Oświetlenie uliczne wczoraj i dziś

Podstawowym elementem budowy każdego źródła emitującego promienie jest promiennik, który wysyła promieniowanie podczerwone, nadfioletowe lub umieszczony w bańce pokrytej luminoforem [opis poniżej], może emitować strumień światła widzialnego. Dodatkowo, poza promiennikiem w wyposażeniu muszą znaleźć się elementy doprowadzające prąd. W zależności od rodzaju promiennika możemy wskazać trzy podstawowe źródła promieniowania.

1. promieniowanie temperaturowe- wolframowa skrętka żarowa- żarowe źródło światła ŻARÓWKA
2. opary metali lub gazów szlachetnych (neon, ksenon, rtęć, soda, halogenki), w których efekt rozświetlenia zachodzi po zjawisku wyładowania
3. półprzewodnik w postaci diody elektroluminescencyjnego LED

Czym są lampy wyładowcze?

Jak sama nazwa wskazuje jest to lampa, której światło zostało wywołane w wyniku wyładowania elektrycznego. W odróżnieniu do lamy żarowej lub LED, do wyładowania dochodzi w oparach metali (rtęć) lub gazów ( argon, neon, sód). W zależności od typu lampy i środowiska wyładowczego bańka, w której się znajduje może być pokryta od wewnątrz luminoforem– substancją chemiczną, która dzięki swoim właściwościom absorbuje promieniowanie UV, które w ilości nieograniczonej mogłoby spowodować trwałe i przykre skutki poparzenia zarówno na powierzchni ludzkiego ciała, jak i przy długotrwałej emisji na przedmioty materialne. Ponadto, dzięki zastosowaniu luminoforu, w zależności od grubości cząsteczek substancji, możliwe jest przekształcenie niewidzialnych promieni w widzialny strumień.
Lampy wyładowcze przyjęły kształt rurki. Mogą posiadać gwinty standardowe (E27, E40) lub być ich pozbawione. W zależności od rodzaju lampy w każdym z typów występuje inne urządzenie zapłonowe, a także statecznik (dławik), który ogranicza prąd wyładowczy. Oba te elementy montowane są bezpośrednio w oprawach lamp wyładowczych.

Lampy rtęciowe

Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa to jeden z rodzajów lampy wyładowczej stosowanej w oświetleniu ulicznym. Środowiskiem wyładowczym lampy są opary rtęci znajdujące się w szklanej bańce. W rtęciówkach zachodzą wyładowania łukowe, które poza oświetleniem stosowane są także w spawaniu elektrycznym.

Rtęciówka niskoprężna, w której do wyładowań elektrycznych dochodzi w oparach rtęci od wewnątrz pokryta jest specjalnym proszkiem fluorescencyjnym (luminoforem) w celu przekształcenia emitowanych promieni UV w promieniowanie świetlne- widzialne. Do najczęściej spotykanych luminoforów zaliczamy halofosforany wapnia lub w przypadku wąskopasmowych odpowiedników gliniany i borany.
Ze względu na wysoki poziom emitowanych oparów rtęciowych i niski wskaźnik oddawania barw (CRI), powoli od 1935 roku rozpoczęto akcję wymiany rtęciówek, zastępując je sodowymi lampami.

Lampa sodowa

Lampy sodowe, których wyładowanie zachodzi w oparach sodu występują w dwóch rodzajach- nisko i wysokoprężnym. We wnętrzu szklanego jarznika znajdują się opary sodu i gazów pomocniczych- argon i neon. Zasilenie lamp niskoprężnych odbywa się za pomocą transformatorów o dużym stopniu rozproszenia. Produkowane lampy o mocy od 18 do 180W osiągają skuteczność do 206lm/W. Ze względu na stosowaną mieszaninę gazów, temperatura barwowa nie przekracza 2000K, co wskazuje na jej żółto-pomarańczowy odcień światła. Ze względu na niski współczynnik oddawania barw CRI zmniejszono ich zastosowanie jedynie do dróg, które nie przewidują ruchu pobocza- autostrad, dróg szybkiego ruchu pozbawionych ruchu pieszych.

W przeciwieństwie do niskoprężnych sodówek wyróżnić możemy ich wysokociśnieniowy odpowiednik. W nich jarznik wykonany jest z włókna ceramicznego, w którym znajdują się opary sodu, rtęci i ksenonu (ciśnienie 2kPa)
Proces rozjarzenia lampy zachodzi w momencie odparowania sodu i rtęci. W rezultacie tego procesu ciśnienie wewnątrz jarznika wynosi 2 MPa. Tak jak w przypadku niskoprężnej lampy sodowej temperatura barwowa w tym wypadku również nie przekracza 2000K jednak jego skuteczność wynosi 150lm/W. Ze względu na lepszy wskaźnik oddawania barw CRI (25- 65) mają szersze spektrum zastosowania. Ze względu na żółtą barwę światła doskonale sprawdzają się we mgle, dlatego stosowane są w środowiskach, w których stopień zanieczyszczenia powietrza różnymi oparami i kurzami jest bardzo wysoki.

Na przestrzeni lat stworzony lampy sodowe, których odwzorowanie kolorów przekroczyło próg 85. Dzięki podniesionemu ciśnieniu oparów gazów wewnątrz jarznika do 95 kPa, efekt temperatury barwowej wynosi 2500K. W zakresie temperatur osiągnęło ono poziom barwy białej, dlatego nazywane jest „białą sodą”. Niestety, w konsekwencji podniesienia ciśnienia i rozświetlenia strumienia spadła skuteczność świetlna (do 40 lm/W), co spowodowało, że tego typu lampy zaczęto stosować jako lampy wewnętrzne do oświetlania żywności i mięsa

Choć tak jak w ich przypadku, ze względu na ciśnienie sodu w jarzniku możemy wyróżnić lampy wysokoprężne (HPS) lub niskoprężne (LPS). Lampy sodowe to charakterystyczne i rozpoznawalne źródła światła, nie ze względu na oprawy w jakich się znajdują, a dzięki żółto-pomarańczowej barwie strumienia światła. To właśnie za jej sprawą w 2005 roku podjęto decyzję o powolnym zastępowaniu lamp sodowych na lampy, emitujące barwę białą- lampy metalohalogenkowe lub współcześnie spopularyzowane, lampy uliczne LED.

Lampy metalohalogenkowe

Od końca lat 90 XX w., na podstawie analiz oraz obserwacji lampy metalohalogenkowe stopniowo zaczęły zastępować niskoprężne lampy sodowe. Emitując białą barwę światła, zbliżoną do oświetlenia dziennego lepiej oddają naturalny obraz przestrzeni oraz podnoszą poziom bezpieczeństwa na drogach i w miejskiej aranżacji architektury zieleni i zabytkowych części miasta (temperatura barwowa oscyluje pomiędzy 3500K a 20 000 K). W lampach metalohalogenkowych światło powstaje podczas wyładowań elektrycznych w otoczeniu oparów argonu, rtęci (choć w mniejszym stężeniu niż w przypadku rtęciówek, emisja została znacznie zmniejszona) i halogenków metali (głównie brom, tal, soda). Kwarcowy lub ceramiczny jarznik został zamknięty w szklanej osłonie, która skutecznie ogranicza promienie UV, dodatkowo rozprasza światło. Wysokie ciśnienie gazów powoduje emisję jasnej barwy światła o wysokiej skuteczności świetlnej (do 115 lm/W). Szerokie zastosowanie lamp metalohalogenkowych(oświetlenie ulic, parków, iluminacja architektoniczna, stacje benzynowe, parkingi, lokale handlowe) spowodowało szeroki zakres produkcyjny pod kątem różnych rodzajów trzonów (standardowy E27 i E40, G12, RX7S).

Lampy elektroluminescencyjne

Diody elektroluminescencyjne (LED- Light Emitting Diode) zostały zaprojektowane już w latach ubiegłego wieku, choć dopiero współcześnie odnalazły swoje zastosowanie i zdominowały rynek oświetleniowy. Szeroki zakres produkcyjny znalazł zastosowanie praktycznie w każdym możliwym oświetleniu w pełnej gamie barw i ich nasycenia. Na co warto zwrócić uwagę to to, że dioda LED 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 LEDowe, błędnie określane jako żarówki LEDowe, występują w postaci lamp, a także całościowych opraw oświetleniowych. Rozwój technologii pozwolił na stworzenie diod, których wydajność liczona jest już od 1W na poziomie 170 lm/W. Ponadto, ze względu na niski pobór stanowią współcześnie jedno z najtańszych źródeł światła, którego żywotność osiąga blisko 50 000 godzin i nie jest zależna od jakości wykonania oprawy.