Строить все

Как строить? Как правильно сделать? Советы, идеи.

Фотоэлементы в уличном освещении: как они работают и почему они важны

05.01.2025 в 23:59
Содержание
  1. Фотоэлементы в уличном освещении: как они работают и почему они важны
  2. Связанные вопросы и ответы
  3. Что такое фотоэлемент
  4. Как фотоэлементы используются в уличном освещении
  5. Какие преимущества имеет использование фотоэлементов в уличном освещении
  6. Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении
  7. Как фотоэлементы реагируют на изменение освещенности
  8. Как фотоэлементы могут снизить энергопотребление уличного освещения
  9. Какие факторы влияют на эффективность фотоэлементов в уличном освещении
  10. Как фотоэлементы могут повысить безопасность на улицах
  11. Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение
  12. Какие будущие разработки могут повлиять на использование фотоэлементов в уличном освещении

Фотоэлементы в уличном освещении: как они работают и почему они важны

Что такое фотоэлемент?

"Фотоэлемент - это устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую. Он состоит из полупроводникового материала и имеет два контакта - анод и катод…"

1. Истоия изобретения

2. Виды фотоэлементов

  • Классификация

3. Принцип работы

4. Конструкция

5. Характеристики

6. КПД

7. Применение

История изобретения

История изобретения фотоэлемента начинается с открытия фотоэффекта, которое сделал немецкий физик Генрих Герц в 1887 году. Он обнаружил, что при освещении электродов ультрафиолетовым светом разряд между ними происходит быстрее. Однако это открытие не было широко известно, и о нем забыли на несколько десятилетий.

Следующий важный шаг в истории фотоэлементов был сделан в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию фотоэффекта. Он объяснил, что свет состоит из частиц (фотонов) и что каждый фотон может выбивать электрон из металла. Это открытие стало основой для дальнейшего развития фотоэлементов.

Первый практический фотоэлемент был создан в 1923 году советским ученым Олегом Лосевым. Он использовал карбид кремния в качестве полупроводника и получил ток при освещении его светом. Однако его устройство имело низкую эффективность и не получило широкого применения.

Что такое фотоэлемент. История изобретения

Следующим важным шагом в развитии фотоэлементов стало открытие полупроводниковых материалов в 1939 году. Японский ученый Хидео Хосоно обнаружил, что селен обладает фотопроводимостью, то есть его проводимость увеличивается при освещении. Это открытие легло в основу создания первых фотоэлементов на основе селена.

С развитием полупроводниковых технологий в 1950-х годах были созданы первые кремниевые фотоэлементы, которые имели более высокую эффективность и стали основой для создания современных солнечных батарей. В 1960-е годы были разработаны фотоэлементы на основе арсенида галлия, которые имели еще более высокую эффективность.

Современные фотоэлементы продолжают развиваться, используя новые материалы и технологии. Например, в последние годы активно исследуются фотоэлементы на основе перовскитов, которые обладают высокой эффективностью и низкой стоимостью производства.

Виды фотоэлементов

Существуют различные виды фотоэлементов, каждый из которых имеет свои особенности и области применения.

Кремниевые фотоэлементы:

  • аморфный кремний (a-Si) - фотоэлементы на основе аморфного кремния являются наиболее распространенными и доступными на рынке. Их КПД составляет около 9-11%.
  • монокристаллический кремний (mc-Si) – эти элементы имеют более высокий КПД (15-25%), но и стоят дороже.
  • поликристаллический кремний (pc-Si) - такие фотоэлементы занимают промежуточное положение между a-Si и mc-Si по своим характеристикам.

Тонкопленочные фотоэлементы:

  • CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) - тонкие пленки селенида индия-галлия-меди на стекле. КПД таких фотоэлементов может достигать 20%.
  • CdTe (Cadmium Telluride) - фотоэлементы на основе теллурида кадмия. Имеют КПД до 18%.

Фотоэлемент для включения уличного освещения.

Органические фотоэлементы:

Органические фотоэлементы основаны на использовании органических материалов, которые обладают высокой гибкостью и могут быть нанесены на различные поверхности. К ним относятся:

  • Органические тонкопленочные (OPV) фотоэлементы - имеют КПД до 10%.
  • Органически-интегрированные фотоэлементы (OPTI) - представляют собой сочетание органических и неорганических материалов. КПД достигает 15%.

Перовскитные фотоэлементы:

  • Перовскиты - это новые материалы, которые показывают высокую эффективность преобразования солнечной энергии. Они имеют КПД около 22-23%.

Связанные вопросы и ответы:

Вопрос 1: Что такое фотоэлемент для включения уличного освещения

Ответ: Фотоэлемент для включения уличного освещения - это устройство, которое используется для автоматического включения и выключения уличного освещения в зависимости от освещенности окружающей среды. Оно состоит из фоторезистора, который реагирует на изменение освещенности, и электронного блока, который обрабатывает сигналы от фоторезистора и управляет включением и выключением освещения.

Вопрос 2: Как работает фотоэлемент для включения уличного освещения

Ответ: Фотоэлемент для включения уличного освещения работает на основе изменения сопротивления фоторезистора в зависимости от освещенности окружающей среды. Когда окружающая среда становится темнее, сопротивление фоторезистора уменьшается, что приводит к увеличению тока в цепи. Электронный блок обрабатывает этот сигнал и включает уличное освещение. Когда окружающая среда становится светлее, сопротивление фоторезистора увеличивается, что приводит к уменьшению тока в цепи. Электронный блок обрабатывает этот сигнал и выключает уличное освещение.

Вопрос 3: Какие преимущества имеет использование фотоэлемента для включения уличного освещения

Ответ: Использование фотоэлемента для включения уличного освещения имеет ряд преимуществ. Во-первых, это позволяет экономить электроэнергию, так как освещение включается только тогда, когда это необходимо. Во-вторых, это уменьшает нагрузку на оператора, который не должен регулярно включать и выключать освещение вручную. В-третьих, это повышает безопасность на дорогах, так как освещение включается автоматически при недостатке освещенности.

Вопрос 4: Какие ограничения есть при использовании фотоэлемента для включения уличного освещения

Ответ: При использовании фотоэлемента для включения уличного освещения есть некоторые ограничения. Во-первых, оно может не работать корректно в условиях сильного дождя, тумана или снега, когда фоторезистор не может правильно реагировать на изменение освещенности. Во-вторых, оно может не работать корректно в условиях сильного светового загрязнения, когда фоторезистор не может правильно реагировать на изменение освещенности. В-третьих, оно может не работать корректно в условиях сильного ветра, когда фоторезистор может быть покрыт пылью или грязью.

Вопрос 5: Как выбрать подходящий фотоэлемент для включения уличного освещения

Ответ: При выборе подходящего фотоэлемента для включения уличного освещения следует учитывать несколько факторов. Во-первых, необходимо выбрать фоторезистор с подходящим диапазоном чувствительности к освещенности. Во-вторых, необходимо выбрать электронный блок с подходящим диапазоном чувствительности к сигналам от фоторезистора. В-третьих, необходимо учитывать условия эксплуатации фотоэлемента, такие как температура, влажность и другие факторы, которые могут повлиять на его работу.

Вопрос 6: Как установить фотоэлемент для включения уличного освещения

Ответ: Установка фотоэлемента для включения уличного освещения должна быть выполнена квалифицированным специалистом. В процессе установки необходимо выполнить следующие шаги:

1. Выбрать подходящее место для установки фоторезистора, которое обеспечивает максимальную чувствительность к освещенности.

2. Соединить фоторезистор с электронным блоком по инструкции производителя.

3. Подключить электронный блок к источнику питания и к реле, которое управляет включением и выключением освещения.

4. Проверить работу фотоэлемента, включив и выключив освещение вручную и проверяя, что он работает корректно.

5. Зафиксировать все соединения и защитить их от воздействия внешних факторов, таких как дождь, снег и ветер.

Что такое фотоэлемент

История изобретения фотоэлемента начинается с открытия фотоэффекта, которое сделал немецкий физик Генрих Герц в 1887 году. Он обнаружил, что при освещении электродов ультрафиолетовым светом разряд между ними происходит быстрее. Однако это открытие не было широко известно, и о нем забыли на несколько десятилетий.

Следующий важный шаг в истории фотоэлементов был сделан в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию фотоэффекта. Он объяснил, что свет состоит из частиц (фотонов) и что каждый фотон может выбивать электрон из металла. Это открытие стало основой для дальнейшего развития фотоэлементов.

Первый практический фотоэлемент был создан в 1923 году советским ученым Олегом Лосевым. Он использовал карбид кремния в качестве полупроводника и получил ток при освещении его светом. Однако его устройство имело низкую эффективность и не получило широкого применения.

Следующим важным шагом в развитии фотоэлементов стало открытие полупроводниковых материалов в 1939 году. Японский ученый Хидео Хосоно обнаружил, что селен обладает фотопроводимостью, то есть его проводимость увеличивается при освещении. Это открытие легло в основу создания первых фотоэлементов на основе селена.

С развитием полупроводниковых технологий в 1950-х годах были созданы первые кремниевые фотоэлементы, которые имели более высокую эффективность и стали основой для создания современных солнечных батарей. В 1960-е годы были разработаны фотоэлементы на основе арсенида галлия, которые имели еще более высокую эффективность.

Современные фотоэлементы продолжают развиваться, используя новые материалы и технологии. Например, в последние годы активно исследуются фотоэлементы на основе перовскитов, которые обладают высокой эффективностью и низкой стоимостью производства.

Как фотоэлементы используются в уличном освещении

Как фотоэлементы используются в уличном освещении. Виды фотореле

На фото представлено фотореле с дополнительным функционалом

Итак:

  • Прежде всего, вам следует знать, что фотоэлемент для уличного освещения может быть встроен в силовой блок, а может быть выносным. Встроенные модели представляют собой единый блок, который устанавливается непосредственно на улице. Он имеет хорошую защиту от атмосферного воздействия, но зачастую способен коммутировать только небольшие токи до 16А. Конечно, есть встроенные модели, предназначенные для коммутации и больших токов, но цена таких устройств на порядок выше.
  • Фотореле с выносным фотоэлементом представляет собой два отдельных элемента. Первый — это непосредственно коммутационный аппарат, который устанавливается в распределительном щитке. Второй — это сам фотоэлемент, который устанавливается на открытом пространстве и подключается к коммутационному аппарату посредством проводов. Номинальный ток таких фотореле может достигать 63А и выше.
  • Еще одним важным отличием фотореле является его функциональное наполнение. Так, многие из них содержат не только фотоэлемент, но и датчик движения. Это значительно расширяет возможности управления освещением, а также позволяет сократить ваши расходы.
  • Кроме того, существует фотосенсор включения освещения, который совмещен с таймером. Это позволяет включать освещение, не только когда стемнело, но и в строго определенное время. Кроме того, такое фотореле можно программировать по годовым циклам и другим временным параметрам.
  • Cуществуют реле, которые совмещают в себе все эти функции. Это позволяет программировать включение и отключение освещения, совмещая различные параметры. Но скажу честно, ни разу не видел случаев, когда в таких фотореле использовался их полный функционал.

Какие преимущества имеет использование фотоэлементов в уличном освещении

Самое главное качество фотореле — прочность корпуса, в котором фотореле располагается. К сожалению, далеко не каждый город может похвастаться идеальными условиями: атмосферные явления, аварийные ситуации, загрязненный воздух, а иногда даже хулиганы, портящие городское имущество, — все это может стать причиной поломки или неправильного срабатывания. Именно поэтому корпус для фотореле должен быть изготовлен из ударопрочного материала, не пропускающего воду.

Идеальным вариантом будет полностью герметичный сосуд, в который просто не проникает воздух извне.

Точность. В каждом современном фотореле для уличного освещения есть специальный прибор — потенциометр. Именно он определяет, когда нужно включить свет. Пороги рассчитываются автоматически, так что никаких сбоев при штатной работе не возникает и свет включается/выключается в положенное время.

Защищенность от помех. Современные устройства могут работать даже в не самых благоприятных условиях, выдавая при этом поразительный по точности результат. Ложные срабатывания случаются крайне редко.

Простота установки и настройки. Конечно, лучше всего доверять эти процедуры мастеру, который сможет сделать все быстро и качественно, но даже ему будет легче, если настройка и установка будут упрощены настолько, насколько это вообще возможно. Так снизится время ожидания во время переходов от одного режима работы к другому.

Автоматизация работы. Самые простые фотореле работают постоянно, а в корпусе установлен специальный выключатель, который позволяет временно отключить прибор.

Более продвинутые модели могут выключаться в указанное в программе время — так оборудование не будет работать просто так, а вы, в свою очередь, немного сэкономите на потребляемой электроэнергии.

Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении

Зачастую фотореле уличного освещения называют – автомат уличного освещения. Основным его компонентом является фотодатчик, в качестве которого используется фотодиод. Фотодатчик может находиться в корпусе или снаружи. При первом варианте все устройство монтируют на улице. Во втором случае фотодатчик – на улице, а электронный блок устанавливают в электрическом щитке в помещении.

Большинство таких приборов на корпусе имеют механический выключатель и регулятор порога срабатывания для задания величины освещенности, при которой включается свет. В схеме также предусмотрены элементы, предназначенные для предотвращения ложных срабатываний провоцируемых помехами.  Конструкция некоторых моделей имеет таймер, который отключает устройство в запрограммированное время. При этом, таймер можно запрограммировать так, чтобы его включение происходило в назначенный день недели.

    Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении. Как устроено фотореле для уличного освещения

      Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении. Как устроено фотореле для уличного освещения

        Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении. Как устроено фотореле для уличного освещения

          Какие типы фотоэлементов используются в уличном освещении. Как устроено фотореле для уличного освещения

Как фотоэлементы реагируют на изменение освещенности

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 4а. Фотоэлемент ФЭ находится в левой части горизонтально расположенного корпуса прибора. На торцевой части корпуса размещены две клеммы, к которым подведены выводы от фотоэлемента (к этим же клеммам присоединяется микроамперметр). Фотоэлемент можно вращать вокруг горизонтальной оси (максимальный угол поворота 90°) при помощи рукоятки, рядом с которой укреплена шкала, служащая для измерения угла поворота фотоэлемента. Нулевому положению рукоятки соответствует вертикальное расположение фотоэлемента.

В нижней части откидной крышки корпуса прибора укреплена шкала, предназначенная для измерения расстояний между фотоэлементом и источником света. Нулевое деление шкалы совпадает с плоскостью чувствительного слоя фотоэлемента. Внутри корпуса имеются несколько защитных ребер, которые предохраняют фотоэлемент от отраженных лучей. Черная матовая окраска внутренней части корпуса защищает фотоэлемент от световых бликов. Внутри корпуса прибора на стойке закреплены собирающая линза Л и лампочка накаливания ЛН. Стойка с линзой и лампочкой может передвигаться вдоль оси корпуса в пределах длины шкалы. На подставке прибора расположен тумблер Т, с помощью которого включается лампочка накаливания. В левую часть корпуса (справа от фотоэлемента) можно вставлять необхо­димые светофильтры Ф, которые фиксируются в вертикальном положении специальным винтом.

Фотографии всего стенда, прибора с горизонтальным корпусом и выдаваемых лаборантом принадлежностей для выполнения работы приведены на следующих рисунках.

Порядок установки принадлежностей описан в каждом упражнении.

Данные о фильтрах приведены в таблице 2.

Как фотоэлементы могут снизить энергопотребление уличного освещения

Фотосенсорное управление уличным освещением основано на использовании датчиков, реагирующих на уровень естественного освещения. Эти системы автоматически включают фонари при наступлении темноты и выключают их на рассвете. В данной части статьи подробно рассмотрены принципы работы, преимущества и недостатки фотосенсорного управления, а также примеры его использования.

Принцип работы фотосенсорного управления

Фотосенсорные системы используют светочувствительные элементы, такие как фоторезисторы или фотодиоды, которые изменяют свое электрическое сопротивление в зависимости от уровня освещенности. Основные компоненты таких систем включают:

    Фотореле (фотоэлемент)
    Основной компонент, реагирующий на изменения уровня освещения. При снижении уровня естественного света ниже заданного порога сопротивление фотореле изменяется, что приводит к замыканию электрической цепи и включению освещения. При повышении уровня освещенности выше заданного порога цепь размыкается, и освещение выключается.

    Контроллер.
    Устройство, которое обрабатывает сигналы от фотоэлемента и управляет включением и выключением освещения. В простых системах роль контроллера может выполнять само фотореле, в более сложных системах используется отдельный микропроцессорный блок.

    Электрическая цепь.
    Система проводов и соединений, обеспечивающая подачу электричества к уличным фонарям и управляемая фотореле.

Как фотоэлементы могут снизить энергопотребление уличного освещения. Фотосенсорное управление уличным освещением

Преимущества фотосенсорного управления

    Энергосбережение.
    Фотосенсоры включают освещение только при наступлении темноты и выключают его на рассвете, что позволяет значительно экономить электроэнергию.

    Автоматизация процесса.
    Полная автоматизация процесса управления освещением снижает необходимость в ручном вмешательстве, что упрощает эксплуатацию систем освещения.

    Гибкость настройки.
    Современные фотосенсорные системы могут быть настроены на разные уровни освещенности, что позволяет адаптировать их к специфическим условиям каждого города или района.

Недостатки фотосенсорного управления

    Чувствительность к погодным условиям.
    В условиях сильного тумана, снега или дождя фотосенсоры могут ошибочно определять уровень освещенности, что приводит к нежелательному включению или выключению освещения.

    Ограниченная точность настройки.
    В некоторых случаях сложность настройки системы на оптимальный уровень освещенности может привести к избыточному или недостаточному освещению.

    Необходимость регулярного обслуживания.
    Фотосенсоры требуют регулярного обслуживания и очистки, так как загрязнения и повреждения могут снижать их эффективность.

Как фотоэлементы могут снизить энергопотребление уличного освещения. Фотосенсорное управление уличным освещением

Примеры использования фотосенсорного управления

    Освещение городских улиц.
    Фотосенсоры широко используются для управления уличным освещением в городах. Они устанавливаются на фонарных столбах и управляют включением и выключением освещения в зависимости от уровня естественного света. Это позволяет экономить энергию и обеспечивает удобство для городских служб.

    Парковое освещение.
    В парках и зеленых зонах фотосенсоры используются для управления освещением прогулочных дорожек и зон отдыха. Это позволяет создавать комфортные условия для посетителей и одновременно снижать энергозатраты.

    Освещение транспортных магистралей.
    На автомагистралях и трассах фотосенсорное управление помогает обеспечить безопасность движения, включая освещение только в темное время суток.

Примеры реализации

Освещение улиц в Лондоне

В Лондоне использовали фотосенсоры для управления уличным освещением на многих улицах. Это позволило снизить энергозатраты на 20-30% и улучшить качество освещения. Фотосенсоры были установлены на фонарных столбах и настроены на определенный уровень освещенности, что обеспечивало их включение при наступлении темноты и выключение на рассвете.

Парковое освещение в Токио

В Токио, в парках и зонах отдыха, установлены современные системы фотосенсорного управления освещением. Эти системы обеспечивают включение освещения в вечернее время и его выключение утром. Это позволило снизить энергозатраты и улучшить комфорт для посетителей парков.

Заключение

Фотосенсорное управление уличным освещением является эффективным и экономичным решением для автоматизации освещения в городах и на других объектах. Оно позволяет значительно снизить энергозатраты и повысить удобство эксплуатации.
Несмотря на определенные недостатки, такие как чувствительность к погодным условиям и необходимость регулярного обслуживания, фотосенсоры остаются популярным выбором для многих городских и сельских территорий. Внедрение современных фотосенсорных систем позволяет улучшить качество освещения и одновременно сократить расходы на электроэнергию.

Какие факторы влияют на эффективность фотоэлементов в уличном освещении

Ключ к повышению эффективности солнечных батарей лежит в уменьшении необратимых потерь солнечной энергии в процессе взаимодествия солнечного света и вещества, из которого изготовлены фотоэлементы.

Современные солнечные фотоэлементы и панели из них, солнечные энергетические установки, солнечные электростанции удовлетворяют комплексу требований:

- высокая надёжность при сроке эксплуатации до 30 лет;
-  доступность сырья и возможность организации массового производства;
-  приемлемые сроки окупаемости инвестиций на создание солнечных электростанций;
-  минимальные расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание гелиоэнергетических мощностей;
-  высокая эффективность работы.

На эффективность фотоэлементов и солнечных панелей из них влияют целый ряд факторов. В числе основных можно назвать следующие:

- погодные и климатические условия
-  смена дня и ночи
-  неравномерность освещения
-  рост температуры
-  загрязнение
-  необратимые потери.

Мощность солнечных энергетических систем зависит от интенсивности солнечного излучения. Понятно, что если интенсивность солнечного излучения мала или отсутствует вовсе, то мощность солнечных панелей снижается. Для того, чтобы уменьшить влияиние этого недостатка, гелиосистемы снабжают аккумуляторами, которые, накопив энергию днем, в ночное время отдают свою энергию потребителю. Как правило, в ночное время суток потребление электроэнергии снижается и, если речь идет об автономных гелиосистемах обеспечения электроэнергией, запаса энергии вполне хватает для обеспечения потребностей в электроэнергии ночью.

Равномерная освещенность солнечной батареи обеспечивает высокую её эффективность. Если какой-то фотоэлемент, входящий в состав солнечной панели освещен менее интенсивно, чем соседний, то он становится паразитной нагрузкой и снижает общую энергоотдачу солнечных панелей. Для того, чтобы уменьшить влияние этого фактора, иногда удобно отключить затененный фотоэлемент. Для обеспечения максимальной эффективности солнечная панель должна быть ориентирована точно на солнце. Чтобы это достичь иногда используют поворотные системы с системой автоматического слежения за положениям Солнца.

Рост температуры солнечного элмента негативно сказывается на его способности генерировать электрический ток. Солнечные панели, особенно для больших гелиоэнергетических систем необходимо охлаждать. Пыль и влага, оседая на поверхности солнечных панелей также негативно сказываются на их эффективности. Поэтому необходимо регулярно проводить мероприятия по очистке поверхности солнечных батарей от пыли и грязи. Иногда поверхность солнечных панелей покрывают специальным составом, уменьшающим степень загрязнения поверхности солнечной батареи.

Как фотоэлементы могут повысить безопасность на улицах

Системы управления уличным освещением, такие как традиционные выключатели, фотоэлементы, затемнение (интеллектуальное управление), контроль времени, датчики движения и беспроводная связь, имеют свою необходимость и преимущества. Различные типы управления уличным освещением предоставляют множество преимуществ, которые не только помогают повысить эффективность, безопасность и устойчивость систем городского освещения, но и способствуют развитию интеллектуального освещения. Вот некоторые общие преимущества различных типов управления уличным освещением:

  • Сокращение эксплуатационных расходов: фотоэлементы и традиционные выключатели могут гарантировать, что уличное освещение будет включаться только тогда, когда это необходимо, тем самым экономя электроэнергию и снижая эксплуатационные расходы.
  • Повышенная энергоэффективность: контроль времени и датчики движения могут снизить ненужное потребление энергии уличными фонарями. Эти технологии можно идеально сочетать с технологией светодиодного освещения, чтобы значительно снизить потребность города в электроэнергии и повысить эффективность.
  • Уменьшите световое загрязнение: затемнение по времени , микроволновая печь и другие средства управления затемнением уменьшают яркость ламп в часы непиковой нагрузки или в зонах с низкой активностью, помогая уменьшить световое загрязнение окружающей среды, вызванное деятельностью человека.
  • Снижение воздействия на окружающую среду: системы управления дорожным освещением могут сократить выбросы парниковых газов за счет снижения потребления энергии. Сокращение ненужного освещения также помогает снизить воздействие на окружающую среду и способствует созданию более зеленой окружающей среды.
  • Повышенная безопасность: датчики движения могут повысить безопасность и улучшить видимость для пешеходов и водителей, обеспечивая дополнительное освещение при обнаружении движения. Аналогичным образом, другие методы управления могут регулировать яркость ламп в реальном времени ( переключатель фотоэлементов и интеллектуальное управление), чтобы обеспечить правильное освещение дороги и удовлетворение потребностей пешеходов и водителей.
  • Продлите срок службы ламп. Система управления уличным освещением устраняет необходимость работы уличных фонарей на 100% яркости всю ночь, что помогает замедлить старение ламп и снизить затраты на последующее обслуживание и замену.
  • Города стали умнее: некоторые системы управления уличным освещением могут регулировать уровни освещения в соответствии с конкретными потребностями, одновременно удаленно контролируя и управляя отдельными уличными фонарями. Они также могут собирать данные о рабочем состоянии уличных фонарей для оптимизации освещения и обслуживания ламп, что соответствует тенденции развития умных городов.
  • Соблюдение стандартов освещения. Управление освещением помогает городам соблюдать стандарты и правила освещения, например, поздно ночью, когда поток людей и транспортных средств снижается. В соответствии со стандартом моделирования освещения EN13201 рекомендуется выбрать категорию освещения более низкого уровня для освещения дороги, чтобы разумно осветить дорогу и снизить соответствующее энергопотребление.

Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение

Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение. Фильтр для борьбы со световым загрязнением

Слева — без фильтра, справа — с фильтром Kenko Astro LPR Type II

Световое загрязнение является одной из основных проблем, с которыми сталкиваются астрофотографы. Им приходится значительно удаляться от крупных городов, просто чтобы получить беспрепятственный обзор ночного неба. Если же снимать неподалеку от города, то натриевые лампы, которые являются основной освещения городских улиц, могут привести к появлению оранжево-желтого оттенка, который будет заметно влиять на снимки. Именно это и называется световым загрязнением.
Для решения этой проблемы очень часто используются пост-обработка в Adobe Photoshop или Lightroom , в которые используются для возвращения оригинального цвета. Хотя этот метод и может быть хорош в некоторых случаях, иногда бывает необходимо сразу получить нужное изображение с помощью дополнительного фильтра. Благодаря такому подходу сохраняется более широкий динамический диапазон и сокращается время на пост-обработку. Сейчас существует большой выбор подобных фильтров. Они могут обозначаться разными словами: astro или light pollution .

Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение. Фильтр для борьбы со световым загрязнением

Фильтры изготавливаются из специального стекла, которое значительно снижает пропускание определенных цветов, которые соответствуют спектру ртутных и натриевых ламп (в некоторых фильтрах, может быть защита только от света натриевых ламп). Хорошие фильтры имеют мультипросветление и антибликовое покрытие.
Вот график для светофильтра Kenko Astro LPR Type II , на котором показано отсечение света в зависимости от длины волны:

Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение. Фильтр для борьбы со световым загрязнением

Красная линия — ртутные газозарядные лампы
Зеленая линия — натриевые газозарядные лампы
В действительности, подобные фильтры можно использовать не только для съемки звездного неба, но и для фотографий на ночных городских улицах, ведь там свет от ртутных и натриевых ламп находится совсем рядом и очень сильно влияет на цветовой баланс. При этом нужно помнить, что влияние подобных фильтров на привычные объекты может быть слишком сильным и цвета поползут больше, чем хотелось бы.
У многих подобных фильтров есть ограничения на угол обзора: при использовании слишком широкоугольных объективов может появляться неравномерность сдвига цветового баланса в зависимости от расстояния до края кадра. Поэтому необходимо тщательно подходить к выбору фильтра и объектива для него.
Подобных специализированных фильтров не слишком много, и некоторые фотографы могут комбинировать для этих целей ИК- и УФ-фильтры. Либо, в некоторых случаях, можно использовать FLD-фильтры , которые предназначены для отсечения зеленоватого оттенка ртутных ламп (сейчас они больше известны под названием «энергосберегающие»). Чтобы расширить ассортимент астро-фильтров компания Lonely Speck собирается выпустить фильтр PureNight. Это квадратные фильтры, которые используются с держателями Cokin и Lee. Сейчас работает предзаказ , и ожидается, что фильтры отправятся к покупателям в марте 2017 года.

Как фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение. Фильтр для борьбы со световым загрязнениемКак фотоэлементы могут помочь снизить световое загрязнение. Фильтр для борьбы со световым загрязнением

На самом деле, съемка звездного небо очень непростое, но интересное дело. Чтобы начать в этом по-настоящему разбираться придется потратить немало времени на изучение особенностей этого вида фотографии. Знания о существовании специальных фильтров лишь самое начало астрофотографии.

Какие будущие разработки могут повлиять на использование фотоэлементов в уличном освещении

Современные системы наружного освещения на основе альтернативных источников энергии и светодиодных (LED) ламп давно пользуются огромной популярностью во всем мире. Многие пользователи и в нашей стране успели оценить их преимущества.

1. Автономность и гибкость. Фонари с солнечными панелями можно устанавливать в любом месте, без привязки к городской сети. Они сделают безопасным и комфортным любой уголок населенного пункта. Даже тот, куда трудно провести кабельную линию электроснабжения.

2. Экономия и выгода. Тут действует несколько факторов: лед-светильники потребляют намного меньше энергии, чем лампы накаливания. Они питаются от самой установки, компактно расположенной на фонаре. Соответственно, отсутствует необходимость тянуть длинную кабельную линию и выполнять сопутствующие работы, разрабатывать большой пакет проектной и технической документации, получать разрешение на подключение к поставщику энергии. Также снимается множество вопросов организации системы освещения улиц, её обслуживания и контроля.

3. Долговечность и надежность. Освещение городских улиц светодиодными лампами без их замены может продлиться до 25 лет. Срок эксплуатации LED-ламп большинства их моделей намного больше, чем у других видов ламп. Посмотреть разновидности и сравнить лампы освещения можете на этом сайте . Светодиодные светильники и автономные системы освещения в целом отличаются высоким качеством всех компонентов, хорошо защищены от негативных факторов окружающей среды и работают, по сути, бесперебойно, поскольку не зависят от коллизий в центральной системе электроснабжения.

4. Простое и недорогое обслуживание. Освещение городских улиц на базе возобновляемых источников энергии не потребует обслуживания после перепадов и аварий в городской сети. Ведь компоненты такой системы подвергаются значительно меньшему износу и риску. К конструкциям, на которых располагается оборудование автономного уличного освещения, не предъявляются повышенные требования. Как и к работам с таким оборудованием. Сами опорные и поддерживающие конструкции сравнительно легкие и простые. А их монтаж (вкупе с монтажом оборудования) выполняется в разы дешевле и быстрее, чем монтаж опор и фонарей централизованной городской сети.

5. Защищенность. Освещение городских улиц на основе возобновляемых источников энергии — это современные системы, выполненные в соответствии со строжайшими стандартами качества и безопасности. Они снабжаются антивандальной защитой, устойчивы ко всем факторам, которые могут воздействовать на открытом воздухе: влаге, осадкам, пыли, ветровым нагрузкам, низким и высоким температурам, а также их резким перепадам, обледенению и так далее.