarznik jest zamknięty w szklanej osłonie, która skutecznie ogranicza promienie UV i dodatkowo rozprasza światło. Wysokie ciśnienie gazów powoduje emisję jasnej barwy światła o wysokiej skuteczności świetlnej (do 115 lm/W). Emitując białe światło, zbliżone do dziennego lepiej oddają naturalny obraz przestrzeni oraz podnoszą poziom bezpieczeństwa na drogach. Ich temperatura barwy oscyluje pomiędzy 3500 K a 20 000 K).
- Lampy elektroluminescencyjne. W lampach LED dioda (Light Emitting Diode) sama w sobie nie stanowi źródła światła, jest jedynie półprzewodnikiem. Rozświetlenie zachodzi w wyniku obiegu prądu w złączu p-n. W zależności od materiału, z którego zostało ono wykonane długość fali może być różna. Półprzewodniki LED-owe występują w postaci lamp, a także całościowych opraw oświetleniowych. Rozwój technologii pozwolił na stworzenie diod, których wydajność liczona jest już od 1 W na poziomie 170 lm/W. Ponadto, ze względu na niski pobór mocy stanowią współcześnie jedno z najtańszych źródeł światła, którego żywotność osiąga blisko 50 tys. godzin i nie jest zależna od jakości wykonania oprawy.
M.U.
