TEHNIČKA ŠKOLA-NOVI PAZAR-

DIPLOMSKI RAD

TEMA:SIJALICE

-VRSTE I NAMENA-

Mentor: Kandidat:Prof. Hranislav Mihajlović Amel Muminović

Novi Pazar,2012.god

DIPLOMSKI RAD

SADRŽAJ

Uvod................................................................................................................................................3

1.Sijalica..........................................................................................................................................4

2.Istorija klasične sijalice.................................................................................................................5

3.Početak komercijalizacije.............................................................................................................6

4.Konstrukcija..................................................................................................................................7

5.Štedljive sijalice............................................................................................................................8

6.Električni izvori svetlosti............................................................................................................10

6.1 Sijalice sa užarenim metalnim vlaknom:.............................................................................10

6.2 Sijalice sa metalnim parama................................................................................................13

6.3 Fluoroscentna sijalica...........................................................................................................16

6.4 Svetleće cevi........................................................................................................................18

7. Zaključak...................................................................................................................................20

Literatura........................................................................................................................................21

2

DIPLOMSKI RAD

Uvod

Postoji jedna anegdota o pronalazaču sijalice Tomasu Edisonu. Jednom prilikom se požalio Albertu Ajštajnu da ne može pronaći potencijalnog pomoćnika jer nijedan kandidat ne može rešiti pitanja koja im zadaje. Ajštajn je predložio da pogleda pitanja, ali je ubrzo vratio ista uz komentar da nebi želeo da bude odbijen kao potencijalni pomoćnik.

Glavni deo sijalice je spiralno uvijena žica od volframa. Ona je na svojim krajevima u kontaktu sa sa dve metalne žice. Unutar sijalice se nalazi argon ili neki drugi plemeniti gas. Struja (usmereno kretanje elektrona) prolazi kroz volframovu žicu interagujući sa atomima volframa. Događa se pojačano oscilovanje atoma u kristalnoj rešetki volframa (to se zove zagrevanje žice) i pobuđivanje volframovih atomskih elektrona na više energetske nivoe. U procesu kada se pobuđeni elektroni volframa vraćaju na niže energetske nivoe, emituje se elektromagnetno zračenje (fotoni).

Najveći deo zračenja spada u vidljivi deo spektra. Sijalica je „oklopljena" staklom da nebi došla u kontakt sa kiseonikom zbog čega bi došlo do sagorevanja žice. Inače, volfram se koristi jer je izdržljiv za ovako visoke temperature vlakna. Argon je prisutan jer tokom rada sijalice atomi volframa isparavaju što bi moglo da ošteti vlakno i izazove zacrnjenje sijalice. Kada atomi volframa krenu da isparavaju, sudaraju se sa argonovim atomima i vraćaju se nazad u vlakno. Plemeniti gasovi slabo interaguju, pa su zbog toga odabrani za „ovu misiju". Inače, klasične sijalice imaju mali stepen iskorišćenja-oko desetak procenata.

3

DIPLOMSKI RAD

1.Sijalica

Klasična električna sijalica je veštački izvor svetlosti koja nastane kada električna struja prolazeći kroz tanku nit zagreje nit do usijanja, koja zatim počne da emituje svetlost. Emisija svetlosti prouzrokovana je zapravo toplotom. Stakleni balon sprečava da bi metalna nit došla u dodir sa kiseonikom iz okolnog vazduha, te na taj način, bila brzo uništena.

Klasična sijalica se proizvodi različitih napona i veličina, od 1,5 volta (V) do oko 300 volti (V). Jednostavne su konstrukcije i zato imaju vrlo nisku proizvodnu cenu. Rade vrlo dobro i na naizmeničnu i jednosmernu struju.

Električna sijalica Električna sijalica Halogen Xenon 70 W

Sijalica je našla široku primenu, kako u kućnoj tako i industrijskoj, komercialnoj upotrebi. Zbog toga što prozvodi i priličnu količinu toplote, upotrebljava se u raznorazne svrhe gde je pored svetlosti potrebna i manja količina toplote, npr. inkubatori, kod mlade peradi, procesi sušenja itd. Danas se uveliko javlja tendencija zamene ovih sijalica sa tzv. kompaktnim fluorescentiim svetiljkama, uglavnom zbog manje potrošnje električne energije. Neke države idu

4

DIPLOMSKI RAD

toliko daleko, da planiraju potpunu zabranu upotrebe klasičnih sijalica, zbog potrebe da se uštedi na potrošnji električne energije.1

2.Istorija klasične sijalice

Često se kaže da je Tomas Edison (Thomas Edison) izumeo klasičnu sijalicu. Ali pre Edisona navode se naime imena 22 druga pronalazača sijalice sa žarnom niti. Edison je naime, unapredio tada već postojeći proizvod. On je upotrebio učinkovitiji materijal, postigao je veći vakuum u balonu, te konačno, veću električnu otpornost sijalice. Izumitelji pre Edisona su zaboravljeni iz prostog razloga, jer nisu svoj izum (pronalazak) dalje u praksi plasirali za širu upotrebu, kao što je to Edison uradio pomoću svog distribucijskog sistema jednosmerne struje. Prvi sistem napajanja jednosmernom strujom, omogućio je Edisonu, da napravi i celi sistem osvetljenja.

Još 1802. godine Hamfri Dejvi (Humphry Davy) imao je najmoćniju električnu bateriju na svetu. Iste godine dobio je prvo svetlo od usijanog tela, puštajući električnu struju kroz tanki komad platine, koji se usijao. Platinu je izabrao zbog visoke tačke taljenja. Dobijeno svetlo nije bilo dovoljno jako, niti je trajalo dovoljno dugo, tako da nije našlo neku praktičnu primenu. Ali, to je bila prethodnica za mnoge serije eksperimenata tokom sledećih 75 godina; dok Tomas Edison nije napravio sijalicu, koja je dobila svoje mesto u praksi i počela se komercijalno upotrebljavati 1879. godine po prvi put. Hamfri Dejvi je takođe, 1809. godine, napravio prvu lučnu svetiljku, povezujući dve ugljene palice na bateriju. Ovo je demonstrirao na Engleskom kraljevskom institutu 1810. godine. Tokom 19. veka, eksperimenti su se redali jedan za drugim. Upotrebljavali su se razni materijali, poput: platine, iridijuma, ugljenih palica itd.

Tek 1835. godine Džejms Lindsej (James Lindsay) demonstrirao je konstantnu električnu svetlost u Dandiju (Dundee), Škotska. Naravno to je bila veoma slaba svetlost, jer kako je sam Linsej rekao, mogao je da čita knjigu na udaljenosti od svetiljke do nekih 45 cm. Sa daljim usavršavanjem svog izuma nije nastavio, jer se navodno zainteresovao za bežičnu telegrafiju.

1841. godine prvi patent za sijalicu sa užarenom niti dodijeljen je Frederiku de Molejnsu (Frederick de Moleyns) iz Engleske. On je upotrebio žicu od platine koju je zatvorio u

1 www.wikipedia.org

5

DIPLOMSKI RAD

vakuumski balon. Amerikanac Džon Star (John W. Starr) dobio je patent za svoju sijalicu sa užarenom ugljenom niti.

1872. godine, Aleksandar Nikolajevič Logidin izumeo je sijalicu sa žarnom niti za koju je dobio patent 1874. godine.

3.Početak komercijalizacije

Engleski fizičar i hemičar Jozef Vilson Svon (Joseph Wilson Swan) (1828–1914) 1880. godine, dobio je patent za svoju sijalicu.Od 1880. godine Svon je počeo da instalira svoje sijalice po Engleskoj, da bi uskoro osnovao i svoje preduzeće. U Severnoj Americi 1874. godine, Henri Vudvard i Metju Evans su patentirali svoju sijalicu koja je imala ugljene palice između elektroda u staklenom cilindru napunjenim azotom. Pokušali su svoj izum da komercijalizuju ali nisu u tome bili uspešni. Na kraju su se odlučili, te prodali svoj patent Tomasu Edisonu 1879. godine. Tomas Edison (1847-1931) zatim dolazi na red. Nakon velikog broja ekperimenata sa raznim metalima za žarnu nit, Edison se vraća ugljenoj niti. Prvi uspešan test koji je trajao 13,5 sati, izvodi oktobra 1879. godine.Edison nastavlja sa poboljšanjem dizajna i dobija patent januara 1880. godine za sijalicu sa ugljenom niti.2

1881. godine, Savoj pozorište (Savoy Theatre) je postala prva javna zgrada na svetu koja je bila potpuno osvetljena svetlom električnih sijalica.

Prva sijalica sa volframovom (tungsten) žarnom niti pojavljuje se na tržištu u Mađarskoj 1905. godine, od mađarskog preduzeća Tungsram (Tungsram)

2 Friedel, Robert, and Paul Israel. 1987. Edison's electric light: biography of an invention. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press. pages 115-117

6

DIPLOMSKI RAD

4.Konstrukcija

Klasična električna sijalica sastavljena je iz staklenog balona sa volframovom žarnom niti kroz koju protiče električna struja. Kontaktne žice koje prolaze kroz stakleno postolje povezane su sa žarnom niti. Potporne žice usađene u staklenu osnovu drže volframovu nit. Stakleni balon je napunjen sa inertnim gasom kao što su argon, s ciljem da se smanji isparavanje žarne niti. Električna struja zagrije volframovu nit do oko 2.000 K to 3.300 K, dosta niže od volframove tačke taljenja, 3.695 K. Temperatura niti zavisi od oblika i veličine niti te jačine struje koja protiče kroz nit. Užarena nit emituje svetlo približno stalnog spektra. Najčešće snage sijalica koje su na tržištu su: 25, 40, 60, 75, 100 vati (W). Naravno, raspon snage sijalica koje se proizvode je dosta veći, 0,1 do 10.000 (W).

1. Stakleni balon2. Inertni gas pod niskim pritiskom (argon,

neon, azot)

3. Volframova nit

4. Kontaktna žica (izlazi iz osnove)

7

DIPLOMSKI RAD

5. Kontaktna žica (ide u osnovu)

6. Potporne žice

7. Osnova (stakleno postolje)

8. Kontaktna žica (izlazi iz osnove)

9. Navojna kapica

10. Izolacija

11. Električni kontakt

Metalna kapica na užem delu staklenog balona pojavljuje se u obliku navoja ili tzv. bajonet osnove. Male cevaste sijalice mogu imati kontakt na oba kraja. Kontakti u sijaličnom grlu omogućuju da električna struja dođe preko sijalične metalne osnove dalje preko dva žičana kontakta do žarne niti. Da bi se povećala korisnost tj. postigao veći stepen iskorišćenja, žarna nit je u obliku tanke spirale. Razvučena spirala 60 vatne sijalice od 120 volti, dugačka je 58 cm. Sa ovakvim dizajnom smanjeno je isparavanje volframa.3

5.Štedljive sijalice

Sve uređene države sveta već su različitim merama regulisale upotrebu štedljivih sijalica tako da su one obavezne u svim javnim zgradama, za njihovu kupovinu daju se značajne poreske olakšice, dok postoje države poput Australije koje su potpuno zabranile prodaju klasičnih sijalica.

U našoj zemlji, nažalost, nema nikakvih poreskih olakšica ili stimulacija za njihovu kupovinu, a statistika kaže da bi korišćenjem samo jedne štedljive sijalice u svakom od 2,5 miliona domaćinstava Srbija godišnje uštedela 16 miliona evra. Štedljiva sijalica košta oko 350 dinara,dok je za običnu potrebno izdvojiti nešto više od 25 dinara. Na prvi pogled se to čini kao bespotreban trošak, ali kada se sve stavi na papir, očigledno je da su uštede velike. Uporedimo klasičnu sijalicu od 100W i štedljivu od 20W, jer emituju istu jačinu svetlosti. Radni vek

3 Hughes, Thomas P. 1977. Edison's method. In Technology at the Turning Point, edited by W. B. Pickett. San Francisco: San Francisco Press Inc., 5-22.

8

DIPLOMSKI RAD

štedljive sijalice iznosi oko 8000 časova, što znači da će ona u toku svog radnog veka potrošiti oko 160kWh električne energije. Ako uzmemo da je prosečna cena struje oko 4 dinara po kWh, to znači da će energetski štedljiva sijalica u toku svog radnog veka potrošiti električne energije u vrednosti od 640 dinara. Kada na to dodamo cenu sijalice, dobijamo da cena osvetljenja za 8000 sati iznosi 960 dinara.

Klasična sijalica sa usijanim vlaknom od 100W ima rok trajanja od 1000 radnih sati i pod pretpostavkom da je zaista kvalitetna i da će izdržati svoj radni vek, za taj rad će potrošiti 100kWh električne energije. Za rad od 8000 sati, poput štedljive sijalice, biće nam potrebno 8 klasičnih sijalica, koje će za to vreme potrošiti 800 kWh el. energije, što iznosi 3.200 dinara. Kada na to dodamo cenu od 8 sijalica, prosečne cene od oko 32 dinara, ukupna cena osvetljenja iznosiće 3.456 dinara za 8000 sati.

Zaključak je da je energetska, a samim tim i finansijska ušteda evidentna u toku eksploatacije energetski efikasne sijalice i da se uložena sredstva vraćaju u proseku za oko 12 meseci, što je čini daleko boljim izborom, na duže staze, od standardne sijalice. Gradska kuća u Novom Sadu jedan je od dobrih primera kako energetska efikasnost funkcioniše u praksi jer je uvođenjem standardnih sijalica ostvarila značajne uštede energije i novca. Predstavnik Agencije za energetiku grada Novog Sada Fedor Fišl, prezentovao nam je detalje vezane za uštedu nastalu korišćenjem novih sijalica. "310 sijalica koje su bile snage 60W zamenjene su odgovarajućim sijalicama koje sada imaju 13W i sve to ukupno nosi oko 14,8 kW manje instalisane snage. Ta instalisana snaga, naravno, vuče sa sobom smanjenu potrošnju energije i prema računima za period od kada su nove sijalice montirane pokazuje se smanjenje izdataka za energiju što znači i smanjenje potrošnje.

U januaru 2009. smo imali račun od 152.741 dinara, a u aprilu, nakon što je sve instalirano, taj račun je iznosio 136.320 dinara. Dakle, razlika postoji, ona jeste znatna ali nije onakva kakvu bi smo mogli očekivati s obzirom da osvetljenje nije jedini potrošač električne energije, kako u ovoj zgradi, tako i uopšte."

I na kraju nekoliko bitnih napomena. Sijalicu kupujte u specijalizovanim prodavnicama, a ako je cena neuobičajeno niska, verovatno ni kvalitet nije zadovoljavajući. Kod odabira sijalice, bitno je da kupite onu koja svetli toplom, belom svetlošču jer one daju prirodnu boju koja odgovara ljudskom oku. Na svakoj ambalazi piše koliki je radni vek sijalice, ali pod uslovom da se koristi samo nekoliko sati dnevno. Kada izlazite na nekoliko minuta iz prostorije u kojoj rade štedljivem sijalice, nemojte gasiti svetlo jer nije dobro često ih paliti i gasiti. Samo ako se pridržavate tih saveta, računica uštede biće opravdana.

9

DIPLOMSKI RAD

6.Električni izvori svetlosti

Električni izvori svetlosti su:4

sijalice sa užarenim vlaknom,

sijalice sa metalnim parama,

fluoroscentne sijalise i

svetleće cevi, tinjalice.

Osnovni podaci za svaku sijalicu su: nazivni napon i nazivna snaga.Pored ovih podataka važne su i sledeće karakteristike:nazivna struja, ukupan svetlosni fluks, specifična proizvodnja, kriva raspodele svetlosne jačine, vreme trajanja, mehaničke dimenzije i vrsta podnožja.

6.1 Sijalice sa užarenim metalnim vlaknom:

Princip rada: Ako se kroz vlakno određenog otpora propusti struja, provodnik će se zagrejati i kad dostigne temperaturu od 5000S počeće da svetli. Ako se zagreje na 15000S svetli žutom bojom, a na 25000S svetli belom bojom. Veći deo ukupne električne energije se pretvara u toplotu, a manji deo u svetlost (4 - 8%).Sastav sijalice: žarna nit (sl.1) je tanka spiralizovana nit od volframa. Termogeni otpor sijaličnog vlakna je i do 10 puta veći u zagrejanom stanju u odnosu na otpor pre uključenja sijalice. Žarna nit postavljena je na držače a preko elektroda spojena je jednim krajem metalnu čauru, a drugim krajem na metalnu pločicu.

4 dr. Miomir Kostić „Vodič kroz svet tehnike osvetljenja“Minel-Schreder Beograd 2000.

10

DIPLOMSKI RAD

Sve se to nalazi u staklenom balonu. Balon može biti različitog oblika: kugla, kruška, pečurka, konus, kapljica, elipsoid, sveća, cev.

Da ne bi došlo do oksidacije metalnog vlakna iz sijalica je izvučen vazduh.n Prema načinu izrade i konstrukciji sijalice sa užarenim vlaknom dele se na:n sijalice sa vakumom, sijalice punjene gasom i specijalne sijalice.

Sijalice sa vakumom su kruškastog oblika i grade se za snage od 25 do 250W. Specifična proizvodnja im je od 6 do 12 lm/W.

Sijalice punjene gasom imaju stakleni balon u obliku lopte, grade se za snage od 25 do 2000W. Pune se inertnim gasom argonom ili kriptononom. Najčešće se koristi mešavina 86% argona i 14% azota. Kriptonom se pune sijalice 25, 40 i 60W. To su sijalice manjih dimenzija pogodne za male svetiljke. Sijalice punjene gasom imaju veliki bljesak pa im se zbog toga unutrašnja površina balona matira. Radni vek sijalica sa usijanim vlaknom je oko 1000 časova. U tablici 1. dati sutehnički podaci sijalica sa metalnim vlaknom prema važećim JUS standardima.5

Specijalne sijalice: Pored opisane dve vrste sijalica sas žarnom niti (sa vakumom i punjene gasom), čiji se balon izrađuje providan ili matiran, postoji veći broj specijalnih sijalica. To su: reflektorske, infracrvene , projekcione i halogene sijalice.

Reflektorske sijalice: Po konstrukciji to je klasična sijalica sa usijanim vlaknom. Balon joj je posebno konstruisan i sa bočne unutrašnje strane obložen tankim slojem aluminijuma visokog sjaja. Ugao zračenja im je manji od 500.Koriste se na mestima gde se želi postići isticanje određenog objekta i površine: u izlozima, vitrinama, pozorišnim i koncertnim dvoranama, trgovinama, kod fasada, spomenika i na otvorenim izložbenim prostorima. Radni položaj im je proizvoljan.

Infracrvene sijalice: Imaju dvostruko spiralizovano metalno vlakno koje je dimenzionisano da se zagreje do temperature na kojima se zrači pretežno infracrvena svetlost. Uz neznatne gubitke zraci prolaze kroz staklo balona i bez zagrevanja okolnog vazduha padaju na površinu tela i intezivno ih zagrevaju. Koriste se:u industriji ( za sušenje i pečenje lakova, za sušenje tkanina, za sušenje keksa i čokolade) upoljoprivredi (za sušenje žita i voća, za zagrevanje živinarskih farmi), u domaćinstvu( za zagrevanje manjih stambenih površina) i u zdravstvu.

Projekcione sijalice:su sijalice sa usijanim vlaknom punjene gasom(azotom).One imaju visoki sjaj. Vlakno im je tri puta spiralizovano, smešteno u paralelne redove. Da ne bi došlo do deformacije vlakna, one imaju strogo određen radni položaj (vertikalan). Mali im je vek

5 Spasoje Lj. Tešić i Dragan M. Vasiljević „Osnovi elektronike“ Naučna Knjiga,Beograd 1990.,str:25-28

11

DIPLOMSKI RAD

trajanja(100 -300)sati. Koriste se u kinotehnici, kao fotosijalice, za refloktore, projekcione aparate i sl.

Halogene sijalice su sijalice sa usijanim vlaknom punjene jodom ili nekim drugim halogenim elementom. Izrađuju se u obliku cevi od kvarcnog stakla duž koje je razapeto spiralizovano volframovo vlakno.Temperatura kvarcne cevi je 6000S - 7000S pa se zato ova sijalica smešta u specijalni stakleni balon.

Podnožja sijalica:Veza između sijalica i električne instalacije izvodi se preko podnožja i grla sijalice. Koriste se dve vrste podnožja: EDISONOV i SWANOW sistem.

Edisonov sistem primenjuje se za sijalice do200W. Sastoji se od metalne pločice na vrhu podnožja na koji je zalemljen jedan kraj vlakna i mesinganog cilindra sa ispresovanom navojnicom na koji je zalemljen drugi kraj vlakna. Pločica i cilindar su međusobno izolovani. Edisonovi cilindri se grade u četiri veličine: E - 10 (patuljak), E - 14 (minjon), E - 27 (normal) i E- - 40 (golijat).

Svanov sistem: Ima cilindričan oblik. Na podnožju se nalaze dva ispusta za koje su tvrdo zalemljeni krajevi vlakana dok anlogno kućište ima dva aksijalna kanala kroz koje se uvuku ispusti podnožja do kraja kanala pa se onda sijalica okrene udesno (bajonet sistem kao kod puške)Grade se u dve veličine: B15 i B22.Koriste se za džepne baterije, brodove, tramvaje i druga prevozna sredstva.

Tehnički podaci za sijalice sa metalnim vlaknom po JUS standardima6

Snaga (W)

Svetlosni fluks(lm)

Nazivni napon(V)

Specifična proizvodnja(lm/W)

Podnožje

25 220 220 8,8 Е27 Б22

40 350 220 8,7 Е27 Б22

60 630 220 10,9 Е27 Б22

70 850 220 11,3 Е27 Б22

100 1250 220 12,5 Е27 Б22

6 Spasoje Lj. Tešić i Dragan M. Vasiljević „Osnovi elektronike“ Naučna Knjiga,Beograd 1990.,str:25-28

12

DIPLOMSKI RAD

150 2090 220 14 Е27 Б22

6.2 Sijalice sa metalnim parama

Sijalice sa metalnim parama rade na principu elektroluminiscencije. To je pojava koja se manifestuje tako što u momentu prolaska struje kroz sredinu sa metalnim parama ova sredina počinje da svetli.

Osnovni elemenat ovih sijalica je staklena cev (žižak) ispunjena osnovnim i karakterističnim punjenjem. Osnovno punjenje je plemeniti gas neon ili argon, a karakteristično je živa ili natrijum. Na krajevima staklene cevi ugrađene su elektrode od oksida metala.

Žižak je smešten u veći stakleni balon iz koga je izvučen vazduh. Balon ima ulogu toplotnog izolatora. Kad se ovakva sijalica priključi na napon dolazi do jonizacije sredine u žižku

13

DIPLOMSKI RAD

i počinje pražnjenje kroz gasove.Usled pražnjenja razvija se toplota i kapi žive ili natrijuma na temperaturi od 2000S isparavaju. Menja se boja svetlosti i poprima karakterističnu boju.

Nominalan rad sijalica sa metalnim parama počinje tek posle isparavanja metala u cevi.

Pre toga sijalica "žiži" a pražnjenje se vrši između jedne glavne i pomoćne elektrode koje se u žižku nalaze jedna pored druge. Kad se u cevi oslobodi dovoljno toplote i metal ispari jonizacija se nastavlja između glavnih elektroda. Tek tada je sijalica uključena.

Radni napon sijalica sa metalnim parama niži je od napona paljenja.

Zato se one nikad ne priključuju na instalaciju direktno, već najčešće preko induktivnog otpora, ili omskog otpora ili transformatora sa velikim rasipnim poljem.

Dobre osobine ovih sijalica: specifična proizvodnja je 3 - 4 puta veća od sijalica sa usijanim vlaknom, radni vek im je oko 3000 sati.

Mane: Svetlost im je monohromatska (jednobojna). Kod sijalica punjenim živom svetlost je plava ili ultraljubičasta, a kod živinih sijalica svetlost je žuta. Koriste se tamo gde je potrebno postići dobar osvetljaj, a nije previše bitno raspoznavanje boja.Vreme paljenja sijalice traje 1 - 5min.

Živine sijalice: Kod živinih sijalica osnovno punjenje je argon, a karakteristično živa.Od količine žive zavisi radni pritisak. Dele se na tri grupe:

- sijalice visokog pritiska( do 1at), 80 - 125W,

- sijalice vrlo visokog pritiska ( do 20at), 250 - 400W,

- sijalice super visokog pritiska ( do 100 at), >400W.

U staklenom balonu nalazi se mala cevčica(žižak) ispunjena argonom sa 2 - 3 kapi žive.7

Kada se sijalica priključi na napon, dolazi do električnog pražnjenja između elektrode i pomoćne elektrode. Usled ovog pražnjenja razvija se visoka temperatura potrebna za zagrevanje i isparavanje žive. Posle isparavanja žive o povećanja pritiska električno pražnjenje se nastavlja između elektroda kroz jonizovanu smešu živine pare i argona.

Vreme paljenja je 1 - 5min. Živine sijalice se na napon vezuju preko prigušnice. Prigušnica služi da ograniči radni napon.

7 Davis, L.J. "Fleet Fire." Arcade Publishing, New York, 2003.pg:188

14

DIPLOMSKI RAD

Sastav svetlosti: ljubičasta, plava, zelena, žuta. Nema crvenih radijacija.

Boja svetlosti kod živinih sijalica popravlja se na tri načina:

- na unutrašnju stranu balona nanosi se fluoroscentni prah,

- u istu svetiljku postavljaju se živina sijalica i sijalica sa usijanim vlaknom i

- prave se sijalice za mešanu svetlost.

Sijalica za mešanu svetlost (sl.3) je kombinacija sijalice sa usijanim vlaknom i živine sijalice. U isti balon smešten je žižak i žarna nit. Žarna nit je vezana na red sa elektrodama i služi kao ograničavač struje. Ova sijalica ima pogodniju boju za rad od obične živine sijalice. Priključuje se direktno na instalaciju bez prigušnice.

Živine sijalice su ekonomične. Specifična proizvodnja im je (35 - 48) lm/W. Pogodne su za osvetljenje velikih industrijskih objekata, ulica, trgova, otvorenih gradilišta, sportskih hala itd.

Natrijumove sijalice:Rade na istom principu kao živine. Karakteristično punjenje je natrijum. Daje žutu svetlost, ima mali bljesak. Žuta svetlost dobro prodire kroz maglu i vazduh zasićen parama i gasovima. Koristi se za osvetljenje mostova, saobraćajnica, mašinskih hala, livnica, cementara itd.8

8 Hughes, Thomas P. 2004. American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm. 2nd ed. Chicago: The University of Chicago Press

15

DIPLOMSKI RAD

6.3 Fluoroscentna sijalica

Fluoroscentna sijalica je živina sijalica niskog pritiska. Najčešće je izrađena u obliku dugačke cevi na čijim se krajevima nalaze elektrode E1 i E2 (sl.1). Sa unutrašnje strane cev je presvučena tankim slojem fluoroscentnog praha, a cev je ispunjena argonom sa malom količinom žive. Kada se između elektroda E1 i E2 uspostavi električno pražnjenje stvara se ultraljubičasta nevidljiva svetlost koja se prolazeći kroz luminator – fluoroscentni prah transformiše u svetlost koja je prijatna za oko.

Fluoroscentna cev se na instalaciju ne može priključiti direktno jer je napon paljenja cevi veći od napona mreže. Potrebno je u kratkom vremenskom intervalu dovesti na elektrode znatno viši napon. Problem se rešava priključenjem cevi preko prigušnice i startera(slika 2). Uloga startera je da u momentu uključenja fluoroscentne cevi uključi grejanje elektroda.

16

DIPLOMSKI RAD

Kad su elektrode zagrejane, stater se isključuje i izaziva u kolu prigušnice pojavu visokog napona (600 - 2000V) usled čega dolazi do paljenja cevi. Porast napona je kratkotrajan.Radni napon cevi manji je od mrežnog napona. Fluoroscentne cevi se prave u dužinama225 - 1500mm; prečnika 15.8 - 54mm. i snage 6 - 100W.

Vek trajanja fluoroscentne cevi je 7500sati.

Starteri: U upotrebi su dve vrste startera: gasni (sl.4) i bimetalni(sl.5).9

Gasni starter je mala staklena cev ispunjena neonom, helijumom ili argonom. U cev su smeštene dve elektrode od kojih je jedna bimetalni štap. Kad se sijalica sa starterom priključi na napon, u starteru se javlja slabo tinjavo pražnjenje između elektroda. Usled pražnjenja razvija se toplota potrebna za zagrevanje bimetalnog štapa i on posle kraćeg vremena počinje da se krivi spaja kontakte gasnog startera. Struja tinjanja bila je oko 20 - 40 mA i ta struja nije bila dovoljna

9 dr. Miomir Kostić „Vodič kroz svet tehnike osvetljenja“Minel-Schreder Beograd 2000. ,str:50

17

DIPLOMSKI RAD

za zagrevanje elektroda. Kad se kontakti spoje, protiče struja kratke veze (oko 1A) i ona veoma brzo zagreva elektrode cevi. Spajanjem kontakata u gasnom starteruprestalo je tinjavo pražnjenje, starter se ohladio i bimetal se ponovo vraća u početni položaj prekidajući strujni krug. Usled prekida strujnog kruga prigušnice javlja se naponski udar (600 - 2000V) i dolazi do paljenja cevi. Radni napon sijalice manji je od napona paljenja startera tako da se u toku rada sijalice on više ne uključuje.10

Bimetalni starter ima u momentu uključenja ima zatvorene kontakte preko kojih u momentu uključenja počinje grejanje elektroda. Istovremeno se zagreva otpornik R, preko njega i bimetalni kontakt. U momentu prekida struje usled krivljenja zagrejanog bimetalnog kontakta javlja se u prigušnici naponski udar i cev se pali. U toku rada cevi struja je tolika da sve vreme zagreva otpornik u starteru i me dozvoljava da se kontakti u starteru ponovo spoje.

Šeme vezivanja: Tri su osnovna našina vezivanja fluoroscentne cevi na instalaciju: induktivni spoj, kapacitivni kompenzovani.

- Induktivni - cosφ = 0.35 - 0.55ind;

- Kapacitivni - cosφ = 0.55cap;

- Kompenzovani - cosφ = 0.9 - 0.95

10 dr. Miomir Kostić „Vodič kroz svet tehnike osvetljenja“Minel-Schreder Beograd 2000.,str:52

18

DIPLOMSKI RAD

6.4 Svetleće cevi

Svetleće cevi rade na principu električnig pražnjenja u gasu. To su visokonaponske cevi. Napajaju se preko transformatora sa velikim rasipnim poljem i sekundarnim naponom propisima ograničenim na 6000V.Često se zovu neonske cevi jer prvi gas koji se koristio u ovim cevima bio je neon. Staklene cevi za ove svrhe imaju prečnik 10 - 28mm i na određenim temperaturama može im se davati željeni oblik, što ne utiče na kvalitet njihovog rada. Na oba kraja cevi nalazi se po jedna hladna katoda koja se najčešće izrađuje od čeličnog lima debljine 0.1 - 0.15mm ili od aluminijuma, bakra, volframa i berilijuma, zavisno kojim gasom je punjena cev jer su moguće i hemijske reakcije između gasa i elektroda koje vezuju gas tako da se cev mora povremeno dopunjavati. Strujno opterećenje elektroda ne sme da pređe vrednost od 4mA/cm2, jer bi se elektrode znatno brže razarale i smanjio bi se vek trajanja svetlećih cevi. Da bi elektroni imali dovoljnu energiju za jonizaciju između elektroda se mora imati dovoljan pad napona. Ovaj pad napona zavisi od vrste gasa i materijala elektroda. Svetleće cevi su duge prema potrebi, različitog su oblika i priključene na transformator sa rasipnim poljem napona do 6000V. Može se više sijalica vezati na red vodeći računa da pad napona po 1mdužine cevi bude u propisanim

19

DIPLOMSKI RAD

granicama.Zato na sekundaru ovih transformatora može imati više izvoda. Najveća dužina ovih cevi, koja se može vezati u jedno strujno kolo je 5 - 14m, ali s obzirom na transport i montažu dužina jedne cevi ne prelazi nikad 2m. Cevi se pune plemenitim gasovima čija svetlost ima karakterističnu boju:

ružičasta - helijum,

crvena - neon,

žuta - helijum sa žutim staklom,

zelena - neon ili argon u žutoj cevi,

plava - argon itd.

Radni vek ovih cevi je 12000 - 15000 časova. Upotrebljavaju se za reklame.Tinjalice imaju oblik običnih sijalica, a podnožje najčešće Edisonovo. Katoda i anoda su im jedna pored druge i mogu imati različite oblike. U podnožju cevi se ugrađuje otpor kao ograničavač jačine struje. Pri električnom pražnjenju nastaje samo negativna katodna svetlost oko katode, ali pri naizmeničnoj struji elektrode svetle naizmenično . Struja tinjalica je veoma mala i iznosi 0.6 - 15mA, a snaga je od 0.07 - 3W, a vreme trajanja je oko 3000 časova.Upotrebljavaju se za signalizaciju.

20

DIPLOMSKI RAD

7. Zaključak

Ljudska bića doživljavaju prirodu uglavnom čulom vida, odnosno preko svetlosti. I ako teorije o fizici svetlosti imaju različite pristupe, svi dobro znaju da je svetlost vrsta energije.

Svetlost koju ljudsko oko može da vidi je spektar elektromagnetnog zračenja. Vidljivi deo elektromagnetnog spektra podrazumeva talasne dužine između od ljubičaste do crvene boje. Sve druge boje koje se vide nalaze se između ovih boja. Izvori svetlosti moraju da pokriju čitav spektar boja vidljive svetlosti da bi boje i živopisni predmeti mogli pravilno da se vide. Sunčeva svetlost, električne i fluorescentne sijalice su takvi izvori svetlosti.

Čovekova pustolovina sa osvetljenjem počela je sa sunčevom svetlošću da bi preko svetlosti vatre, gasnih lampi i sveća stigla do električne sijalice. Rasveta je u današnjem svetu postala veoma dinamičan sektor koji koristi najmodernije tehnologije sa novim optičkim sistemima, da bi ostvario najdelotvorniju rasvetu što znači primerena upotreba električne energije i materijali pogodni za reciklažu koji predstavljaju važne uslove za očuvanje prirode.Najvažniji elementi rasvete su sijalice. Važno je da izaberete sijalice koje zadovoljavaju vizualnu udobnost i ekonomičnost. Zato morate znati kakve sijalice postoje i koji su prihvaćeni standardi.

Vek trajanja sijalice pokazuje koliko sati sijalica može da radi pod standardnim radnim uslovima. Negativni činioci kao što su kolebanje glavnog napona, prašina, vlaga, drmanje ili toplota u okruženju i učestalost paljenja i gašenja sijalice može da smanje vek trajanja sijalice. Kvalitet komponenti kao što su starteri i balasti takođe utiče na vek trajanja sijalice.

Sa povećanjem rada sijalica smanjuje se njihova efikasnost. Tako da se, iz ugla uštede, preporučuje zamena sijalica kada smanjenje efikasnosti dostigne 70% umesto da se čeka da istekne njen pun vek trajanja.

21

DIPLOMSKI RAD

Literatura

1. Friedel, Robert, and Paul Israel. 1987. Edison's electric light: biography of an invention. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press. pages 115-117

2. Hughes, Thomas P. 1977. Edison's method. In Technology at the Turning Point, edited by W. B. Pickett. San Francisco: San Francisco Press Inc., 5-22.

3. Hughes, Thomas P. 2004. American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm. 2nd ed. Chicago: The University of Chicago Press

4. Davis, L.J. "Fleet Fire." Arcade Publishing, New York, 2003.

5. dr. Miomir Kostić „Vodič kroz svet tehnike osvetljenja“Minel-Schreder Beograd 2000.

6. Spasoje Lj. Tešić i Dragan M. Vasiljević „Osnovi elektronike“ Naučna Knjiga,Beograd 1990

7. www.luxeon.com

8. www.wikipedia.sr/sijalice

22