Удивительно сложный ответ — уличный фонарь не был изобретён каким-то одним человеком
Если вы ввели в Google запрос «кто изобрел уличное освещение», ожидая увидеть имя и дату, вот честный ответ: его нет.
Это вполне уместный вопрос. Мы знаем, что Александр Грэм Белл изобрел телефон. Братья Райт подарили нам моторный полет. Тим Бернерс-Ли создал Всемирную паутину. Несомненно, у уличного фонаря — предмета, настолько повсеместного, что большинство из нас каждую ночь проходит под десятками таких фонарей, — должна быть своя история происхождения.
Но с уличным фонарем дело обстоит иначе. Это не гаджет. Это инфраструктура. А инфраструктура никогда не изобретается одним человеком. Вопрос «кто изобрел уличный фонарь» — это примерно то же самое, что спросить «кто изобрел Интернет». Ответ — это не только ARPANET или один Винт Серф. Это цепочка прорывов, происходивших на протяжении десятилетий, причем каждый следующий шаг становился возможным благодаря предыдущему.
Уличный фонарь прошел долгий путь развития. За всю его 2000-летнюю историю заслуживают упоминания как минимум полдюжины имен. Ниже рассказывается их история, а также о том, какое значение их работа имеет для светодиодных уличных фонарей, освещающих наши города сегодня.
От древних костров до газового освещения — первые 2 000 лет уличного освещения
Самое раннее уличное освещение было удивительно простым: масляные лампы, за которыми ухаживали вручную. В Древнем Риме раб по имени lanternarius отвечал за зажигание и тушение ламп перед виллами. Примерно в 1000 году н. э. Кордова (Испания) стала одним из первых городов Арабской империи, где вдоль мощеных улиц были установлены организованные уличные фонари.
Первое общественное освещение, введенное по распоряжению правительства, появилось в 1417 году, когда мэр Лондона приказал жителям вывешивать фонари на улице в зимние месяцы. В 1667 году Людовик XIV пошел еще дальше. Он распорядился установить по всему Парижу 2 700 фонарей, благодаря чему Париж стал первым городом в мире, обзаведшимся систематической сетью общественного освещения. В 1697 году его примеру последовал Дублин, где на деревянных столбах были установлены специальные уличные фонари, работающие на китовом масле.
Однако настоящий технологический прорыв произошел на рубеже XIX века благодаря появлению газа.
Уильям Мердок, шотландский инженер, обнаружил, что при нагревании угля образуется горючий газ, горящий ярким и ровным пламенем. В 1792 году он осветил свой дом с помощью угольного газа. К 1802 году он осветил фасад литейного завода «Сохо» в Бирмингеме — это было первое промышленное здание, освещенное газом. Пять лет спустя, 4 июня 1807 года, Фредерик Альберт Уинсор продемонстрировал на Палл-Малл в Лондоне первое в мире публичное газовое уличное освещение. Газовое уличное освещение быстро распространилось: в 1816 году Балтимор стал первым американским городом с газовыми фонарями, а в 1820 году на газ перешёл Париж.
В качестве небольшого отступления стоит упомянуть, что в 1853 году во Львове польский фармацевт Игнаций Лукасевич изобрел керосиновый уличный фонарь. Он был экологичнее и дешевле газового. Однако к тому времени в лабораториях уже испытывалась гораздо более революционная технология: электричество.
«Электрическая искра» — дуговые лампы, лампы накаливания и гонка за освещением мира
Электрическое уличное освещение не было результатом внезапного озарения одного человека. Это был пятилетний марафон — с 1875 по 1880 год, — в котором участвовали три изобретателя из трёх разных стран. Каждый из них решил свою часть одной и той же головоломки.
| Изобретатель | Год | Технологии | Первая установка и значение |
|---|---|---|---|
| Павел Яблочков (Россия) | 1875 | Дуговая лампа — «свеча Яблочкова» | Париж, «Гран Магазен дю Лувр». Два параллельных углеродных стержня с каолиновой изоляцией, питающихся переменным током. Каждая свеча горела около 1,5 часа. К 1881 году 4 000 таких свечей освещали Париж, благодаря чему город получил прозвище: Город Света, Город огней. |
| Чарльз Ф. Бруш (США) | 1879 | Усовершенствованная система, состоящая из дуговой лампы и динамо-генератора | Публичная площадь в Кливленде — 12 фонарей, каждый из которых по яркости соответствовал 4 000 свечей. Первая система электрического уличного освещения в Соединенных Штатах. Год спустя на куполе здания суда в городе Вабаш (штат Индиана) были установлены четыре фонаря компании «Браш» мощностью 3 000 свечей, благодаря чему этот город стал первым в мире, полностью освещаемым электричеством. |
| Джозеф Свон (Великобритания) | 1879 | Лампа накаливания (с углеродной нитью) | Мосли-стрит, Ньюкасл-апон-Тайн — первая в мире улица, освещённая электрическим светом ламп накаливания, 3 февраля 1879 года. Лампа Свона с углеродной нитью накала давала более тёплый и ровный свет, чем резкий яркий свет дуговых ламп. |
| Томас Эдисон (США) | 1880 | Практичная лампа накаливания + полная система распределения | Нью-Йорк. Эдисон не был первым. Но он создал то, чего не смогли создать другие: масштабируемую электрическую инфраструктуру с генераторами, электропроводкой, предохранителями и счетчиками. Он превратил уличное освещение не в зрелище, а в средство коммунального обслуживания. |
Каждый из этих четырёх человек внес свой существенный вклад. Яблочков доказал, что уличное электрическое освещение возможно в масштабах всего города. Бруш разработал всю систему в целом: лампу, динамо-машину и электрическую цепь. Свон продемонстрировал, что лампы накаливания превосходят дуговые лампы для уличного освещения. А Эдисон превратил всё это в продукт, который любой город мог приобрести и установить.
Они не были соперниками в гонке, где побеждает только один. Они были командой эстафетчиков, и каждый из них проносил эстафетную палочку на один отрезок дальше.
XX век — эффективность в больших масштабах и забытые «Лунные башни»
Если XIX век был посвящён созданию электрического уличного освещения возможно, XX век был посвящён их созданию эффективный.
Лампы накаливания, несмотря на их тёплое сияние, были ужасно неэффективны. Они преобразовывали в видимый свет едва ли 5% электроэнергии, а их срок службы составлял от 750 до 2 000 часов. В ответ на это началось неустанное стремление к увеличению количества люменов на ватт:
- Ртутные лампы (1940-е–1950-е годы): 25–40 люмен на ватт, срок службы до 20 000 часов. В Денвере была установлена первая в США крупная система уличного освещения на основе ртутных ламп. Синевато-белое сияние стало визитной карточкой американских улиц середины прошлого века.
- Натриевые лампы высокого давления, или HPS (1960-е–1970-е годы): 55–65 люмен на ватт, срок службы до 32 000 часов. Теплое янтарно-золотое сияние и по сей день озаряет большинство автомагистралей и жилых улиц. Лампы HPS стали — и для многих городов остаются — самой распространенной технологией уличного освещения на планете.
Но прежде чем мы покинем XX век, одна глава заслуживает того, чтобы к ней вернуться. Это звучит как сюжет из романа в стиле стимпанк.
Башни «Лунный свет». В 1880-х и 1890-х годах в нескольких американских городах были возведены огромные стальные сооружения, возвышавшиеся на высоту от 150 до 165 футов. Каждая башня увенчана несколькими дуговыми лампами мощностью 3 000 кандела. Идея заключалась в том, что высокие башни могли бы заменить сотни отдельных уличных фонарей. В Детройте было построено 122 таких башни, освещавших с высоты территорию площадью 21 квадратную милю. Большинство городов демонтировали свои башни в течение десятилетия по мере совершенствования лампового уличного освещения. Но Остин, штат Техас, сохранил свои. Из 31 башни, установленных в 1895 году, По состоянию на 2021 год 17 из них по-прежнему сохранились и функционируют, последние действующие башни, освещающие улицы лунным светом, в мире.
Светодиодная революция — почему уличное освещение уже никогда не будет прежним
Светодиод изменил всё. Не постепенно. Кардинально.
Технический прорыв — чем светодиоды принципиально отличаются от других источников света
Чтобы понять, почему светодиодные уличные фонари — это не просто «следующий шаг после HPS», а полный разрыв со всем, что было до этого, сравните следующие цифры:
| Технологии | Эффективность (лм/Вт) | Срок службы (часы) | Индекс цветопередачи (CRI) | Время запуска |
|---|---|---|---|---|
| Лампы накаливания | 10–17 | 750–2 000 | 100 | Мгновенный |
| Пары ртути | 25–40 | 14 000–20 000 | 80 | От пяти до семи минут |
| HPS | 55–65 | 24 000–32 000 | 40 | 5–10 минут |
| Металлогалогенные | 35–50 | 10 000–15 000 | 60–90 | 2–5 минут |
| LED | 65–150+ | 50 000–100 000+ | 70–90 | Мгновенный |
Светодиодные лампы обеспечивают как минимум вдвое большую светоотдачу по сравнению с лампами HPS, срок службы в три–пять раз дольше, а также точно передают цвета. При освещении лампами HPS всё выглядит янтарным. Красная машина, зелёный знак, синяя куртка — всё приобретает одинаковый золотистый оттенок. При освещении светодиодными лампами вы видите то, что есть на самом деле. С точки зрения общественной безопасности эта разница не носит чисто косметический характер.
Темпы развития светодиодной технологии подчиняются собственным законам. Роланд Хайтц, учёный из компании Agilent Technologies, ещё в 2000 году заметил, что развитие светодиодной технологии следует экспоненциальной траектории, удивительно схожей с законом Мура в области вычислительной техники. Каждое десятилетие стоимость одного люмена светодиодного света снижается в 10 раз, в то время как количество света, генерируемого одним светодиодным модулем, увеличивается в 20 раз (Википедия, закон Хайца). Закон Хайтца действует уже более двух десятилетий. В некоторые периоды прогресс в области светодиодных технологий фактически превзошел это.
Реальные результаты стали заметны в 2007 году, когда Анн-Арбор (штат Мичиган) стал первым городом США, который принял решение о переходе всего уличного освещения в центре города на светодиодные лампы. В рамках пилотного проекта 120-ваттные лампы накаливания были заменены на 56-ваттные светодиодные светильники, рассчитанные на десять лет непрерывной работы. Старые лампы перегорали каждые два года. К 2011 году было переоборудовано 1 400 из 7 000 уличных фонарей города, что позволило ежегодно экономить примерно $200 000 на расходах на электроэнергию (Википедия, История уличного освещения в США).
Сегодня научно-исследовательские лаборатории добились повышения светоотдачи светодиодов до уровня свыше 300 люмен на ватт. Серийные светильники обычно обеспечивают светоотдачу на уровне 150 и выше. То, что в 1962 году началось как любопытный эксперимент в лаборатории General Electric, когда Ник Холоняк-младший создал первый светодиод видимого спектра, стало доминирующей технологией уличного освещения XXI века.
«Умное» уличное освещение — Интернет вещей, солнечная энергия и новые горизонты
Светодиоды способны на то, чего не могла ни одна из предыдущих технологий уличного освещения: они «думают».
Поскольку светодиоды относятся к твердотельной электронике, их яркость можно регулировать, настраивать расписание работы и осуществлять удаленный мониторинг. Современная сеть «умного» уличного освещения может автоматически снижать яркость в 2 часа ночи, когда на улицах никого нет, а затем постепенно повышать её в 5 утра для тех, кто рано отправляется на работу. Она способна самостоятельно обнаруживать неисправности и оповещать бригады технического обслуживания. Больше не нужно ждать, пока жители сообщат о перегоревшем светильнике. В 2012–2013 годах крупные производители осветительного оборудования, в том числе Philips, создали консорциум TALQ с целью разработки единого глобального стандарта взаимодействия «умного» уличного освещения.
Солнечные светодиодные уличные фонари выводят эту независимость на новый уровень. Благодаря встроенной фотоэлектрической панели, литиевому аккумулятору и контроллеру заряда MPPT солнечный светодиодный уличный фонарь может работать 365 ночей в году без единого электрического провода. Никаких земляных работ, никакого подключения к электросети, никаких счетов за электроэнергию. Для регионов со слабой электросетью или без нее солнечные светодиодные фонари — это не просто модернизация. Это первые уличные фонари, которые у них когда-либо были.
По мере того как города всё больше обращают внимание на проблему светового загрязнения, светодиодные лампы предлагают то, чего натриевые лампы никогда не могли обеспечить: точность. Направленная оптика направляет свет именно туда, где он нужен — на дорогу и тротуар, — а не рассеивает его в окна спален и не заслоняет ночное небо.
Чему нас учат 2000 лет истории уличного освещения в плане качества сегодня
Два тысячелетия истории уличного освещения сводятся к одному выводу: каждый шаг вперёд был связан не с тем, что кто-то изобрел более яркая лампочка. Речь шла о том, как кто-то строил более надежная система.
Для углевого газа Мердока требовалась сеть трубопроводов. Для лампы накаливания Эдисона требовались генераторы, электропроводка и счетчики. Современные светодиодные уличные фонари требуют не менее сложной цепочки поставок: литье алюминиевых сплавов, монтаж микросхем методом поверхностного монтажа (SMT), формование оптических линз, герметизация с защитой по стандарту IP65, а также 24-часовые испытания на выгорание, прежде чем хотя бы один светильник покинет завод.
Урок «Пурпурный фонарь» — почему качество производства решает всё
В период с 2024 по 2025 год по всей территории Соединенных Штатов произошло нечто странное. По крайней мере в 30 штатах светодиодные уличные фонари начали светиться фиолетовым цветом.
Причина была установлена в отслоение люминофора: слой желтого люминофора, нанесенный поверх синих светодиодных чипов, отслаивался от поверхности чипа. При повреждении слоя люминофора просвечивает исходный синий свет светодиода, создавая зловещее фиолетовое сияние. Основной поставщик, компания American Electric Lighting (AEL), признала наличие дефекта и запустила широкомасштабную программу замены (Core77, «Почему уличные фонари в Америке стали светиться фиолетовым»).
История с фиолетовым уличным фонарем — это не просто незначительная сноска. Это публичная и широкомасштабная демонстрация того, что не все светодиодные уличные фонари одинаковы. Разница между светильником, который прослужит 100 000 часов, и тем, который на третьем году работы становится фиолетовым, сводится к дисциплине производства: классу светодиодного чипа, точности нанесения люминофорного покрытия, тепловой конструкции, которая удерживает температуру перехода в безопасных пределах, и качеству драйвера, подающего на светодиод чистый и стабильный ток.
За кулисами современного завода по производству светодиодных уличных фонарей — и как выбрать подходящий вариант
Профессионально изготовленный светодиодный уличный светильник — это результат сложной производственной цепочки. Алюминиевый корпус изготавливается методом литья под давлением из сплава ADC12, выбранного благодаря его высокой теплопроводности и коррозионной стойкости. Светодиодные чипы таких производителей, как CREE, Osram, Philips или Nichia, все имеющие сертификат LM80 по сохранению светового потока, монтируются с помощью технологии поверхностного монтажа (SMT) на печатные платы с алюминиевым сердечником и медными слоями толщиной 18 мкм для отвода тепла. Оптические линзы с коэффициентом светопропускания более 92% точно позиционируются над каждым светодиодом. Полностью собранный светильник герметизируется в соответствии со стандартами IP65 или IP66, после чего проходит серию тщательных проверок качества: испытания в интегрирующей сфере на световой поток и точность цветопередачи, измерения на гониофотометре в темной комнате для проверки формы светового пучка, испытания в солевом тумане (минимум 48 часов, до 1000 часов для морских условий) и старение при работе на полной мощности в течение 24 часов и более.
Если вы выбираете производителей светодиодного уличного освещения, четыре вопроса помогут отличить серьёзных производителей от торговых компаний, предлагающих лишь каталог:
- Какие международные сертификаты у них есть? CE, UL, ETL, SAA, ENEC, TÜV. Чем больше, тем лучше. Каждый из этих знаков свидетельствует о независимой проверке, проведенной отдельным регулирующим органом.
- А чьи именно светодиодные чипы и драйверы они используют? «Импортные» — это не ответ. Ищите микросхемы CREE, Osram, Philips или Nichia, для которых имеются данные испытаний по стандарту LM80. Ищите драйверы Meanwell, Inventronics или Philips. Если поставщик не может назвать бренды используемых им компонентов, это должно вас насторожить.
- Каков срок гарантии? Средний показатель по отрасли составляет 3 года. Производитель, предлагающий гарантию от 5 до 7 лет, тем самым демонстрирует свою уверенность в качестве изготовленной продукции.
- У них есть собственный завод? Производитель, располагающий собственными мощностями по разработке пресс-форм, литью под давлением, линиями по поверхностному монтажу (SMT) и сборке, может контролировать качество, сроки выполнения заказов и индивидуальные технические требования так, как это никогда не под силу посреднику.
Такие производители, как WosenLED — вертикально интегрированная компания с более чем 30-летним опытом работы, — создают свои светодиодные уличные светильники на базе чипов CREE, Osram и Philips в сочетании с драйверами Meanwell или Inventronics. Их светильники имеют 8 международных сертификатов и 5–7-летнюю гарантию, действующую в 88 странах-импортерах. Вы можете ознакомиться с их линейкой продукции для наружного освещения или связаться с инженерной командой компании, чтобы обсудить свои конкретные требования.
Ссылки
English 
Spanish 
French 
German 
Italian 
Arabic 
Russian 
Portuguese