ARGUMENT

Lumina este un fenomen evident si misterios in acelasi timp. De-a lungul timpului imaginea perceputa in legatura cu acest fenomen s-a schimbat dramatic. Primele teorii reale legate de lumina au fost emise de greci in antichitate. Multe dintre aceste teorii presupuneau ca lumina este o raza, o linie dreapta care se misca de la un punct la altul. Cercetatorii arabi au preluat aceste idei si le-au dus mai departe, dezvoltand ceea ce este cunoscut sub numele de optica geometrica aplicarea metodelor geometrice la optica lentilelor, oglinzilor si prismelor. In secolul al XVII-lea oamenii de stiinta europeni au descris teoria ondulatorie, care sustine ca un corp luminous provoaca o serie de valuri sau vibratii in eter (un mediu invizibil care umple spatial gol dintre obiecte). Newton a propus o abordare diferita anume aceea care descrie lumina sub forma de corpusculi, sau particule. Studiile ulterioare au demonstrat ca toate aceste teorii sunt gresite si corecte in acelasi timp si toate sunt utile in descrierea unor componente ale luminii. Albert Einstein a studiat efectul fotoelectric si a emis teoria dualitatii luminii: val si particula (proton). Astazi fizicienii accepta natura duala a luminii. Lumina alba emisa de corpurile de iluminat este alcatuita din toate culorile spectrului amestecate, si se poate obtine prin incalzirea suficient de puternica a unui obiect. Caldura este cel mai comun mod de a vizualiza generarea luminii: un bec incandescent de 75 de watti genereaza lumina folosind electricitatea pentru a crea caldura. Filamentul opune rezistenta la trecerea curentului electric, iar aceasta rezistenta transforma energia electrica in caldura. Caldura este suficienta pentru a face filamentul sa straluceasca. Din pacate acest lucru nu este foarte eficient, pentru ca cea mai mare parte a energiei se pierde prin caldura. Un bec incandescent obisnuit produce aproximativ 15 lumeni/watt de putere de intrare, pe cand un bec fluorescent produce intre 50 si 100 lumeni per watt. Calitatea luminii afecteaza activitatea oamenilor in moduri diferite. Iluminatul de calitate creste calitatea vietii. Producatorii de corpuri de iluminat fac eforturi de imbunatatire a eficientei energetice si de reducere a costurilor pentru iluminat. Iluminatul la nivel corespunzator contribuie la marirea productivitatii muncii, la reducerea numarului de accidente, la evitarea erorilor.

Capitolul 1CORPURI DE ILUMINATGENERALITATI

Lumina este o radiatie sau un complex de radiatii electromagnetice, emise de corpuri incandescente sau luminiscente si care impresioneaza ochiul. Pentru ochiul uman se considera ca lumina mijlocie a zilei senine de vara este lumina alba care contine toate radiatiile spectrului vizibil. Fiind data de soare, lumina alba este caracterizata prin temperatura de culoare de 6000 K, deoarece aceasta este valoarea temperaturii sursei de lumina.Fiecare tip de lampa electrica este caracterizata printr-un ansamblu de proprietati fizico-chimice energetice, fotometrice, colorimetrice, de gabarit etc., ce determina modul de utilizare si destinatia.Iluminarea este cantitatea de lumina, sau de flux luminos, primita de unitatea de suprafata. Datorita faptului ca in multe cazuri se foloseste prea putina lumina sau prea multa decat este necesar pentru derularea unui anumit tip de activitate, nivelul de iluminare trebuie masurat cu un Lux-metru, valorile masurate fiind comparate cu standardele in vigoare pentru locatii diferite, puterea efectiv consumata de lampile montate se va masura cu un cleste wattmetric.Instalatiile de iluminat electric trebuie sa realizeze un anumit nivel de iluminare, concomitent cu ndeplinirea unor conditiide calitate, reclamate de caracterul subiectival iluminatului. n afara de acestea, instalatiile de iluminat (artificial-electric) trebuie sa aiba, pentru a fi economice, o mare adaptibilitate la conditiile variate de functionare, data fiind corelatia strnsa cu iluminatul natural. Iluminatul fluorescent este eficient si economic. Eficacitatea luminoasa (lumen/watt) a tuturor lampilor fluorescente este ridicata comparativ cu a altor surse luminoase.Culoarea nominala a lampilor TLD creeaza o anumita atmosfera, care variaza de la alb cald, pana la alb rece lumina zilei.Culoarea nominala este determinata de temperatura de culoare a lampii. Din necesitataea practca de formare la elevi, a deprinderilor corecte de munca si aplicarii n practica a cunostintelor teoretice si tehnologice precum si formarea deprinderilor de aplicare la fiecare loc de munca a normelor de protectie a muncii, cele de prevenire a incendiilor si normelor igienico-sanitare si tinnd cont de conditiile pe care spatiul le ofera, s-a conceput un simulator de instalatie de iluminat exterior n cadrul atelierului electric.

1.1. CLASIFICAREA INSTALATIILOR ELECTRICE DE ILUMINAT

a) n raport cu locul de amplasare a instalatiilor:- de iluminat interior- de iluminat exterior- de iluminat etanse- de iluminat special: vitrine, expozitii, etc. (figura 1)

Figura 1. Vitrina iluminata cu led-urib) Dupa natura surselor de lumina:- cu lampi cu incandescenta- cu lampi fluorescente - cu lumina mixta, utiliznd combinatii de lampi din ambele categoriic) n functie de directia luminii emise:- iluminat dirijat - iluminat difuzd) Dupa amplasarea corpurilor de iluminat n raport cu suprafetele iluminate:- iluminat general - iluminat local - iluminat combinat (figura 2)

Figura 2. Iluminat combinat: a) iluminat general; b) iluminat local

e) n functie de destinatia instalatiei de iluminat:- iluminat normal- iluminat de siguranta- iluminat de paza

1.2. INSTALATIA DE ILUMINAT

Dupa modul de producere a radiatiilor luminoase, sursele de lumina (lamipile) se clasifica n urmatoarele categorii:A) Lampi cu incandescenta, la care energia electrica este folosita pentru ncalzirea filamentului pna la temperaturi ridicate. Filamentul incandescent emite energie sub forma de radiatii, a caror putere si compozitie spectrala sunt determinate de legile radiatiei termice;B) Lampi cu descarcari n care lumina este produsa printr-o descarcare luminescenta ntr-un amestec de mai multe gaze si vapori metalici;C) Lampi fluorescente, n care lumina este emisa n principal de un strat de substanta fluorescenta;

Capitolul 2LAMPI ELECTRICE CU INCANDESCENTA

Conform legislatiei europene, intre 2009 si 2012, tarile din UE trebuie sa renunte la becurile incadescente, care sunt considerate ineficiente. Pana in 2020, tarile din blocul comunitar trebuie sa reduca consumul de energie cu 20%. Desi sunt cele mai ieftine, se considera ca pentru protectia mediului, este indicat sa se renunte la ele.Izvoarele incandescente de lumina sunt corpuri incalzite la o anumita temperatura suficient de ridicata, astfel incat sa fie radiata in domeniul vizibil o cantitate perceptibila. Toate caracteristicile radiatiei unui corp incandescent sunt complet determinate de temperatura corpului incandescent.

2.1. CONSTRUCTIA SI PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL LAMPILOR ELECTRICE CU INCANDESCENTALa lampile electrice cu incandescenta, emisia luminoasa se produce prin incalzirea la o temperatura cuprinsa intre 2000C si 3000C a unui filament din wolfram, un metal greu fuzibil; incalzirea este produsa prin trecerea curentului electric. Lampa cu incandescenta normala este compusa (figura 3) dintr-un balon de sticla sudat cu un piciorus compus la randul sau dintr-un disc, un tub de evacuare, un bastonas si doi electrozi. De cei doi electrozi sunt fixate capetele spiralei de wolfram care mai este sustinuta de unul sau de mai multe carlige de molibden infipte in lentila de la capatul superior al bastonasului.Electrozii 5 sunt formati din trei parti distincte:- o parte aflata in interiorul lampii si care sustine spirala. Aceasta parte este confectionata din nichel, fier nichelat sau monel (un aliaj cupru-nichel) in cazul lampilor umplute cu gaz inert, si din cupru in cazul lampilor cu vid;- o parte aflata in exteriorul lampii, confectionata din cupru si care are rolul de conductor electric facand legatura cu soclul lampii;- o parte intermediara aflata in portiunea aplatizata a piciorusului si confectionata dintr-un material special - dumet care are acelasi coeficient de dilatare radiala ca si sticla de plumb din care este confectionat piciorusul. Sudura dumet-sticla este o sudura etansa.La extremitatea inferioara a balonului se fixeaza, cu ajutorul unui chit special termorezistent, soclul care poate fi de tip Edison (E) cu filet special (figura 4, a) sau de tip baioneta cu stifturi (figura 4, b). Soclurile utilizate sunt de diferite dimensiuni, dependente de puterea becului si se fabrica conform standardelor in vigoare.

Figura 3. Bec (lampa) cu incandescenta

a) b)Figura 4. Socluri pentru lampi electrice: a) cu incandescenta tip Edison si b) tip baionetaDimensiunile principale ale soclurilor uzuale, prezentate in figura 4, sunt precizate in tabelul 1. Marimea Tipul

E27 E40 E22

D mmH mmd mm 27 25-35 - 40 45 - 26 27 22

Tabelul 1. Dimensiunile soclurilor pentru lampi cu incandescenta de uz general

Wolframul incalzit este foarte oxidabil si de aceea in interiorul balonului se creeaza vid sau se introduce un gaz inert.Eficacitatea luminoasa a unei lampi cu incandescenta este la lampile normale in jur de 10-15 lumeni/Watt. Ea este aproximativ proportionala cu puterea a 5-a a temperaturii filamentului, de aceea este important ca filamentul sa fie incalzit la o temperatura cat mai ridicata (aceasta este si in avantajul culorii, care trece dinspre galbui spre alb, o data cu cresterea temperaturii). Odata cu ridicarea temperaturii creste insa si viteza de evaporare a metalului din care este realizat filamentul, iar durata de functionare a lampii scade, deoarece filamentul se intrerupe ca urmare a topirii in zona sectiunii reduse din cauza evaporarii; in acelasi timp, prin condensarea metalului evaporat pe peretii interiorului ai balonului, acesta se innegreste si fluxul luminos scade.Daca in balon este introdus un gaz inert, cu cat presiunea sa si greutatea moleculara este mai mare, scade probabilitatea ca particulele de wolfram ce s-au desprins de filamentul prin evaporare sa se depuna pe peretii balonului de sticla si creste probabilitatea ca ele, dupa ciocniri, sa revina pe filament. In acest scop se foloseste o atmosfera din azot, cripton sau dintr-un amestec azot-argon. Deoarece, ca urmare a existentei atmosferei gazoase, cresc si pierderile de energie termica prin conventia gazului, eficacitatea luminoasa se micsoreaza. Lampile electrice cu filament incandescent cu halogeni au in interiorul balonului (confectionat din cuart, pentru a rezista la temperaturi mai mari) o anumita cantitate de fluor, brom sau iod. Halogenii au proprietatea de a se combina cu wolframul la temperaturi scazute, formand o halogenura ce se descompune la temperaturi ridicate. Astfel, particulele de wolfram depuse pe balonul de cuart se compun cu halogenul si formeaza o halogenura ce trece din nou in atmosfera din balon. In urma curentilor convectivi din balon, halogenura ajunge in apropierea filamentului unde se descompune, iar wolframul se depune pe filament si halogenul ramane in atmosfera din balon. Deoarece aceste fenomene au un caracter ciclic si duc la regenerarea filamentului, lampile cu halogen se mai numesc si lampi cu ciclu regenerator. Fata de lampile clasice cu balon de sticla, lampile cu halogen confera urmatoarele avantaje: balonul este in permanenta curat si fluxul luminos este practic constant in timp; durata de functionare este de cel putin 2 ori mai mare; eficacitatea luminoasa este cu circa 30 % mai mare; dimensiunile sunt mai reduse cu circa 40 %.

2.2. CLASIFICAREA SI CARACTERISTICILE LAMPILOR ELECTRICE CU INCANDESCENTA

Lampile cu incandescenta sunt cunoscute si agreate de milioane de oameni din toata lumea, fiind apreciate n special pentru varietatea luminii calde si confortabile. Prin formele realizate de-a lungul timpului, lampile poseda o varietate larga de nivele si efecte de iluminare. Se produc lampi cu incandescenta ntr-o gama larga de tensiuni (110-250V) si puteri (15-500W), n baloane clare, mate, opale si colorate, cu diametrul de 60, 68, 80, 90, 110 si 125 mm, format standard si sferic. Soclurile lampilor electrice sunt executate din otel, alama sau aluminiu. Sunt realizate n baloane clare, mate, opale si colorate. Lampile clare sunt ideale pentru o iluminare indirecta, acolo unde stralucirea este foarte importanta. Lampile opalizate si matate dau o lumina difuza, diminund formarea umbrelor si reducnd efectul orbirii. Datorita luminii calde si placute pe care o produc sunt utilizate n special pentru iluminatul locuintelor. Lampile mate au acelasi flux luminos ca si lampile clare. Lampile colorate sunt realizate ntr-o gama variata de culori: rosu, galben, albastru, si verde, pentru iluminare si ambianta placuta. Lampile cu incandescenta normale sunt elaborate pentru durata economica de viata, care, in conditii date (costul lampii corelat cu costul energiei consumate) furnizeaza cantitatea de lumina (flux timp) la un pret unitar minim; aceasta durata este de 1000 ore. Lampile electrice cu incandescenta se fabrica intr-o varietate uriasa de tipuri caracterizate prin tensiunea de alimentare, puterea consumata sau intensitatea curentului, dimensiuni, forma balonului si tipul soclului, fluxul luminos si eficacaritatea luminoasa, destinatie. Exista deci un mare numar de criterii posibile de clasificare. Cele mai raspandite criterii de clasificare si care caracterizeaza cel mai bine tipul lampii sunt urmatoarele:I. Clasificarea in functie de constructia lampii:a. lampi de format normal pentru uz general;b. lampi de format special sau pentru utilizari specialeII. Clasificarea in functie de tensiunea nominala:a. lampi pentru tensiuni joase (pana la 65 V)b. lampi pentru tensiuni inalte (de la 100-260 V).III. Clasificarea in functie de destinatia lampii: lampi pentru iluminat general, autovehicule, avioane si nave, pentru scopuri fotografice, pentru pomuri de iarna, vagoane de cale ferata, faruri si semnalizari, pentru iluminatul scalelor aparatelor de radio, lampi rezistente la trepidatii, lampi pentru tramvaie, lampi pentru proiectie si proiectoare, lampi pentru lanterne, lampi pentru faruri, lampi pentru mine etc. Lampile electrice cu incandescenta au urmatoarele caracteristici principale:- O parte redusa (circa 7-13% in functie de tipul lampii) din energia absorbita este radiata in domeniul vizibil. Restul elenrgiei corespunde radiatiilor vizibile (circa 68-86%) si pierderilor termice (circa 7-22%).Din acest motiv si eficacitatile luminoase sunt relativ scazute (8-20 lm/W).- Durata de functionare este redusa (circa 1000 de ore pentru lampile normale). Pentru unele lampi speciale lampi de proiectoare la care temperatura filamentului este mai ridicata in scopul obtinerii unor eficacitati luminoase mai ridicate, durata poate fi mult mai scurta (20-100 ore). De asemenea, prin subincalzirea filamentelor durata poate creste. Se fabrica, pe scara mai redusa, lampi electrice cu incandescenta de uz general cu durata medie de 2500 ore, caracterizate printr-o eficacitate luminoasa mai redusa.- Stralucirea lampilor electrice cu incandescenta este foarte mare deoarece dimensiunile lor sunt foarte reduse. Stralucirea filamentului (de 200 1200 sb in functie de tip) este atat de ridicata incat produce fenomene de orbire. Pentru reducerea acestei straluciri unele lampi se fabrica cu baloane mate sau opale.- Functionarea lampii nu este influentata de temperatura mediului ambiant. - Culoarea luminii nu poate fi decat in mica masura modificata, prin modificarea temperaturii filamentului, ea ramanand totusi galbuie.

Figura 5. Variatia in functie de tensiune a parametrilor functionali ai lampilor cu incandescenta.Folosindu-se baloane colorate, culoarea poate fi modificata cu scaderea substantiala a eficacitatii luminoase. Temperatura ridicata a balonului (atinge 100 - 150C). Dependenta mare de tensiunea de alimentare a tuturor parametrilor functionali (durata, eficacitate luminoasa, flux luminos, curent de functionare etc.). Posibilitatea conectarii lampilor cu incandescenta direct la reteaua de alimentare, fara intermediul unor aparate auxiliare. Din punctul de vedere al determinarii tipului, lampile electrice cu incandescenta se caracterizeaza prin tensiunea si puterea nominala, fluxul luminos, dimensiuni geometrice, tipul soclului, forma si felul balonului ; mai putin important pentru determinarea tipului este felul spiralei (simpla, dubla, rezistenta la trepidatii etc.).

Capitolul 3LAMPI ELECTRICE CU DESCARCARI SI ACCESORIILE LOR

3.1. PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL LAMPILOR CU DESCARCARI

Spre deosebire de izvoarele de lumina incandescente, mai exista o categorie de izvoare de lumina a caror emisie radiana nu poate fi definita in intregime numai prin temperatura copului emitator. Acestea poarta numele de izvoare luminiscente.In tehnica iluminatului se utilizeaza in mod curent urmatoarele tipuri de luminiscenta:a) luminiscenta gazelor si a vaporilor metalici, care provocata de trecerea curentului electric printr-un gaz sau prin vapori metalici;

Figura 6. Aspectul general al unei descarcari luminiscenteb) luminiscenta corpurilor solide. Aceasta poate fi produsa in urmatoarele moduri:- prin iradierea cu anumite radiatii a unor substante speciale (numite luminofori sau substante fluorescente), substante care sunt capabile sa reemita timp de 10-8 10-7 s, sub forma de radiatii vizibile, energia absorbita. Fenomenul poarta numele de fluorescenta;- prin asezarea unor substante speciale in campuri electrice alternative de joasa frecventa ins suficient de intense (de ordinul a 105 V/cm). Fenomenul poarta numele de electroluminiscenta. Descarcarile electrice in gaze sunt posibile datorita prezentei purtatorilor de sarcini (ioni pozitivi, negativi si electroni) aflati in gaz mai ales in urma ciocnirilor electronice. In prezenta unui camp electric de o anumita valoare aplicat intre electrozii unui tub de descarcare in care se afla un gaz la presiune joasa (fig.6), purtatorii de sarcina sunt accelerati in sensul corespunzator sarcinilor electrice (pozitive sau negative).

Figura 7. Caracteristica tensiune-curent a lampilor cu descarcari in gaze

In figura 7 se disting urmatoarele domenii de functionare:AB - descarcare neautonoma (intretinuta);BC - descarcare autonoma;CDEF - descarcare luminescenta cu urmatoarele zone: CD - zona cu caracteristica negativa; DE - zona descarcarii anormale; FG - zona arcului electric eu emisiune termoelectronica. In aceasta zona se stiueaza punctul de finctuinare al lampilor fluorescente cu catod cald si al arcului electric.Deplasarea ordonata a particulelor incarcate constituie un curent electric, ce poate produce, prin ciocnirea purtatorilor de sarcina cu atomii neutrii ai gazului, ionizari si excitari ale acestora. Prin ionizari se produc noi purtatori de sarcina care contribuie la intretinerea descarcarii (alaturi de emisiunea electronilor din electrodul negativ numit catod) iar prin excitari se produc fenomenele luminoase care caracterizeaza descarcarea.Excitarea consta din trecerea in urma ciocnirii electronice, al unui electron al atomului gazului pe o orbita superioara. La revenirea atomului la starea normala de echilibru se emite o radiatie electromagnetica. Ansamblul radiatiilor ce pot fi emise de un gaz constituie spectrul de emisie al acestuia.Raportul dintre intensitatile diferitelor radiatii este de asemenea caracteristic si in consecinta culoarea descarcarii electrice ce rezulta din distributia spectrala.In cazul alimentarii tubului cu curent alternativ, cei doi electrozi au pe rand (in functie de alternanta curentului) rolurile de catod si anod, iar la trecerea curentului prin zero, tubul se stinge; aceasta face ca sa apara un efect stroboscopic al iluminarii, in sensul ca la deplasarea liniara a corpurilor poate apare senzatia de tremurare, iar la rotirea intr-un sens a corpurilor apare senzatia rotirii inverse, ceea ce in unele situatii poate fi periculos.Valoarea curentului electric ce strabate tubul de descarcare depinde si de numarul de electroni emisi de catod; pentru extragerea lor este necesara o anumita energie, fapt care se manifesta printr-o anumita cadere de potential. Emisiunea de electroni este usurata daca se utilizeaza catozi incandescenti sau activati prin depunerea unor substante ce emit electroni; totodata, se reduce si energia necesara extragerii electronilor.Caracteristica tensiune-curent, specifica unui tub cilindric cu descarcari in gaze este reprezentata in figura 4b. Se observa din graficul functiei U=f(I) ca sunt doua zone (CDE si FG) in care curentul creste atunci cand scade tensiunea la borne (caracteristica este descrescatoare, tubul fiind caracterizat prin aceea ca prezinta o "rezistenta negativa"). Datorita acestui fapt, curentul are tendinta de crestere nelimitata, catre limita maxima pe care este capabila sa o asigure sursa de energie, iar prin efectul termic ce se produce, tubul se distruge.Pentru impiedicarea efectelor distructive datorate rezistentei negative, toate lampile de descarcare sunt prevazute in mod obligatoriu cu elemente de limitare si stabliziare a regimului de functionare ce se conecteaza in serie cu ele; aceste elemente, numite frecvent "balasturi" pot fi rezistoare, bobine, condensatoare, transformatoare cu dispersie de flux magnetic sau combinatii ale acestora ce asigura functionarea de lunga durata a tubului, fara supraincalzire, conform puterii disipate normal pe tub sau pe electrozi.Pentru sporirea eficacitatii luminoase a lampilor cu descarcare, sau pentru obtinerea unei anumite culori si reducerea efectului stroboscopic si de palpaire se utilizeaza substante fluorescente. Acestea sunt fosfati, halogenofosfati sau wolframati de beriliu, magneziu, cadmiu etc., care prezinta particularitatea ca fiind iradiate cu o radiatie ultravioleta absorb aceasta energie incidenta si o reemit sub forma de radiatie vizibila, prin schimbarea lungimii de unda. In urma incetarii iradierii, dupa un timp scurt (10-710-2 s) efectul luminos dispare. Substantele fluorescente uzuale se depun sub forma unui strat subtire in interiorul tubului tubului de descarcare, fiind o pulbere fina cu diametrul cristalelor de cativa microni.

3.2. LAMPI CU DESCARCARI PROPRIU-ZISE

Aceste lampi asigura emisia de lumina direct, fara conversia energiei prin substante fluorescente. Printre cele mai raspandite se afla cele cu lumina catodica, cele cu coloana pozitiva, cele cu descarcari in xenon sau in vapori de sodiu etc.

3.2.1. LAMPILE CU LUMINA CATODICA

Aceste lampi, numite si "lampi cu licarire" sau "lampi cu lumina negativa" sunt lampi de dimensiuni reduse, de forme diferite (para sau tubulara) avand electrozii executati din fier sau aluminiu acoperiti cu compusi de bariu. Ele au electrozii foarte apropiati de diferite forme (cilindric, circular, cifre, litere, modele decorative, etc), pentru a se utiliza numai lumina negativa a descarcarii. Descarcarea se produce intr-o atmosfera gazoasa compusa din heliu si neon de joasa prsiune (525mm coloana de mercur). Ele au putere mica si flux luminos redus, avand inertie foarte mica (10-5 s) si o culoare rosiatica a descarcarii. Pentru amorsarea descarcarii este necesara o tensiune de circa 100 V curentul prin tub fiind limitat la o valoare de ordinul mA de rezistenta exterioara, montata uneori chiar in soclul lampii.Aceste tuburi se utulizeaza ca lampi de semnalizare, stabilizatoare si divizoare de tensiune, in stoboscopie sau oscilografie, ca lampi de control sau indicatoare de tensiune etc.

3.2.2. LAMPI CU COLOANA POZITIVA

Aceste lampi numite si "lampi de inalta tensiune" se utilizeaza pentru inscriptii si reclame luminoase. Ele se executa sub forma de tuburi din sticla clara sau incolora avand diametrul de 18 22 mm si lungimea cuprinsa intre cativa zeci de cm si circa 2 metri (pentru ca manevrarea si transportul sa poata fi usor facute). Tuburile au la capete 2 electrozi metalici de regula activati, iar in tub se introduc gaze sau amestecuri de gaze si vapori metalici: neon, argon, heliu, vapori de mercur in functie de culoarea ce se doreste: rosu - neon; galben-auriu heliu; verde - argon, neon si vapori de mercur, etc.Tensiunea de functionare variaza in functie de lungimea tubului (care formeaza litere, desene etc.), fiinde de regula cuprinsa intre 1-12 kV, obtinuti de la transformatoare de inalta tensiune de constructie speciala, curentul electric fiind de cativa zeci de mA. In figura 8 sunt reprezentate tuburi pentru firme luminoase.

Figura 8. Tuburi luminiscente de inalta tensiune 3.2.3. LAMPI CU DESCARCARI IN XENON

Ele sunt confectionate din tuburi de cuart si dau o lumina alba foarte asemanatoare cu lumina soarelui. Se utilizeaza pentru proiectoare sau pentru iluminatul exterior al suprafetelor mari (intersectii ale marilor artere de circulatie, pentru stadioane etc.), cand au puteri mari si foarte mari (zeci de kilowati). In scopuri fotografice se utilizeaza un impuls, cand functioneaza prin descarcarea unui condensator de valoare mare (sute de microfarazi) intr-un timp foarte scurt (0,5 10- s), avand o foarte mare eficienta luminoasa. La aceste tuburi este necesar un circuit suplimentar pentru amorsarea comandata, cand se furnizeaza un impuls de foarte mare tensiune (zeci de kV).

Figura 9. Lampa cu xenon cu arc scurt

3.2.4. LAMPI CU VAPORI DE SODIU DE INALTA PRESIUNE

In unele cazuri speciale, pentru iluminatul oraselor de munte cu ceata frecventa sau in iluminatul nodurilor si triajelor feroviare, unde au loc frecvente degajari de fum si praf, se introduc lampi cu vapori de sodiu, ce emit o lumina galbena, practic monocromatica, ce favorizeaza vederea asigurand in toate imprejurarile o acuitate vizuala ridicata.

Figura 10. Lampa cu vapori de sodiu de inalta presiune in balon tubular

Figura 11. Lampa cu vapori de sodiu de inalta presiune in balon elipsoidal

Aceste lampi se compun dintr-un tub de descarcare sub forma de U, confectionat din sticla speciala rezistenta la actiunea vaporilor de sodiu. La fiecare capat al tubului este fixat etans cate un electrod, iar in interiorul tubului este umplut cu un gaz inert, de obicei neon si o mica cantitate de sodiu si mercur. Pentru a se evita pierderile de caldura spre exterior, permitandu-se cresterea temperaturii tubului la o valoare suficienta pentru asigurarea unei presiuni corespunzatoare vaporilor de sodiu, arzatorul (tubul de descarcare) este introdus intr-un invelis de sticla ce se videaza pentru micsorarea pierderilor de caldura prin convectie.Conectarea la retea se face prin intermediul unui balast corespunzator, aprinderea asigurandu-se si prin intermediul unor electrozi suplimentari.Dupa aplicarea tensiunii, descarcarea se amorseaza prin gazul de umplere (neon), iar incalzirea tubului incepe sa produca topirea si evaporarea sodiului. Vaporii de sodiu incep sa participe la descarcare si culoare descarcarii trece treptat din rosu (neon) spre galben, pe masura ce presiunea vaporilor creste, pana la atingerea valorii de regim, cand curentul este limitat de balast, iar culoarea descarcarii este galben-portocalie. Intrarea in regim a tubului dureaza cateva minute, depinzand si de temperatura exterioara.Daca intamplator, atunci cand tubul este in functiune are loc o scurta intrerupere a tensiunii de alimentare, tubul se stinge; la revenirea tensiunii, el nu se aprinde imediat, trebuind intai sa se raceasca si apoi se amorseaza dupa cateva minute functionarea normala.Avand o luminanta ridicata, aceste tuburi cu sodiu se monteaza la inaltimi mari.

Capitolul 4LAMPI FLUORESCENTE CU VAPORI DE MERCUR DE JOASA PRESIUNE

Ele sunt printre cele mai raspandite lampi luminiscente destinate iluminatului general, fiind denumite in limbaj curent tuburi fluorescente". In general, lampile fluorescente au forma de cilindru drept cu diferite diametre si lungimi.La o scara mai redusa, se fabrica si sub forma de cerc, arc de cerc, sau in forma de U. Tuburile fluorescente se compun dintr-un tub de sticla ce are pe teretele interior un strat subtire de luminofor, depus sub forma unei pulberi fine alb-galbuie. La extremitatile tubului sunt sudate doua socluri, avand fiecare cate doua picioruse care in interiorul tubului sustin o spirala de wolfram ce are depusa o anumita cantitate de oxizi alcalini.

Figura 12. Constructia unei lampi fluorescente

Aceasta spirala, incalzita la o temperaturea de circa 800-1000C are proprietatea de a emite cu o cheltuiala mica de energie, o mare cantitate de electroni (emisie termoelectronica), atunci cand aceasta spirala constituie catodul dublu.Atmosfera din interiorul tubului este formata din argon si vapori de mercur.Intrarea in functiune a tubului fluorescent (aprinderea sau amorsarea) nu poate avea loc la tensiunea normala a retelei, deoarece lungimea tubului fiind mare, campul electric nu poate asigura descarcarea; amorsarea se face la o tensiune mult mai ridicata numita "tensiune de aprindere".Pentru corect aprinderea tubului, catozii sai trebuie incalziti inainte de aplicarea tensiunii de aprindere, pentru a avea emisia de electroni asigurata.Si tuburile fluorescente prezinta rezistenta negativa, deci dupa amorsare curentul prin lampa trebuie limitat cu un balast.Obtinerea conditiilor de aprindere se face de accesoriile de amorsare: starterul, circuitul rezonant, balastul inductiv sau cel capacitiv. Cel mai raspandit tip de starter (figura 13) este cel cu lampa luminiscenta cu electrozi reci. Unul dintre electrozi este plat, iar celalalt este confectionat dintr-un bimetal ce are forma de agrafa; cand electrozii sunt reci, ei nu se ating. In interiorul tubului starterului este un amestec de gaze, ce amorseaza la tensiunea retelei. Intre cei doi electrozi este montat un condensator cu hartie uleiata, de mica valoare.

Figura 13. Startere pentru tuburile fluorescente

Condensatorul si tubul cu bimetalul se introduc intr-o carcasa de protectie din material plasti, ce este prevazuta si cu o placa cu doua contacte pentru conectarea in circuit.Cand la bornele starterului se aplica o tensiune, are loc in primul moment o descarcare luminiscenta, in decursul careia electrozii se incalzesc ; electrodul cu bimetal se indoaie si isi mareste raza de curbura astfel ca la un moment dat atinge electrodul plat si se stabileste un contact ferm, iar descarcarea dispare. Producerea caldurii inceteaza iar electrozii se vor raci revenind la forma initiala si desfac contactul dintre ei.Amorsarea tuburilor fluorescente depinde de modul in care acestea sunt conectate la retea. In figura 13 sunt prezentate cateva variante mai des intalnite.

Figura 14. Elemente component ale unui starter pentru tuburile fluorescente

In figura 15 - a este prezentat montajul cu balast inductiv si starter de aprindere. Balasturile uzuale sunt constituite dintr-o bobina cu miez de fier, avand o inductanta destul de mare, astfel in se creeaza in timpul functionarii un defazaj de circa 60, montajul avand un factor de putere cos =0,5.La inchiderea contactului K, untreaga tensiune a retelei se regaseste practic la bornele starterului, in care se amorseaa descarcarea ce duce la incalzire a si deformarea bimetalului.In momentul in care are loc atingerea electrozilor, inceteaza descarcarea luminiscenta, dar in circuit se stabileste un curent relativ intens, ce strabatand cei doi electrozi de wolfram ai tubului, ii incalzeste, astfel ca in jurul lor se creeaza un nor termoelectronic de sarcina spatiala.In continuare are loc racirea bimetalului si la un moment dat, datorina revenirii la forma initiala, se intrerupe circuitul de preincalzire al filamentelor tubului fluorescent. Are loc o variatie rapida a curentului din circuit, iar bobina balastului produce prin efectul de autoinductie un varf de tensiune ridicata ce incarca condensatorul de la bornele starterului,pentru un timp foarte scurt, cu o tensiune foarte mare. Aceasta, gasind catozii preincalziti, amorseaza tubul fluorescent, tensiunea la bornele sale scazand mult, iar curentul in circuit fiind limitat sus e bobina balastului. Deoarece tensiunea la bornele starterului are o valoare mica, el nu se mai poate aprinde.Daca dupa prima comutare tubul fluorescent nu s-a aprins, starterul actioneza din nou, toate fenomenele descrise se repeta pana la aprinderea lampii; daca nu are loc acest lucru, starterul se distruge rapid, intrucat este dimensionat pentru un regim de functionare nerepetitiv.In timpul funtionarii normale, temperatura tubului fluorescent este redusa (circa 40C), durata medie de viata fiind de circa 10 000 ore. Tuburile fluorescente amorseaza greu la temperaturi negative.Corespunzator alternantelor curentului alternativ, tuburile fluorescente prezinta o palpaire, care poate crea efectul stroboscopic.In conditiile normale de functionare, amorsarea unui tub fluorescent dureaza intre 1 si 4 secunde. In figura 15 - b se prezinta un montaj cu balast capacitiv, la care factorul de putere este ridicat, dar timpul de aprindere creste pana la 6 secunde.Schema din 15 - c are tot caracter capacitiv, dar are in plus fata de schema anterioara, o infasurare suplimentara de aprindere in serie cu starterul. Datorita efectului de transformator ce apare, curentul de preincalzire este mai mare si in acest mod aprinderea este usurata.

Figura 15. Scheme de legare a tuburilor fluorescente la retea:a - cu balast; b, c - cu balast capacitiv; d - fara starter sau cu aprindere directa; e - montajul duo; f - montajul tandem.

Montajul fara starter din figura 15 - d, numit si cu aprindere rapida, se utilizeaza in cazurile in care aprinderea lampii trebuie sa se faca instantaneu. In acest scop se creeaza o supratensiune cu ajutorul unui circuit oscilant, cu frecventa proprie apropiata de cea a retelei. Lampa este de constructie speciala, electrozii fiind reci la aprindere.Conectarea duo din figura 15 - e cuprinde doua circuite: unul cu balast capacitiv si celalalt cu balast inductiv. In acest fel, factorul de putere global este inbunatatit, iar datorita defazajului curentului aprinderea celor doua tuburi este decalata, ceea ce duce la diminuarea substantiala a efectului stroboscopic.Montajul tandem (figura 15 - f) este utilizat pentru legarea in serie a doua tuburi fluorescente de 20 W, fiecare cu un singur balast dimensionat pentru 40 W.Tuburile fluorescente sunt deosebit de utile pentru formarea panourilor si plafoanelor luminoase si in locurile unde durata de conectare este mare.

Capitolul 5LAMPI CU VAPORI DE MERCUR DE INALTA TENSIUNE

Acest tip de lampi se executa sub forma de balon (figura 16), a carui sticla este acoperita in interior cu un strat de luminofor. In interiorul balonului exista un tub de descarcare propriu-zis, constituit dintr-un cilindru de cuart cu diametrul de circa 10 mm si lungimea de cativa centimetri, prevazut cu doua serii de electrozi: unii principali si uni auxiliari, de aprindere. In interiorul arzatorului se realizeaza o atmosfera de argon si de vapori de mercur, presiunea atingand in timpul functionarii cateva atmosfere.Legarea la retea se realizeaza prin intermediul unui balast ce are rolul stabilizarii descarcarii electrice.

Figura 16. Lampa cu vapori de mercur de inalta presiune

In urma conectarii la retea, are loc o prima amorsare intre electrozii auxiliari, in atmosfera de argon, curentul fiind limitat de o rezistenta suplimentara, interioara. Dupa cateva minute de la conectare, prin cresterea temperaturii si a presiunii, are loc trecerea descarcarii dintre electrozii auxiliari catre electrozii principali, cand culoarea luminii emise este verde-albastruie, iar redarea culorilor este proasta. In timpul descarcarii in vaporii sub presiune, are loc si o intensa emise de radiatii ultraviolete, pentru care tubul de cuart al arzatorului este transparent. Aceasta radiatie este convertita in radiatie vizibila prin intermediul stratului de luminofor al balonului, corectandu-se substantial culoarea luminii obtinandu-se si o eficienta ridicata a obtinerii luminii.

Figura 17. Lampa fluorescenta cu vapori de mercur de inalta presiune:1 - balon de sticla cu strat fluorescent ; 2 - catozi ; 3 - tubul de cuart (arzatorul) ; 4 - soclu ; 5 - electrozi de sustinere si de legatura ; 6 - electrod auxiliar de aprindere ; 7 - rezistenta de limitare.

Durata de functionare a acestor lampi este mare (5000 de ore) si au un volum mic la aceeasi putere instalata fata de celalalte tipuri de lampi, ceea ce perminte realizarea unor corpuri de iluminat compacte cu flux luminos ridicat.La variatii ale tensiunii de alimentare sub o anumita limita lampa se stinge, iar dupa revenirea la valoarea normala a tensiunii se aprinde numai dupa 8-18 minunte, fiind necesar un ciclu de racire urmat de un nou ciclu de aprindere.Efectul stroboscopic este pronuntat si de aceea aceste tipuri de lampi se utilizeaza la iluminatul exterior si al depozitelor si halelor de dimensiuni mari, unde nu este necesar a se reda corect culorile.

Capitolul 6NORME DE SANATATEA SI SECURITATEA MUNCII

BIBLIOGRAFIE

1. Sabina Hiloni, M. Popescu,M. Muhulescu Instalaii si Echipamente Electrice Manual pentru Liceele Industriale, Clasele a IXX a si Scoli Profesionale Editura didactica si pedagogica R.A. Bucureti, 1994

2. Prof. Ing. Dr. Nastase Bichir, Prof. Ing. Dr. - Dan Mihoc, Conf. Ing. Dr. Corneliu Botan, Ing. Dr. Sabina Hiloni Maini, Aparate, Acionari si Automatizri - Manual pt. clasele a X XI a Liceele Industriale si Scolii - Profesionale Editura Didactica si Pedagogica R.A. Bucureti, 1991

3. Web-site-uri:

science.howstuffworks.com/light14.htm

29