1

CAPITOLUL 7 TEORIA SI PRACTICA ILUMINATULUI ELECTRIC.

Scopul unei instalatii de iluminat este de a asigura conditiile cele mai favorabile pentru caochiul omenesc sa poata observa obiectele, sa le poata determina forma si culoarea.Conditiile unei bune instalatii de iluminat se stabilesc in concordanta cu caracteristicileochiului omanesc.

7.1. Lampi cu incandescentaLampile cu incandescenta sunt lampile la care energia electrica este folosita pentru incalzireafilamentului pana la o anumita temperatura inalta; in acest caz filamnetul incandescent emiteenergie sub forma de radiatii.Lumina lampilor cu incandescenta este considerata in mod obisnuit satisfacatoare din punctde vedere al redarii culorilor, aceasta parere subiectiva datorandu-se faptului ca aceste lampiau constituit timp de decenii sursa cea mai raspandita de lumina artificiala.Caracteristicile lampilor cu incandescenta ( putere nominala, fluxul luminos, eficacitatealuminoasa si durata de functionare ) sunt date ca valori medii pentru tensiunea nominala alampii.Eficacitatea luminoasa a lampilor este cu atat mai mare, cu cat temperaturafilamentului este mai ridicata, de aceea tehnica a cautat necontenit sa mareasca acestatemperatura.Durata de functionare a lampilor oscileaza intre anumite limite, datoritaprocesului tehnologic de fabricatie.In timpul functionarii lampilor cu incandescenta,filamentul incepe sa se volatilizeze, fluxul luminos al lampii se micsoreaza si cu timpullampa se distruge.Durata utila a lampii este timpul in care fie ca lampa se distruge, fie cafluxul luminos scade pana la 80% din valoarea initiala.Durate de utilizare pentru toatelampile normale este stabilita standard la 1000 ore.Daca tensiunea retelei creste peste tensiunea nominala, se maresc intensitatea curentuluielectric si puterea lampii. Cresterea intensitatii curentului duce la marirea densitatii decurrent si deci a temperaturii filamentului, ceea ce produce o cerstere a fluxului luminos.Fluxul luminos creste mai repede decat puterea, astfel ca eficacitatea luminoasa a lampiicreste.Ridicarea temperaturii provoaca insa o volatilizare mai intensa a filamentului, decimicsoreaza durata de utilizare a lampii. Cand tensiunea retelei scade curentul si puterealampii se micsoreaza; fluxul luminos si eficacitatea luminoasa se micsoreaza, de asemenea,iar durata de functionare a lampii se mareste.Lampile cu incandescenta sunt cunoscute si agreate de milioane de oameni din toata lumea,fiind apreciate in special pentru varietatea luminii calde si confortabile. Prin formele realizatede-a lungul timpului, lampile poseda o varietate larga de nivele si efecte de iluminare.Desi reprezinta tipul cel mai vechi de lampa electrica, lampa cu incandescenta continua sa fiefolosita pe scara tot mai larga ele se produc intr-o gama larga de tensiuni (110-250V) siputeri (15-1000W), in baloane clare, mate, opale si colorate, cu diametrul de 60, 68, 80, 90,110 si 125 mm, format standard si sferic, cu soclu E27, E40 si B22,echipate la cerere cu doielectrozi de siguranta . Soclurile lampilor electrice sunt executate din otel, alama saualuminiu. Sunt realizate in baloane clare, mate, opale si colorate.Lampile clare sunt ideale pentru o iluminare indirecta, acolo unde stralucirea este foarteimportanta.Lampile opalizate si matate dau o lumina difuza, diminuand formarea umbrelor sireducand efectul orbirii. Datorita luminii calde si placute pe care o produc sunt utilizate inspecial pentru iluminatul locuintelor. Lampile mate au acelasi flux luminos ca si lampileclare.Lampile colorate sunt realizate intr-o gama variata de culori: rosu, galben, albastru, siverde, pentru iluminare si ambianta placuta.Principalele elemente constructive sunt balonul din sticlă, filamentul metalic şi soclul.

2

Balonul sau anvelopa lămpii are rolul de a evita contactul dintre aerul atmosferic şifilament. El are forme diferite (standard, sferic, lumânare, pătrat) în funcţie de destinaţiaizvorului de lumină, dar în toate situaţiile corespunde unei suprafeţe izoterme de cel mult150C a filamentului lămpii.Baloanele din sticlă clară transmit în totalitate lumina, dar prezintă o luminozitateridicată, jenantă. Din acest motiv se preferă baloanele din:- sticlă mată cu asperităţi obţinută pe cale chimică sau mecanică;- sticlă lăptoasă ce are în compoziţie oxizi de thoriu sau fosfor;- sticlă opală (opalină) obţinută prin acoperirea sticlei clare cu un strat de sili-caţi, sauprin includerea în masa sticlei a unor suspensii de ipsos, talc, oxizi de plumb etc.- sticlă opalizată prin procedee electrostatice sau prin depunerea unui strat subţire de oxidde titan;- sticlă colorată şi sticlă de tip solar cu spectru corectat.Sticlele mate, lăptoase, opaline şi opalizate sunt destinate confecţionării lămpilor culumină difuză ce asigură un microclimat luminos confortabil.Soclul lămpii prezintă diverse variante constructive (cu filet – tip Edison, baionet – tipSwan, neted – tip sofită cu contacte la ambele capete ale lămpii de formă cilindrică) şiasigură legătura mecanică şi electrică la dulia corpului de iluminat. În funcţie dedomeniul de utilizare şi tipul constructiv al sursei de lumină, soclurile se confec-ţioneazădin aluminiu, alamă sau alamă nichelată.

Filamentul lămpii se poate realiza din diversemetale greu fuzibile (tantal, rheniu, molibden,wolfram), dar se preferă wolframul sautungstenul caracterizat prin temperatură detopire ridicată (3665 K), rezistenţă mecanicăbună, volatilizare redusă la temperaturi înalteşi ductibilitate apreciabilă, fapt care permiteobţinerea prin trefilare a unor fire cu un înaltgrad de uniformitate.Pentru a evita oxidarea wolframului, baloanelelămpilor de mică putere - până la 25W inclusiv- se videază, iar temperatura de lucru afilamentului simplu spiralat este de 2400-2600K. La temperaturi de lucru mai mari, procesulde volatilizare a filamentului se accelerează şiparticulele ce se desprind de pe acesta ajung pebalonul lămpii, îl opacizează şi diminueazăeficacitatea luminoasă, concomitent cureducerea secţiunii transversale a firului dewolfram.Lămpile cu puteri mai mari de 25W au balonul

umplut cu gaze inerte şi filamentul dublu spiralat. Aceste măsuri au permis creştereatemperaturii de lucru a wolframului la cca. 2700 .. 3050 K, fără a diminua durata defuncţionare a lămpii. În consecinţă, creşte eficacitatea luminoasă. Prezenţa gazelor inerteare dezavantajul că majorează pierderile de energie prin apariţia fenomenelor deconducţie şi convecţie termică. Gazele inerte frecvent utilizate sunt neonul (Ne) şiargonul (Ar), la care se adaugă azot (N), în proporţie de 2:1. Presiunea de umplere este de0,7 at, valoare ce ajunge la cca. 1 at în timpul funcţionării lămpii. Prezenţa azotului evită

Lampă cu incandescenţă clasică1 - filament, 2 - cârlig molibden, 3 - lentilă,4 - bastonaş, 5 - disc sticlă, 6 - balon, 7 - tub evacuare,8 – electrozi nichel, 9 - soclu Edison, 10 - soclu Swan

3

apariţia arcului electric între intrările de curent. Înlocuirea argonului cu kripton (Kr),caracterizat prin greutate atomică mai ridicată (deşi mai scump), are următoareleavantaje: pierderi termice mai mici, lumină cu grad de alb mai ridicat, dimensiuni reduseale balonului de sticlă la aceeaşi putere unitară a sursei de lumină.Lămpile cu incandescenţă de utilizare curentă se construiesc pentru tensiuni de 125/130,220 şi 230 V, au puteri de 15 .. 1000W, eficacitate luminoasă de 10 .. 18 lm/W şi o duratăde funcţionare de 1000 ore.În prezent se realizează o gamă extrem de variată de lămpi cu incandescenţă pentruiluminatul interior sau exterior, dintre care cităm:- lămpi cu baloane opalizate, mătuite sau clare, umplute cu amestecuri N+Ar sau N+Kr;- lămpi cu balon tip lumânare din sticlă clară sau mătuită, cu suprafaţa exterioară netedă,torsadată (răsucită) sau cu model;- lămpi cu balon cilindric opalizat de diametru (25, 37 mm) şi lungime (210, 310mm)variabile, prevăzute cu contacte electrice la capete (tip sofită);- lămpi rezistente la temperaturi înalte (280, 300C) utilizate, printre altele, la iluminatulinterior al cuptoarelor de aragaz când se deschide uşa acestora;- lămpi contra insectelor, destinate iluminatului balcoanelor, teraselor etc. La acestea, pesuprafaţa exterioară a balonului se depune un strat special galben-portocaliu ce va difuzao lumină galbenă ce nu atrage insectele. Efectul este mai puternic dacă în vecinătate semontează o lampă cu balon clar, ce emite o lumină albă ce atrage puternic insectele.- lămpi sferice colorate cu 0% cadmiu, în construcţie cu filament întărit, rezistente laintemperii şi variaţii de temperatură, cu soclu baionet. Balonul opalizat are o culoare vie(alb, galben, roşu, albastru, verde, clar) când lampa este stinsă şi conservă nuanţa deculoare când aceasta este aprinsă.Toate lămpile mai sus prezentate sunt prevăzute cu două siguranţe fuzibile încorporate,dimensionate pentru puterea nominală a sursei de lumină.În afara acestor izvoare de lumină se mai produc:- lămpi pentru tensiuni joase (12, 24, 36 V) destinate iluminatului local sau corpurilor deiluminat portative;- lămpi pentru autovehicule în construcţie întărită, varianta Rezista, cu soclu tip baionet.Pentru faruri se realizează becuri cu două faze, care au două filamente cu alimentareindependentă;- lămpi cu spectru bogat în infraroşu, lămpi pentru proiectoare etc.

7.2. Lampi cu vapori metalici

Lampile cu vapori metalici sunt lampi cu descarcari in arc, care au loc intr-o atmosfera devapori metalici, de joasa, de inalta si de foarte inalta presiune.

Lampi cu vapori de sodiu

Lampa intra in regim normal de functionare dupa 5..10 minute de la punerea sub tensiune, incare timp fluxul luminos creste, de la 6 % din valoarea nominala in momentul initial, pana lavaloarea nominala.

Lampa prezentata in figura functioneaza la 220 V. Rezistenta R este montata in interiorullampii, astfel ca se poate folosi un soclu normal, lampa avand doua contacte. CondensatorulC serveste la inlaturarea oscilatiilor electrice care pot sa ia nastere si la imbunatatirea

4

factorului de putere. Lampa se leaga la retea prin intermediul bobinei L, care limiteazacurentul electric al lampiiEficacitatea luminoasa a unei lampi cu vapori de sodiu este de 60 lm/W, iar in unele cazuriajunge la 69 lm/W ( deci de trei pana la patru ori mai ridicata decat in cazul lampilor cuincandescenta ). Eficacitatea luminoasa creste cu puterea lampii. Aceasta nu depaseste, ingeneral, 150 W, fiind limitata de fenomenul de autoabsorbtie, care este apreciabil de la oanumita putere in sus.Durata de utilizare este de 2000 – 3000 ore.

Lampi cu vapori de mercur de joasa presiune

Amorsarea se face cu ajutorul unui electrod auxiliar E3 legat de electrodul principal E2,rintr-orezistenta R. Durata de functionare este de 3000 ore. In timpul functionarii eficacitatealuminoasa scade, din cauza ca sticla tubului ( sustinut de resoarte A ) se inegreste.Descarcarea la aceste lampi se produce sub forma unei coloane luminoase, care umplecomplet largimea tubului.Pusa sub tensiune lampa ajunge in regim normal de functionaredupa 6-7 min.Principalul dezavantaj al acestor lampi este ca daca lampa se stinge in timpulfunctionarii, trebuie sa se astepte racirea ei pentru a o putea amorsa din nou.Lampa cu vaporide mercur nu poate functiona fara o bobina legata la electrodul auxiliar E1 . Factorul deputere al lampii se imbunatateste prin condensatoare.Eficacitatea acestor lampi variaza cuputerea intre 30-40 lm/W. Se construiesc lampi de puteri intre 80 si 1000 W.

Lampi cu vapori de mercur de inalta presiune.

5

In componenta lampii se disting tubul de descarcare propriu- zis din cuart, cei doi electroziprincipali ( E1, E2 ) si electrodul auxiliar ( E3 ). Electrodul auxiliary asigura amorsareadescarcarii fiind legat de electrodul principal printr-o rezistenta din grafit ( R ), limitandcurentul la cativa miliamperi suficienti pentru ionizarea atmosferei argon – mergur a tubului.Lampa ajunge in regim normal de functionare dupa 4-5 min de la punerea sub tensiune.Lampile se construiesc pentru tensiuni de 220 V si se conecteaza la retea printr-o bobina.Factorul de putere se compenseaza printr-un condensator.Durata de functionare este de 1000-2000 ore.

Lampa cu vapori de mercur de inalta presiune

Lampi cu vapori de mercur de inalta presiune cu balon fluorescent

Pentru corectarea compozitiei spectrale a radiatiilor lampilor cu vapori de mercur deinalta presiune, tubul de descarcari in vapori de mercur se introduce intr-un balon avandun strat de luminofor pe suprafata sa intrerioara. Aceste lampi se intrebuinteaza lailuminatul halelor industriale, strazilor, terenurilor de sport s.a.

6

Lampa cu vapori de mereur de inalta presiune eu balon fluorescent:1 - suporturi ; 2 - reztstenta limitatoare de curent in electrodul de amorsare; 3 - intrarea curentului ;4 - electrod principal; 5 - electrod auxiliar; 6- balon ; 7 - tub de descarcare . 8 - acoperire fluorescentainterioara; 9 - electrod principal.

7.3. Lampi fluorescente.

Lampile fluorescente – lumina zilei intr-o instalatie cu nivel ridicat de iluminare – asiguraaceeasi vedere a culorilor ca si un iluminat natural de la mijlocul zilei. Cu exceptialampilor fluorescente cu lumina alba calda, cu nuanta roza, lampile fluorescentemodifica, in general, putin culorile suprafetelor pe care le ilumineaza.In prezent se construiesc lampi fluorecente albe si lampi fluorescente colorate. Lampilecolorate se folosesc, in special pentru scopuri decorative. Lampile albe sunt de trei tipuri:

- lampi cu lumina zilei, care produc o lumina foarte apropiata de lumina zileicand cerul este acoperit de nori. Produc radiatii albastre- verzi in exces si maiputine radiatii rosii;

- lampi cu lumina alba;- lampi cu lumina alba calda, care se apropie mai mult de lampile cu

incandescenta din punct de vedere al compozitiei spectrale.Lampile cele mai raspandite in tehnica iluminatului sunt lampile cu lumina alba deoarecesunt cele mai economice si redau destul de fidel culorile obiectelor iluminate.Lampile culumina zilei se intrebuinteaza in instalatiile unde este necesara distingerea precisa anuantelor de culori, ca, de exemplu, in industriile poligrafice, textile.Dimensiunea lampii determina tensiunea de alimentare in functionare de regim( exemplu: o lampa de 0,5 m lungime si 25 mm diametru de 15 W necesita o tensiune de alimentarede 105 V.).

7

Construcţia lămpilor fluorescenteO astfel de sursă de lumină se compune dintr-un cilindru de sticlă de forme diferite(liniară, circulară, U etc.) a cărui lungime (L≈100...2400mm) şi diametru (Φ=10...58mm)depinde de puterea izvorului de lumină (Pl=4...200 W). Pereţii exteriori sunt acoperiţi cupudră fluorescentă, la capete se prevăd doi electrozi, iar tubul este umplut cu gaz inert lajoasă presiune şi câteva miligrame de mercur lichid şi în stare de vapori. Electrozii de tip preactivat sunt filamente de wolfram dublu spiralate acoperite cu oxizialcalino-pământoşi ce au o puternică emisiune termoelectronică la temperatura de regim(≈900°C) a catozilor. Gazul de umplere, argon la o presiune de 3...4 mmHg , are rolul de a uşura amorsareadescărcării, fiind uşor ionizabil. În regim normal de funcţionare a lămpii, la o temperaturăa mediului ambiant de θa=20°C, presiunea parţială a atomilor de mercur este de cca. 0,01mmHg ceea ce favorizează emisia radiaţiilor de rezonanţă ale mercurului cu λ2=253,7nm. Se observă că vaporii de mercur la joasă presiune sunt o sursă economică de radiaţiiultraviolete ce pot fi convertite în radiaţii vizibile de către un luminofor convenabil ales.Pudra fluorescentă are în structură o substanţă de bază (luminoforul propriu-zis), unactivator metalic şi o substanţă auxiliară. Aceste materiale, bine omogenizate, se topesc latemperaturi ridicate, apoi se macină şi rezultă un amestec pulverulent a cărui cristale suntde ordinul micronilor (2...4μm). Pudra fluorescentă, împreună cu un liant (nitroceluloză)formează o pastă fluidă ce se depune pe peretele interior al lămpii.În calitate de luminofori se utilizează diverşi silicaţi, wolframaţi sau boraţi ce aufluorescenţe diverse (galben-verzui, albastru, roşietică etc). Halogenofosfaţii suntluminofori moderni, de mare randament, cu o fluorescenţă de culoare albă. Luminoforiipe bază de pământuri rare (europiu) au o bună stabilitate termică, randament ridicat şiemit o lumină caldă, din punct de vedere psihosenzitiv.Apariţia luminescenţei la solide este condiţionată, în general, de prezenţa unei micicantităţi dintr-un element străin (metal greu) numit activator ce are rolul de a crea defectede structură (capcane) în cristalul de luminofor. Activatorul metalic substituie un atomdin reţeaua cristalină a luminoforului (fenomen similar dopării semiconductoarelor) şinivelul energetic responsabil de luminescenţă îşi are originea în atomii activatorului.Pentru a mări factorul de transmisie al amestecului luminofor-activator metalic, în acesta

se adaugă o substanţă auxiliară (fondant CaF2, NaCl) ce are rolul de a favoriza apariţiamicrocristalelor complexe de luminofor.Calitativ, luminoforul trebuie să aibă : randament ridicat la conversia ultraviolet-vizibil,transparenţă pentru radiaţiile vizibile, fluorescenţă maximă la +20°C, factor spectral deabsorbţie ridicat în ultraviolet, stabilitate chimică la temperatura din lampă şi proprietăţicolorimetrice corespunzătoare scopului propus.

Fig. 2.4 Lampă fluorescentă liniară1 – soclu, 2 – argon, 3 – perete de sticlă, 4 – pudră fluorescentă, 5 – filament, 6 - mercur

L

123456

8

Funcţionarea lămpilor fluorescente în montaje cu starter cu licărireSă considerăm un balast inductiv BI înseriat cu o lampă fluorescentă LF ale cărei

filamente F sunt interconectate prin starterul S.La conectarea montajului la reţea, tensiunea dealimentare ur se regăseşte la bornele starterului şi înacesta se amorsează o descărcare normală în licărirece va încălzi gazul inert. De la acesta se încălzeştebimetalul, care se dilată şi, în final, închide contactulnormal deschis. Curentul din circuitul + us, F, S, F,BI, - us încălzeşte puternic filamentele şi pregăteştelampa fluorescentă pentru amorsare (se ionizeazăgazul inert şi se vaporizează mercurul).Între timp, gazul din starter se răceşte, bimetalulrevine în poziţia iniţială şi întrerupe brusc circuitulde filamente. Variaţia rapidă di/dt a curentului prin

balast generează o tensiune de autoinducţie e=−dΦ/dt de valoare ridicată (1000- 1200V). Dacă în momentul întreruperii circuitului de filamente se consideră pentru mărimileus şi e polarităţile din figură, atunci tensiunea aplicată tubului fluorescent va fi us+e > Ua

ceea ce conduce la amorsarea cvasi-instantanee a descărcării în regim de arc.

Lampi tubulare fluorescente liniare

Lampile sunt alcatuite dintr-un balon tubular ce are pe interior pulbere fluorescenta,avand la capete doua socluri din aluminiu cu stifturi din alama. Lampile functioneaza inmontaj cu balasturi inductive, cu sau fara starter.Gama de tuburi fluorescente cuprinde lampi cu diametrul de 15, 26 si 38 mm si putericuprinse intre 6 si 65W, la o tensiune nominala de 230V.Avantajul folosirii lampilor fluorescente tubulare consta in eficienta lor. In comparatie culampile cu incandescenta, acestea au un flux luminos si o durata de viata mai mare.

Lampi fluorescente tubulare circulare

Lampile sunt alcatuite dintr-un balon tubular circular cu diametrul de 26 mm, depus peinterior cu pulbere fluorescenta, cu o putere de 32W, la o tensiune de 230V.Aplicatii Iluminat interior, Spatii administrative, Centre de afaceri, Magazine, Iluminat

casnic.

Montaj cu balast inductiv

S

FF LF

BI

e − ++−ur

i

9

Lampi fluorescente tubulare cu lumina neagra

Sunt lampi realizate dintr-o sticla speciala, avand un invelis interior de pudra fluorescentace emite radiatii ultraviolete cu unde lungi ce exercita luminescenta.Aplicatii Detectare si analiza in industriile chimica si textila sau in domeniul bancarArheologie Efecte speciale in cluburi, discoteci, teatre.

Lampi compacte economiceConsum de energie de 5 ori mai mic decat becul cu incandescenta. Durata medie defunctionare 5 ani, la o functionare de 6 ore zilnic. Lumina calda, similara luminii naturaleconfera un confort vizual sporit. Prelungeste considerabil intervalul de timp intreinlocuirile becurilor iesite din functiune. Ideal pentru locurile in care lumina ramaneaprinsa timp indelungat.Gama de lampi economice include produse cu puteri cuprinse intre 5 si 30W si diferitemodele: 2U, 3U, spirala, floare, lumanare.AplicatiiIluminatul interior casnic (bucatarie, corpuri de iluminat pentru birou, lampa pentru citit).Iluminatul comercial (in hoteluri, restaurante, magazine, birouri).Iluminatul institutional (scoli, gradinite, teatre, case de cultura).Iluminatul exterior - montate in corpuri de iluminat inchise si ventilate

Dispozitive de preconectare ( startere si bobine)

In afara catorva montaje speciale, fiecare lampa fuorescenta poseda un dispozitiv depronire ( starter ), care permite preincalzirea electrozilor si aprinderea lampii.Schema generala de montare a unui starte este prezentata mai jos. Cand contactelestarterului S subt inchise, trece un current prin electrozii lampii, care sunt astfelpreincalziti. Cand se deschid contactele apare o crestere brusca a tensiunii la bornelebobinei. Impulsul de tensiune produce aprinderea lampii. Daca lampa nu se aprinde dupaprima incercare, starterul S trebuie sa intre din nou in functiune. La cele mai multe tipuri

10

de startere, intarea din nou in functiune se repeta automat, pana ce lampa se aprinde.Pentru inlaturarea perturbatiilor radiofonice provocate de lampa fluorescenta, seintroduce de multe ori in starter un condensator C. Acest mic condensator se monteaza inparalel cu lampa si formeaza o cale de scurtcircuit pentru oscilatiile de inalta frecventaproduse de lampa.Deoarece cele mai multe startere functioneaza automat, se poate intampla ca acestea saincerce in mod continuu sa aprinda o lampa defecta. Pentru stabilizarea curentului uneilampi florescente se folosesc:

- reactante inductive;- impedante formate dintr-o reactanta inductive in serie cu una capacitive.

Durata de utilizare a lampilor fluorescente este de 2000 – 3000 ore. Ea depinde de duratade functionare a electrozilor si de numarul de intreruperi: la numar mic de intreruperi siperioade lungi de functionare, durata de utilizare este mareStarterele cu licarire sunt destinate aprinderii lampilor fluorescente cu descarcare invapori de mercur de joasa presiune, cu puteri cuprinse între 4 si 80W, atat pentru montajnormal cat si pentru montaj in serie, in curent alternativ cu frecventa de 50 sau 60Hz.Acesta se compune dintr-un tub de sticlă umplut cu gaz inert (Ne, Ar) la joasă presiune şiprevăzut cu doi electrozi, unul fix -din nichel şi celălalt mobil –din bimetal. Dupăprincipiul de funcţionare, starterul descris este o lampă cu electrozi reci ce lucrează înregim de licărire normală, iar după funcţia de circuit îndeplinită este un contact normaldeschis cu temporizare la închidere.Caseta starterelor este din material plastic ignifug si sunt prevazute cu un condensator cucapacitatea de 5-20 nF/250V, pentru protectia circuitului impotriva perturbatiilorradioelectrice.Starterele de tip SLU 4-20 aprind lampi de 4,6,8,14,18,20W in montaj cu o singura sau cudoua lampi de aceeasi putere inseriate cu un singur balast pentru tensiuni de alimentarecuprinse intre 200 si 250 V. Poate fi folosit si in montaj normal (o singura lampa) latensiuni de alimentare cuprinse intre 110 si 130V.Starterele de tip SLU 4-80W se folosesc in montaj normal la tensiuni de alimentarecuprinse intre 200 si 250V.Ele amorseaza lampi de 4,6,8 si 13W cu diametrul de 16mm,precum si lampi cu puteri cuprinse intre 14 si 80W, cu diametre de 26,32 sau 38mm.

11

Balastul sau aparatul de preconectare are rolul de a asigura supratensiunea de amorsare alămpii la întreruperea circuitului de filamente de către starter şi de a menţine stabilpunctul de funcţionare al descărcării în arc. În curent alternativ balastul este o impedanţăcu caracter inductiv (BI- balast inductiv) sau capacitiv (BC- balast capacitiv), a căreielement principal este o bobină cu miez de fier şi întrefier.

Balasturi inductive pentru lampi fluorescente

Balasturi ce sunt utilizate in montajul lampilor fluorescente tubulare,pentru a stabiliza o aprindere usoara a lampilor.

Balasturi inductive pentru lampi cu vapori de sodiu

Balasturile de tip BNL si BNR sunt destinate sa lucreze in serie cu lampilecu vapori de sodiu la inalta presiune, fiecare balast fiind proiectat si omologat pentrulampi corespunzatoare ca putere.

Balasturi inductive pentru lampi cu vapori de mercur

Balasturile tip BVL si BVR sunt destinate sa lucreze in serie cu lampile cuvapori de

Starter cu licărire1 – tub sticlă, 2 – electrodmobil, 3 – electrod fix, 4 –casetă PVC, 5 – bornă, 6 –placă borne, 7-condensator

7 6 5

4

321

12

Igniterul electronic se poate utiliza la amorsarea lampilor cu vapori de sodiu de inaltapresiune din corpurile de iluminat din tara sau import, cuprinse in domeniul de puteri de100-400W.Carcasa igniterului este din material electroizolant.In conditiile in care lampa este defecta sau este lipsa din circuit, igniterul functioneazatrei frcvente formate din trenuri de impulsuri timp de 40 secunde si pauze de 40secunde.Dupa 4 minute, igniterul se autoblocheaza

Montaje cu lămpi fluorescente alimentate cu tensiuni de frecvenţă industrială

În cazul tensiunilor de alimentare de frecvenţă industrială, dispozitivele de pornire-reglare trebuie să asigure: impulsul de tensiune necesar amorsării, stabi-lizareadescărcării în arc cu pierderi minime de energie, atenuarea armonicilor de rang superiorîn forma de undă a curentului şi evitarea regimului de funcţionare cu pauze de curent.Lămpile fluorescente se pot conecta la reţea după o multitudine de scheme dar, la noi înţară, s-au impus montajele cu aprindere cu starter şi cele cu aprindere rapidă, fără starter.În toate variantele, ca elemente de limitare-stabilizare a descărcării se utilizeazăimpedanţe cu caracter inductiv sau capacitiv. Menţionăm că balasturile rezistive suntneeconomice energetic şi generează un regim de curent întrerupt, iar balasturile purcapacitive conduc la funcţionarea în impulsuri a lămpii şi amplifică regimul deformant.

Montaje cu aprindere cu starter

Starterul are rolul de a închide circuitul format din balast (drosel) şi electrozii lămpii, iardupă preîncălzirea filamentelor să-l întrerupă brusc. Variaţia rapidă a curentului prinbalast generează, prin autoinducţie, un impuls de tensiune care va amorsa lampa.Constructiv, distingem mai multe tipodimensiuni de startere (manuale, termice,magnetice, electronice etc.), cel mai folosit fiind cel cu licărire. De aceea el intră încomponenţa montajelor cu balast inductiv, capacitiv sau combinaţii ale acestora.

13

Montajul cu balast inductiv (fig.a) se obţine prin înserierea lămpii fluorescente cu obobină D cu miez de fier şi întrefier, a cărei caracteristică externă este puternic căzătoare.Factorul de putere al montajului este inductiv şi are o valoare km ≈ 0,3...0,5 ce depinde deputerea lămpii şi tensiunea de alimentare.Montajul cu balast capacitiv (fig.b) are elementul de limitare stabilizare a descărcăriiformat din ansamblul serie drosel normal D - capacitor C, astfel ales încât lampa săfuncţioneze la curentul nominal. Factorul de putere al montajului este capacitiv km ≈0,35...0,65 şi depinde de puterea lămpii, tensiunea de alimentare şi toleranţa capacitoruluiutilizat.

Montajul duo rezultă prin conectarea în paralel, înacelaşi corp de iluminat, a unui montaj inductiv cuunul capacitiv. În acest caz efectul stroboscopiceste practic înlăturat datorită defazajului de circa120° electrice între curenţii lămpilor, deci şi întrefluxurile luminoase emise. O altă soluţie dediminuare a efectului stroboscopic constă înfolosirea defazajului existent între tensiunile defază ale reţelei, situaţie în care se conectează,succesiv pe cele trei faze, lămpi în montaj inductivsau capacitiv. Factorul de putere al montajului duo

este km ≈ 0,95 (inductiv sau capacitiv, funcţie de valoarea capacitorului din balastulcapacitiv).În cazul în care corpul de iluminat este prevăzut cu patru surse de lumină se utilizeazămontajele dublu duo, obţinute prin conectarea în paralel a două montaje duo. Dacă înacelaşi corp de iluminat există trei surse de lumină, două se vor conecta după schemaduo, iar cealaltă în montaj inductiv sau capacitiv.

S

S

US

BC

BI

Montaj duo

Montaje cu balast inductiv (a) şi capacitiv (b)i - curentul din circuit, ul – tensiunea pe lampă, ub – tensiunea pe balast, S – startercu licărire, LF – lampă fluorescentă, D – drosel, C – capacitor, BI – balast inductiv,BC – balast capacitiv

tt

i

u u ii

ul

ub

0 0

ubul

i

S S

LFLF

DD

BCBI

USUS C

b)a)

14

Montajul tandem permite alimentarea în serie a două lămpi de 20 W prin intermediulunui balast inductiv sau capacitiv, destinat lămpilor de 40W. Montajul lucrează la unfactor de putere km ≈ 0,4...0,5 şi este frecvent întâlnit la corpurile de iluminat echipate cudouă lămpi LFA 20.Montajul dublu tandem rezultă din conectarea în paralel, pe acelaşi corp de iluminat, adouă montaje tandem, unul cu balast inductiv şi celălalt cu balast capacitiv. Ansamblulare avantajele prezentate la montajele duo şi lucrează la km ≈ 0,95.

Montajele cu aprindere rapidă

Montajele cu aprindere rapidă, fără starter, utilizează lămpi cu electrozi preîncălziţi saupermanent încălziţi. Filamentele sunt triplu spiralate pentru a asigura o încălzire mairapidă şi se plasează în interiorul inelelor anodice, ce le protejează de bombardamentulelectronic în regim normal de funcţionare al lămpii. Schemele de montaj sunt astfelconcepute încât să asigure o tensiune de aprindere suficientă amorsării lămpii în condiţiineprielnice. În timpul funcţionării curentul prin filament este diminuat dacă circuitul depreîncălzire nu este întrerupt.

Fig.3.4 Montaje tandem (a) şi dublu tandem (b)

a

BI

Us

SS

b

BI

BC

Us

S

SS

S

15

Montajele cu transformator de încălzire permit ca, în momentul conectării la reţea,filamentele să fie parcurse de un curent de preîncălzire de aceeaşi valoare ca şi în cazulaprinderii cu starter. După amorsare, tensiunea aplicată transformatorului este egală cucea de regim a lămpii şi, în consecinţă, se reduce curentul prin filamente. Înseriereaelectrozilor lămpii cu primarul transforma-torului conduce la o tensiune de mers în gol

ceva mai mare, care uşurează amorsarea şi determinăpierderi suplimentare în transformator.Dacă temperatura mediului ambiant este scăzută saureţeaua prezintă fluctuaţii importante de tensiune, serecomandă schemele cu circuite cvasi-rezonante laamorsare. Una din cele mai folosite scheme de acesttip are în componenţă două inductanţe L şi L1

dispuse pe un circuit magnetic comun, cu miez defier şi întrefier. La punerea sub tensiune amontajului, inductanţa totală a bobinei este redusă(înfăşurările L1 şi L sunt conectate diferen-ţial). Prinînserierea capacitorului C apare o rezonanţă detensiuni ce conduce la preîncălzirea intensă afilamentelor. Deoarece frecvenţa de rezonanţă acircuitului este puţin mai mică de 50 Hz apare şi osupratensiune la bornele capacitorului C care,aplicată lămpii, va conduce la amorsarea acesteia.Avantajele montajului prezentat constau în factor de

putere ridicat km 0,93...0,95 inductiv, amorsări sigure la variaţii de ±10% ale tensiuniide alimentare şi la temperaturi de până la −15°C, impedanţă ridicată în audiofrecvenţă şifiltrarea armonicilor de rang superior.Încălzirea permanentă a filamentelor implică un consum suplimentar de energie electricăşi o diminuare a fluxului luminos al sursei. Dacă lampa este de construcţie normală,durata de funcţionare scade prin accelerarea consumului de material termoemisiv cauzat

de temperatura prea ridicată a filamentelor.În vederea reducerii duratei de amorsare ta, fără a afectaparametrii de funcţionare ai sursei de lumină sau aimontajului a fost conceput şi realizat un startermagnetic destinat amorsării lămpilor fluorescente înmontaj cu balast capacitivPrincipiul de funcţionare al starterului magnetic SM sebazează pe variaţia inductivităţii Lsm a unui circuitmagnetic neliniar, de tip bobină saturabilă, conectat într-un circuit RLC (cu: R = =Rb + Rsm, L = Lb + Lsm, unde

indicii b, sm se referă la drosel, respectiv starter magnetic). Variaţia ciclică şi rapidă ainductivităţii Lsm (saturarea-desaturarea circuitului magnetic) con-duce la apariţiafenomenelor de rezonanţă în circuit prin modificarea frecvenţei sale de oscilaţie, ceea cegenerează supratensiuni la bornele balastului capacitiv BC şi, implicit, la bornele lămpii.Starterele magnetice, recomandate pentru medii cu temperaturi θa ≥ +5°C, conduc latimpi de amorsare reduşi (ta ≈ 0,7...1,1 s) la variaţii ale tensiunii de alimentare în plaja

Fig.3.7 Montaj cu cvasi-rezonanţă laamorsare

Lsm Rsm

Lb Rb UsD

SM

Montaj cu tranformator TIFde încălzirea a filamentului

TIF

UsBI

Montaj cu cvasi-rezonanţă la amorsare

L

L1Us

C

16

180...260 V, indiferent de tipul şi puterea lămpilor utilizate ( LFA, LFB, LFR şi Pl = 20,40, 65 W ).

7.4. Corpuri de iluminat

Corpurile de iluminat sunt de doua feluri: obisnuite cu raza mica de actiune si proiectoarecu raza mare de actiune.Functia principala a unui corp de iluminat este redistribuirea rationala a fluxului emis deizvorul de lumina, pentru a obtine in mod economic nivelul de iluminare prescris pesuprafetele utile. Fluxul luminos al aparatului poate fi redistribuit in limite largi de ladistributia practice uniforma, in toate directiile spatiului( globul opalin ), pana laconcentrarea intr-o anumita directie ( corpul de iluminat cu repartitie concentrate )Corpurile de iluminat trebuie sa indeplineasca o serie de conditii:sa aiba o curba fotometrica corespunzatoare sistemului de iluminat ales ( iluminarea uniforma pe planul de lucru si iluminarea corespunzatoare pe suprafeteverticale );sa prezinte un randament ridicat;sa nu aiba o luminanta suparatoare pentru ochi;sa dea umbre cat mai estompate;sa aiba un coefficient de depreciere cat mai mic ( in acest scop intretinerea lor trebuie safie usoara );sa aiba o forma exterioara placuta, atat in functiune, cat sic and sunt scoase din functiune;sa indeplineasca unele conditii de protectie impuse de atmosfera in care vor functiona (praf, umezeala, gaze, atmosfera cu pericol de incendiu sau de explozie etc. ).Tipuri de corpuri de iluminat:corpuri de iluminat cu lampi incandescente( de interior si de exterior );corpuri de iluminat pentru lampi fluorescente ( FIA, FIDA, s.a );corpuri pentru iluminat ambiental( tron conice s.a. );corpuri pentru iluminatul stradal;proiectoare.

7.5. Sisteme de iluminat

Fluxul luminos фc ,radiat de un corp de iluminat, poate fi impartit in doua prin planulorizontal ce trece prin centrul corpului de iluminat: fluxul emisferic superior si fluuxulemisferic inferior. Sistemele de iluminat pot fi clasificate, de asemenea, dupa modul derepartizare a fluxurilor in cele doua emisfere:sisteme de iluminat direct – 90 % din fluxul corpurilor de iluminat este timis direct inemisfera inferioara;sisteme de iluminat semidirect – fluxul emisferic inferior este de 60 % si mai mic de 90% din fluxul total al corpurilor de iluminat;sisteme de iluminat mixt – fluxul emisferic inferior este egal cu cel superior in valoare de40 % si mai mic de 60 % din fluxul total al corpurilor de iluminat.sisteme de iluminat semiindirect – fluxul emisferic superior este cel putin egal cu 60 % simai mic de 90 % din fluxul total al corpurilor de iluminat;sistemul de iluminat indirect la care cel putin 90 % din fluxul total al corpurilor deiluminat este trimis in emisfera superioaraIn instalatiile de iluminat local se utilizeaza numai sistemul direct sau semidirect.

17

Sistemul de iluminat direct este sistemul de iluminat cel mai economic, deoarece pirderilede flux luminos prin absorbtie de tavan si pereti sunt cele mai mici, iar corpurile deiluminat direct au randamentele cele mai bune. Acest system de iluminat da nastere laumbre pe suprafata de lucru, care pot fi attenuate prin amplasarea judicioasa a corpurilorde iluminat. Acest dezavantaj este mult mai mic la instalatiile de iluminat direct realizatcu lampi fluorescente, care asigura o difuzie mult mai buna a luminii, prin suprafata lormai mare. Un alt dezavantaj al sistemului direct este contrastul relative mare dintreluminanta incaperii si luminanta tavanului. Un tavan intunecos ceeaza impresia uneiincaperi mai joase decta este in realitate. Pentru a remedia acest neajuns se executacorpurile de iluminat, astfel ca pana la 10 % din fluxul lor sa fie rsdia in emisferasuperioara sis a serveasca pentru iluminarea tavanului.Sistemul de iluminat direct este utilizat in iluminatul exterior la iluminatul strazilor, inateliere s.a.In sistemul de iluminat indirect, corpurile de iluminat sunt asezate uniform pe tavan sauin scafe de-a lungul peretilor si transmit fluxul lor luminos direct numai asupra tavanuluisi partilor superioare ale peretilor, suprafata de lucru nefiind iluminata directAcest system este utilizat de regula in Sali de lectura, holuri, Sali de teatru si de cinema.Nu este recomandat pentru expozitii de sculptura, deoarece lipsa umbrelor nu permite obuna distingere a detaliior de relief. Nu este utilizat in industrie.