39647828-iluminat-curs-var2008-2

8/6/2019 39647828-Iluminat-Curs-Var2008-2

1/731

INTRODUCERE1

1. Mrimi fotometrice va veni dar si radu mine vinaLuminaMrimi iuniti fotometrice

Legile fotometrice1.1.4. Determinarea practic aeficieneiluminoaseaunei

surse punctiforme1.1.5. Msurareanivelului deiluminare1.1.6. Caracteristici fotometrice1.1.7. Redareaculorilor

2. Aparate de iluminat3. Surse de lumin

3.1. Lmpicuincandescen2.3.1.1. Lmpicuincandescen normale2.3.1.2. Lmpicuincandescen cu halogeni

3.2. Lmpicu descrcareelectric ngaze3.2.1. Lmpi fluorescente3.2.2. Lmpile fluorescentecompacte3.2.3. Lmpicu descrcare nvapori demercur de nalt presiune

3.2.4. Lmpicu descrcare nvapori desodiucu nalt presiune3.2.5. Lmpicu halogenurimetalice

3.3. Alegerealmpilor4. Dimensionarea instalaiilor de iluminat

3.4.1. Metoda factorului deutilizare3.4.2. Metoda punctcu punct3.4.2.1. Metoda punctcu punct pentrusurse punctiforme

3.4.2.2. Metoda punctcu punct pentrusurseliniare5. Iluminatul exterior

5.1. Aparate deiluminat pentruexterior5.2. Dimensionareacircuitelorelectricealeinstalaiilor

deiluminat5.3. Instalatii deiluminatcusursecuincandescen5.4. Dimensionareacircuitelorelectrice ncazullmpilor

fluorescente6. Principalele condiii pentru un iluminat

corespunztor

7. CALCULUL SECTIUNII CONDUCTOARELOR

8. ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICA A INSTALATIEI DE ILUMINATELECTRIC

5.1 Stabilireanecesarului deenergie5.2 Sisteme decontorizare

5.2.1 Descrieregenerala5.2.2 Caracteristicilesistemelor

5.2.2.1 Echipamente decontorizare5.2.2.2 Comunicatie5.2.2.3 Software


2/732

5.2.3 Arhitecturasistemului5.2.4 Calitate5.2.5 Standardesispecificati5.2.6 Documentatie5.2.7 Functiilesistemuluisi rapoartelegenerate

5.3 Reducereaconsumurilor deenergieelectricalailuminatulexterior

INTRODUCERE

Luminanatural iartificial esteaceacomponentaavieii fr decareexistena ievoluia

omuluinuar fi posibil. nlipsaluminiinaturale,continuareaactivitii oameniloreste facilitat de

existenailuminatuluiartificialatt ninteriorulcldirilorct i nexterior.

ntehnicailuminatului,unlocaparte l ocupailuminatulurban datoritaimplicaiilor pecare

le are n viaa cotidian. Acesta este un subiect interesant din punct de vedere practic avnd un

suportteoreticbine definit,careconstituie obiect destudiu icercetare pentru oamenii de tiin din

ar istrintate.

Iluminatul urban, corespunztor realizat, are efecte benefice att n ceea ce privete

sigurana i securitatea cetenilor oraului, ct i sub aspect economic. Sigurana cetenilor

implic reducereanumrului deaccidente decirculaie petimpulnopii,acestlucru fiind demonstrat

prinstudii realizate despecialiti din diferite ri, de-alungultimpului.

Tot dinacestestudii rezult c securitateacetenilorunui ora estemaimare nlocurile n

care iluminatul urban este realizat corespunztor (ntunericul favoriznd agresiunile asupra

perso

anelor).

ntr-un

ora

mod

ern,

prin

pune

rea

n

valo

are

a

ansambluril

orarh

itecturale

folo

sind

tehnica iluminatului,acesta poateconstituiun punct deatracie pentrunumeroivizitatori,ceeace

ducela dezvoltareaturismului.

Pn nanul 1989, niluminatulurban din Romnia,soluiileluminotehniceadoptate pentru

arterele decirculaieerautipizate, fr uncontrolcalitativ icantitativalacestora,iarsistemele de

iluminat decorativ, practic,nuexistau. Dup anul 1989, poziia pecare o ocupailuminatulartificial

nviaasociala,spiritual ieconomic a riia fost reconsiderat, fcndu-se remarcat o maimare

preocupareaautoritilorlocale icentrale fa deacest domeniu.

Cu toate acestea, realizarea iluminatului urban n oraele rii noastre se ridic nc lanivelulstandardelorinternaionale.


3/733

1. Mrimi fotometrice

1.1. Lumina

Spectrul de lumin corespunde unei pri a spectrului radiaiei electromagnetice, avnd

lungimi de und cuprins ntre 380 i 760 nm (fig. 1.1). Spectrul radiaiilor vizibile reprezint un

eantion foarte redus din ntregul spectru, care mai cuprinde radiaiileK, radiaii Rntgen, radiaiiinfraroii, radiaii ultraviolete .a. Radiaiile din spectrul 380 760 nm determin o senzaie

fiziologic specific asupra ochiuluiuman,numit lumin.

Ochiul uman prezint senzaii diferite pentru diferite lungimi de und. Aceste senzaii

diferite sunt numite culoare (tabelul 1.1). n cazul n care lumina cuprinde ntreg spectrul al

radiaiilorvizibile ochiulsesizeaz culoarealb.

Lungimea deund aunei radiaiielectromagnetice poate fi determinat din relaia

f

c!P , (1.1)

ncarecestevitezaluminii (viteza de propagare nvid),iarf frecvena radiaiei (c$ 3108m/s nvid; 2,25108m/s nap i 2108 nsticl).

Tabelul 1.1. Sensibilitateaspectral a ochiuluiuman

Lungimea deund nm Culoarea

380 430 Violet

430 485 Bleu

485 570 Verde

570 600 Galben600 610 Portocaliu

610 760 Rou

10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 102 104 106 108 [m]Radiaiicosmice,

Raze

RazeRntgen

Ultraviolet

Lumin

Infrarou

Microunde

Undedecimetrice

Undeultrascurte

Undescurte

Undemedii

Undelungi

380 400 450 500 550 600 650 700 750 [nm]

Fig. 1.1 Spectrulundelorelectromagnetice.

Violet

Bleu

Ve

rde

Galbe

Rou

Portocaliu


4/734

n realitateculoarease realizeaz prinsuprapunerea radiaiilorvizibilecu diferitelungimi de

und emise desursa delumin.

n tabelul 1.2 este indicat clasificarea surselor tehnice de lumin n funcie de culoare,

conform CIE (Comisiei Internaionale de Iluminat) i DIN (Standardul German). Culoarea unei

surse de lumin se caracterizeaz prin temperatura sa de culoare. Temperatura de culoare a unei

surse delumin se defineteca fiind temperatura (n K) corpuluinegru,acrui radiaieareaceeai

culoarecuceaasursei delumin analizate.

Tabelul 1.2. Culoareauneisurse delumin

DefiniieconformDIN

DefiniieconformCIE

Domeniultemperaturii deculoare

Albcald (ww) Grupa 1 (cald) < 3300 KAlbneutru (nw) Grupa 2 (mediu) (3300 5000/5300) K

Albluminazilei (tw) Gruppe 3 (rece) > 5000/5300 K

Lumina zilei rezult din radiaia termic a soarelui n urma filtrrii prin atmosfera

pmntului. Radiaiatermic asoareluicuprindeunspectrucontinuucu lungimi deund cuprinse

ntrecirca 300 i 4500 nmcu o temperatur medie deculoare de 5000 K (pentru Europa).

1.2. Mrimi i uniti fotometrice

Toate corpurile avnd o temperatur peste 0 K radiaz energie. ns numai radiaiile care

sunt observate dectre ochiulumancorespund energiei luminoase. Fiecaresurs delumin emite oanumit energie luminoas W. Energia luminoas nu este o mrime obiectiv, fiind energia unei

radiaiielectromagnetice darvalidat subiectiv dectre ochiuluman.

Energia radiat n unitatea de tim p (puterea radiat) i validat de ctre ochiul uman se

defineteca fiindfluxul luminos*

t

W

d

d!* . (1.2)

Unitatea de msur, lumenul (lm), corespunde unui flux luminos emis de o surs

monocromatic cu lungimea de und de 555, 5 nm (f= 540,01541012 Hz) i care consum 1/683

W. Altfel spus, rezult un flux de 1 lm n cazul unei transformri ideale a puterii de 1/683 W,

absorbit de o surs delumin careemite o radiaiemonocromatic culungimea deund de 555, 5

nm (galben).

Toatecelelaltemrimi fotometricese raporteaz la fluxulluminos.

Fluxul luminos definete caracteristicile energetice ale surselor de lumin i este utilizat

pentru determinarea randamentului ieficienei luminoaseasurselor de lumin ia instalaiilor de


5/735

iluminat.

Dac o surs de lumin emite o putere

spectral pP (fig. 1.2), ochiul uman observ

n mod diferit fiecare lungime de und.

Sensibilitatea spectral a ochiului uman

depinde nu numai de puterea spectral ci, n

mare msur, i de compoziia spectral a

luminii. Ochiulumannu recepioneaz nmod

egal toate radiaiile luminoase. Maximul

spectruluiluminosJPal ochiuluiumanseafl

la 555,5 nmundesensibilitateaspectral kPprezint o valoareunitar

P

PP

J!

pk . (1.3)

Fluxulluminos* poate fi determinat din relaia

P!PJ!* PPPnm760

nm380

nm760

nm380

dd pk . (1.4)

Eficiena luminoasL a unei surse de lumin reprezint raportul dintre fluxul luminos*

emis desurs i putereaabsorbit din reeauaelectricPdectresursa delumin

g

!

!

0

nm760

nm380

d

d

P

PJ

L

P

P

p

P.

(1.5)Eficienaluminoas esteunindicatoreconomicaluneisurse delumin.

ncazuluneitransformriidealeaenergieielectriceabsorbite de o surs careemite o lumin

monocromatic culungimea deund de 555, 5 nm rezult o eficien luminoas L = 683 lm/W. n

realitate,surseleactuale delumin artificial au o eficien luminoas multmaimic. ntabelul 1.3

sunt prezentatectevaexemple nacestsens.

Tabelul 1.3. Eficienaluminoas aunorsurse delumin

Sursa delumin Eficienaluminoas lm/W

Lampacuincandescen 8 20

Lampa fluorescent 75 110Lampacu descrcare nvapori de

mercur de nalt presiune 32 60Lampacu descrcare nvapori de

sodiu de nalt presiune 66 130

JPpP

pP

JP

380 555 760 [nm] Fig 1.2. Sensibilitateaspectral.


6/736

Intensitatea luminoasIEauneisurse delumin (fig. 1.3), n direciaE,se defineteca fiind

fluxulluminos(*emis n direciaE, raportatlaunghiulsolid (; ncarearelocemisia (densitatea

spaial a fluxuluiluminos n direciaE)

(;

(*!EI . (1.6)

Intensitatea luminoas determin cantitatea de lumin emis ntr-o anumit direcie, fiind

dependent n special de suprafeele reflectante care asigur orientarea luminii (de exemplu, un

reflector).

Unghiulsolid (; poate ficalculat din relaia

2

cos

r

A U(!(; , (1.7)

ncare(Aesteariasuprafeeiiluminate,r distana dintresursa de

lumin i suprafaa iluminat, iar U unghiul dintre direcia razei

luminoase la suprafaa iluminat i normala pe aceeast suprafa(unghiul deinciden).

Unitatea demsur aunghiuluisolid estesterradianul [sr].

Sursele uzuale prezint valori diferite ale intensitii

luminoase pe diferitele direcii. Este posibil a ataa intensittii luminoase noiunea de vector.

Modululacestuiase determin din relaia de definiie (1.7), direciaesteE,iarsensuleste radial.

Unitatea demsur aintensitiiluminoaseestecandela [cd].

Repartiia nspaiuaintensitiiluminoaseauneisurseeste o caracteristic important aunei

surse delumin. Fiind cunoscut repartiiaintensittiiluminoase nspaiu (n plan) auneisurse pot

fi determinate principalele caracteristici fotometrice ale acesteia. Locul geometric al vrfurilor

vectorilor intensitate luminoas reprezint corpul fotometric (n spaiu) sau curba fotometric (n

plan).

Pentrua obine curba fotometric (n general corpul fotometric) al unei surse de lumin este

necesaramsuraintensitatealuminoas n diferitele direcii i,la o anumi scar,s fietrasatlocul

geometricalvrfurilorvectorilorcorespunztori.

n mod uzual, curbele (corpurile) fotometrice sunt indicate pentru o surs standard de

1000 lm.

Valoarea real a intensittii luminoase, pentru o surs de lumin, cu un flux total*, rezult

din relaia

10000*

! EE II , (1.8)

ncareI0Eestevaloareaindicat deconstructorulsursei delumin.

Fig. 1.3Intensitatealuminoas.

Q

F

rI

n


7/737

Caexemplu, n fig. 1.4 esteindicat o curb fotometric pentru o surs uzual delumin.

Nivelul deiluminareE definete fluxulluminoscareajunge pesuprafaailuminat. Nivelul de

iluminareesteuncriteriu pentrunecesarul delumin i deci determin numrul desurse delumin

ntr-o zon. Unitatea demsur anivelului deiluminareesteluxul [lx].

Nivelul de iluminare reprezint mrimea de baz pentru dimensionarea instalaiilor de

iluminat

AE

d

d*! . (1.9)

Acuitatea vizual a ochiului uman depinde n mare msur de nivelul de iluminare a

cmpului vizual. Odat cu creterea nivelului de iluminare crete, n general, i acuitatea vizual.

Unnivel deiluminarecorespunztor pe planul de lucru determin randamentulactivitilor nzon.

Valoritipicealenivelului deiluminare nexteriorsunt:

yzi devar nsorit 60 000 100 000 lx;

yzi devar nnourat pn la 20 000 lx;

yzi deiarn nnourat pn la 3000 lx;

ynoapteculun plin pn la 0,25 lx;

ynoaptesenin custele pn la 0,01 lx.

ntabelul 1.4 suntindicatevalorileminimealenivelului deiluminare pentrubirouri ispaii

administrative.

110

100

90r

80

70

60

50

40

110

100

90r

80

70

60

50

40

120 130 140 160 180r 160 140 130 120

30 20 10 0 r 10 20 30

306090

120150180210240270300 cd

IE

E

Fig. 1.4 Curba fotometric pentru o surs delumin.


8/738

Suprafaa de lucru este un plan fictiv la care se refer msurtorile privind nivelul de

iluminare. ngeneralacest planeste orizontal i plasatla 0,85 m deasupra podelei.

Tabelul 1.4. Valoriminimealenivelului deiluminare nbirouri ispaiiadministrative

Tipul ncperii

Valoareaminimadmisbil

anivelului deiluminare,Emin lx

Suprafaalacarese

refer nivelul deiluminare

Spaiiadministartive ibirouri,sli delectur,sal de edine ispaiiculturale

200 Nivelulsuprafeei delucru

Spaii pentru pregtirea,distribuirea i preluareamncrii(buctrii,sli demese,bufet)

200 Nivelulsuprafeei delucru

Spaii debaie,camere dembrcare. toalete 75 Nivelulsolului Holuricuscri,scri, rampe dencrcare,coridoare principale,casascrilor

50 Nivelulsolului

Alteculoare iscri 50 Nivelulsolului

Reducereanivelului deiluminare determinat de o instalaie deiluminat datorit mbtrnirii

i murdririi poate fi luat n consideraie prin intermediul factorului de meninere subunitarM .

Rezult, nacest fel,c iniialsunt instalate maimultesurse de lumin, pentruca dup untimp s

rezultevaloareaimpus anivelului deiluminare.

Valoareainvers a factorului demeninereMeste factorul de depreciere( (tabelul 1.5).

Tabelul 1.5. Factorul demeninere i factorul de depreciere

Reducereanivelului deiluminare datoritmurdririi i mbtrniriilmpilor,ainstalaiilor deiluminat ia pereilor

ncperii

Factorul demeninereM

Factorul dedepreciere

(

normal 0,8 1,25ridicat 0,7 1,43

puternic 0,6 1,67

Repartiia nivelului de iluminare pe o suprafa este indicat prin curbe izolux. Acestea

rezult prinunirea punctelorcuacelainivel deiluminare.

LuminanaLEeste o msur asenzaiei destrlucireauneisuprafeecareemitesau reflect

lumin, asupra ochiului uman, determinnd fenomenul de orbire. Orbirea este definit ca fiind

senzaia de perturbareavederii, datorit unei repartiiinecorespunztoarealuminanei i/sauaunui

contrast prea ridicatalluminanelor ncmpulvizualal observatorului.


9/739

LuminanaLE este mrimea fotometric debaz, care este receptat de ochiul uman, fiind

definit ca raportul dintreintensitatealuminoas isuprafaaemitoare (fig. 1.5)

E! EE

cosd

d

A

I, (1.10)

ncareEesteunghiul de observare i determin ariasuprafeeivizibileasuprafeeiluminoase

Unitatea demsur estecandela/m2 [cd/m2].

Repartiia luminanelor pe o suprafa, ntr-un spaiu

iluminat, este un criteriu important pentru evaluarea calitii

mediuluiluminos.

Exemplu de valori ale luminanei n mediul ncojurtor

sunt prezentatemaijos:

ysoarelaamiaz pn la 150000 cd/cm2 ;

ylamp cuincandescen mat 2 5 cd/cm2 ;

ylamp fluorescent compact 0,9 2,5 cd/cm2 ;

ylamp fluorescent tubular 0,4 1,7 cd/cm2 ;

yluna 0,25 cd/cm2 .

Pentru a se asigura un confort vizual i limitarea oboselii rapide se recomand asigurarea

unei repartiii practic uniformea luminanelor. Altfel spus, nu este admis depirea uneianumite

neuniformitia nivelului de iluminare pesuprafaa de lucru. Ca indicatoreste utilizat factorul de

neuniformitatek determinatca raport ntrevaloareaminimEminivaloareamedieEmedanivelului

de iluminare. n cazul unui iluminat general nbirouri, factorul de neuniformitatek trebuie s fiemaimareca 1/1,5.

1.3. Legile fotometrice

Legile fotometrice prezint relaia dintre nivelul de iluminareE ntr-un punct alsuprafeei

delucru (nivel deiluminare punctual) iintensitatealuminoas IEauneisurse delumin, distanar

fa desursa delumin iunghiul deinciden Ua razeiluminoase.

Din relaiile (1.6), (1.7) i (1.9) rezult

22coscosd

dd

d

d

d

r

I

r

F

A

I

A

I

AE U!U!;!*! EEE . (1.11)

Legea ptratelor distanelor arat c nivelul de iluminare pe o suprafa este invers

proporionalcu ptratul distanei dintresursa delumin isuprafa iluminat (fig. 1.6)

21

22

2

1

r

r

E

E! . (1.12)

Fig. 1.5Luminana.

n

dA

dI

Sursa delumin

Ochiuluman


10/7310

Legea cosinusurilorarat c nivelul de iluminare pe o suprafa este direct proporionalcu

cosinusulunghiului deinciden (fig. 1.7)

2

1

2

1cos

cos

U

U!

E

E. (1.13)

Nivelul deiluminaremaxim rezult ncazulincidenei perpendicularea razeiluminoase pe

suprafaailuminat.

Legea luiLambertse refer lasuprafeeleluminoase difuze iuniform radiante, prezentnd

astfelvalorialeluminaneiegale ntoate direciile

LA

IL

A

IL !!!

E! T

EE

d

d

cosd

d max2/ . (1.14)

ncazulsurselorcare respect legealuiLambert, din relaia (1.14) rezult

dImax = dIcos. (1.15)

Intensitatea luminoas scade cu cosinusul unghiului direciei razei luminoase fa de

normalalasuprafa.

1.4. Determinarea practic a eficienei luminoase a unei surse punctiforme

Eficiena luminoas L = */Peste mrimea debaz nevaluareaenergetic auneisurse de

lumin i poate fi determinat prin msurtori. Puterea electric absorbit de o surs de lumin

poate fi msurat cu ajutorul unui wattmetru. Pentru evaluarea fluxului luminos trebuie cunoscut

sau determinatcorpul fotometricalsursei.

nacestscop, njurulsursei de lumin S estetrasatuncerc fictiv de raz r (fig. 1.8). Dac

corpul fotometricIE,F = f (E,F) este cunoscut, valoarea fluxului luminos * poate fi calculat sub

forma

T

!F

T

!E

EF ;!*2

0 0

dI . (1.16)

Unghiulsolid d; rezult din relaia

I

n

n

r1

r2

Fig. 1.6 . Legea ptratelordistanelor.

Br

I

2n 1n

21

r

Fig. 1.7.Legeacosinusurilor.

dA


11/7311

2

dd

r

A!; (2.17)

deoarece ntr-o sfer unghiul deinciden esteT/2.

Ariaelementar dA rezult

dA = rdrsind = r2sindd (1.18)

Relaia (1.16) poate fi deciscris sub forma

FEE!* T

!F

T

!E

EF ddsin2

0 0

I . (1.19)

nmod obinit,sursele delumin prezint o curb fotometriccusimetrieaxial,iar relaia

(2.17) devine

EET!EEF!* T

!E

E

T

!F

T

!E

E dsin2dsind

0

2

0 0

II . (1.20)

Curba fotometric IE = f (E), n cazurilepractice, se mparte n 18 intervale egale i sunt sunt

indicate valorileI(2k 1)T/36 (k = 1 18) n mijlocul

fiecrui interval. Se consider c n fiecare zon

intensitatea luminoas este constant i egal cu

valoarea de la mijlocul intervalului I(2k 1)T/36 . Cu

aceast ipotez, relaia (1.20) devine

! TT T!*

18

1 36/)12(36/)12(2 k kk SI (1.21)

n relaia (1.21)

T

TT EE!

18/

18/)1(36/)12( dsin

k

k

kS .

Funcia S(2k 1)T/36 este dat sub form tabelat iastfel din relaia (1.21) poate fi calculat

fluxulluminos*. ncontinuare poate fi determinat eficienaluminoas.

1.5. Msurarea nivelului de iluminare

Mrimea fotometric nivel deiluminare poate fi determinat prinmsurarecuajutorulunuiluxmetru. Echipamentul de msurarea nivelului de iluminare const n principiu dintr-un receptor

fotoelectric (celul fotoelectric) iuninstrumentindicator(fig. 1.9).

Pe o plac 1 din oeleste plasatun disc2 dinseleniu. Stratulsemitransparent3 dinaursau

platin permite ca lumina s cad pe discul din seleniu. Atunci cnd pe discul de seleniu ajunge

fluxul*, ntre aibametalic 4 i placa1 din oeltrececurentulelectricIproporionalcavaloarecu

fluxul *. aiba metalic 4 va avea o polaritate negativ, iar placa1 polaritate pozitiv. Deoarece

d

d

dA

Fig. 1.8 Calculul fluxuluiluminos.

Q


12/7312

aria suprafeei iluminate rmne constant i este cunoscut, curentul I va avea valoarea

proporional cunivelul deiluminare,iarechipamentul poate fietalonat direct nluci. RezistorulR

esteutilizat pentruetalonareaechipamentuluicaluxmetru.

Fluxul incident parcurge filtrul 5 care permite ajustarea

sensibilitii spectrale a seleniului n raport cu sensibilitatea

spectral a ochiuluiuman.

Luxmetrul poate fi utilizat i pentru msurarea

intensitiiluminoase. Pentruaceastaestenecesara ficunoscut

distanar ntresursa delumin isuprafaailuminat precum i

unghiul deinciden U.

Pe duratamsurtorilorestenecesaralua nconsideraiecuexactitateunghiul deinciden

Usau maisimpluseurmrete realizareaunuiunghiU = T/2 (rezult valoareamaxim a indicaiei

echipamentului demsurare).

Dac pentrumsurareaintensitiiluminoaseesteutilizatluxmetrul, din relaia (1.21) poate

fi determinat fluxul luminos. n acest scop trebuie determinate prin msurtoare cele 18 valori

I(2k 1)T/36 .

Msurarea nivelului de iluminare prezint un interes deosebit pentru evaluarea instalaiilor

de iluminat, pentru compararea valorilor impuse cu cele realeale nivelului de iluminare i pentru

adoptarea demsurinecesare mbuntiriisistemului deilumnat.

1.6. Caracteristici fotometrice

Luminaincident pe o suprafa, n funcie decaracteristicile fotometricealeacesteia, poatefiabsorbit,transmis sau reflectat.

Factorul de absorbie a este raportul dintre fluxul luminos absorbit *a i fluxul luminosincident* (fig. 1.9,a):

*

*! aa . (1.22)

Factorul de reflexie r este raportul dintre fluxul luminos reflectat *r i fluxul incident *(fig. 1.9,b):

*

*! rr . (1.23)

Factorul detransmisieteste raportul dintre fluxulluminostransmis*t i fluxul incident *(fig. 1.9,c):

*

*! tt . (1.24)

Factorii deabsorbie, de reflexie i detransmisie pot luavaloricuprinse ntre 0 i 1. Suma

celortrei factoriestetotdeaunaunitar.

I

Fig 1.9Luxmetru.

54

321

A

R


13/7313

Valoritipicealeacestor factori fotometricisuntindicate ntabelul 1.6.

Tabelul 1.6. Valoritipice pentru factorii fotometrici

1.7. Redarea culorilor

Redareaculoriloresteunui dintrecriteriile principale privind calitatea luminii,indicnd ct

de corect i se pare unui observatorculoarea corpurilor iluminate artificial. Culoarea corpurilor

este corect cnd este privit laluminanatural.

Esenial pentru calitatea redrii culorilor ntr-o instalaie de iluminat este spectrul radiaiei

sursei delumin.

IndiceleRa de redare a culorilor definete caracteristicile de redare ale culorilor de ctre

surselor delumin artificial (tabelul 1.7).

Nivelul 1A de redareaculorilor defineteceamai ridicat capacitate de redareaculorilor i

estecerut la ncercare/controlulculorilor. n ncperilecubirouri, ngeneral,estesuficientnivelul

1B.

Tabelul 1.7.Nivele de redareaculorilorRa

Caracteristici Nivel de redareaculorilor Indicele de redareaculorilor

Foartebune1 A 90 1001 B 80 90

Bune2 A 70 802 B 60 70

Medii 3 40 60Slabe 4 20 40

Nedefinite < 20

Material Factorul deabsorbie

Fcatorul dereflexie

Factorul detransmisie

Sticl clar 0,02 0,04 0,06 0,08 0,90 0,92Sticl prismatic 0,05 0,10 0,05 0,20 0,70 0,90Material plastic (alb, opac) 0,10 0,20 0,20 0,50 0,40 0,60Lemn. deculoare deschis 0,40 0,70 0,30 0,60 Lemn, deculoare nchis 0,85 0,90 0,10 0,15 Ciment, Beton,nefinisat 0,70 0,80 0,20 0,30

r

ta) b) c)

Fig. 1.6 Caracteristicile fotometricealecorpurilor.


14/7314

2. Aparate de iluminat

Aparatele deiluminatau rolul dea dirija i reforma fluxulluminosaluneisurse delumin i

deaasigura proteciacontra orbirii. Acesteatrebuies asigure i o funcieestetic,avnd nvedere

c forma, poziia iimplementarealor ntr-unspaiutrebuies armonizezecuarhitecturazonei.

Aparatele deiluminattrebuies asiguremodificarealuminaei iacurbei fotometriceaunei

lmpi pentrua obinecaracteristici fotometrice optimale n funcie descopul propus.

Aparatele de iluminatau i funcii de protecie isiguran,necesare nzonele ncaresunt

plasate. De asemenea, aparatele de iluminat asigur posibilitatea conectrii elementelor auxiliare

necesare funcionriilmpii.

Aparatele de iluminatau rolul deaasigura iluminarea spaiilorsausuprafeelor,acionnd

astfel directasupra ochiuluiuman.

Aparatele deiluminat pot ficlasificateastfel:

y pentruutilizaregeneral;y pentruutilizare n ncperi delocuit;

y pentruutilizare n ncpericu funciiculturale.

Aparatele de iluminat de utilizare general reprezint clasa cea mai important pentru

iluminareaspaiilor de producie i delucru, precum iailuminatuluistradal. Sunt realizate pentru

iluminatinterior,iluminatexteriorsau pentruscopurispeciale.

Pentru evaluarea aparatelor de iluminat se folosete randamentulLA , definit ca raportul

dintre fluxulluminos*Aemis deaparatul deiluminat i fluxulluminos *lemis delampa (lmpi)

**!L

l

AA , (2.1)

Aparatele de iluminat, n funcie de modul de transmitere a fluxului luminos, pot fi

mprite, n principiu, nurmtoarelecategorii:

y cu repartiie direct (fig. 2.1,a), avnd peste 90% din fluxul luminos emis n semisfera

inferioar;

ycu repartiiesemidirect (fig. 2.1,b),avnd 60 90% din fluxulluminosemis nsemisfera

inferioar;

y cu repartiie mixt (fig 2.1, c), avnd avnd 40 60% din fluxul luminos emis n

semisferainferioar;

ycu repartiiesemiindirect (fig 2.1,d),avnd avnd 40 60% din fluxul luminosemis nsemisferasuperioar;


15/7315

a)

b)

c)

d)

e)

Fig. 2.1. Aparate deiluminat.

y cu repartiie indirect (fig 2.1,e), avnd peste 90% din fluxul luminos emis n semisferasuperioar.

Aparatele de iluminat cu emisie numai n emisfera inferioar asigur, de obicei, un nivelridicat de iluminare pe suprafeele orizontale, ns, deseori, o suprtoare neuniformitate a

iluminriicuumbre pronunate,atenuate nmic msur decelelaltesurse delumin.

Sunt utilizat, n principal, aparate de iluminat cu repartiie semidirect sau semiindirect

deoarece o parte din lumina transmis de aparatele de iluminat cade pe perei sau tavan, de unde

este reflectat, obinndu-seastfel o iluminareaproape fr umbre.

Evitarea fenomenului de orbire este unul dintre criteriile care trebuie luat n vedere la

alegerea i dimensionarea aparatelor de iluminat. n cazulaparatelor de iluminat dintr-un material

transparent,luminanasurseieste limitat datorit materialului. Suntutilizate nacestscop aparatede iluminat cu sticl opalin sau mat, precum i din materiale plastice cu caracteristici

asemntoare.

Reflectoarele sunt aparate de iluminat speciale cu caracteristici de direcionare a radiaiei

luminoase. Cuajutorulaparatelor deiluminat oglindateeste posibilca fluxulluminosaluneilmpi

s fie orientat pe o direciebine determinat sau s se modifice ntr-un mod substanial curba

fotometric asursei.

Sunt ntlniteurmtoareletipuri deaparate deiluminat pentru reflectoare:cu oglin sferic

a) b) c)

Fig. 2.2. Reflectoare


16/7316

(fig. 2.2,a); cu oglind parabolic (fig. 2.2,b),cu oglind elipsoidal (fig. 2.2,c).

Unghiul deprotecie H al unui aparat de iluminat, este msurat fa de orizontal i este

definit ca cel mai mare unghi pentru care nu mai este posibil observarea direct a lmpii din

interiorul aparatului de iluminat. Observarea direct a unei surse luminoase libere determin, de

obicei, fenomenul de orbire datorit luminanei ridicate.

Pentru a evita fenomenul de orbire direct, aparatele de iluminat utilizeaz materiale

netransparente pentru carcas precum i lamelesau rastru pentru ecranarea lmpilor (fig. 3.1). De

asemenea,capacele dinmaterial opalsau de form prismatic asigur reducerealuminaelor.

3. Surse de lumin

Sursele de lumin itehnica iluminatuluise refer lasurseleartificiale,casurse de radiaii

electromagnetice n domeniulvizibilalspectrului.

Lmpile electrice reprezint modul practic de realizare a surselor de lumin utilizate n

special pentru iluminatul artificial. n prezent, n tehnica iluminatului exist o mare varietate de

surse delumin artificial adecvate diferitelorscopuri. Deosebireaconst nunumai n dimensiuni i

form, ci ntr-o msur chiar mai important n modul de producere a luminii, puterea nominal,

fluxulluminos,culoarealuminii,tipulsocluluietc.

Principialsursele delumin pot fi mprite n dou clase:

ysursetermice (lmpicuincandescen);

ysursecu descrcrielectrice (lmpi fluorescente,lmpicu descrcare nvaporimetalici de

nalt presiune);

n cazul surselor termice, energia absorbit este utilizat pentru nclzirea unui metal (de

obicei, wolfram), obinndu-se pe lng radiaie termic i o anumit radiaie luminoas (spectru

a) b) c)

Fig. 3.1 Unghiul de protecie:a) Lamp fluorescent cuunaparat deiluminatmetalicsimplu;

b) Lamp cuincandescen cuunaparat deiluminatnetransparent;c) Lamp fluorescent cuaparat deiluminatculamele.


17/7317

continuu).

ncazulsurselorcu descrcareelectric,esteutilizat radiaiaelectromagnetic ce rezult n

canalul de descrcare (spectru discontinuu linii spectrale). Aceasta este convertit n spectrul

vizibilcuajutorulunuistrat fluorescent.

3.1. Lmpi cu incandescen

3.1.1. Lmpi cu incandescen normale

Lmpile cu incandescen sunt surse termice de lumin. Un fir metalic plasat n interiorul

unuibalon din sticl este adus la incandescen prin efect Joule, la trecerea unui curent electric

(fig. 3.2).

n funcie detemperaturasa, filamentulemiteunanumitspectru de radiaiielectromagnetice

(fig. 3.3).

Ca surs de lumin esteutilizat n prezent filamentul din wolfram (punct de topire circa

3400rC).

Lmpilecuincandescen cu puterinominale de 15 40 W sunt realizat nmod obinuitcu

vid ninteriorulbalonului dinsticl,iarlmpilecu puterinominale peste 60 W sunt realizate, de

obicei,cuungazinert ninteriorulbalonului.

Cea mai mare parte a radiaiilor emise, pentru temperaturile uzuale de 2200 2500rC

corespund domeniului radiaiilortermice,astfel nctlampacu incandescen este, n primul rnd,

unelement nclzitor,cu o pondere redus casurs de lumin. Ar fi fostavantajos dac elementul

nclzitar fiajunslacirca 5000rC,ceeacear ficondusla o eficien luminoas decirca 95 lm/W.

n prezentnusuntmaterialecarear putealucralaacestetemperaturi.

Celemaiimportanteavantajealeacestorlmpisunturmtoarele:

24

1

4

5

Vid saugaz

(argon)

3

6

Fig. 3.2.Lamp cuincandescen:1 Elementulcald (filament dinwolfram); 2 Balon dinsticl;

3 Soclu; 4 Electrod; 5 Tij dinsticl; 6 Element decontact.

400 450 500 550 600 650 P [nm]

Fig. 3.3. Putereaspectral relativ pP*auneisurse delumin:

1Lampacuincandescenacuvid; 2 Lampacuincandescenacugaz; 3 Lampa fluorescent.

P*1,8

1,4

1,0

0,6

0,2

12

3


18/7318

y dimensiuni reduse;

y o foartebun redareaculorilor;

y o marevarietate de puterinominale i forme;

yapariiaimediat aluminii dup conectare ncircuitulelectric;

ycost reduslaachiziie;

y posibilitate de reglarecontinu a fluxuluiluminos;

y receptorliniar (nu rezult armonici decurentelectric);

ynu determin defazare ntrecurentulabsorbit itensiunea dealimentare (nunecesit putere

reactiv).

Principalele dezavantajealelmpiicuincandescen sunt:

eficien luminoas foarte redus (8 20 lm/W);

durat deutilizare redus (1 000 ore);

solicitaretermic ridicat (temperaturabalonului dinsticl poateatinge 150rC);

luminanaarevalori deosebit de ridicate (200 1200 cd/cm2) ceeaceconducela pericol

de orbire;

curentulelectricI0nmomentulconectriilmpii (nstarea recea filamentului) este foarte

diferit de curentulIr de funcionare normal (I0/Ir$ 8), ceea ce determin o puternic solicitare a

lmpii i a circuitului de alimentare (raportul ntre rezistena electric a lmpii n stare rece i n

funcionareesteaproximativ 14);

datorit vaporizrii wolframului, pe partea interioar abalonului dinsticl,se depuneun

strat netransparent; caracteristicile fotometriceale lmpii cu incandescen, pe durata funcionrii,

devin din ce n ce mai reduse (negrireabalonului datorit depunerii vaporilor de wolfram); dup

1000 ore de funcionare, lampa prezint un flux luminos care nu depete 80% din valoarea

iniial;

prezint o sensibilitate ridicat la

variaii de tensiune; o influen deosebit o are

nivelul detensiuneUasupra duratei deviaD

14

!

rr U

U

D

D , (3.1)

ncareDr = 1000 oreeste duratanormat,iarUr= 230 V tensiuneanormat.

Din relaia (3.1) rezult c la osupratensiune de 105% durata devia se reducela 50% ,iarla o reducereatensiuniicu 5% fluxulluminosscadecu 17%.

0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 U/Ur

Fig. 3.4. Mrimile relativealelmpiicuincandescen n funcie detensiune.

D/Dr

D/Dr

/r

/r

P/PrP/PrL/Lr

L/Lr

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4


19/7319

Nivelul tensiunii la bornele lmpii are o influen ridicat asupra caracteristicilor

fotometrice ielectricealelmpii (fig. 3.4).

nafaralmpilor deutilizaregeneral exist o marevarietate delmpicuutilizrispeciale:

lmpi pentru faruriauto,lmpi pentru proiectoare,lmpiluminazileicubalonalbastruetc.

n fig. 3.5 este prezentatbilanulenergeticaluneilmpiincandescentenormale.

3.1.2. Lmpi cu incandescen cu halogeni

Aceste lmpi au principalul avantaj c pe ntreaga durat de via emit un fluxluminos

constant. Lampa (fig. 3.6) const dintr-unbalon din cuar, de form cilindric, avnd plasat un

filamentliniar peaxacilindrului. Balonul dincuar esteumplutcuargon i o partebine determinat

de vapori de iod. Pe durata funcionrii, wolframul vaporizeaz i o parte ajunge pe suprafaa

interioar abalonului. La temperatura relativ redus abalonului are loc reacia wolframului cu

vaporii de iod i rezult o iodur gazoas de wolfram. n apropierea filamentului, datorittemperaturii ridicate dinzon,iodurase descompune iareloc depunereawolframului pe filament.

Pe durata funcionrii are loc un echilibru ntre procesul de vaporizare i de depunere a

wolframului. Se poateconsiderac rezult un proces regenerativ.

ncazullmpilorcuincandescen cu halogeninuapare negrireabalonului dincuar. Pentru

ase realiza reaciachimic dintrewolfram ivaporii deiod trebuiecatemperaturabalonuluis fie

decirca 600rC. Dinacestmotiv poate fi folositnumaicuarul.

Energiaabsorbit 100%

Radiaievizibil

8%

Radiaieinfraroieafilamentului dinwolfram 58%

Pierderi princonducie iconvecie dela filamentlabalonul dinsticl 34%

Pierderitermice princonducie i

convecie

12%

Radiaieinfraroie80%

Radiaieinfraroieabalonului din

sticl 22%

8% 58%

34%

22%

Fig. 3.5. Bilanulenergeticaluneilmpicuincandescen normale


20/7320

Lampacuincandescen cu halogenitrebuies aib dimensiuni reduse i o form simetric

axial pentruase obineun proces regenerativaliodului.

Deoarece costurile sunt relativ ridicate,

aceast lamp este utilizat pentru scopuri

speciale: echiparea farurilorautomobilelor (lmpi

auto), lmpi fotograficesau pentru proiecie film,

iluminatulslilor desport,ateatrelor,studiourilor

etc.

Lmpile cu incandescen cu halogeni au

urmtoarelecaracteristci principale:

yeficienaenergetic 20 25 lm/W;

y durata devia 2000 ore;

y posibilitatea de reglarecontinu a fluxuluiluminos.

ncazul lmpilorcu descrcareelectric suntutilizate radiaiileelectromagneticecareapar

n procesele deschimb deenergiece rezult laionizrile princiocnire.

ntr-un tub care cuprinde vapori metalici (n general un gaz) figura 3.15 sub influena

unuicmp electricexterior rezult, laborneletubului, o relaiespecific ntrecurentulelectric din

tub itensiunealaborneletubului. Principial,gazelesuntmaterialeizolante. nlipsa purttorilor de

sarcin nu poates apar curentelectriclaaplicareatensiuniilaborne. n realitate, nspaiuexist

totdeauna o anumit cantitate de purttori de sarcin, determinat de slaba ionizare datorat unor

surseexterioare, deexemplu radiaiacosmic.

Subinfluenaunuicmp electric, determinat detensiuneaUTlaborneletubului, purttorii de

sarcin se deplaseaz spre electrozi. Pentru un cmp electric redus (pn n punctul A) rezult o

relaieliniar ntretensiuneaaplicat icurentulelectric dintub.

Fig 3.6. Lamp cuincandescen cu halogeni:1 Filament; 2 Balon dincuar; 3 Soclu;

4 Electrod;5 Element decontact

5

5

1

2

5

EF

a) b)

Fig. 3.7. Caracteristicatensiune-curentelectricaunei descrcri nmediugazos

mA

R

Ur

I

Arcelectric

D

C

Zon detrecere

B

Descrcareautonom

Descrcare ntunecatA

UB UTO

UT


21/7321

ncepnd din punctul A aproape to purttorii de sarcin, produi n fiecare moment, sunt

transportai la electrozi. Pn n punctul B, curentul electric rmne constant la o valoare de

saturaie. O cretere a tensiunii aplicate (a intensittii cmpului electric) determin o cretere a

vitezei purttorilor desarcin. Atuncicnd energiacinetic aacestoraeste maimarecaenergia de

ionizare, datorit ionizrilor prin ciocnireapare un surplus de purttori de sarcin i deci curentul

electric prezint o cretereavaloriisale.

Creterea intensitiicurentuluielectricare loc dup o curb exponenial (pn n punctul

C). Acestei descrcri ntunecoase icorespunde o densitate relativ redus decurentelectric.

La o cretere ncontinuarea densitii de

curentelectric, nspaiul de descrcare rezult o

intensificare a proceselor de apariie a

electronilor prin termoionizare i fotoionizare.

ncepe etapa de descrcare autonom. n prima

parte are loc un proces de trecere (CD) i apoi

rezult o descrcare narcelectric.

Canalul descrcriielectrice determin o

intens emisie electromagnetic, de obicei, n

domeniul radiaiilorultraviolete. Pentrua obine o radiaie luminoas este necesar o conversie n

spectrul vizibil. n acest scop este folosit substana fluorescent plasat pe partea interioar a

tubului de descrcare.

n cazul lmpilor cu descrcare n vapori metalici curentul electric trebuie limitat n

domeniul EF (fig. 3.8). nacestscop sunt folositeelemente pentrulimitareacurentului (stabilizarea

descrcrii electrice ntr-un anumit domeniu al caracteristicii tensiune-curent electric), numite

balast. De cele mai multe ori, pentru limitarea curentului electric sunt utilizate bobine (balast

inductiv). Uneorisunt folosite icondensatoare (foarte rar rezistoare).

3.2.1. Lmpi fluorescente

Lmpile fluorescente sunt lmpi cu descrcare n vapori de mercur dejoas presiune. n

interiorul tubului este un amestec gazos de argon i krypton mpreun cu un miligram de mercur(presiuneagazului 150 160 Pa; presiuneavaporilor demercur 0,15 15 Pa). Pe parteainterioar

a tubului din sticl este plasat un strat subire pulverulent dintr-un material fluorescent. Canalul

descrcriielectrice determin o intens radiie n domeniulultraviolet (n principal liniaspectral

de 253 nm, aa numita linie rezonant a mercurului) care este convertit n domeniul vizibil cu

ajutorul stratului din material fluorescent. Materialul fluorescent determin calitatea luminii i

eficienasursei delumin.

Fig. 3.8. Lampa fluorescent.

Ur = 230VB

C

E1 E2S1 S2

St

Cs

EaE

b

T

G


22/7322

ncazulsurselorliniare (tuburi fluorescente), descrcareaelectric se dezvolt n interiorul

unuitub dinsticl (16 38 mm diametru) prevzut, pe parteainterioar,cuunstrat fluorescent,iar

la capete tubului sunt plasai doi electrozi. n mod obinuit electrozii constau din filamente din

wolfram,acoperitecuunstratactiv din pmnturi rare. Filamentetrebuie prenclzite.

Lungimeatubuluieste determinat de fluxulluminosnominalallmpii.

Descrcarea electric este amorsat iniial n mediul gazos din tub, iar apoi are loc

vaporizareamercurului i dezvoltarea descrcrii nvaporimetalici.

Tensiunea relativ ridicat (pn la 2,5 kV) necesar amorsrii descrcrii este obinut n

multe dintrelmpile fluorescenteactualecuajutorulunuistarter St (fig. 3.9). Starterulconst dintr-

untub de descrcare G, de dimensiuni reduce, avnd n paralelconectatuncondensatorCs pentru

limitarea perturbaiilor de nalt frecven. Tubul de descrcare G este umplut cu neon i are doi

electrozi Ea (de form liniar) i Eb (elementbimetalic).

Dac labornele dealimentareseaplic tensiunealternativ de 230 V, ntreelectrozii Ea i

Eb se iniiaz o descrcare luminiscent. Cldura dezvoltat n tubul G conduce la deformarea

elementuluibimetalic Eb pn laatingerea celor doi electrozi. Curentul descurtcircuit rezultat (de

circa 1,5 mai mare dect curentul nominal) determin nclzirea rapid a celor doi electrozi

(filamente) E1 i E2 pn la circa 800rC. n tubul G, atingerea celor doi electrozi Ea i Eb ai

starterului (circa 0,3 s) conduce la dispariia descrcrii electrice, rcirea elementuluibimetalic i

revenirea sa la forma iniial. La ntreruperea circuitului ntre electrozii Ea i Eb ai starterului, la

bornelebobinei B apareunimpuls detensiune (circa 2,5 kV) care determin strpungereaspaiului

nt

reelect

rozii

E1 i

E2 . ncazul

nca

re

ntubul

Tnu

aavut

lo

cini

ie

rea

desc

rcr

ii,nt

regul

proces

de aprindere se reia. Descrcarea se iniiaz n amestecul gazos debaz apoi are loc vaporizarea

mercurului icontinuarea descrcrii nvapori demercur.

Radiaia luminoas emis este foarte redus, avnd n vedere c emisia unei descrcri n

vapori de mercurare loc practicnumai n domeniulultraviotet. Stratul fluorescent plasat pe partea

interioar a tubului de descrcare convertete circa o treime din radiaiile invizibile UV n radiaii

vizibileacrorculoare depinde dematerialul fluorescentutilizat.

TensiunealaborneletubuluiUT, dup amorsareaacestuia,estemaimic decttensiunea de

aprindereastarterului [UT = (0,3 0,6)Ur], nctstarterulnumaiare ncontinuareniciun rol.Starterulareurmtoarele funciuni:

yasugurarea prenclzirii filamentelortubului principal;

y realizarea unei deschideri brute a circuitului electric inductiv astfel nct la bornele

bobinei B s se obin o tensiunea ridicat;

ylimitarea perturbaiilor de nalt frecven n perioadainiial deaprinderealmpii.


23/7323

Bobina B trebuies asigureaprinderealmpii, darare i rolul dealimitacurentulelectric de

prenclzire n perioada deaprinderealmpii precum i deastabiliza descrcareaelectric nzona

impus EF acaracteristiciitensiune-curentelectricalmpii (limitareacurentului printubul principal

n regimulnormal de funcionare).

Tubul de descrcare T este conectat n circuit prin intermediul soclurilor S1 i S2 , cu doi

electrozi.

Condensatorul CR are rolul de a asigura mbuntirea factorului de putere al lmpii (n

funcionarenormal factorul de puterenaturalPnu depete 0,6).

Prinalegereacorespunztoareastratului fluorescent,lmpile fluorescente pot fi realizate n

principalcuurmtoareleculori:

yalbculoare (temperatura deculoarecirca 4400 K) care permite obinereauneieficiene

luminoase ridicate i o utilizare general. Aceste lmpi sunt larg utilizate pentru iluminare n

industrie,birouri, ncpericomerciale, nexterior.

y lumina zilei culoare alb-albstruie (temperatura de culoare circa 6400K) care este

asemntoareluminiizilei. Acestelmpisuntutilizate nlocurile ncareesteimportant distingerea

real aculorilor (tipografii,ateliere foto,industrietextil .a.);

y alb cald culoare cald (temperatura de culoare 3300 K), cu o pondere important a

domeniului rou, este adecvat iluminrii spaiilor de odihn (ncperi de locuit, spaii culturale,

restauranteetc.).

O durat ridicat devia, o eficien luminoas relativmare i o bun redareaculorilorau

condusla o larg utilizareaacestorlmpi.Principalelecaracteristicialelmpilor fluorescentesunt:

yeficien luminoas ridicat 75 110 lm/W;

y o marevarietate demodele (celemai dessuntutilizatelmpilecu putereanominal de 20

W i 40 W);

y o redareaculorilor delabun pn la foartebun;

y o durat ridicat devia (16 000 ore);

y posibilitate de reglarecontinu a fluxuluiluminos pn la 1% , ncazulutilizriibalastului

electronic;

ymai puinsensibile dectlmpilecuincandescen lavariaii detensiune (fig. 3.9); micile

variaii pn la 5% influeneaz relativ puin putereaabsorbit i durata deviaaalmpii;

yluminan redus (0,4 1,7 cd/cm2).


24/7324

Bilanulenergeticaluneilmpi fluorescenteesteindicat n fig. 3.10.

Principalele dezavantajealelmpiisunturmtoarele:

fluxul luminos al lmpii este puternic dependent de temperatur; valorile optimale ale

temperaturiimediuluiambiantsunt dela 25rC (latuburile T26* ) pn la 35rC (latuburile T16).

datorit bobinei de limitate B rezult un factor de putere natural de circa 0,6; pentru

mbuntirea factorului de putere este prevzut un condensator de o anumit valoare (dac nu se

iaualtemsuri);

dimensiunimari;

costuri relativmari;

*notaieutilizat pentruaindica forma ( Tubular) i diametrultubului (26 mm)

53%

44%

35%

3% 18%

Energiaabsorbit 100%

Radiaieultraviolet

Conversie nstratulfluorescent

Cldur 79%

Radiaie Radiaieultra - Pierderiluminoas 21% violet 37% termice 42%

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

D/Dr

I/Ir P/Pr

*/r

Fig. 3.9. Mrimile relativealelmpii fluorescente n funcie detensiune

0,8 0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 U/Ur

Fig. 3.10. Bilanulenergeticaluneilmpi fluorescente.


25/7325

durata devia estesensibil la frecvenaconectrilor (ncazulunei frecvene redusea

conectrilorcrete durata devia); lampa fluorescent este un receptor puternic neliniar; datorit caracteristicii neliniare a

lmpiicurentulelectricabsorbitare o form distorsionat n raportcu o sinusoid; curentulelectriccuprindearmonici devaloare ridicat (fig. 3.11);

dac la bornele lmpii se aplic o tensiune alternativ u (fig. 3.12) rezult un efect

stroboscopic, deoarece fluxul luminos emis urmreate forma curentului electrici din tub (fluxul

luminos*variaz cu o frecven dubl fa deacurentuluielectric); nmod normalaceast variaie

ui

0

u

i

t

Fig. 3.12. Variaiamrimilorla o lampfluorescent

DC 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 n

a)

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 t[ms]

I[A]

0,3

0,2

0,1

I[A]1

0,5

0

- 0,5

- 1

b)

Fig 3.11. Formacurentuluielectric nlampa fluorescent a) icomponen saspectral b).


26/7326

de 100 Hznuestesesizat, ns obiectelecare demic sause rotesc repede (de exemplu, piesele

ntr-unstrung) pot fi percepute nmod incorect,ceea poategeneraaccidente.

Calitatealuminiiemise poate fievaluat prin factorul deneuniformitate (*min/*max) care, n

cazul lmpilor fluorescente clasiceare valoare decirca 0,4. Valoarea minim diferit de zero este

determinat de remanenastratului fluorescent.

230 V;50 Hz

B2 C2 i1

USt1 St2

A N

B1

E2E11

E12 E22

T1 T2

i2

u

a)

i

I2

I1I

b)

1

2

ui

0

u

i1

1 2

ti2

= 1 + 2

a)

Fig. 3.13. Montaj duo almpilor fluorescente.

I= I1 +I2

Fig. 3.14. Schemablocaunuibalastelectronica), formacurbelor detensiune icurentla 50 Hz b) itensiunealaborneletubului de descrcarec)

Filtru dereea

RedresorCircuitinter-

mediar deten-siunecontinu

i

230V

Invertor Transformatordeadaptare denalt frecven

Circuitrezonant

L-C

uL

u

i

t

u

uc uL

t

c)

u uc

a)

b)

i


27/7327

Efectul stroboscopic poate fi limitat sau eliminat prin utilizarea montajulul duo (fig. 3.13),

conectareatrifazat almpilorsau prinutilizareabalastuluielectronic (fig. 3.14). Balastulelectronic

asigur alimentareatubului de descrcarecu o tensiunealternativ la o frecven de 20 40 kHz.

Datorit frecvenelor nalte, canalul descrcrii electricearde continuu i fr variaii, ceea

ceconducelacretereagradului deconfortvizual.

3.2.2. Lmpile fluorescente compacte

Lmpile fluorescente compacte funcioneaz dup acelai principiu ca i lmpile

fluorescenteliniare. Suntutilizate naparate deiluminat de dimensiuni reduse. Aanumitelelmpi

economice sunt lmpi fluorescente compacte avnd n soclu inclusbalastul electronic (fig. 3.15).

Acestelmpisuntutilizate nmod obinuit pentru nlocuirealmpilorcuincandescen.

Aprinderea descrcriise realizeaz, decelemaimulte ori,cuajutorulunuicircuit rezonant

L-C (fig. 3.16); aceast soluieesteutilizat dince ncemai des i ncazullmpilorliniare.

nainte de aprinderea lmpii trece un curent electric prin circuitulserie compus dinbobina

B, filamentele lmpii i condensatorul C. n regim rezonant rezult o tensiune ridicat UC

(fig. 3.16,a),ceeaceconducelaamorsarea descrcrii ntub. n funcionarenormal (fig. 3.16,b),

condensatorulestescurtcircuitat dectrecanalul descrcriielectrice nlamp.

Principaleleavantajealelmpilorcompactesunt:

y dimensiuni reduse, o form compact;

y o varietatemare de puterinominale;yeficien luminoas ridicat 55 88 lm/W;

y redare foartebun aculorilor;

y durat mare devia (peste 10000 ore);

y posibilitate de a regla continuu fluxul luminos pn la 3% , la utilizarea balastului

electronic;

ybalastulelectronic determin un factor de putereunitar.


28/7328

Principalele dezavantajealelmpilorcompactesunt:

o intens disipare decldur ntr-unvolum redus;

datorit caracteristicii neliniare, curentulabsorbit din reea prezint unspectru important

dearmonici.

3.2.3. Lmpi cu descrcare n vapori de mercur de nalt presiune

Lmpile cu descrcare n vapori de mercur de nalt presiuneau fost primele lmpi pentru

iluminat general, alimentate la 230 V i prevzute cu balast inductiv. Constau dintr-un tub de

descrcare T dincuar (fig.3.17), ncarese dezvolt o

descrcareelectric ntreelectrozii principali E1 i E2 .

Dup conectarea lmpii n circuit, ntre electrodul

principal E2 i electrodul auxiliar Ea se dezvolt o

descrcare electric auxiliar, n mediul gazos din

interiorul tubului (gaz inert), pentru a asigura o

cantitate suficient de purttori de sarcin. Limitarea

curentului n aceast descrcare secundar este

realizat de rezistorul R. Dup unanumittimp (3 5

minute) mercurul din interiorul tubului vaporizeaz i

descrcarea electric continu, ntre electrozii

principali, n vapori metalici. Limitarea curentului

electric n descrcarea principal i stabilizarea

descrcrii electrice se realizeaz cu ajutorul unui

1

2

34

Fig. 3.15Lamp fluorescent compact:

1tub dinsticl n form de U;2 balastelectronic; 3 Soclu;

4 Pies decontact.

U

UL

B I

CUC

UF/2

UF/2

I

UF$U

UL

U

a) b)

Fig. 3.16 Aprinderealmpii fluorescente ntr-uncircuitrezonantL-C:

a) nainte deaprinderealmpii; b) n funcionarenormal.

U

B

I

C

U

I

Fig. 3.17. Lampacu descrcare nvaporidemercur de nalt presiune..

T

E1

E2

R

Ea

K

S

E

B

C 230V;50Hz

~


29/7329

elementconectat nserie inumitbalast. nmod obinuit dreptbalastse folosete o bobin (balast

inductiv) avnd nvedere pierderileactive reduse.

Descrcareaelectric nvapori demercur de nalt presiune (circa 0,15 MPa) este nsoit de

o intens liniespectral n domeniulvizibilalspectrului (Galben 577 nm pn laviolet 404,7 nm).

Deasemenea, rezult o intens radiaieultraviolet (liniespectral n principal 365,5 nm),utilizat

pentruexcitareastratului fluorescentcunuana roiatic. Materialul fluorescenteste plasat pe partea

interioar abalonuluiexterior K.

Balonul exterior K din sticl asigur protecia tubului de descrcare T contra aciunilor

exterioare (limitarea influenei temperaturii exterioare) i absoarbe o parte dintre radiaiile

ultraviolete.

Lampa este echipat n mod uzual cusoclu S de tipul E 27*sau E 40 i cu un element de

contact E.

Utilizareabalastuluiinductiv dreptlimitator decurentelectric determin un defazajalcurbei

curentului electric fa de tensiunea aplicat i rezult un factor de putere de circa 0,6. Apare

necesitateautilizriiunuicondensator C pentrucompensarea puterii reactive.

Acesttip delamp esteutilizat pentruiluminatul halelorindustriale i niluminatulstradal.

Principaleleavantajealeacestorlmpisunt:

yuncost relativ redus;y nu necesit elemente suplimentare pentru

amorsare;

y o eficien luminoas medie 32 60 lm/W;

y durat devia ridicat (peste 20 000 ore).

Principalele dezavantajealelmpiisunt:

caracteristici reduse de redareaculorilor;

durat mare de lansare i relansare (circa 5

minute); dup deconectarea lmpii, relansareaareloc

numai du p rcirea i astfel reducerea presiunii din

interiorultubului de descrcare;

datorit caracteristiciineliniarea descrcriielectrice curentul electric din circuitul lmpii prezint o important componen spectral

(fig. 3.18).

Dezavantajele lmpii determin ca n prezents mai fie puinutilizat. Acesttip de lamp

st ns labaza realizriilmpilormoderne.

* NotaiaE indic tipul filetului (Edison),iarcifreleindic diametrulsoclului nmm.

u

i

0

In/I[%]806040200

u

i

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 t[ms]

1 3 5 7 9 11 15 19 23 27 31 n

Fig. 3.18. Spectrulcurentului ncazullmpiicu descrcare nvapori de

mercur de nalt presiune.


30/7330

3.2.4. Lmpi cu descrcare n vapori de sodiu cu nalt presiune

n cazul acestor lmpi, arcul electric se

dezvolt ntr-o atmosfer devapori desodiu. Lampa

const, n principiu, dintr-untub T (fig. 3.19) i doi

electrozi E1 i E2 ntrecarese dezvolt descrcarea

electric. Tubul T este umplut cu un gaz inert (Xe,

Ar, Ne) i este introdus puin sodiu n stare solid.

La conectarea lmpii la reeaua electric,blocul de

amorsare A genereaz impulsuri de tensiune cu

amplitudine de circa 4 kV, determinnd amorsarea

descrcrii n gazul inert. Dup timpul de lansare

(pn la 8 minute) natriul vaporizeaz i

descrcareaelectric continu nvapori metalici. nfuncionarenormal,tensiunea labornele tubului T

este decirca 170 V iblocul deamorsareiese din funciune.

Rezult n principal o intens radiaiemonocromatic (galbenintens) cu o lungime deund

de 589 nm, n apropiere de valoarea corespunztoare sensibilitii spectrale maxime a ochiului

uman. Pentru a obine o mbuntire a spectrului luminii emise, pe partea interioar abalonul K

este plasatunstrat fluorescent.

Eficiena luminoas a lmpii crete odat cu nivelul de izolare termic. Pentru limitarea

pierderilor de cldur datorate conveciei, n interiorulbalonului K este necesar a avea un vidnaintat.

Avnd nvedereatmosferaagresiv datorat vaporilor desodiu,tubul T este realizat dintr-o

sticl special.

Principalele avantaje ale lmpilor cu descrcare n vapori de sodiu cu nalt presiune sunt

urmtoarele:

y durat mare devia (peste 20 000 ore);

y o eficien luminoas ridicat (pn la 130 lm/W);

y form compact.

Principalele dezavantajealelmpiisunt:

o slab redareaculorilor (Ra < 20);

necesit utilizareaunuibalast iaunuibloc deamorsare;

durat mareatimpului delansare i relansare (pn la 8 minute);

costuri ridicate;

E

Fig. 3.19. Lampacu descrcare nvaporidesodiu de nalt presiune.

T

E1

E2

K

SC

230 V;50Hz~A

B


31/7331

datorit caracteristicii neliniare a descrcrii electrice, curentul electric absorbit din

reeaua dealimnetare prezint unimportantspectruarmonic.

Avnd nvedere formacompact, duratamare devia, o eficien luminoar ridicat ns o

slab redare a culorilor, lmpile cu descrcare n vapori de sodiu cu nalt presiune sunt utilizate

practicnumai pentruiluminatulstradal ialtunelurilor.

n prezent sunt realizate i lmpi cu descrcare n vapori de sodiu cu nalt presiune, cu

eficien luminoas mai redus, ns cu o bun redareaculorilor,care pot fiutilizate i niluminatul

interior.

3.2.5. Lmpi cu halogenuri metalice

Lmpile cu halogenuri metalice sunt realizate pebaza lmpilorcu descrcare n vapori de

mercur de nalt presiune. Redarea culorilor i eficiena luminoas pot fi mbuntite prin

introducerea ntubul de descrcare deioduri de Na, In i Tl precum imercur.

Descrcare ninteriorultubului, n funcionarenormal,areloc nvaporiiiodurilormetalice

inuaparliniilespectralealemercurului.

Principiullmpiiconst n faptulc celemaimulte dintre halogenurilemetalicevaporizeaz

la temperaturi mult mai mici dect metalul cu care sunt aliate. n tubul de descrcare este argon,

puinmercur i diferite halogenurimetalice (I, Br, Cl).

niialseamorseaz o descrcare nargoncaretrece nvapori demercur,iarapoi halogenura

este vaporizat n canalul de plasm (temperatura peste 3000K) i disociat. n continuareare loc

descrcarea n vaporii metalelorcareau fost n componena halogenurilor i rezult un spectru de

emisiecorespunztoracestora. n prezentsuntutilizateiodura desodiu,iodura dethaliu,iodura de

indiu, iodura de scandiu, iodura de thoriu, iodura de dysposiu,bromura de dysposiu,bromura de

holmiu,bromura detuliu.

Latemperaturi redusemetalulsealiaz dinnoucu halogenul respectiv.

Principaleleavantajealelmpilorcu halogenurimetalicesunt:

y o bun pn la foartebun redareaculorilor (Ra > 60);

y durat mare devia (peste 15 000 ore);

y o bun pn la foartebun eficien luminoas (60 110 lm/W);y dimensiuni reduse;

y o ridicat stabilitate a culorilor n cazul utilizrii tubului de descrcare din material

ceramic.

Principalele dezavantajealelmpiicu halogenurimetalicesunt:

necesit blastinductiv ibloc deamorsare;

durat mare delansare i relansare (ctevaminute);


32/7332

costuri ridicate;

datorit caracteristicii neliniare a descrcrii electrice, curentul electric absorbit din

reeaua dealimentare prezint unimportantspectruarmonic.

Lampacu halogenurimetaliceesteutilizat pentruiluminatul halelorindustriale,aspaiilor

comercialeetc.

3.3. Alegerea lmpilor

Alegereaadecvat almpilorse face n funcie decondiiileimpusesistemelor deiluminat.

Principalelecaracteristicialelmpilorelectriceutilizate n prezentsuntindicate n fig. 3.20

i ntabelul 3.1.

Tabelul 3.1.Principalelecaracteristcialelmpilorelectrice

Sursa delumin

Putereanominal

W

Eficienaluminoas

lm/W

Durata deviaore

Redareaculorilor

Lmpacuincandescenylmpinormale;ylmpicu halogeni 15 500

75 20008 20

20 251 0002 000

foartebunfoartebun

Lmpicu descrcare nvaporimetalici dejoas presiune

ytuburi fluorescenteylmpi fluorescente

compacte

ylmpicusodiu

5 140

5 40

18 180

75 110

55 88

150 200

> 16 000

> 10 000

8 000

bun foartebunBun

Nedefinit

Lmpicu descrcare nvaporimetalici de nalt presiune

ylmpicumercurylmpicusodiuylmpicu

halogenuri

100 2 00050 1 000

70 1 800

32 6066 130

60 110

> 20 000> 24 000

> 15 000

slab bunmediebun

bun foartebunLmpicuinducie 55 150 > 60 000 foartebun

4. Dimensionarea instalaiilor de iluminat

La dimensionareainstalaiilor deiluminattrebuiestabiliteurmtoarele date:

ytipullmpiiutilizate;

ycte lmpitrebuie montate pentruaasiguranivelulmediu de iluminare impus ivaloarea

minim a factorului deneuniformitate;

ylocul ncaretrebuiemontatelmpile;

ycircuiteleelectrice dealimentare.


33/7333

La dimensionarea instalaiilor de iluminat sunt folosite, n principal, urmtoarele dou

metode:

metoda factorului de utilizate, adecvat n special la dimensionarea instalaiilor de

iluminatinterior;

metoda punct cu punct, adecvat n special la dimensionarea instalaiilor de iluminat

exterior.

4.1. Metoda factorului de utilizare

Metoda factorului de utilizare este folosit n mod obinuit pentru dimensionarea

instalaiilor de iluminat dinbirouri,ateliere,spaiicuechipamente,coridoare decirculaie. Metoda

permite determinarea numruluiaparatelor de iluminat i lmpilornecesare pentru realizarea unui

nivel deiluminareimpus. Estenecesaracunoate:geometria ncperii icaracteristicile de reflexie

ale pereilor, curbele fotometrice ale aparatelor de iluminat, modul de plasare a aparatelor de

iluminat nspaiu.Suntadoptateurmtoareleipoteze decalcul:

y ncpere de form drepotunghiular (ncperile cu alt form de mpart n zone

dreptunghiulare);

yspaiulnuconinealte obiecte;

ycaracteristicile de reflexieale pereilorsuntconstante iauuncaracter defuz;

yaparatele deiluminatsunt plasate nmod uniform petavan.

Pentrucalcululnumruluinecesar deaparate deiluminat nscopul obineriivalorii doriteale

nivelului deiluminare pesuprafa delucrusunt parcurseurmtoareleetape:a) stabilireavalorii mediianivelului de iluminareEmed n funcie deactivitile desfurate

nspaiul respectivsautipul ncperii (tabelul 4.1);

b) alegereatipului desurs delumin (asevedeaseciunea2.3.3);

c) calculularieisuprafeei delucru A = lungimea ncperiiLvlimea ncperiil;d) stabilireanumruluinLdelmpi ntr-unaparat deiluminat;

Eficienaluminoas Durata devia Culoare

Redareaculorilor

Caracteristicialelmpilor

Durata delansare

Durata derelansare

Posibilitatea dereglarea fluxului

luminosemis

Temperaturabalonului

Fig. 4.1. Caracteristicialelmpilorelectrice


34/7334

e) stabilirea fluxuluiluminosnominal (valoare decatalog) *L pentrulmpilecarear putea fi

utilizate;

f) stabilirea factorului de meninerep (a se vedea tabelul4.1) pentrua lua n considerareamurdrirealmpilor precum i mbtrnireaacestora;

g) stabilirea nlimiiHasursei deasupra planului delucru (fig. 4.2);

h) calcululindiceluiial ncperii din relaia

)( lLH

lLi

! . (4.1)

i) stabilirea factorului de utilizareaLL din tabele cu caracteristici fotometrice (indicate de

furnizorii deaparate deiluminat), n fuuncie deindicele ncperiii i decaracteristicile de reflexie

ale pereilor itavanului;j) calcululnumruluinecesarndeaparate deiluminat

LLL np

AEn

*L

! med ; (4.2)

k) rotunjirea valorii n pentru a obine o valoare ntreag i adecvat aezrii uniforme pe

tavan.

Metoda factorului de utilizare ofer, de cele mai multe ori, numai datele principale ale

instalaiei deiluminat:numrul delmpi; tipul delamp, plasarealmpilor petavan. Rezult relativ

puine informaii privind modul de iluminare a spaiului (numai valoarea medie a nivelului deiluminare). Pentruverificareaneuniformitiinivelului deiluminare pesupradaa delucru i pentru

determinarea curbelor izolux trebuie efectuat un calcul mai detaliat. Metodele de calcul mai

complete permit obinereacurbelor de repartiieanivelului deiluminare pesuprafaa delucru i pe

altesuprafee din ncpere, pentru o configuraie dat asurselor delumin.

H

H

HE HE

HP

Fig. 4.2 nlimeasursei delumin deasupra planului delucrupentrusurselecu repariie direct i pentrucelecu repartiie

indirect i semiindirect:Hnlimeasursei deasupra planului delucru;

HEnlimea planului delucru; HP Diastana desuspendare.


35/7335

4.2. Metoda punct cu punct

Utilizarea metodei punctcu punctesteadecvat n principiu lailuminatul exterior. Metoda

poate fi utilizat i n cazul iluminatului interior pentru pentru calcule mai exacte, atunci cnd

aportulsuprafeelor reflectante (iluminatindirect) este redussau nspaiile foarte mariatuncicnd

influena prezenei pereilor, asupra nivelului de iluminare pe suprafaa de lucru, este

nesemnificativ. Metoda poate fi extins pentru cazul n care suprafeele care mrginesc spaiul

analizatsuntconsideratesurse delumin.

Nivelul deiluminare nmetoda punctcu punctse determin pebaza relaiei:

2

cosdd

r

IE

U! E , (4.3)

ncare dIEesteintensitatea luminoas emis de o surs punctiform n direciaE; Uunghiul de

inciden (unghiul dintre raza delumin incident pesuprafaaanalizat inormala pesuprafat) i

r distana dintresursa delumin isuprafaailuminat.

4.2.1. Metoda punct cu punct pentru surse punctiforme

Pentru o surs punctiform S (fig. 4.3),nivelul deiluminareEP ntr-un punct P pesuprafaa

orizontal H poate fi determinat din relaia (2.28). nacestcaz relaia (2.28) sescriesub forma

2

cos

r

IEP

U! E . (4.4)

n fig. 4.3,unghiulUesteegalcuunghiulE,iar relaia (4.4) devine

2/322 dhhI

EP

! E . (4.5)

ncazurile practice relaia (4.5) esteutilizat sub forma

2/3221000 dhhIp

EP

*! E . (4.6)

n relaia (4.6) este luat n consideraie factorul de meninere p (tabelul 3.5) i curba

fotometric real asurseiutilizate.

n cazul n care sunt mai multe surse punctiforme de lumin, nivelul total de iluminare se

calculeaz din relaia

!

!K

i

PiP EE

1

. (4.7)

n relaia (4.7),Kestenumrul desurse punctiformecare determin nivelul deiluminare n

punctul P.


36/7336

Calcululinstalaiei deiluminatnecesit urmtoarele date deintrare:

yvaloareamedieEIanivelului deiluminare pesuprafaa delucru;

y factorul deneuniformitateanivelului deiluminare pesuprafaa delucru

med

min2

max

min1 sau

E

EKI

E

EKI !! ; (4.8)

y lungimeaLL ilimeaLlalesuprafeei delucru (de obiceisuprafa dreptunghiular sau

divizabil nsuprafee dreptunghiulare);

yuntabelcusursele punctiforme posibila fiutilizate (existente pe pia); sursele delumin

se ordoneaz ntabel n funcie de fluxulluminos; primasurs dintabel prezint fluxulcelmaimic;

pentru fiecaresurs estecunoscut curba fotometricIE =f(E).

Rezultatele decalcultrebuies indice:tipullmpiiutilizate;

ctelmpitrebuiemontate;

undetrebuiemontatelmpile.

Calcululefectuatareurmtoareleetape:

psuprafaa orizontal delucrueste mprit nNdreptunghiurimiciegale;

p primultip delamp dintabel (dinceleNLlmpiaflatela dispoziie), j = 1 (fig. 4.4) este

plasat ncentrultavanului ncperii;

psecalculeaz nivelul deiluminareEPk ncentrul fiecrui dreptunghimic de pesuprafadelucru;

psecalculeaz valoareamedieEmedanivelului deiluminare pesuprafa delucru

!

!N

k

PiEN

E

1med

1; (4.9)

secompar EmedcuvaloareaimpusEI; pentruEmed < EI, n centrul tavanului se plaseaz a doua lam p din tabel (flux

luminosmaimare) i ntregulcalculse reia pn seajungela Emed >EI;

nT

d

hr

S IE

E

Fig. 4.3. Surs punctiform

l

L

P

H


37/7337

pentruEmed > EI:

yse determin valorileEP,min iEP,max ;

ysecalculeaz factorii deneuniformitate

med

min,

max,

min, 2sau1E

EK

E

EK

P

P

P!! ; (4.10)

ysecompar K1 sauK2 cuvaloareaimpus KI

pentruK1 < KI,se plaseaz simetric petavanul ncperii dou lmpi

ise ncepecalcululcu primultip delamp dintabel; calcululcontinu pn se obine

Emed > EI i K1 > KI;

rezult tipul delamp inumrul delmpi.Schema de calcul indicat n fig. 4.4 ia n consideraie numai nivelul de iluminare

determinat de sursele punctiforme, fr a ine seama de nivelul de iluminare suplimentar dat de

perei i tavan. Pentru mbuntirea schemei de calcul trebuie luat n consideraie prezena

tavanului i pereilorcasurseluminoase plate.

i = i+ 1

Fig. 4.4. Calcululinstalaiilor deiluminatcusursepunctiforme.

START

LL,Ll,h,N,KI,EI,(*(j),j =1,KL))

i = 1

j =1

k=1

E(k)

k=N

k= k+1

NU

Emed ;EP,min;EP,max

DA

Emedu

EI

NU

j =KL

j = j+1

NU K=EP,min/EP,max

K= KI

DA

NU

DA

j,i,K, Emed

STOP

DA


38/7338

4.2.2. Metoda punct cu punct pentru surse liniare

Utilizarea lmpilor fluorescente tubulare permite realizarea, n luminatul exterior i n cel

interior,aunorsurselinare.

Metoda punct cu punct poate fi utilizat pentru calculul sistemelor de iluminat cu surse

liniare, considerate casum de surse punctiforme, iar prin integrare poate fi determinat nivelul de

iluminare ntr-un punct P pesuprafaa orizontal (fig. 4.5).

Pentrutuburile fluorescente,utilizate pentru realizareasurselorliniare,estevalabil legealui

Lambert i decise poatescrie

dI = dImaxcos = dIcos. (4.11)

Intensitatea luminoas dIF (n direciaF, n planul perpendicular pe axa lmpii) poate fi

determinat din relaia

l

xII

dd ! FF , (4.12)

ncarelestelungimeasurseiliniare,iarIFintensitatealuminoas n direciaF (obinut dincurba

fotometric almpilorutilizate).

Din relaia (4.12) rezult

xrl

IEP d

coscosd

2

UE!

F . (4.13)

ntriunghiul dreptunghic MAP se obine

b

x!Etan . (4.14)

P

x dxl

A B

Ad BdMd

M

dImax

h

F

E

UnT

U

E

dIE

h

EB

b

a

r

Fig. 4.5. Surseliniare delumin.


39/7339


EE

! dcos

d2

bx . (4.15)

Dintriunghiul dreptunghic PMM rezult

r

h!Ucos , (4.16)

iar dintriunghiul dreptunghic PAM

r

b!Ecos . (4.17)

Din relaiile (4.16) i (4.17) se obine

E!U coscosb

h. (4.18)

Relaia (4.18) devine

EEF

! F dcoscosd 22hl

IEP

, (4.19)ncare

b

h!Fcos

. (4.20)Relaia (4.20) poate fiscris sub forma

EEF

! F d)2cos1(cos2

d2

hl

IEP

(4.21)i

E

FEEF

!

B

hl

IEP

0

2 d)2cos1(cos2

. (4.22)Prinintegrarea relaiei (4.22) rezult nivelultotal deiluminareEP n punctul P

EEF

! F BBP

hl

IE 2sin

2

1cos

22

. (4.23)

Relaia (4.23) permite determinarea numai a nivelului de iluminare ntr-un punct P, situatntr-un plan perpendicular peaxasursei delumin icaretrece princaptulsursei.

Pentrualtesituaiitrebuieluate nvederecazurileindicate n fig. 4.6:

a) punctul P este n interiorul proieciei, pe planul orizontal, a sursei liniare de lumin

(fig. 4.6,a);

b) punctul P este n afara proieciei, pe planul orizontal, a sursei liniare de lumin

(fig. 4,6,b).

n primulcaz rezult

EEEEF

!

FBABAP

hl

IE 2sin2sin

21cos

22 , (4.24)

iar nal doileacazse obine

EEEEF

!F

ABABPhl

IE 2sin2sin

2

1cos

22 . (4.25)

ncazulgeneral, pentru dimensionareasistemelor de iluminatcusurse liniare esteutilizatrelaia


40/7340

EsEEsEF

*!

FABABP

hl

IpE 2sin2sin

2

1cos

210002 . (4.26)

n relaia (4.26),peste factorul demeninere,iar* fluxulluminosalsursei.

Dimensionarea instalaiei de iluminatcusurse linarese faceconformaceluiaialgoritm de

calculindicat n fig. 4.6.

4.2.3. Calulul surselor plane prin metoda punct cu punct

Pentru iluminatul locurilor de munc sau aaltor spaii pot fi utilizate tavanul luminos saupanourileluminoase.

Pentrua determinanivelul deiluminare ntr-un punct P (fig. 4.7),carecorespunde proiecieiunui col al sursei dreptunghiulare (cele mai ntlnite forme de asemenea surse luminoase), secalculeaz nivelul deiluminare dEP, determinat deunelement desuprafa dA iapoiseintegreaz

petoat suprafaasursei delumin.Pentrusurseleluminoase dreptunghiulare, nmod obinuit,se poateutilizalegealuiLambert(luminana ntoate direciileesteconstant LE = constant) ise poatescrie

E!E cosdd ALI . (4.27)Din relaia (4.27) se obine

2

ddcoscosd

r

yxLEP

UE! . (4.28)

Din figura 4.7 rezult

222coscos

zyx

h

r

h

!!U!E (4.29)

A BM

l

Ad

P

M

EA EB

Bd

F

a

ABM

xl

A

P

M

d

EA

EB

B

F

b

Fig. 4.6. Calcululnivelului deiluminare dat desurseleliniare,ncazurile reale.


41/7341

i

22222

ddd

zyx

yxhLEP

! . (4.30)


.arctan

arctan2

dd

2222

22220 0

22222

!

!

ha

a

hb

b

hb

b

ha

aL

hyx

yxhLE

a b

P

(4.31)

ncazurile reale punctul P are o alt poziie dectcea indicat n fig. 4.6. Pots apar trei

situaii, prezentate n fig. 4.7.

Dimensionarea instalaiei de iluminat cusurse plane se face conformaceluiaialgoritm de

calculindicat nfig. 4.

x

h

+ dyb

Ax x +dx

P

U

a

M

B

CD

dIE

E

Fig. 4.7.Calcululsurselorluminoase dreptunghiulare


42/7342

5. Iluminatul exterior

ncazuliluminatuluiexteriornuaparsuprafeelateralecarelimiteaz spaiulanalizat i deci

calculul poate fiefectuat prinmetoda punctcu punct, plecnd delacurbele fotometricealesurselor

deiluminatutilizate.

nstalaia deiluminattrebuie dimensionat nmod distinct pentrucarosabil i pentrutrotuar.

Este necesar a fi cunoscute date privind densitatea vehiculelor, tipul de acopermnt al

strzii, limea, att pentru carosabil ct i pentru trotuar, tipul de surse utilizate, nlimea de

prindereetc.

Strzile ngustesunt iluminatecusurse plasate pe o singur parte (fig. 5.1) sau pe mijlocul

strzii. Pentrustrzilemailate, nmod obinuit,se foloseteiluminatul peambele pri (fig. 5.2).

Dimensionarea instalaiei de iluminat pentru trotuare se face pebaza valorilor impuse ale

4321 PPPPP EEEEE ! 443121 PPPPP EEEEE !

P

12

34

a) b

M

P

1 2

34M

P

1 2

34

M

c)

1424321 2 PPPPP EEEEE !

Fig. 5.1. Calcululsurselor deiluminat dreptunghiulare.

W O

H

T

S

Fig. 5.2 Iluminatstradalunilateral


43/7343

nivelului deiluminare,indicate n funcie dezonacirculat iimportanaarterei. Sursele delumin

pot ficonsiderate punctiforme icalcululare loc prin metoda punctcu punct pebazaalgoritmului

indicat n fig.5.2.

Dimensionarea instalaiilor de iluminat pe carosabil se face pebaza valorilor impuse ale

luminaeloriavnd n vedere suprapunerea contribuiilor diferitelorsurse. Pentru cazulsimplual

uneisurse delumin (fig. 5.4) luminana n punctul Pi rezult din relaia

PiPitPi EqpL ! , (5.1)

n care pt = plpa este factorul de meninere al sursei de lumin (produsul dintre factorul de

meninereallmpilorpli factorul de meninerealaparatului deiluminatpa),qPi coeficientul de

luminan (mrime cunoscut, n funcie de tipul sursei i de unghiurileE iF),EPi nivelul de

iluminare n punctul Pi .

Relaia (5.1) poate fiscris isub forma

2

3cos

H

IqpL

cPitPi

K! K . (5.2)

Intensitatea luminoas IcK a sursei de lumin, n direcia K este cunoscut din curba fotometric

indicat deconstructorulcorpului deiluminat pentrusursastandard de 1000 lm

10001000

J! KK cc II , (5.3)

WO

H

T

S

H

T

O

S

a

WO

H

T

SH

T

O

b)

Fig. 5.3.Iluminatstradalbilateral:a) dispunerealternat; b) dispunere faa n fa


44/7344

n care J este fluxul luminos al sursei utilizate, iar (IcK)1000 se citete din curba indicat de

constructor.

ncazulgeneral, ncaresuntmaimultesurse delumin,luminaatotal (LPi)totalrezult prinnsumareacontribuiilorcelornsurse delumin

!

K !n

k k

kcktPiH

IrpL

12total 1 . (5.4)

n relaia (5.4) s-a considerat c toate sursele au acelai coeficient de meninerept i s-anotatcurkexpresia factorului deluminan redus

rk = qPicos3

K. (5.5)Valorile factorului deluminan redussunttabelate pentru fiecaresurs i diferitevaloriale

unghiurilorE,F iK.

Alegerea surselor de lumin se face pebaza relaiei (5.4), printr-un calcul iterativ. Soluia

obinut severific din punctul devedereal factorului deneuniformitatelongitudinal,al factorului

deneuniformitatetransversal ial factorului deneuniformitateglobal, pentruuninterval dintre doistlpisuccesivi, peaceeai parte.

5.1. Aparate de iluminat pentru exterior

Aparatele de iluminatau rolul deaasigura redistibuia i transmisia fluxului luminos emis

desursa (sursele) delumin.

Unaparat deiluminatcuprinde n principalurmtoareleelemente:

Sk

O

xk

k

Sk

S Pi

xi

x

0,25

0,5

1,0

d= 60mO

1,5 m

i

I

I

H

F

IcK

Pi

Fig. 5.4 Calcululinstalaiilor deiluminatexterior


45/7345

y dispozitivul optic,careconinesursa (sursele) de lumin,unulsau mai multe reflectoare,

difuzorul iecranul de protecievizual;

yarmturamecanic, prevzut pentru prindere i proteciemecanic;yelementeauxiliare (circuite dealimentarecuenergieelectric,elemente de reglare,bloc de

pornire).Uncorp deiluminateste definit n principiu prin (fig. 5.5):

axa de referin;axa optic; randamentulluminosL

l

L

n *

*!L , (5.6)

ncare*Leste fluxulluminosemis deaparatul deiluminat; *l fluxulluminosemis deuna dintre

celensurse delumin plasate ninteriorulaparatului deiluminat.

Clasificareaaparatelor deiluminat:

y din punct de vedere mecanic: 12 clase IKxx, n care

grupul de cifre xx indic energia (J) ocului pe care l poatesuportacorpul (clasa 00 neprotejat);

y din punct de vedere electric: 4 clase 0, I, II, III n

funcie de nivelul de protecie la electrocutare (clasa 0

neprotejat);

y din punctul de vedere al repartiiei intensitii

luminoase: 10 clase BZx (BZ1 curba fotometric cea mai

ngust).

Unghiul de protecie vizual prezint o importan

deosebit pentruevitarea orbirii deinconfort. Se defineteunghiul de protecieH (fig. 5.5) ca fiind

unghiullimit subcaresursa delumin devinevizibil observatorului.

Orbirea deinconforteste determinat n primul rnd de repartiianeuniform aluminanelory factorul deneuniformitateglobalkgalluminanelor petoat zona decarosabil

edg

L

Lk min! , (5.7)

n careLmin este luminana minim pe toat zona de carosabil, iarLmed este valoarea medie a

luminanei;

y factorulkl deneuniformitatelogitudinal peaxastrzii

max,

min,

l

ll

L

Lk ! , (5.8)

ncareLl,minesteluminanaminim peaxastrzii,iarLl,max luminanamaxim peaxastrzii.

I N

Axavertical

Axa dereferin

Axaoptic

Reflector

Sursa delumin

Fig. 5.5.Caracteristicialeunuiaparat deiluminat.


46/7346

Se consider c rezult un iluminat corespunztor dac kg u 0,4, pentru care probabilitatea

de observarea obiectelor pecarosabileste peste 80% i dac klu 0,7.

Pentru evaluarea orbirii de inconfort se folosete factorulG avnd o expresie empiric de

calcul icareia nconsideraieurmtoarelemrimicaracteristice:

yculoareasursei delumin;

yluminanamedie pecarosabil;

y nlimea demontareasurselor delumin;

ynumrul desurse delumin montate peun kilometru de drum (efectul de flicker).

5.2 Dimensionarea circuitelor electrice ale instalaiilor de iluminat

Diametrulconductoarelorcircuitelorelectricecarealimenteaz instalaii deiluminattrebuie

alesastfel nct pn labornele lmpiis nu rezulte o cdere mai mare de 2,5% fa de tensiunea

nominal (230 V).

5.3. Instalatii de iluminat cu surse cu incandescen

Instalaiile deiluminatcarecuprind numaisursecuincandescen sausurse fluorescentecu

compensarecomplet a puterii reactivesuntcaracterizate deun factor de putereP = 1.

n cazul unei singure lmpi (fig. 5.7),aflat la o distan ldetabloul dealimentare,cderea detensiune(Upoate ficalculatdin relaia

IA

lU

V!(

2. (5.9)

n relaia (5.9),V este rezistivitatea materialului (V = 17,84109;m pentru conductoare din cupru iV = 29, 78109;m

pentruconductoare dinaluminiu),Icurentulelectric dincircuit,Aariaseciuniitransversaleaconductorului.


U

P

A

lU

V!(

2, (5.10)

ncarePeste putereanominal (activ) almpii,iarUtensiuneanominal.

Fig. 5.6 Unghiul de protecievizual.

H

Corp deiluminatSurs delumin

U UL

I

l

L

Fig. 5.7. Schemacircuitului dealimentarea

uneilmpielectrice


47/7347

Deoarece(U= UULtrebuies fiemaimic dectvaloareaadmis (Ua, din relaia (5.10)rezult

U

P

U

lA

a

(

Ve

2. (5.11)

Se alege conductorul care prezint o arie standardizat a seciunii transversale mai maredectvaloarea rezultat din relaia (5.11).

Dac n circuitsunt mai multe lmpi cu incandescen (fig. 5.8) sau lmpi fluorescente cucompensaretotal a puterii reactive (factor de putereunitar),cderea detensiune(U, pentruultimalamp dincircuit, rezult

nn UUUUU ((((!( 121 (5.12)sau

nnnn lIlIlIlIA

U V

!( ''''2

112211 . . (5.13)

n relaia (5.13) s-a luat n consideraie c ntrg circuitul prezint aceeai arie a seciuniitransversale.


!

(

u

n

k

kka

lIU

A

1

'2

, (5.14)

ncare

!

!n

ki

ik II' . (5.15)

5.4. Dimensionarea circuitelor electrice n cazul lmpilor fluorescente

nstalaiile de iluminat cu lmpi fluorescente sunt caracterizate n mod obinuit printr-unfactor de putereP{ 1. Pentruacestelmpi (fig. 5.9) se poatescrie

IjXIRUUU L !!( . (5.16)

La dimensionareacircuituluiseconsiderUU ($( . (5.17)

Din fig. 5.9 se obineNN!( sincos 0 lXI

U . (5.18)

U ULn

In

Id

In-1

Idn-1Id1 Id2

I1 I2

LnLn-1L2L1

l1 l2 ln

Fig. 5.8 Circuitcumaimultelmpielectrice.

U UL

I

l

LUL

I

NRI

U

(U XI

R ; X

Fig. 5.9. Circuitulelectricaluneilmpia) i diagrama fazorialcorespunztoareb).


48/7348

n figura 5.9 i n relaia (5.18) se faceipotezac tensiunea icurentuluelectric dincircuit prezint ovariaie practicsinusoidal.


NNV

!( sincos2

0 lXIA

lU , (5.19)

ncareX0este reactana peunitatea delungimealiniei.Din relaia (5.19) rezult

N(N

usin

cos20 IlXU

IlAa

. (5.20)

ncazulmaimultorlmpi fluorescenteconectate nacelaicircuit (fig. 5.10) se poatescrie

nn UUUUU ((((!( 121 (5.21)sau

! !

NN

!(

n

k

n

k

kkkkkk IlXlIA

U

1 10 'sin''cos'

2(5.22)

i

!

!

N(

NV

un

k

kkka

n

k

kkk

IlXU

Il

A

1

0

1

'sin'

'cos'2

. (5.23)

6. Principalele condiii pentru un iluminat corespunztor

O lumin de calitate este necesar pentru realizarea unui mediu luminos optim n spaii

interioare i nexterior. La dimensionareainstalaiilor deiluminattrebuieavute nvedere o serie de

regulicareinflueneaz calitatealuminii realizate:

yunnivel deiluminat corespunztoreste determinant pentrueficienaactivitilor; odat cu

reducerea nivelului de iluminare scade eficiena activitii i crete probabilitatea erorilor sau

accidentelor;yoneuniformitateredusaluminanelor pe diferitelesuprafee determin condiii optime de

munc; un contrast prea redus sau prea puternic devine suprtor i conduce la obosirea ociului

uman;

ylimitarea fenomenului deorbireasigur condiiicorespunztoare demunc; fe

39647828-iluminat-curs-var2008-2

Documents