Surse de lumina artificiala si recomandari de utilizare

Surse de lumina artificiala si recomandari de utilizare

Alegerea tipului sursei luminoase pentru iluminatul interior se face pe baza caracteristicilor tehnico-economice ale acestora si in functie de specificul incintei in care se realizeaza iluminatul artificial [3].

Lampile cu incandescenta (tabelul 2), din ce in ce mai putin utilizate in iluminatul interior, au ca principale avantaje pretul de cost scazut, usurinta de montaj, alimentare directa la reteaua de joasa tensiune, o buna redare a culorilor, gama variata de forme, dimensiuni, puteri, comportare relativ buna la vibratii, posibilitate simpla de reglare a fluxului luminos, factor de putere unitar si caracteristica liniara (nu introduce perturbatii in reteaua electrica de alimentare pe durata functionarii).

Principalele dezavantaje ale acestor lampi si care determina limitarea utili­zarii lor in viitor, sunt: durata redusa de viata, eficienta luminoasa redusa (fig. 4), variatia pronuntata a fluxului luminos la variatia tensiunii de alimentare, luminanta mare (peste 700 cd/cm²) necesitand utilizarea de sisteme optice pentru limitarea fenomenului de orbire la privirea directa a sursei. De asemenea, temperatura balonului este relativ ridicata (circa 150 C) ceea ce impune limitari la utilizarea in incaperi cu pericol de incendiu sau explozie.

Lampile cu incandescenta cu ciclu regenerativ de halogeni sunt caracterizate de o durata de viata practic dubla fata de lampile normale cu incandescenta, o eficienta luminoasa practic dubla si mentinerea practic constanta a fluxului emis pe toata durata de viata. Datorita temperaturii ridicate a balonului (500 C), ceea ce necesita un soclu special pentru lampa, si costului relativ ridicat, utilizarea acestor lampi este limitata pentru scopuri speciale.

Lampile cu descarcare in vapori de joasa presiune (tuburi fluorescente) sunt in prezent larg utilizate in realizarea instalatiilor de iluminat interior. Au ca principal avantaj o eficienta luminoasa ridicata (fig. 5), posibilitatea alegerii culorii adecvate (tabelul 3) a luminii emise (prin alegerea corespunzatoare a stratului fluorescent plasat pe partea interioara a tubului de descarcare, o larga gama a fluxurilor emise, posibilitatea realizarii unor surse estetice, luminanta redusa (3 cd/cm²).

Avand o caracteristica neliniara, aceste surse de lumina determina perturbatii in reteaua electrica de alimentare (armonici), iar prezenta balastului inductiv conduce la un factor de putere redus (in cazul lampilor normale), ceea ce impune prezenta unui condensator la borne pentru imbunatatirea locala a factorului de putere.

Tabelul 2

Principalele caracteristici ale diferitelor tipuri de lampi

La realizarea practica a instalatiei este necesar a lua in consideratie limitarea efectului stroboscopic (pentru lampile normale).

Tabelul 3

Corelatia dintre culoarea aparenta si

temperatura de culoare

Utilizarea balastului electronic pentru aceste lampi practic elimina efectul stroboscopic dar amplifica neliniaritatea receptorului si deci perturbatiile sub forma de armonici in reteaua electrica de alimentare.

Lampile compacte (CFL) sunt in principiu identice cu lampile fluorescente normale, diferenta constand in puterea, in general redusa, si forma specifica. Sunt destinate in primul rand pentru inlocuirea lampilor cu incandescenta normale, deoarece nu necesita modificari ale instalatiei existente. Din punctul de vedere al fluxului luminos emis corespondenta celor doua tipuri de lampi este indicata in tabelul 4. Fiind prevazute in mod uzual cu balast electronic, nu apare inconfortul determinat de efectul stroboscopic dar determina perturbatii sub forma de armonici in reteaua electrica de alimentare. Lampa este caracterizata de o luminanta relativ redusa (3 cd/cm²).

Utilizarea lampilor fluorescente compacte in locul lampilor incandescente si in general utilizarea de lampi performante poate fi evaluata si prin efectul benefic al reducerii emisiei de CO₂ determinata de reducerea consumurilor de energie electrica pentru acelasi efect util (fig. 6).

Tabelul 4

Corespondenta lampilor compacte cu lampile cu incandescenta

Lampile cu descarcare in vapori de sodiu de joasa presiune (tabelul 2) emit radiatii luminoase in domeniul de acuitate maxima a ochiului uman, avand  o eficienta luminoasa ridicata (circa 200 lm/W) dar o redare slaba a culorilor (R_a 20), impun pozitia de functionare orizontala (± 15 grade), necesita corpuri de iluminat de constructie speciala. Se utilizeaza in special pentru iluminatul decorativ precum si al parcarilor, tunelurilor rutiere, autostrazilor, incrucisari rutiere, depozite, obiective industriale, obiective arhitecturale.

In montaje experimentale pentru acest tip de lampi s-a obtinut o eficienta energetica de (300 400) lm/W (spectru monocromatic 589 nm).

Lampile cu descarcare in vapori de mercur de inalta presiune sunt utilizate in principal la iluminatul incaperilor de dimensiuni mari (hale, sali de sport, sali de spectacol etc.) dar si la iluminatul decorativ. Sunt caracterizate de un flux luminos relativ mare intr-o sursa luminoasa de dimensiuni relativ mici, eficienta luminoasa relativ, durata mare de viata, o buna redare a culorilor.

Principalele dezavantaje al acestor lampi sunt: timpul ridicat de lansare si relansare (circa 5 minute), costul relativ ridicat, caracteristica neliniara, ceea ce determina perturbatii sub forma de armonici in reteaua electrica de alimentare, factor de putere redus datorita balastului inductiv si deci necesitatea de a conecta la borne un condensator pentru imbunatatirea  factorului de putere. Datorita eficientei reduse, acest tip de lampa este utilizat din ce in ce mai putin.

Lampile cu halogenuri metalice ofera posibilitati largi privind modificarea spectrului luminii emise, de la un spectru monocromatoc la un spectru continuu, asigurand astfel un conform luminos adecvat locului de lucru.

Lampile cu halogenuri metalice (metal halide) sunt de fapt o varianta a lampilor cu descarcare in vapori de mercur de inalta presiune in care sunt introduse ioduri, bromuri sau fluoruri care permit o imbunatatire a caracteristicilor colorimetrice ale sursei de lumina.

La realizarea acestor lampi se are in vedere faptul ca halogenurile multor metale se evapora la o temperatura mult mai redusa decat metalul component si nu au un efect coroziv asupra tubului de descarcare. In tubul de descarcare se introduce, ca si in cazul lampilor cu mercur, argon si mercur, si in plus halogenuri de iod, brom, clor.

Dupa amorsarea descarcarii in argon si apoi in vaporii de mercur, la atingerea temperaturii de lucru, halogenura metalica trece partial in stare de vapori. In zona canalului de descarcare, unde temperatura este de cateva mii de K, halogenura se descompune, iar atomii metalului datorita procesului de excitare si revenire determina o emisie importanta specifica metalului respectiv. In zona temperaturilor mai reduse (suprafata interioara a tubului) are loc recompunerea halogenurii si astfel reluarea ciclului.

Pentru a asigura eficienta lampii este necesar a fi indeplite doua conditii principale:

in descarcare trebuie sa existe o concentratie suficienta a vaporilor metalici pentru a asigura spectrul de radiatie dorit;

temperatura peretilor tubului de descarcare trebuie sa fie suficient de ridicata (800 900˚C pentru halogenurile de Thaliu, Indiu, Scandiu).

Datorita ciclului regenerativ din tubul de descarcare apare posibilitatea introducerii de metale agresive (Natriu, Litiu, Cesiu, Cadmiu, Zinc etc.) care in forma naturala determina corodarea rapida a tubului din cuart dar sub forma de halogenuri nu afecteaza materialul tubului.

Utilizarea halogenurilor permite obtinerea unei largi palete de elemente chimice care pot fi folosite pentru controlul spectrului luminii radiate.

Desi cantitatea de metal din interiorul tubului este relativ redusa, spectrul luminii emise este determinat in mare masura de acesta, avand in vedere ca prezinta o energie de ionizare inferioara mercurului. Vaporii de mercur au rolul in special de a asigura stabilitatea canalului de descarcare electrica.

Unele metale determina un spectru practic monocromatic: natriu (589 nm), taliu (535 nm); indiu (435 nm si 410 nm), iar altele asigura un spectru practic continuu: scandiu, titan, staniu etc.

Caracterul spectrului luminii emise depinde in mare masura si de conditiile de descarcare electrica. Astfel indiul, la presiuni ridicate, determina un spectru practic continuu in domeniul lungimilor de unda mari (spectrul rosu).

In prezent cel mai utilizate combinatii de halogenuri sunt: iodura de Natriu, Taliu si Indiu, iodura de Natriu, Scandiu si Thoriu, bromura de Dysprosiu, Holmiu si Tuliu.

Datorita spectrului larg al acestor lampi rezulta o eficienta energetica relativ ridicata

lampa cu iodura de Dysprosiu (400 W) asigura h = 70 80 lm/W siR_a ≥ 80;

lampa cu iodura de Staniu asigura h = 50 60 lm/W dar R_a ≥ 90.        

In prezent se preconizeaza realizarea unor lampi cu halogenuri metalice cu eficienta luminoasa h = 100 120 lm/W si o durata de viata de peste 10 000 ore.

Lampa cu vapori de sodiu de inalta presiune este larg utilizata in iluminatul arterelor cu circulatie auto, avand ca principal avantaj acuitatea ridicata a ochiului uman la spectrul radiatiei luminoase emise. De asemenea, este utilizata pentru iluminatul decorativ interior. Dezavantajul principal consta in redarea slaba a culorilor. Ca si celelalte lampi cu descarcare in vapori metalici de inalta presiune, prezinta caracteristica nelineara si un factor de putere redus, ceea ce impune rezolvarea problemelor de imbunatatire a factorului de putere.

Lampa cu descarcare in xenon, la presiune ridicata sau foarte ridicata, are principalul avantaj ca asigura un spectru practic continuu, de la 200 nm pana la 1500 2000 nm si deci o foarte buna redare a culorilor. Datorita stabilizarii descarcarii in zona curentilor mari, aceste lampi nu necesita balast.