Oświetlenie zewnętrzne

Podstawowe jednostki i pojęcia

Technika świetlna jest dziedziną, w której występują pojęcia i wielkości fizyczne – ważniejsze z nich zestawiono w tabeli 1. Około 80% wrażeń zewnętrznych odbieramy wzrokiem. Oko ludzkie (rys. 1.) wyposażone jest w receptory świetlne dostosowujące się do skrajnie różnych warunków oświetleniowych. Jest to zakres od 50 000 luksów w letnie południe w pełnym słońcu, do części luksa w nocy. W procesie widzenia biorą udział dwa rodzaje receptorów usytuowanych na siatkówce oka.

Zgromadzone przede wszystkim w centrum żółtej plamki czopki rozróżniają barwy, ale są mniej czułe niż pręciki. Pręciki rozmieszczone głównie poza żółtą plamką mają dużo większą czułość, ale nie rozróżniają barw. Dlatego tzw. „widzenie zmierzchowe” to widzenie w szarych barwach. W ostatnim czasie odkryto trzecią grupę receptorów, tzw. neuronów, odpowiedzialnych za efekty fizjologiczne wywoływane w organizmie ludzkim przez światło. Jednym z nich jest wydzielanie melatoniny, hormonu stymulującego aktywność człowieka. Zjawisko to należy brać pod uwagę przy oświetlaniu miejsc pracy usytuowanych na otwartej przestrzeni, jeżeli praca odbywa się w porze nocnej.

Światło odbierane przez oko ludzkie stanowi tylko niewielki fragment promieniowania elektromagnetycznego (rys. 2.). Zakres ten jest inny dla widzenia dziennego (czopkowego), a inny dla widzenia zmierzchowego (pręcikowego). Najlepiej przy widzeniu dziennym odbieramy barwę żółtą o długości fali 555 nm. Przy widzeniu zmierzchowym zakres czułości oka przesuwa się ku falom krótszym, przy czym maksimum czułości odpowiada barwie żółto-zielonej o długości fali 507 nm (rys. 3.). Granice te są wielkościami umownymi. Ze względu na fakt różnego, indywidualnego, odbierania wrażeń świetlnych przez poszczególnych ludzi nie istnieje możliwość ścisłego ich określenia.

Natężenie oświetlenia ma znaczący wpływ na wyniki ludzkich działań. Im jego poziom jest wyższy, tym praca jest wydajniejsza, a jej wykonywanie bezpieczniejsze. Wraz ze wzrostem natężenia oświetlenia maleje czas spostrzegania (rys. 4.) i liczba popełnianych błędów. Optymalną średnią wartość natężenia oświetlenia dla poszczególnych czynności określają normy. Jednak ponieważ odbierane wrażenia wzrokowe są wrażeniami subiektywnymi, różne osoby różnie oceniają warunki oświetleniowe.

Źródła światła

W oświetleniu zewnętrznym stosowane są praktycznie wszystkie typy źródeł światła. W zależności od miejsca eksploatacji i przeznaczenia, mogą to być żarówki, świetlówki standardowe i kompaktowe, a także wysokoprężne lampy wyładowcze rtęciowe, sodowe i metalohalogenkowe. W ostatnim czasie coraz powszechniej w oświetleniu zewnętrznym stosowane są także diody elektroluminescencyjne LED.

Elektryczne źródła światła charakteryzują następujące wielkości (tab. 1.):

• moc wyrażona w watach [W],
• strumień świetlny wyrażony w lumenach [lm],
• skuteczność świetlna wyrażona w lumenach/wat [lm/W],
• wskaźnik oddawania barw Ra,
• wskaźnik olśnienia przykrego UGR,
• temperatura barwowa wyrażona w kelwinach [K],
• trwałość wyrażona w godzinach świecenia [h],
• napięcie pracy wyrażone w woltach [V],
• wymiary zewnętrzne,
• typ trzonka,
• położenie pracy,
• typ bańki.

Moc źródła światła ma wpływ na zużycie energii elektrycznej. Im mniejsza moc źródła światła (przy tym samym strumieniu świetlnym), tym źródło efektywniejsze. Wskaźnikiem tej efektywności jest skuteczność świetlna – wielkość określająca, jaki strumień świetlny możemy uzyskać pobierając z sieci moc równą 1 W. Oprócz wskaźników energetycznych ważną sprawą jest możliwie maksymalne zbliżenie barwy światła sztucznego do światła słonecznego, a także takie oświetlenie przedmiotów, aby ich barwy nie były zniekształcone. Te dwa elementy określają temperaturę barwową źródła światła, przy czym rozróżniamy temperaturę barwową:

• ekstraciepłobiałą – 2700 K,
• ciepłobiałą – 3000 K,
• białą – 4000 K,
• dzienną – 5000 K i wyżej

oraz wskaźnik oddawania barw (tab. 1.) określany symbolem Ra (rys. 5.), przy czym im ten wskaźnik jest wyższy, tym lepsze oddawanie barw (kolorów):

• R_a=91÷100 – bardzo dobre oddawanie barw,
• R_a=81÷90 – dobre oddawanie barw,
• R_a=51÷80 – średnie oddawanie barw,
• R_a<50 – słabe oddawanie barw.

Wśród źródeł światła w zależności od sposobu jego wytarzania wyróżnia się trzy zasadnicze grupy: żarowe, wyładowcze (rys. 6.) oraz fotoluminescencyjne. Porównanie ich podstawowych parametrów zestawiono w tabeli 2. Żarówka jest powszechnie stosowanym źródłem światła, ale ze względu na swoją konstrukcję i sposób wytwarzania światła nie może mieć dużej skuteczności świetlnej. Standardowa żarówka posiada bańkę, z której usunięto powietrze. Wewnątrz bańki umieszczona jest skrętka z drutu wolframowego. Żarzenie skrętki wolframowej powoduje parowanie cząstek wolframu, które osadzają się jako czarny osad na ściankach bańki żarówki. Aby ograniczyć to zjawisko, bańkę wypełnia się gazem szlachetnym. Żarówki są czułe na zmiany napięcia. Jego podwyższenie o 5% zwiększa wprawdzie emisję światła o 25%, ale powoduje obniżenie trwałości o połowę.

Mimo to żarówki tradycyjne są ciągle chętnie stosowane. Przemawia za tym zarówno ich stosunkowo niska cena, jak i przyzwyczajenia użytkowników. Do zamocowania żarówki w oprawce oraz do podłączenia napięcia służy trzonek. Występują trzonki różnych typów i wielkości. Najpopularniejsze są trzonki z gwintem Edisona oznaczone dużą literą E i dwoma cyframi oznaczającymi średnicę trzonka w milimetrach. Trzonki E14 stosowane są w żarówkach o mocach do 60 W, w trzonki E27 wyposażane są żarówki o mocach do 200 W, natomiast trzonki E40 posiadają żarówki o mocach 300 W i większych. Żarówki do zastosowań specjalnych, np. samochodowe, posiadają trzonki innego typu, najczęściej bagnetowe. Do każdego typu trzonka musi być dostosowana oprawka, w której ma być umieszczona żarówka.

Wyższą skuteczność świetlną oraz trwałość mają żarówki halogenowe, w których do gazu wypełniającego bańkę dodany jest halogen zmniejszający negatywne zjawiska występujące w standardowej żarówce, w tym zaczernianie bańki. Dodatkowo, dzięki zastosowaniu bańki wykonanej z żaroodpornego szkła kwarcowego możliwe jest bardzo znaczne zmniejszenie jej wymiarów. Małe gabaryty gwarantują stabilność zjawisk zachodzących wewnątrz bańki. Dzięki temu lampa może pracować w wyższej temperaturze, zachowując większą trwałość.

Żarówki halogenowe dają światło o temperaturze barwowej zbliżonej do 3000 K. Żarówki halogenowe, podobnie jak żarówki standardowe, mogą współdziałać ze ściemniaczami. Produkowane są w dwóch wersjach: wysokonapięciowej, dostosowanej do zasilania napięciem 230 V, i niskonapięciowej, 6, 12 lub 24 V. Wersja niskonapięciowa wymaga stosowania odpowiedniego transformatora. Żarówki halogenowe do oświetlenia zewnętrznego stosowane są sporadycznie.

Wysoka skuteczność świetlna charakteryzuje lampy wyładowcze niskoi wysokoprężne. Produkowane są lampy rtęciowe, sodowe i metalohalogenkowe. W oświetleniu zewnętrznym mogą być stosowane wszystkie typy, a ich dobór zależy od charakteru obiektu, w którym mają być użyte. Wśród lamp rtęciowych niskoprężnych najpopularniejsze są świetlówki, nazywane czasem błędnie jarzeniówkami. Świetlówka jest lampą wyładowczą, zawierającą pary rtęci o niskim ciśnieniu. Świetlówka standardowa ma kształt długiej rury, na końcach której zamocowane są trzonki z kołkami stykowymi (rys. 7.).

Wewnętrzna powierzchnia rury pokryta jest luminoforem przetwarzającym promieniowanie nadfioletowe (powstające w lampie na skutek przepływu przez nią prądu) na promieniowanie widzialne. Świetlówka musi współpracować z układem stabilizująco-zapłonowym, z reguły montowanym w korpusie oprawy. Procesy fizyczne zachodzące w świetlówce powodują, że strumień świetlny tętni w takt sinusoidalnych zmian napięcia zasilającego. Powoduje to powstawanie m.in. zjawiska stroboskopowego, polegającego na błędnej ocenie ruchu wirujących przedmiotów. Aby ograniczyć skutki tego zjawiska, stosuje się specjalne układy połączeń, dwu - (rys. 8.) lub wieloświetlówkowe, a także zasilanie trójfazowe (rys. 9.).

Nowoczesne świetlówki, dzięki zastosowaniu elektronicznych układów stabilizująco-zapłonowych, włączają się bez migotania, a ich trwałość tylko w niewielkim stopniu zależy od częstości włączeń. Ograniczone zostało także w poważnym stopniu zjawisko stroboskopowe. Produkowane są świetlówki liniowe różnych długości, średnic i mocy, a także kołowe lub w kształcie litery „U”. W grupie świetlówek prostych występują lampy o średnicy 16 mm, 26 mm i 38 mm oraz długościach do 2,4 metra. Rozpiętość mocy też jest duża, od kilku do 125 watów. Nowoczesne świetlówki trójpasmowe serii T5 (∅16 mm) charakteryzuje wysoka skuteczność świetlna przekraczająca 100 lm/W oraz wartość współczynnika Ra>80 i trwałość 15 000 godzin ze statecznikami standardowymi, oraz 20 000 godzin przy zastosowaniu stateczników elektronicznych.

Odmianą świetlówek jest ich wersja kompaktowa. Wersja zintegrowana z układem zapłonowo-stabilizacyjnym wbudowanym w trzonek z gwintem E14 lub E27 pasującym do standardowych opraw, może być stosowana wymiennie ze zwykłymi żarówkami. Świetlówki kompaktowe mają pięciokrotnie wyższą skuteczność świetlną, a więc zamiast żarówki o mocy 100 W, można zastosować świetlówkę o mocy 20 W, uzyskując taki sam efekt oświetleniowy. Ponadto trwałość świetlówki jest dziesięciokrotnie, a niektórych typów nawet piętnastokrotnie większa niż żarówki. Te dwa elementy w pełni rekompensują wyższy koszt zakupu świetlówki kompaktowej, często nazywanej nieprawidłowo, także w reklamach producentów, „energooszczędną żarówką”.

Odrębną grupę stanowią kompaktowe świetlówki niezintegrowane. Są one wyposażone w specjalne trzonki, natomiast ich wygląd zewnętrzny nie różni się od większości typów lamp zintegrowanych. Lampy tej grupy wymagają specjalnych oprawek oraz odrębnie instalowanych układów stabilizująco-zapłonowych.

Szerokie zastosowanie w oświetleniu zewnętrznym znajdują wysokoprężne lampy rtęciowe, zwane potocznie rtęciówkami. Lampy te mają eliptyczną bańkę (fot. 1.) ze szkła opalizowanego, wewnątrz której umieszczony jest jarznik wykonany ze szkła kwarcowego (rys. 10.). Oprócz lamp z normalną bańką produkowane są rtęciówki źwierciadlane, posiadające odbłyśnik umieszczony wewnątrz bańki od strony trzonka. Wszystkie typy mają trzonki, w zależności od mocy, E27 i E40.

Temperatura barwowa lamp rtęciowych jest rzędu 4800 K, a wskaźnik oddawania barw R_a, w zależności od składu chemicznego luminoforu, zawiera się w granicach od 43 do 47. Lampa musi współpracować ze statecznikiem, który ogranicza prąd przez nią płynący i ustalający właściwe parametry jej pracy. Z chwilą włączenia napięcia w pierwszej fazie następuje wyładowanie pomiędzy elektrodą zapłonową i główną, a dopiero potem (po rozgrzaniu się lampy i osiągnięciu odpowiedniego ciśnienia par rtęci) pomiędzy elektrodami głównymi.

Lampa pełny strumień świetlny osiąga po kilku minutach. Zgaszona przed ponownym zapłonem musi ostygnąć. Powtórny zapłon może nastąpić po upływie od 3 do 5 minut. Rtęciówki osiągają trwałość 20 000 godzin oraz skuteczność 60 lm/W. Spadek napięcia zasilającego lampę o 10% powoduje obniżenie jej strumienia świetlnego o 25%. Typoszereg produkowanych wysokoprężnych lamp rtęciowych obejmuje lampy o mocach od 50 do 1000 W. Rtęciówki o mocach do 80 W stosowane są w oprawach ogrodowych. Lampy o większych mocach muszą być instalowane na takiej wysokości, aby nie powodowały olśnienia. Stąd ich zastosowanie w oświetleniu zewnętrznym przy instalowaniu na wysokich słupach.

Odmianą lampy rtęciowej rzadziej stosowanej w oświetleniu zewnętrznym jest lampa żarowo-rtęciowa, w której funkcję stabilizatora pełni skrętka z drutu wolframowego umieszczona razem z jarznikiem wewnątrz bańki lampy. Skrętka wytwarza jednocześnie część strumienia świetlnego lampy. Istotną zaletą tej grupy lamp jest świecenie niezwłocznie po załączeniu napięcia oraz natychmiastowy zapłon po ponownym włączeniu. Wyglądem lampy żarowo-rteciowe nie odbiegają od lamp rtęciowych.

Stosunkowo najmłodszym typem źródeł światła są lampy metalohalogenkowe powstałe na bazie wysokoprężnych lamp rtęciowych (fot. 2.). Dzięki dodaniu do par rtęci w jarzniku lampy halogenków metali ziem rzadkich uzyskano poprawę skuteczności świetlnej oraz barwy światła. Dalszym krokiem było zastosowanie do budowy jarznika specjalnego materiału ceramicznego, przeźroczystego polikrystalicznego tlenku glinu. Pozwoliło to na podwyższenie temperatury pracy lampy i w efekcie uzyskanie dalszej poprawy wskaźnika oddawania barw, który w niektórych typach tych lamp osiąga wartość 95, a także zwiększenie skuteczności świetlnej.

Produkowane są różne odmiany lamp metalohalogenkowych. W zależności od typu mogą mieć bańki o kształcie elipsy i cylindra. Mogą być także wyposażone w odbłyśnik. Stosowane są także różne typy trzonków z gwintem Edisona, dwustronne i szpilkowe. Ostatnim udoskonaleniem jest wprowadzenie jarznika w kształcie sfery. Taki kształt zapewnia większą trwałość oraz skuteczność świetlną i stabilniejszą barwę światła w porównaniu z tradycyjnymi lampami metalohalogenkowymi.

Oprócz lamp bazujących na wyładowaniach w parach rtęci, wśród lamp wyładowczych występują lampy sodowe. Produkowane są w dwóch odmianach: nisko- i wysokociśnieniowej. Lampy niskociśnieniowe charakteryzują się bardzo dużą skutecznością świetlną, sięgającą 200 lm/W, ale niskie ciśnienie par sodu powoduje promieniowanie tylko w zakresie barwy żółtej. W takim świetle przedmioty mają nienaturalne barwy, stąd ograniczone możliwości zastosowania niskociśnieniowych lamp sodowych. Po zastosowaniu do budowy jarzników polikrystalicznego tlenku glinu możliwe było zwiększenie ciśnienia i skonstruowanie sodowych lamp wysokoprężnych dających światło o lepszych parametrach barwnych.

Współcześnie produkowane wysokoprężne lampy sodowe charakteryzują się wysoką skutecznością świetlną (do 130 lm/W) oraz dużą trwałością, ale w dalszym ciągu stosunkowo niską temperaturą barwową (rzędu 20 00 K) oraz współczynnikiem R_a=25. Jedynie w niektórych typach tych lamp współczynnik oddawania barw osiąga wartość R_a=65. Lampy sodowe produkowane są w różnych wersjach. Występują lampy z bańką cylindryczną lub eliptyczną i trzonkiem typu E27, względnie E40 – w zależności od mocy. Ponadto oferowane są lampy z cylindryczną bańką i trzonkiem ze szpilkami.

Wśród lamp wyładowczych występują także lampy indukcyjne, w których do emisji promieniowania wykorzystane jest działanie pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej lub mikrofalowej, wytwarzanego przez wzbudnik w postaci cewki. Przetwarzanie promieniowania ultrafioletowego na widzialne odbywa się podobnie jak w rtęciówkach w luminoforze pokrywającym bańkę. Lampy indukcyjne nie posiadają elektrod wewnątrz naczynia wyładowczego, dzięki czemu uzyskują znacznie wyższą trwałość od lamp o standardowej konstrukcji. Szersze zastosowanie lamp indukcyjnych ogranicza ich stosunkowo wysoka cena.

Do grupy lamp wyładowczych należą także lampy ksenonowe. Są to lampy łukowe, w których łuk wytwarzany jest w atmosferze ksenonu. Produkowane są w szerokim zakresie mocy od 75 do 10 000 W. Charakteryzuje je wysoka luminancja, temperatura barwowa światła 6000 K i wysoki poziom wierności oddawania barw (Ra>95) przez cały okres użytkowania. Lampy ksenonowe zasilane są prądem stałym. Możliwy jest zapłon gorącej lampy (natychmiastowy restart). Lampy te stosowane są w wielu dziedzinach, m.in. do iluminacji obiektów oraz przy projekcji filmowej i na planach zdjęciowych filmu i telewizji.

Nowością ostatnich kilku lat są elektroluminescencyjne źródła światła – diody LED (ang. Light Emitting Diode). Diody LED stosowane są jako wskaźniki w wielu urządzeniach. Wykorzystywane są do iluminacji i sygnalizacji, a także w motoryzacji. Ostatnie lata to udane próby zastosowania diod LED także jako źródeł światła. Diody LED charakteryzują się wysoką trwałością szacowaną nawet na 100 000 godzin. Wynika ona z ich budowy. Dioda składa się z dwóch warstw półprzewodników typu: „p” i „n”, tworzących tzw. złącze epilaktyczne, w którym energia elektryczna jest przetwarzana bezpośrednio na światło.

Z chwilą spolaryzowania złącza w kierunku przewodzenia, elektrony przechodząc do obszaru o niższym poziomie energetycznym oddają część swojej energii w postaci kwantu energii świetlnej. W praktyce trwałość diody zależy od szeregu czynników zewnętrznych, takich jak wahania napięcia, zmiany temperatury pracy czy jakość połączeń z układami zasilania, a także trwałość samych układów zasilających.

Oprócz wysokiej trwałości diody LED mogą osiągnąć wysoką skuteczność świetlną dochodzącą do 100 lm/W (wyniki osiągnięte w warunkach laboratoryjnych). W praktyce skuteczność świetlna diod LED produkowanych seryjnie w tej chwili wynosi 20 - 30 lm/W. Diody LED emitują światło jednobarwne zależne od zastosowanych przy ich produkcji związków chemicznych. Barwę światła gotowej diody można zmieniać stosując luminofory lub mieszając światło diod w różnych kolorach.

Diody LED są szczególnie odporne na urazy mechaniczne i wibracje, ponieważ w odróżnieniu od innych źródeł światła nie posiadają żarnika, elementów wypełnionych gazem, a także części szklanych. Mogą pracować w dowolnej pozycji. Są ponadto odporne na warunki środowiskowe. Mogą działać w szerokim zakresie temperatur od -40 do 100°C. Diody LED zasilane są napięciem stałym 12 lub 24 V. Ze względu na spadki napięć układy zasilające zawierające prostownik powinny być umieszczone blisko diod. To nowe źródło światła rozwija się bardzo dynamicznie.

Osprzęt pomocniczy

Wyładowcze źródła światła wymagają do prawidłowej pracy osprzętu pomocniczego. Uruchomienie lampy wymaga startera, a stabilna jej praca – statecznika. W celu poprawy bilansu mocy biernej stosowane są kondensatory. Natomiast do przyłączenia napięcia służą oprawki dostosowane do trzonka, w jaki jest wyposażone źródło światła.

Od sprawności tych drobnych elementów zależy prawidłowe działanie urządzeń oświetleniowych. W zależności od przeznaczenia oprawy, jest ona fabrycznie wyposażana w odpowiednie elementy pomocnicze. W oprawach do świetlówek instalowane są odpowiednie stateczniki magnetyczne lub elektroniczne. Do wywołania zapłonu lampy wyładowczej montuje się w oprawie zapłonniki dostosowane do typu i mocy lampy. Do świetlówek stosuje się zapłonniki tradycyjne tlące i elektroniczne. Zapłonniki elektroniczne mają takie same wymiary zewnętrzne jak zapłonniki tlące i mogą być stosowane z nimi wymiennie.

Zastosowanie zapłonników elektronicznych poprawia komfort użytkowania opraw wyposażonych w świetlówki, dzięki bezmigotliwemu zapłonowi i wyeliminowaniu zjawiska cyklicznych rozbłysków zużytych świetlówek. Zastosowanie zapłonników elektronicznych zwiększa również żywotność świetlówek, zwłaszcza często zaświecanych (szacuje się, że w niektórych przypadkach nawet dwukrotnie), a same zapłonniki na ogół nie wymagają wymiany w całym okresie eksploatacji oprawy oświetleniowej. Charakterystyczne ciemnienie końców świetlówek następuje po znacznie dłuższym czasie eksploatacji, niż z zapłonnikami tlącymi. Przy pracy z zapłonnikiem elektronicznym po załączeniu zasilania następuje w czasie ok. 1,8 sekundy podgrzanie skrętek świetlówki.

Po tym czasie następuje przerwanie prądu podgrzewania w momencie, gdy jego wartość chwilowa osiąga wartość szczytową, co powoduje wytworzenie impulsu zapłonowego. W przypadku sprawnej świetlówki następuje jej zapłon. Jeśli świetlówka nie zaświeca się, następują jeszcze dwie-trzy próby dalszego podgrzewania i zapłonu, po czym zapłonnik wyłącza się przechodząc w stan wysokiej impedancji, trwający aż do wyłączenia i ponownego załączenia zasilania.

Podobnie oprawy do wysokoprężnych lamp wyładowczych są wyposażane w układy zapłonowe. Mogą być wyposażone w automatykę odłączającą generowane impulsy zapłonowe, w przypadku nieudanych prób zaświecenia lampy. Cykl zapłonowy składa się z 5-sekundowego impulsu zapłonowego i 55-sekundowej przerwy. Cykl jest powtarzalny 25 razy. Jeżeli w tym czasie nie nastąpi zapłon lampy, układ jest automatycznie wyłączany. Nowy cykl następuje dopiero po wyłączeniu i ponownym włączeniu napięcia.

Oprawy oświetleniowe

Pod względem rozsyłu strumienia świetlnego oprawy dzielą się na pięć klas (tab. 3.). W oświetleniu zewnętrznym stosuje się oprawy I, II i III oraz w pewnych przypadkach V klasy. Z punktu widzenia ochrony przed porażeniami oprawy dzielą się na cztery grupy (tab. 4.). W oświetleniu zewnętrznym zastosowanie mają oprawy I oraz II klasy. Stosowanie tych drugich jest wskazane w przypadkach, gdy oprawa jest dostępna dla osób postronnych, np. przechodniów (wtedy, gdy umieszczona jest na niskim słupku). Oprawy stosowane w oświetleniu zewnętrznym muszą być zabezpieczone przed wpływami atmosferycznymi i kurzem (tab. 5.).

Oprawy oświetleniowe stosowane w oświetleniu zewnętrznym mogą pełnić różne funkcje. Wyróżnia się wśród nich oprawy przeznaczone do oświetlenia dróg i placów. Przykładem może być oprawa uliczna wykonana całkowicie z aluminium, a więc nieulegająca korozji (fot. 3.). Wyposażona jest w odbłyśnik wykonany z polerowanego aluminium. Oprawy przeznaczone są do kilku typów źródeł światła. Mogą być w nich montowane wysokoprężne lampy sodowe o mocach od 50 do 250 W, lampy rtęciowe od 80 do 125 W oraz metalohalogenkowe od 70 do 150 W. Oprawy uliczne mogą mieć klosz z poliwęglanu lub płaską szybę. W nowoczesnych konstrukcjach konserwacja odbywa się od strony komory osprzętu, bez potrzeby otwierania komory lampy.

W oświetleniu zewnętrznym, przede wszystkim parkowym i ogrodowym, coraz powszechniej stosowane są oprawy wyposażone w diody LED. W Polsce udane rozwiązanie w tym zakresie powstało blisko cztery lata temu w Zakładzie Technik i Systemów Oświetlenia Instytutu Elektrotechniki w Warszawie. W grudniu 2004 roku przed budynkiem Zakładu ustawiono dwie latarnie wyposażone po 12 diod o mocy 3 W każda (fot. 4.). Latarnie świecą od tego czasu i doskonale spełniają swoje funkcje. Oprawy z diodami LED przeznaczone do oświetlenia przede wszystkim ciągów pieszych oferuje także szereg firm profesjonalnie zajmujących się produkcją opraw oświetleniowych na skalę przemysłową.

Przykładem może być oprawa składająca się z dwóch modułów o ciekawej konstrukcji (fot. 5.) oraz dwuramiennego wysięgnika. Każdy z modułów jest wyposażony w 18 diod LED, przy czym mogą to być diody dające światło w różnej temperaturze barwowej od ciepłej (2700 K), poprzez neutralną (3200 K) do zimnej (4750 K). Standardowo producent oferuje oprawę wraz z podporą o wysokości ok. 4 metrów. W podporze umieszczony jest układ zasilający oraz sterownik.

Przykładem zastosowania standardowych źródeł światła może być oprawa przedstawiona na fotografii 6. Pod względem rozsyłu strumienia świetlnego należy do II klasy. Osadzona jest na stalowym wysięgniku stanowiącym element słupa. Jest wyposażona w mleczny klosz z górną przesłoną ze stali nierdzewnej. Typoszereg tego typu opraw dostosowany jest do większości stosowanych źródeł światła, od żarówek do lamp sodowych. Budowa oprawy posiada stopień ochrony IP65 oraz II stopień ochronności przed porażeniami. Innym ciekawym rozwiązaniem służącym do oświetlania ciągów pieszych są oprawy dające światło pośrednie (V klasa pod względem rozsyłu strumienia świetlnego). Wyposażone są w segmentowy odbłyśnik i 150 W lampę metalohalogenkową. Także w oprawach ogrodowych stosowane są diody LED. Przykładem może być niski słupek z oprawą (fot. 7.) wyposażoną w 24 diody LED.

Do iluminacji obiektów stosowane są różnego rodzaje naświetlacze. Ten przedstawiony na fotografii 8. jest naświetlaczem przeznaczonym do wyposażenia w lampę wyładowczą metalohalogenkową 150 W. Posiada stopień ochrony IP65 oraz I grupę ochronności przed porażeniami. Oprawę do podłoża mocuje się na regulowanym uchwycie. Diody LED znalazły zastosowanie także przy iluminacji. Przykład stanowi oprawa pokazana na fotografii 9. wyposażona w 9 diod. Zastosowany system rastrów zapewnia precyzyjne ukierunkowanie strumienia świetlnego i równomierność natężenia oświetlenia na iluminowanych powierzchniach. Oprawa wyposażona jest w przegub ułatwiający regulację kierunku świecenia.

Oświetlenie obiektów sportowych wymaga stosowania zróżnicowanego osprzętu oświetleniowego dostosowanego do charakteru obiektu. Przykładowo, dla oświetlenia niewielkiego kortu tenisowego służącego dla celów rekreacyjnego uprawiania sportu wystarcza zainstalowanie kilku opraw (fot. 10.) osadzonych na słupach ustawionych na obrzeżu kortu. Innych rozwiązań wymaga natomiast oświetlenie wielkiego stadionu, do którego potrzebne jest ustawienie wysokich masztów, na których mocuje się po kilkadziesiąt opraw z lampami metalohalogenkowymi o mocy 2 kW każda. Oprawy te muszą mieć odpowiednio ukształtowany odbłyśnik warunkujący właściwy rozsył strumienia świetlnego. Dla każdej z opraw dostarczany jest montowany odrębnie moduł zawierający układ zasilania, kompensacji mocy biernej oraz zapłonu i stabilizacji.

Dokumentacja projektowa

Dokumentacja projektowa dotycząca oświetlenia zewnętrznego ma podobną formę do dokumentacji oświetlenia wnętrz. Bez względu na to, czy jest to oświetlenie terenu zakładu przemysłowego, terenów sportowych lub rekreacyjnych, dróg i placów miejskich, czy też oświetlenie drogowe, jej zawartość powinna być podobna. W każdym przypadku dokumentacja musi zawierać obliczenia oraz dobór i rozmieszczenie opraw oraz źródeł światła. W skład dokumentacji wchodzą także podpory, na których mają być umieszczone oprawy. Mogą to być słupy i słupki betonowe, stalowe lub aluminiowe, czy drewniane różnej wielkości, a także słupy i maszty kratowe. Sieć zasilająca może być napowietrzna lub kablowa. Plany określające rozmieszczenie urządzeń oświetleniowych i linii zasilających muszą być sporządzane na podkładach geodezyjnych.

W skład projektu oświetlenia terenu wchodzi także system sterowania. Może to być prosty system oparty na indywidualnych łącznikach lub bardzo rozbudowany w ramach tzw. „inteligentnych instalacji”. W oświetleniu zewnętrznym stosowane są także łączniki sterowane ręcznie lub też zegary i czujniki zmierzchowe.

Odrębnego omówienia wymaga dobór i posadowienie podpór słupków, słupów i masztów, podobnie jak bezpieczne prowadzenie prac montażowych i konserwacyjnych, pomiary parametrów oświetleniowych i szereg innych związanych zagadnień. Sprawy te zostaną przedstawione w odrębnym artykule.

Literatura

1. A. Budzyński, Artykuł o oświetleniu zamieszczony na strony internetowej.
2. Materiały publikowane przez Wolną Encyklopedię WIKIPEDIA.
3. Politechnika Warszawska Laboratorium Elektrotechniki w Inżynierii Komunalnej - Badanie energooszczędnych źródeł światła. Warszawa 2003
4. Materiały informacyjne Instytutu Elektrotechniki w Warszawie.
5. Materiały katalogowe firmy PHILIPS.
6. Materiały katalogowe firmy ROSA.
7. Materiały katalogowe firmy RŻB.
8. Materiały katalogowe firmy THORN.
9. Materiały katalogowe firmy LUXMARKET.
10. Ustawa z 7 lipca 1994 roku – Prawo budowlane (DzU nr 89, poz. 414 z późn. zmianami - ujednolicany na bieżąco tekst jest dostępny na stronach Głównego Urzędu Nadzoru Budowlanego : www.gunb.gov.pl
11. Ustawa – Kodeks Pracy z 26 czerwca 1974 r. (DzU z 1998 r. nr 21, z późniejszymi zmianami - tekst ujednolicony, uwzględniający zmiany obowiązujące od 8 lutego 2005 roku zawiera Obwieszczenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 23 grudnia 1997 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Kodeks pracy (DzU z 1998 r. nr 21, poz. 94: ostatnia nowelizacja ukazała się w DzU nr 221 z 2006 r., poz.1615).
12. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002 r. nr 75, poz. 690). Zmienion 7 kwietnia 2004 roku (Dz. U. z 2004 r. Nr 109, poz. 1156). (Aktualnie – czerwiec 2008 r. – przygotowana jest następna nowelizacja – ukarze się po zakończeniu uzgodnień z Unią Europejską).
13. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (tekst jednolity – DzU z 2003 r. nr 169, poz. 1650, zmienione 2 marca 2007 roku DzU nr 49, poz. 330).
14. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z 1 grudnia 1998 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny na stanowiskach wyposażonych w monitory ekranowe (DzU nr 148, poz. 973).
15. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 25 czerwca 2003 roku w sprawie sposobu zgłaszania oraz oznakowania przeszkód lotniczych (DzU nr 130 z 24 lipca 2003 r. poz. 1193).
16. Rozporządzenie Ministra Transportu i Budownictwa z 13 stycznia 2006 roku zmieniające rozporządzenie w sprawie sposobu zgłaszania oraz oznakowania przeszkód lotniczych (DzU nr 9, poz. 53).
17. PN-71/B-02380 Oświetlenie wnętrz światłem dziennym (norma wycofana bez zastąpienia).
18. PN-71/E-02034 Oświetlenie elektryczne terenów budowy, przemysłowych kolejowych i portowych oraz dworców i środków transportu publicznego (formalnie została zastąpiona przez normę z poz. 16, chociaż merytorycznie nie dotyczy ona tego obszaru zastosowań oświetlenia).
19. PN-EN 12464-1:2004 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy we wnętrzach (zastąpiła normy: PN-EN 12464-1:2003 (U); PN-71/E-02034; PN-84/E-02035).
20. PN-EN 12464-2:2007 (U) Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 2: Miejsca pracy na zewnątrz. (wydana w języku angielskim).
21. PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
22. PN-88/E-08501 Urządzenia elektryczne. Tablice i znaki bezpieczeństwa.
23. PN-92/N-01256.02 Znaki bezpieczeństwa. Ewakuacja.
24. PN-EN 1838:2005 Zastosowania oświetlenia. Oświetlenie awaryjne.
25. PN-EN 50172:2005 Systemy awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego.
26. PKN-CEN/TR 13201-1:2007 Oświetlenie dróg. Część 1: Wybór klas oświetlenia (wydana w języku polskim).
27. PN-EN 13201-2:2005 Oświetlenie dróg. Część 2: Wymagania oświetleniowe (wydana w języku angielskim).
28. PN-EN 13201-3:2005 Oświetlenie dróg. Część 3: Obliczenia oświetlenia (wydana w języku angielskim).
29. PN-EN 13201-4:2005 Oświetlenie dróg. Część 4: Metody pomiarów parametrów oświetlenia (wydana w języku angielskim).
30. PN-EN 60598-1:2007 Oprawy oświetleniowe. Część 1: Wymagania ogólne i badania (wydana w języku polskim).
31. PN-EN 60598-1:2007/A1:2007 (uzupełnienie wydane w języku angielskim).
32. PN-IEC 60364-5-559:2003 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Inne wyposażenie. Oprawy oświetleniowe i instalacje oświetleniowe.
33. PN-HD 60364-7-715:2006 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Część 7-715: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Instalacje oświetleniowe o bardzo niskim napięciu w obwodach o bardzo niskim napięciu.
34. PN-EN 60529:2003 Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy (Kod IP).
35. PN-EN 12193:2007 Światło i oświetlenie. Oświetlenie w sporcie.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!