PROBLEME GENERALE ALE SURSELOR ELECTRICE

PROBLEME GENERALE ALE SURSELOR ELECTRICE

Evolutia surselor electrice de lumina

Sursele electrice de lumina sunt acelea la care emisiunea luminoasa se obtine cu ajutorul energiei electrice .

Clasificarea surselor electrice de lumina se poate face dupa mai multe criterii:

mecanismul radiatiei luminoase (surse cu incandescenta , surse cu descarcari electrice surse cu arc) ;

temperatura de culoare a sursei luminoase ;

culoarea luminii emise (surse de lumina alba, surse de lumina colorata) ;

puterea electrica ;

tensiunea de alimentare ;

natura mediului in care are loc descarcarea ( in cazul surselor cu descarcari in gaze) ;

destinatie si utilizare.

In anul 1801 Davy H. a pus in evidenta existenta efectului luminos al curentului electric in gaze. In anul 1802 Petrov V. V. emite ideea folosirii luminii radiate de catre arcul electric in scop de iluminat . Un pas important in introducerea arcului electric pentru iluminat se face in anii 1877-1878 cand Iablocikov P.N. construieste prima lampa cu arc stabil.

Pentru a crea radiatii luminoase, Jobart A. a emis in 1838 ideea de a folosi incandescenta in vid a unui baston subtire de carbune. Prima lampa cu incandescenta cu filament din carbune a fost construita de catre Hebell in anul 1846, iar ulterior Lodighin A.N. a perfectionat-o dandu-i si primele utilizari practice. In anul 1879 Edison Th. A. construieste lampa cu filament de carbune, cu vid in interiorul balonului si de asemenea rezolva problema alimentarii mai multor lampi electrice de o sursa centrala de energie electrica.

In anul 1890 Lodighin A.N. construieste lampa cu filament din wolfram. Auser K . realizeaza lampa cu filament iar in 1905 Halece realizeaza filamentul din tamtal.

In anul 1851 Hittorf J .W. si ulterior Geiseler H. pe baza experientelor efectuate, au indicat posibilitatea de a obtine radiatii luminoase folosind descarcarea electrica in gaze. In anul 1893, Moor utilizeaza pentru iluminat tuburi cu descarcare electrica in gaze.

Au aparut tuburile fluorescente cu electrozi calzi si reci, care s-au utilizat in anul 1938 la iluminatul oraselor San Francisco si New York.

La noi in tara in anul 1882 s-a folosit in Bucuresti iluminatul electric cu incandescenta, iar la 1 noiembrie 1884, in orasul Timisoara, s-au introdus lampile cu arc electric in iluminatul public.

In ultimii ani s-au obtinut realizari valoroase prin care se perfectioneaza sursele electrice de lumina. De asemenea se efectueaza cercetari prin creearea de noi surse cu performante superioare.

In acest, sens literatura de specialitate, prezinta lampile cu xenon, lampile cu incandescenta cu halogeni, lampile atomice, panourile electroluminescente.

Puterile unitare ale lampilor fabricate in mod curent au atins 20 kw ceea ce permite iluminarea in conditii economice a obiectelor de suprafata mare : aeroporturi, stadioane, piete, santiere etc.

2 Probleme generale ale iluminatului

Fotometrie

Lumina este radiatia electromagnetica capabila sa produca prin intermediul organului vizual (ochiul) o senzatie vizuala. Radiatiile vizibile sau luminoase aranjate in ordinea lungimilor de unda determina spectrul radiatilor vizibile, cuprins aproximativ intre =0,4µm si = 0,76µm(violet, albastru, verde, galben, portocaliu, rosu).

Lumina este caracterizata prin marimi energetice si fotometrice. Fiecarei marimi energetice ii corespunde o marime fotometrica. Marimile fotometrice sunt marimi fizico-fiziologice. Ochiul omenesc nu este la fel de sensibil pentru radiatiile din spectrul vizibil. Cosiderand radiatii de acelesi flux energetic, in intervalul = 0,4-0,76µm exista o radiatie de o anumita lungime de unda = 0,556 µm fata de care sensibilitatea ochiului este maxima in conditiile regimului de vedere diurn.

Pentru fiecare observator se poate trasa curba eficacitatii luminoase relative spectrale care este diferita pentru regimul de vedere diurn. In cazul unor situatii intermediare vederea se numeste mezopica, iar curbele corespunzatoare sunt intermdiare intre cele doua curbe extreme .

Determinarile efectuate pentru un numar mare de observatori, au permis definirea observatorului fotometric de referinta.

Marimi si unitati fotometrice utilizate in tehnica iluminatului

a. Fluxul luminos

Fluxul luminos reprezinta fluxul de energie radianta evalut dupa senzatia vizuala pe care o produce. Legatura dintre fluxul luminos (w) si fluxul de energie radianta_e(w) se realizeaza prin curba eficacitatii luminoase relative spectrale.

b.Intensitatea luminoasa

Intensitatea luminoasa I a unei surse punctiforme de lumina intr-o directie data este raportul dintre fluxul luminos elementar d emis intr-un unghi solid elementar din jurul directiei considerate si acel unghi solid elementar d

I

Unitatea de intensitate luminoasa este candela si corespunzator relatiei avem 1 cd =. Candela este a sasea unitate fundamentala in Sistemul International de unitati alaturi de : m, kg, s, A si k. Marimea fundamentala in fotometrie este fluxul luminos. Deoarece realizarea unui etalon de flux luminos este dificila, s-a ales marimea fundamentala in sistemul SI o marime derivata, intensitatea luminoasa, a carei etalon s-a putut realiza experimental in conditi bune.

Daca fluxul luminos emis de sursa este uniform repartizat in unghiul solid , intensitatea luminoasa a sursei respective este aceeasi ca valoare oricare ar fi directia considerata in interiorul unghiului solid Se scrie relatia

I =

c. Luminanta

Luminanta L este marimea fotometrica perceputa direct de ochi si se refera atat la suprafetele surselor de lumina cat si la suprafetele illuminate.

Unitatea de luminanta este nitul (nt) sau candela pe metru patrat

1 nt = ().

d. Iluminarea

Iluminarea E a unei suprafete intr-un punct al sau este raportul dintre fluxul luminos d primit de o suprafata elementara din jurul acelui punct si acea suprafata elementara dS₂ .

E =

Uniatea de iluminare este luxul (lx) si corespunzator relatiei avem 

1 lx =

Daca fluxul luminos Ф este uniform repartizat pe suprafata S₂ iluminarea suprafetei are valoarea

E =

e.Eficacietate luminoasa

Eficacietate luminoasa e₁ a unei surse de lumina este raportul dintre fluxul luminos emis si puterea consumata de sursa.

Unitatea de masura a eficacitatii luminoase este lumenul pe watt (), definit ca eficacitatea luminoasa a unei surse care emite un flux luminos de un lumen, pentru o putere consumata de un watt.

f. Fluxul luminos incident

Fluxul luminos incident _i care cade asupra unui corp, intr-un caz general, se imparte in trei parti : o parte este reflectata de suprafata corpului _r alta este absorbita de corp _a , si a treia este transmisa prin corp _t

_{r a} _t = _i

este factorul de reflexie ;

factorul de absorbtie ;

factorul de transmisie .

Acesti trei factori variaza cu lungimea de unda λ si cu temperatura absoluta T a corpului. Ca urmare relatia se poate scrie :

r_{λ, T} + a_{λ , T} + t _T

Pentru a caracteriza variatia factorului de reflexie, de absortie si de transmisie cu lungimea de unda se foloseste denumirea de factor spectral de reflexie, de absortie si de transmisie.

Corpurile pot reflecta sau transmite o radiatie luminoasa in mod direct sau regulat (unei raze incidente ii corespunde o singura raza reflectata sau refractata ) si in mod difuz (razele sunt reflectate sau refractate in mai multe directii ).

La reflexia si transmisia mixta factorul fotometric de reflexie are doua componente .

Valoarea inversa a factorului de transmisie reprezinta opacitatea :

o =