Universitatea Vasile Alecsandri

Facultatea de inginerie

Proiect la creativitate tehnica

Prof.Dr.Univ.: Student:

Becurile economice

Istoricul aparitiei becului

Primul bec a fost inventat in 1800 de Humphry Davy, un om de stiinta englez. El a inventat o baterie si a conectat la ea 2 fire si o bucata de carbon. Carbonul s-a aprins producand lumina. Acesta tehnica de obtinere a luminii s-a numit arc electric. Se considera insa ca lumina electrica a fost inventata consecutiv de 2 oameni: Thomas Edison in SUA si de Sir Joseph Wilson Swan in Anglia. Ca sa se creeze lumina, este nevoie de un filament intr-un balon fara oxigen pentru ca oxigenul face ca filamentul sa arda cu flacara. Primul care a inventat becul a fost Swan si a descoperit ca un filament facut din carbon functioneaza.El a avut probleme insa cu vidarea bulbului de sticla - scoaterea completa a oxigenului din bulb.Edison a experimentat alte sute de filamente confectionate din diverse materiale.In 1879 el a construit un mic bec pentru a fi utilizat in locuinte. La inceput, filamentul insa nu a rezistat decat cateva ore si s-a ars. La sfarsitul anilor 1880 a produs un bulb care a luminat 1.500 de ore.

Clasificari ale becurilor : Becurile incadenscente, Becurile cu halogen, Becurile LED, Becurile economice.

ASPECTE TEHNICE

Parti componente

DIN CE ESTE COMPUS UN BEC ? Alcătuirea becului este uimitor de simplă: clopotul de sticla umplut cu un gaz inert ca argonul, două tije metalice pe care este prins filamentul şi care au rolul de a realiza circuitul necesar "curgerii" curentului electric prin bec, o montură de sticlă pe care sunt prinse cele două tije şi soclul pentru înşurubare a becului. Pentru detalii, vezi imaginea de mai jos.

CUM FUNCŢIONEAZĂ BECUL ?

Simplu spus, principiul de funcţionare al becului cu incandescenţă este următorul: încălzirea până la incandescenţă a filamentului metalic produce lumină.La aprinderea becului, atomii filamentului devin excitaţi şi eliberează fotoni.  Fotonii de diferite frecvenţe reprezintă în fapt lumina şi căldura produsă de bec.Atunci când electronii câştigă ori pierd energie, aceştia îşi schimbă orbitalul pentru o perioadă foarte scurtă. Trecerea electronului de pe un nivel de energie superior pe unul inferior se face cu eliberarea de fotoni de o anumită frecvenţă (energie).Un conductor mai subţire se încălzeşte mult mai repede decât un conductor gros pentru că primul este mai rezistent la trecerea electronilor.

Mişcarea electronilor produce radiaţie electromagnetică de diferite frecvenţe; unele frecvenţe sunt în zona undelor infraroşii, care înseamnă căldură. Prin urmare, în filament, temperatura se ridică la valori foarte mari; aceasta ajunge la peste 2500oC. Temperatura foarte ridicată duce la "epuizarea" materialului din care este alcătuit filamentul, tungstenul, care deşi rezistă la temperaturi ridicate pentru o vreme îndelungată, în timp se subţiază şi se rupe, ceea ce înseamnă arderea becului. În fapt, din cauza temperaturilor ridicate, atomii de tungsten se desprind din filament şi se aşază pe interiorul balonului de sticlă al becului.

Becurile incandescente sunt foarte ieftin de fabricat iar durata lor de viata este de aproximativ 1.000 de ore. Ele trebuie asadar inlocuite anual, considerand ca acestea sunt folosite zilnic, 2,7 ore/zi.

Principalul dezavantaj al becurilor incandescente: se incalzesc foarte tare si doar 5-10% din energie este transformata in lumina vizibila. Majoritatea energiei este asadar consumata inutil. Acesta este si motivul care a condus la interzicerea becurilor incandescente pe teritoriul european.

Becurile cu halogen sunt o varianta mai recenta a becurilor incandescente. Amandoua tipurile au fost clasificate ca emitatoare de caldura deoarece lumina acestora este produsa prin incalzirea unui filament de tungsten. Becurile cu halogen emit o lumina alba, dura ce face obiectele din incapere sa para mai intense.

COMPARATIE

Becurile incandescente au un randament luminos de 12lm/W in timp ce becurile cu halogen dubeaza acesta valoare la 25lm/W.

Becurile incandescente au o durata de viata de 1.000 de ore iar becurile cu halogen de 5.000 de ore.

BECURI CU HALOGEN DE VOLTAJ INALT

Pentru o tensiune de alimentare de 230-240V, becurile cu halogen sunt disponibile in mai multe variante: mate sau transparente, economice sau tubulare.

Ineficiente din punct de vedere energetic, becurile cu halogen au avut acelasi destin ca si becurile incandescente: incepand din Septembrie, 2009 nu mai este permisa comercializarea acestora. Din 2016, vor fi acceptate doar becurile cu halogen eficiente enegetic (clasele B si C), urmand ca ulterior sa fie interzise si cele de clasa C (cu cateva exceptii).

BECURI CU HALOGEN DE VOLTAJ JOS

'Foarte multa lumina cu un bec foarte mic'. Din anii 1980 becurile cu halogen de voltaj jos sunt vedetele sistemelor cu fir. Sunt disponibile cu sau fara reflectoare de metal sau sticla multi-fatetata, cu diferite unghiuri ale luminii si cu reflectoare de marimi variate.

Din septembrie 2009, toate becuri cu halogen de voltaj jos au fost interzise in Europa. Procesul va fi implementat pas cu pas pana in 2016.

LED este un acronim pentru "Light Emitting Diode" (Dioda Emitatoare de Lumina). Dioda emitatoare de lumina este o componenta electronica semiconducatoare ce poate fi gasita in majoritatea dizpozitivelor electronice in prezent.

Primele diode luminoase au fost utilizate in anii 1960 ca semnalizatoare. Principalul lor avantaj era inca de atunci durata foarte mare de viata: 100.000 de ore sau mai mult.

 

LED este un acronim pentru "Light Emitting Diode" (Dioda Emitatoare de Lumina). Dioda emitatoare de lumina este o componenta electronica semiconducatoare ce poate fi gasita in majoritatea dizpozitivelor electronice in prezent.

Primele diode luminoase au fost utilizate in anii 1960 ca semnalizatoare. Principalul lor avantaj era inca de atunci durata foarte mare de viata: 100.000 de ore sau mai mult.

PROGRESE RAPIDE

Nu toate culorile pot fi reprezentate prin LED-uri. Acesta este motivul pentru care tehnologia LED a fost ignorata atat de mult timp: imposibilitatea crearii luminii albe si implicit utilizarea sa in domeniul iluminatului. Abia in 1995 a devenit posibila crearea luminii albe printr-o conversie a culorii albastre si adaugarea unei mixturi speciale de fosfor. Acest moment a reprezentat inceputul drumului catre succes pentru tehnologia LED.

Spre deosebire de becurile incandescente si cele economice, becurile LED au o durata medie de viata semnificativ mai mare, 25.000 de ore sau mai mult.

Din punct de vedere ecologic, becurile LED pot fi pornite si oprite fara influenta proprietatile becului, nu contin mercur si consuma mai putina electricitate: 30% mai putin comparativ cu becurile economice si 85% mai putin comparativ cu becurile incandescente.

Principiul becurilor economice, cunoscute sub denumirea de "Becuri fluorescente compacte" (CFL - Compact Fluorescent Lamp) a fost descoperit prin anii 1850, de catre fizicianul Heinrich Geißler. Folosirea acestora in scopuri industriale nu incepe insa decat o suta de ani mai tarziu, odata cu introducerea tuburilor fluorescente (sau tuburi de neon).

Intre 1980 si 1990 acestea au contribuit la aparitia primelor becuri fluorescente compacte (CFL). Cunoscute de asemenea sub numele de becuri economice, acestea reduc consumul de energie cu 70-80%.

PROBLEMELE BECURILOR ECONOMICE

In cazul becurilor economice, lumina este creata prin descarcare de mercur la joasa presiune. Mercurul este initial incalzit in bec si apoi tranformat in vapori, acesta reprezentand si motivu

pentru care becurile economice au nevoie de un timp inainte sa ajunga la intensitatea maxima. In functie de temperatura ambientala, acest proces poate dura intre 1 si 5 minute.

Cu scopul de a imbunatati comportamentul de pornire, au aparut pe piata becurile economice "pre-incalzite", ce reactioneaza insa foarte sensibil la aprindere si inchidere si au implicit, o durata de viata redusa. Dezavantajul major consta asadar in faptul ca durata de viata a becurilor economice este puternica influentata de uzarea acestora. Ea poate fluctua intre 3.000 si 15.000 de ore.

In afara continutului de mercur si a pornirii lente, un alt dezavantaj al becurile economice il constituie lumina rece, deranjanta pe care acestea o produc. In plus, spectrul cromatic ce poate fi redat este discontinuu, anumite lungimi de unda lipsind, deci anumite culori vizibile. In consecinta, obiectele par in lumina becurilor economice nenaturale si reci.