Elektro osvetljenje

Predmet: Elektronika sa elektrotehnikomSmer: Tehnika i informatika

S E M I N A R S K I R A D

: Elekto osvetljenje

S A D R A J

1 UVOD 32 SVETLOST42.1 Izvori svetlosti42.2 Osobine svetlosti62.3 Fotometrijske veliine63 OSVETLJENJE83.1 Vrste osvetljenja84 SIJALICA (ARULJA)104.1 Konstrukcija klasine sijalice104.2 Vek trajanja sijalice114.3 Reprodukcija boja124.4 Temperatura boje135 FLUORESCENTNE CEVI (NEONKE)146 KOMPAKTNE FLUORESCENTNE SIJALICE(TEDLJIVE SIJALICE)157 SLINOSTI I RAZLIKE IZMEU TEDLJIVIH I OBINIH SIJALICA177.1 Staklo187.2 Bakar187.3 Kalaj197.4 Volfram197.5 iva207.6 Olovo207.7 Antimon 207.8 Barijum217.9 Arsen217.10 Itrijum237.11 Jedinjenja forfora237.12 Jedinjenja vandijuma257.13 Torijum257.14 Plastika257.15 Saveti, ukoliko se sijalica razbije298 SPECIJALNE SIJALICE308.1 Halogene sijalice308.2 Reflektor sijalice319 LED TEHNOLOGIJA319.1 Prednosti upotrebe ledova za svetlosne izvore339.2 Nedostaci pri upotrebi led-ova3410 PRORAUN ELEKTRINOG OSVETLJNJA3611 STANDARDI KVALITETA3712 ZAKLJUAK3813 LITERATURA39

1 UVOD

Svetlost u svim njenim formamama, priguena, smirujua, prenaglaena ili napadna, predstavlja neophodan element kada je u pitanju dizajn enterijera i eksterijera. Kljuna taka mnogih arhitektonskih i dizajnerskih reenja je osvetljenost na nov i drugaiji nain. Svetlost koja je sposobna da objektima i ambijentu daje posebne vrednosti, danas je svakako vana.

U hladnim vremenskim periodima provedemo vie od 30% vremena pod vetackim osvetljenjem. To je dovoljan razlog da se vie pozabavimo osvetljenjem.

Osim toga ono uestvuje i u ukraavanju prostora u kome boravimo.

Kako bi smo se to prijatnije oseali pod odsjajem vetakih izbora svetlosti, neophodno je da pronaemo odgovarajue osvetljenje, za enterijer i eksterijer.

Prilikom kupovine lampe koje odgovaraju stilu cele prostorije koje dugo traju, koje se lako iste i odravaju i s kojima se moe spretno i lako rukovati. Pre bilo kakve konane odluke u pogledu pojedinih rasvetnih tela, treba planirati rasvetu za svaku prostoriju vodei rauna o njenom rasporedu i delovanju.

Brojne i raznovrsne lampe i sijalice u prodavnici mogu zbuniti kupca, ali u osnovi postoji samo nekoliko vrsta rasvetnih tela.

Slino je i sa tehnikom terminologijom koja esto zbunjuje strunjake, a kako ne bi laika.

2 SVETLOST

Svetlost je deo spektra elektromagnetnog zraenja iz opsega talasnih duina vidljivih golim okom.

U irem smislu termin svetlost se koristi da oznai elektromagnetno zraenje bilo koje talasne duine (na primer ultaljubiasti zraci, koje ovek ne vidi golim okom, a koji izazivajufluorescenciju raznih materijala, esto se nazivajucrnim svetlom).

ljubiasta380450 nm

plava450495 nm

zelena495570 nm

uta570590 nm

narandasta590620 nm

crvena620750 nm

Tabela 1 Spektar boja

Zbog razliitog biolokog sastava oka ovek i ivotinje ne vide odreenu boju isto. To je razlog to se za jainu svetlosti, osim fizike jedinice vat (Watt) upotrebljava i fizioloka jedinica lumen (lm).

Vidljiv deo elektromagnetnog spektra je talasnih duina od 380 do 780 nm (nanometara), odnosno frekvencije (uestanosti) od 41014Hz do 7,91014Hz.

2.1 Izvori svetlosti

Svetlosna jaina jednog svetlosnog izvora menja se sa posmatranim pravcem. Retki su svetlosni izvori kod kojih je svetlosna jaina u svim pravcima ista, tj. uniformni svetlosni izvori.

Prirodni uniformni svetlosni izvor je Sunce, a vetaki su svetlee kugle.

Za uniformni svetlosni izvor ukupan fluks je:

= I* 4

Vetaki izvori mogu biti:

Termiki rade na principu povienja temperature i sagorevanja (sijalice sa usijanim vlaknom, svee, gasne lampe)

Jonizujui rade na principu elektrinog pranjenja kroz pare i gasove (ivine i natrijumove sijalice)

Fluorescentni koriste osobinu luminscencije (ako se neka materija obasja nevidljivim ultraljubiastim zracima oni se transformiu u zrake vee talasne duine, na koje ne reaguje ljudsko oko.

Punktuelni izvor svetlosti predstavlja izvor ije su dimenzije dovoljno male u odnosu na rastojanje sa koga se posmatra. On zrai svetlosnu energiju podjednako u svim pravcima.

Svetlosna efikasnost () pokazuje efikasnost kojom se potroena elektrina energija pretvara u svetlo. Jedinica mere je lumen po vatu (lm/W).

Teorijski govorei, maksimum svetlosne efikasnosti koji se moe postii, sa svom energijom pretvorenom u vidljivo svetlo, je 683 lm/W.

Meutim, u praksi je to mnogo nia vrednost, izmeu 10 i 198 lm/W. Kako bi se utedela energije, treba birati proizvode sa visokom svetlosnom efikasnou.

SVETLOSNI IZVORISVETLOSNA EFIKASNOST (lm/W)

Sijalice sa uarenim vlaknom8-16

Tungsten halogene sijalice12-26

Fluorescentne sijalice45-100

Sijalice sa ivinom parom36-60

Sijalice sa halogenim metalima70-98

Natrijumove sijalice pod visokim pritiskom65-140

Natrijumove sijalice pod niskim pritiskom100-198

Tabela 2 Izvori svetlosti i njihova efikasnost

Prema Direktivi EZ 92/75/EEC, sijalice za domainstvo koje rade na glavnom naponu i fluorescentne sijalice za domainstvo moraju na svom pakovanju nositi energetsku nalepnicu koja pokazuje njihovu energetsku efikasnost.

Svetlosni izvori se klasifikuju na klase energetske efikasnosti od A do G.

Sijalice koje na svojoj ambali imaju oznaku A predstavljaju visoko-efikasni svetlosni izvor, dok su sijalice sa oznakom G neefikasni izvori svetlosti.

Slika 1 Eneregetska nalepnica

2.2 Osobine svetlosti

Svetlost istovremeno ispoljava osobine talasa i estica. Svetlosna estica - kvant je foton.

Jo od davnih vremena i mnogo pre Njutna poela su definisanja svetlosti, no on je tome posvetio posebnu panju, tako da se manje-vie njegovom zaslugom, danas za svetlost smatra da je ona dualne prirode,tj. talasne i korpuskularne. Odnosno, moe se rei da se svetlost moe istovremeno posmatrati kao snop elektromagnetnih talasa I snop estica.

Karakteristike svetlosti, shvaene kao talasi su:

intenzitet (proporcionalan amplitude talasa

frekvencija, talasna duina ili boja

polarizacija.

Talasna duina svetlosti se dovodi u vezu sa njenom frekvencijom preko konstante njene brzine :.

2.3 Fotometrijske veliine

Postoje 4 osnovne veliine: svetlosni fluks, svetlosni intenzitet, osvetljenost i sjajnost.

Svetlosni fluks () predstavlja ukupnu koliinu svetlosti koju emituje svetlosni izvor, odnosno svetlosna snaga. To je deo energije koju svetlost zrai u jedinici vremena:

= W/ t[lm].

Jedinica svetlosnog fluksa je lumen (lm).

Svetlosni intenzitet (I)predstavlja koliinu svetlosti, odnosno svetlosni fluks, u jedininom prostornom uglu. Moe se raunati po formuli:

I = /[cd].

Jedinica svetlosnog intenziteta je kandela (cd).

Osvetljenost (E) predstavlja svetlosni fluks po jedinici osvetljene povrine. Jedinica mere je luks (lx). Osvetljenost jedne take, odnosno beskonano male povrine, srazmerna je svetlosnom intenzitetu, a obrnuto srazmerna kvadratu rastojanja izmeu izvora i take posmatraa. Istovremeno tok (fluks) svetlosti se pojavljuje sa nekog izvora svetlosti meri se lumenima [lm], a oznaava slovom .

Osvetljenost se posmatra kao vektorska veliina koja se moe razlagati na razne naine, pa i predstavljati preko svoje horizontalne i vertikalne komponente.

r = h/cos

E = (I/h2)*cos2*cos

E= (I/h2)*cos3

Ako vie svetlosnih izvora osvetljava jednu povrinu, onda je osvetljaj jednak sumi svih osvetljaja.

= E1 + 2 + 3 + ...n = Ei.

Odnos fluksa i osvetljenosti dat je formulom:

= E A [lm],

gde je A [m2] povrina koja se osvetljava.

Sjajnost (L) je jedina fotometrijska veliina koju oko neposredno osea, pa predstavlja merilo svetlosnog utiska. Sjajnost neke take svetlee povrine se u zadatom pravcu definie kao odnos svetlosnog intenziteta koji u datom pravcu emituje elementarna svetlea povrina oko te tane i ortogonalne projekcije te elementarne povrine na ravni normalnoj na pravac posmatranja. Jedinica mere je cd.

3 OSVETLJENJE

Kako e boje, razne ploe i oblici u stambenom prostoru delovati na ljudsko oko zavisi od prirodne ili vetake svetlosti.

Matovita i kvalitetna rasveta pridaje znaaj celokupnom izgledu domainstva.

Oblici, veliina i prijatnost boravka u odreenom prostoruzaista zavise od vrste svetlosti kojom je prostor osvetljen.

U planiranju rasvete treba voditi rauna podjednako o prirodnoj i vetakoj rasveti.

Moda zvui paradoksalno, ali neophodno je razmestiti nametaj u stanu pre izbora rasvete i postavljanja rasvetnih tela. U dnevnoj sobi se ne treba previe oko toga zamarati, ali u kuhinji, gde je rasveta povezana s odredjenim aktivnostima neophodna je preciznost. Takoe je neophodno voditi rauna i o spoljanjoj rasveti van kue: ispred ulaznih vrata, u garai itd.Odnos svetla i senke takoe igra vrlo vanu ulogu u osvetljavanju prostorija. Boravak u ravnomerno osvetljenim prostorijama s malo ili nimalo senke brzo postaje zamaraju.

Struktura i boja osvetljene povrine menjaju se u zavisnosti od vrste i jaine svetlosnog izvora i ugla pod kojim svetlost pada na nju. Neravan zid obasjan ravnom, punom rasvetom postaje ravan, gubi se trea dimenzija. Zid osvetljen iskosa, pomou usmerenog svetlosnog snopa, izgleda sasvim drugaije.

Na slian nain se menja i boja osvetljene povrine, ali u tome dodatnu ulogu imaju jaina svetlosti i vrsta sijalice.

3.1 Vrste osvetljenjaNajbolje je u jednom prostoru kombinovati vie vrsta osvetljenja:

Direktno osvetljenjeIzvor svetlosti je upravljen direktno na odredeni predmet ili mesto koje treba osvetliti. Na primer to je sluaj kod lampe iznad slike ili lampe na radnom stolu. Ta vrsta osvetljenja je jaka i stvara igru senki. to je vie udaljeno, vea povrina je osvetljena i manji je intenzitet osvetljenja.

Indirektno osvetljenjeOno ne osvetljava odreenu taku ve stvara atmosferu. Tu je svetlost usmerena ka povrini kao to je zid ili plafon koja ga odbija nazad. Treba izbegavati da ta povrina bude previe sjajna (ogledalo ili lakirana slika npr) poto ce osvetljenje postati zaslepljujue. Ovakav tip osvetljenja prave zidne ili podne lampe usmerene ka plafonu.

Difuzno osvetljenjeOvo osvetljenje je oseneno nekim difuzerom kao to je nepolirano staklo, papir ili pergament, ne zaslepljuje i ak se moe direktno gledati. Njegova svetlosna mo najcece nije suvie jaka, te je ono pre svega dekorativno. Vei broj svetlosnih predmeta ostvarenih u kreativnim oblicima i materijalima emituju veoma blage svetlosne zrake i spadaju u dekoraciju prostora. Jedna prednost: nelomljivi su.

Meano osvetljenjeIstovremeno direktno i indirektno.Koristi se, dakle, svuda pomalo. Takav je slucaj sa visilicama, lusterima ili podnim lampama otvorenim na vrhu koji direktno osvetljavaju zonu iznad koje su postavljeni, ali takode reflektuju svetlost o plafon stvarajui indirektno osvetljenje.

Treba voditi racuna da se ne stvaraju nepotrebne i neprijatne senke.

Izvor svetlosti postavljen direktno iznad ili malo ispred mesta za sedenje stvara neprijatne senke kad se osoba koja tu sedne nagne napred. Treba ga postaviti skroz napred (zid radnog stola, centar trpezarijskog)

Uvek prvo isprobajte sve varijante koje vam padnu napament, proverite da li zaslepljuju i kakve se senke prave pre nego to fiksirate izvor svetlosti za to mesto.

Izvori svetlosti od peskiranog stakla cine harmonican spoj sa hladnim koloritom.

Nasuprot tome, tople boje su istaknute inkadescentnim osvetljenjem slabijeg intenziteta.

4 SIJALICA (ARULJA)

Najee se kae da je Tomas Edison (Thomas Edison) izumeo klasinu sijalicu. Meutim, on nije bio prvi koji je konstruisao sijalicu. Zapravo, istoriari nauke smatraju da su ak 23 pronalazaa pre Edisona dola do uspelog reenja elektrine lampe.

Edisonova sijalica bila prva koja je doivela iroku primenu. Razlog njegovog uspeha bio je zato to je upotrebio uinkovitiji materija, postigao vei vakum u balonu, pa samim ti i veu elektrinu otpornost sijalice.

Klasina elektrina sijalica (arulja) je vetaki izvor svetlosti, koja nastaje kada elektrina struja prolazei kroz tanku nit zagreje nit do usijanja. Onda poinje emitovanje svetlosti. Emitovanje svetlosti prourokovano je toplotom.

Na tritu ih ima u hiljadama oblika i boja, ali je princip njihovog funkcionisanja isti kao u Edisonovo doba.

Klasine sijalice proizvode se u razliitim veliinama i razliitog su napona (1.5 oko 300 volti (V)). Imaju nisku proizvodnu cenu, jer su jednostavne konstrukcije.

Volframove sijalice su jednostavni ureaji koji ne zahtevaju nikakvu naroitu opremu za funkcionisanje, a mogu da rade i sa jednosmernim i sa naizmeninim izvorima struje.

4.1 Konstrukcija klasine sijalice

Klasina elektrina sijalica sastavljena je iz staklenog balona sa volframovom arnom niti kroz koju protie elektrina struja. Kontaktne ice koje prolaze kroz stakleno postolje povezane su sa arnom niti. Potporne ice usaene u staklenu osnovu dre volframovu nit. Stakleni balon je napunjen sa inertnim gasom kao to je argon, s ciljem da se smanji isparavanje arne niti. Uloga staklenog balona je da sprei metalnu nit da doe u dodir sa koseonikom iz vazduha. U suprotnom, bila bi brzo unitena.

Elektrina struja zagrije volframovu nit do oko 2.000 K to 3.300 K, dosta nie od volframove take taljenja, 3.695 K. Temperatura niti zavisi od oblika i veliine niti te jaine struje koja protie kroz nit. Uarena nit emituje svetlo priblino stalnog spektra.

Najee snage sijalica koje su na tritu su: 25, 40, 60, 75, 100 vati (W).

Naravno, raspon snage sijalica koje se proizvode je dosta vei, 0,1 do 10.000 (W).

Slika 2 Konstrukcija elektrine sijalice

Metalna kapica na uem delu staklenog balona je u obliku navoja, tzv. Bajonet osnove. Kontakti u sijalinom grlu omoguavaju da elektrina struja doe preko sijaline metalne osnove dalje preko dva iana kontakta do arne niti. Kako bi stepen iskorienja bio vei, arna nit je u obliku tanke spirale. Zbog ovakvog dizajna smanjeno je isparavanje volframa.

Interesantan podatak je da je razvuena spirala 60 vatne sijalice od 120 volti, dugaka 58 cm.

Elektrina energija protie kroz volframovu nit koja emituje kontinualni spektar svetlosti u svim pravcima. Za razliite voltae, ona ima razliitu efikasnost, ali se uobiajeno smatra da vie od 90 odsto elektrine energije potroi na toplotno zraenje, dok se u svetlost pretvara manje od 10 odsto.

Tako obina sijalica od 100W, koja zrai fluks od oko 1700 lumena, dnevno u proseku moe da potroi 1 kWh struje.

4.2 Vek trajanja sijalice

Vek trajanja sijalice pokazuje koliko sati sijalica moe da radi pod standardnim radnim uslovima.

Negativni inioci kao to su: kolebanje glavnog napona, praina, vlaga, drmanjetoplota u okruenju uestalost paljenja i gaenja sijalice mogu smanjiti vek trajanja sijlice.

Kvalitet komponenti kao to su starteri i balasti takoe utie na vek trajanja sijalice.

Sa poveanjem rada sijalica smanjuje se njihova efikasnost. Tako da se, iz ugla utede, preporuuje zamena sijalica kada smanjenje efikasnosti dostigne 70% umesto da se eka da istekne njen pun vek trajanja.

SVETLOSNI IZVORIVEK TRAJANJA SIJALICE (h)

Sijalice sa uarenim vlaknom1000

Tungsten halogene sijalice2000-4000

Fluorescentne sijalice4000-15000

Sijalice sa ivinom parom6000-8000

Sijalice sa halogenim metalima5600-6500

Natrijumove sijalice pod visokim pritiskom10000-15000

Natrijumove sijalice pod niskim pritiskom12000-20000

Tabela 3 Svetlosni izvori I njihov vek trajanja

4.3 Reprodukcija boja

U zavisnosti od mesta i svrhe, vetako svetlo trebalo bi da prui dobru reprodukciju boja jednako kao na prirodnoj dnevnoj svetlosti.

Kvalitet reprodukcije bojeGrupa reprodukcije bojeIndex reprodukcije bojeTipina sijalica

Odlian1 A90Tungsten halogena sijalica

Vrlo dobar1 B80 - 89LUMILUX fluorescentna sijalica

Dobar2 A70 - 79Standardna fluorescentna sijalica (25)

Zadovoljavajui2 B60 - 69Standardna fluorescentna sijalica (20,23,30)

Dovoljan340 - 59Sijalice sa ivinom parom (HQL)

Lo439Natrijumove sijalice pod visokim i niskim pritiskom

Tabela 4 Kvalitet reprodukcije boja

Reprezent kvaliteta svetlosti koju svetlosni izvor proizvodi jeste njen indeks reprodukcije boja (Ra).

Indeks reprodukcije boja je uporeivanje obojenosti predmeta pod svetlosnim izvorom koji se meri i njegove obojenosti pod referentnim svetlosnim izvorom.

Svetlosni izvor koji ima Ra vrednost 100 odlino pokazuje sve boje. to je manja Ra vrednost, loija je reprodukcija boja.

4.4 Temperatura boje

Boja svetla sijalice naziva se temperatura boje.

Grafik 1 Temperatura boje

Postoje tri osnovne grupe temperatura boje:

toplo belo < 3300 K;

neutralno belo 3300 K 5000 K

dnevna svetlost > 5000 K.

5 FLUORESCENTNE CEVI (NEONKE)

Fluorescentne sijalice su veoma ekonomine i imaju efikasnost do 104 lm/W. Pored povoljnih energetskih karakteristika, dodatnu prednost predstavljaju i razliite temperature boje svetlosti.

Lako ete izabrati najbolju boju svetlosti za svaki postavljeni radni zadatak. Postoji veliki izbor snaga, duina, oblika (prave, cevaste, U-oblika) koje obezbeuju optimalno reenje za razliite primene.

TL5 fluorescentne sijalice predstavljaju jednu od najveih inovacija iz grupe fluorescentnih sijalica. Mali prenik od 16 mm doputa im ugradnju u tanje, efikasnije i stilizovanije svetiljke. Pojavljuju se u 5 razliitih tipova: HE (Visoka efikasnost), HO (Visok svetlosni fluks), okrugle, HO de Luxe (Visok sv. fluks de Luxe) and HO Colored (Visok svetlosni fluks u boji).

TL-D fluorescentne sijaliceimaju prenik od 26mm i postoje u vie razliitih kategorija. Sijalice TL-D Super 80 imaju dobru reprodukciju boja (Ra>80) i niske trokove investicije i odravanja, TL-D de Luxe Pro imaju odlinu reprodukciju boja (Ra >90), dok standardne TL-D imaju standardnu reprodukciju boja (Ra