У новых уличных фонарей на порядок меньше световое загрязнение

Уличные фонари, с одной стороны, всегда освещают окружающее пространство слишком слабо. А с другой — часто становятся источником светового загрязнения. Кстати, именно такое загрязнение дезориентирует не только насекомых, но и птиц, иногда становясь причиной их массовой гибели. Всегда можно найти то окно, за которым живут люди, коим фонарь мешает спать, то есть, по нынешней классификации, для них это полноценный ненавидимый источник светового загрязнения.

Но если бы дело было только в этом, мы бы, наверное, смирились: современный человек с неолита живёт в потоке постоянно нарастающего загрязнения всех мастей. Однако речь также идёт об огромных непроизводительных затратах: лучшие современные фонари тратят на освещение улиц не более 45% излучаемого света.

Вместо кругов света новый фонарь способен отбрасывать прямоугольники, по форме совпадающие с освещаемым участком дороги. (Здесь и ниже иллюстрации Optics Express.)

Именно поэтому группа тайваньских и мексиканских исследователей под руководством Сюань Хао Ли (Xuan-Hao Lee) из Национального центрального университета Тайваня взялась за создание такого светодиодного фонаря уличного освещения, который мог бы освещать заранее заданные зоны, не растрачивая энергию на генерацию светового загрязнения.

Получившийся фонарь состоит из группы светодиодов, каждый из которых оснащён линзой полного внутреннего отражения, фокусирующей свет так, что лучи на выходе идут параллельно один другому, а не пересекаясь, как обычно. Это, как вы помните, называется коллимацией. И диоды, и линзы располагаются внутри отражающей полости, дополнительно концентрирующей свет в выбранном направлении. Наконец, на выходе из этой полости находится светорассеиватель, играющий роль последнего фильтра, «отрезающего» нежелательное боковое распространение света.

Комбинация коллимации и фильтров позволяет столь эффективно контролировать форму света, что «на выходе» получаются лампы, способные давать прямоугольное пятно света нужной формы и размера.

Испытав разработку, исследователи измерили эффективность для освещаемого объекта на расстоянии в 10 м от нового источника света. По фактору оптической эффективности фонарь достиг 51–81% (в зависимости от угла падения его света на предмет), то есть даже в худшем случае намного превзошёл показатели лучших уличных осветительных приборов. Резко уменьшилась и «световая грязь»: в то время как обычный уличный фонарь не менее 20% света отправляет горизонтально, вдоль земной глади, или даже вверх (в небо), а лучшие светодиодные системы уличного освещения сокращают этот показатель до 10%, новое устройство теряет на нежелательное освещение лишь 2% от своего излучения.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Optics Express.

Подготовлено по материалам Американского оптического общества.