Oświetlenie

Źródła prądu elektrycznego

Źródłami prądu elektrycznego mogą być:

- ogniwa i baterie elektrochemiczne
- akumulatory
- termoogniwa (termopary)
- piezoelektryki
- panele fotowoltaiczne
- generatory mhd
- elektromaszynowe prądnice prądu stałego lub przemiennego

Ogniwa i baterie elektrochemiczne

Ogniwo elektrochemiczne (galwaniczne):

- to urządzenie zamieniające bezpośrednio energię chemiczna na energię elektryczną prądu stałego
- proces ten następuje w wyniku reakcji elektrochemicznych (tzn. reakcji chemicznych z oddawaniem lub przyłączaniem elektronów),
- ogniwo zasadniczo składa się z dwóch elektrod zanurzonych w roztworze odpowiedniego elektrolitu (tzn. substancji, której cząsteczki w roztworze ulegają dysocjacji elektrolitycznej, czyli rozpadowi na pary jonów dodatnich i ujemnych),
- ogniwa i baterie pierwotne (nieodnawialne) to takie, których budowa umożliwia całkowite rozładowanie tylko raz,
- bateria to urządzenie zbudowane poprzez połączenie kilku ogniw (np. 6F22, 6LR61, 3R12),
- ogniwa w których zachodzące procesy chemiczne mogą być odwrócone poprzez mechanizm ładowania nazywane są  akumulatorami (ogniwami, odnawialnymi, odwracalnymi, wtórnymi).

Ogniwa i baterie pierwotne możemy klasyfikować ze względu na:

a) kształt i wielkość;
b) wartość napięcia znamionowego: 1,5V; 1,55; 3V; 4,5V; 9V;
c) rodzaj materiałów użytych do ich budowy:
- baterie cynkowe Zn-Cb (cynkowo-węglowe, cynkowo-karbonowe),
- baterie alkaliczne Zn-Mn (manganowo cynkowe z elektrolitem zasadowym czyli alkalicznym),
- rzadziej (baterie cynkowo-powietrzne Zn-Air, baterie litowe, baterie srebrowe, baterie rtęciowe).

Różne kształty i wielkości ogniw i baterii

Rodzaje akumulatorów:

Ze względu na budowę i działanie rozróżniamy akumulatory:
- ołowiowe (elektrolitem jest wodny roztwór kwasu siarkowego),
- niklowo-kadmowe (elektrolitem jest wodorotlenek potasu),
- niklowo-wodorkowe,
- baterie alkaliczne wykonane w technologii RAM (Rechargeable Alkaline Manganese)
- litowe(np. litowo-jonowe)
- przepływowe
- w zastosowaniach specjalnych mogą wystąpić też: srebrowo-cynkowe, srebrowo-kadmowe, cynkowo-powietrzne, niklowo-żelazowe 

Oznaczenia ogniw wg IEC:

pierwsza litera - technologia wykonania:
(brak) - ogniwo cynkowo-węglowe (grafitowe)
A - ogniwo cynkowo-powietrzne
B - ogniwo litowo-węglowe
C - ogniwo litowo-manganowe
E - ogniwo litowo-tionylowe
F - ogniwo litowo-żelazowe
H - ogniwo niklowo-metalowo-wodorkowe ładowalne (akumulator NiMH)
K - (oznaczenie spotykane) ogniwo niklowo-kadmowe ładowalne (akumulator Ni-Cd)
L - ogniwo alkaliczno-braunsztynowe
M - dawniej: ogniwo rtęciowe; obecnie: ogniwo litowe ładowalne
P - ogniwo alkaliczno-powietrzne
S - ogniwo srebrowe
Z - ogniwo niklowo-manganowe (Ni-Mn)

druga litera - kształt ogniwa
R - ogniwo cylindryczne
F - ogniwo płytkowe
S - ogniwo prostopadłościenne

liczba - numer katalogowy (na trzeciej pozycji zakodowane są często wymiary baterii)

Przykłady:
CR2032 - to bateria litowo-manganowa, cylindryczna o średnicy 20 mm i wysokości 3,2 mm;
R14 - bateria cynkowo-węglowa, cylindryczna, nr katalogowy 14;
LR14 - bateria alkaliczna, cylindryczna, nr katalogowy 14.

Dlaczego stosujemy różne wielkości i rodzaje ogniw?

Wiąże się to z:

- zapewnieniem odpowiedniego napięcia do urządzeń (oprócz różnych napięć ogniw, możemy łączyć je szeregowo zwielokrotniając napięcie)
-zapewnieniem odpowiedniej pojemności elektrycznej (najczęściej im większe ogniwo tym większa pojemność, można też łączyć równolegle ogniwa), np. bateria srebrowa SR ma najwyższy stosunek pojemności do ciężaru wśród ogniw pierwotnych
- zapewnieniem odpowiedniej wielkości ogniwa do danego urządzenia (do delikatnego urządzenia nie zamontujemy dużego i ciężkiego ogniwa),
- zapewnieniem odpowiedniego czasu pracy zasilanego urządzenia (są ogniwa, które charakteryzują się dużą trwałością),
- zapewnieniem odpowiedniego charakteru poboru prądu (niektóre ogniwa są odporne na duży pobór prądu).

film "Baterie i ogniwa" link: https://www.youtube.com/watch?v=adjZvIKTAJg

Oświetlenie  

Co to jest światło?

Światło to:
- to promieniowanie elektromagnetyczne mogące wywołać bezpośrednio wrażenia wzrokowe
- długość fal widzialnych zawiera się w przedziale od 380 do 780 nm
- światło rozchodzi się promieniście z prędkością 300000 km/s
- oko ludzkie potrafi rozróżnić fale o różnej długości odczuwając to jako barwę
- światło słoneczne (białe) jest mieszaniną wszystkich barw

Miejsce występowania fal widzialnych w widmie promieniowania elektromagnetycznego:

Podstawowe wielkości świetlne:

- strumień świetlny Φ wyrażany w lumenach [lm] - ilość energii świetlnej wypromieniowanej przez źródło światła w jednostce czasu;\
- światłość I wyrażana w kandelach [cd] - ilość światła wychodzącego ze źródła światła lub oprawy w ściśle określonym kierunku;
- natężenie oświetlenia E wyrażane w luksach [lx] - stosunek strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię do pola tej powierzchni;
- luminancja L wyrażana w [cd/m2] - jest to miara wrażenia wzrokowego, które odbiera oko ze świecącej powierzchni

Elektryczne źródła światła

Rodzaje elektrycznych źródeł światła

Żarówki
-światło powstaje na skutek rozgrzania do wysokiej temperatury żarnika najczęściej wykonanego z wolframu,
-niska trwałość- 1000 h (halogenowe 2000 h),
-niska skuteczność świetlna rzędu kilkunastu lm/W,
-bardzo dobry współczynnik oddawania barw CRI (Ra) bliski 100

Żarówka halogenowa na 12 V z trzonkiem GU5,3

 Żarówka BA15d na 24 V z trzonkiem bagnetowym

Żarówka tradycyjna 75 W z trzonkiem E27

Żarówka halogenowa Classic 28 W kształt tradycyjny z trzonkiem E27

Lampy wyładowcze
-światło powstaje podczas przepływu prądu w gazach,
-większa trwałość od żarówek (rzędu kilkunastu, kilkudziesięciu godzin),
-skuteczność świetlna, rzędu kilkudziesięciu lm/W (nawet przeszło 100 lm/W dla sodówek),
-duża rozbieżność współczynnika oddawania barw Ra (od kilkudziesięciu do blisko 0 dla sodówek),
-należą do nich: świetlówki, lampy sodowe, lampy rtęciowe, lampy metalohalogenkowe, .... 

Lampa metalohalogenkowa 250W

Wysokoprężna lampa sodowa 70W, o charakterystycznej żółto-pomarańczowej barwie światła

Świetlówki kompaktowa

Świetlówka liniowa T8  36W

Lampy  LED
-światło powstaje na zasadzie zjawiska elektroluminescencji,
-bardzo dobra trwałość (rzędu kilkudziesięciu godzin i wciąż rośnie, standardowo 50tys h)
-bardzo dobra skuteczność świetlna (nawet większa od 100 lm/W i wciąż rośnie),
-dobry współczynnik oddawania barw,
-odporne na wstrząsy mechaniczne.

 

Lampa LED 10W

Lampa LED 8W

Lampa LED filament 4W

Lampa LED 1,8W z trzonkiem GU10

 

Taśma LED SMD 3528 60 x LED 4,8W/m 12V DC

Parametry źródeł światła

Dobierając źródło światła musimy wziąć pod uwagę:
- napięcie znamionowe  U (V),
- moc znamionową P [W]- wartość mocy  lampy przy zachowaniu określonych warunków pracy lampy,

- strumień świetlny Φ [lm]-  określa całkowitą moc światła emitowanego z danego źródła światła,
- skuteczność świetlną η [lm/W] – określa jaka część mocy elektrycznej pobranej przez źródło światła przetwarzana jest na strumień świetlny,
- trwałość T [h]– czas świecenia źródła światła,
- temperaturę barwową Tc [K]– określa kolor światła emitowanego przez źródło światła,
- współczynnik oddawania barw CRI (Ra)- określa jak wiernie postrzegamy barwy oświetlonych przedmiotów w skali liczbowej od 0 do 100 (CRI=100-najdokładniejsze odwzorowanie barw, takie jak przy oświetleniu naturalnym).

W jaki sposób dobieramy źródła światła

 Dobór źródeł światła:
-określamy zastosowanie - oświetlenie wnętrzowe czy zewnętrzne, miejscowe czy ogólne, użyteczne czy dekoracyjne,
- wybieramy źródło o trzonku właściwym dla naszej oprawy,
- dobieramy moc źródła światła ze względu na wymagany strumień świetlny Φ, dla konkretnego rodzaju źródła światła, najczęściej strumień jest proporcjonalny do pobieranej mocy,
- dobieramy źródło o najlepszej skuteczności świetlnej,
- wybieramy właściwe źródło ze względu na właściwe rozróżnianie kolorów - duży współczynnik Ra jeśli chcemy dobrze rozróżniać kolory,

- wybieramy odpowiednią barwę światła - poprzez określenie temperatury barwowej źródła,

- sprawdzamy trwałość źródła światła i wybieramy źródło o najlepszej trwałości

- obecnie do celów oświetleniowych wybieramy najczęściej lampy LED, inne źródła wybieramy z reguły do zastosowań specjalnych.

Trzonki źródeł światła

Trzonek służy do bezpośredniego włączenia źródła światła do obwodu elektrycznego w oprawie. Stosowane są następujące trzonki:
-trzonki typu E (z gwintem falistym) w rozmiarach E10, E14, E27 i E40, stosowany w żarówkach, świetlówkach kompaktowych, lampach LED, lampach sodowych, lampach metalohalogenkowych

-trzonki typu B (bagnetowe), np. B22d, czy BA15d stosowane np. w niektórych lampach ogólnego oświetlenia, ale także samochodowych, okrętowych czy kolejowych

Żarówka z trzonkiem B22d

-trzonki typu G (wtykowe), np. G4, G5, G5.3, G9, GU10, G13

Trzonek G13 do świetlówek T8

Trzonek G5 do świetlówek T5

Trzonek GU10

Trzonek G5.3 do MR16

Trzonek G4

Trzonek G9

-typu R, lampy dwutrzonkowe, np. R7s

Trzonek R7s

Oprawy oświetleniowe

Zadania opraw oświetleniowych:

-zamocowanie i podłączenie źródła światła (w niektórych rozwiązaniach także zapłonnika i statecznika) z instalacją elektryczną
-mechaniczna ochrona źródła światła
-ochrona źródła światła przed wpływami środowiska
-ukształtowanie bryły światłości, czyli sposobu wypromieniowania strumienia świetlnego
-ograniczenie możliwości olśnienia poprzez utworzenie kąta ochrony i eliminację bezpośredniego promieniowania

Najbardziej popularne oprawy wnętrzowe

Obecnie najczęściej wykorzystujemy lampy LED.
Najczęściej sprzedawane oprawy:

Oprawa kloszowa LED 40W, prod V-TAC

Oprawa przemysłowa High-Bay 100W, prod. V-TAC

Oprawa typu Downlight do wbudowania 6W, prod. V-TAC

Plafoniera techniczna 100W, ciągi komunikacyjne, pomieszczenia sanitarne, prod. LENA 

Plafoniera mieszkaniowa z czujką ruchu 75W, prod. LENA

  Oświetlenie zewnętrzne

Oświetlenie zewnętrzne to oświetlenie:
-dróg i ulic;
-oświetlenie posesji;
-elewacji budynków;
-parkingów;
-placów magazynowych;
-placów, skwerów, parków;

-tuneli, bram, przejść,
-iluminacyjne obiektów;
-znaków drogowych, reklam, itp 

Największa grupa oświetlenia zewnętrznego to oświetlenie dróg i ulic, w którego skład mogą wchodzić elementy:
-słupy oświetleniowe,
-fundamenty słupów,
-wysięgniki do montażu opraw,
-oprawy oświetleniowe,
-tabliczki zabezpieczeniowe (złącza słupowe),
-przewody zasilające,-szafy oświetleniowe do sterowania oświetleniem.

Słupy oświetleniowe
 -muszą spełniać wymagania odnośnie bezpieczeństwa biernego, a w tym między innymi muszą posiadać odpowiedni stopień pochłaniania energii by ograniczać skutki uderzeń pojazdów (jeśli nie spełniają wymagań bezpieczeństwa biernego to muszą być zabezpieczone stałymi barierami ochronnymi),

Testy słupów Elektromontaż Rzeszów na wytrzymałość statyczną i stopień pochłaniania energii

-wysokości słupów
-słupy mogą być stalowe, betonowe, aluminiowe lub kompozytowe.

Wysięgniki

-umożliwiają zamocowanie jednej lub więcej opraw do słupa lub masztu oświetleniowego i zapewniają odpowiednie ukierunkowanie strumienia światła

Wysięgnik jednoramienny

Wysięgnik dwuramienny

Wysięgnik czteroramienny

Wysięgnik sześcioramienny

Oprawy oświetlenia zewnętrznego
-służą do  rozdziału,  filtracji i ukierunkowania strumienia  świetlnego wysyłanego przez źródło światła, zawierające niezbędne detale do przymocowania i połączenia z instalacją elektryczną
-muszą być odporne na warunki zewnętrzne i zagrożenia mechaniczne (odpowiedni kod IP oraz IK)

Kinkiet zewnętrzny LED  IP44, prod. V-TAC

Oprawa LED  IP65, 100W,  prod. V-TAC

Oprawa lampy sodowej IP65, 70W, prod. ES-SYSTEM

Oprawa lampy sodowej IP65,  70W, prod. SIGNIFY

Tabliczki zabezpieczeniowe (złącza słupowe)
-służą do podłączenia lampy do obwodu elektrycznego
-zawierają urządzenia zabezpieczające nadprądowe (bezpieczniki lub wyłączniki)

Złącze słupowe TB1 prod. ROSA

Złącza słupowe prod. POLAM Nakło

Złącze słupowe bzo-03 na przewody napowietrzne izolowane prod. SINTUR

Grzejnictwo elektryczne

Grzejnictwo elektryczne-polega na wytwarzaniu energii cieplnej z energii elektrycznej.
Ze względu na sposób w jaki energia elektryczna zamienia się w ciepło rozróżniamy następujące rodzaje grzejników:
-oporowe
-indukcyjne
-elektrodowe
-łukowe
-pojemnościowe
-mikrofalowe
Wśród nich najpowszechniej stosowane są grzejniki oporowe (rezystancyjne), ciepło wytwarzane jest podczas przepływu prądu przez przewody o dużej rezystancji.Grzejniki tego typu występują w wielu urządzeniach domowych- od grzałek do podgrzewania wody do grzałek w takich urządzeniach jak kuchenki, czajniki, pralki, żelazka itp.

Grzałka nurkowa do podgrzewania i gotowania wody

Grzałka pralki

Element grzejny piekarnika kuchenki

Ciepło jakie wytwarzane jest w takich grzejnikach zależy od płynącego prądu, rezystancji przewodu oporowego i czasu przepływu prądu: Q=I2xRxt.
Zatem stosujemy tu przewody oporowe, które charakteryzują się dużą rezystancją.
Coraz chętniej stosowane są systemy ogrzewania podłogowego przy pomocy przewodów grzejnych lub mat z już rozłożonym na nich przewodem.

Kabel grzejny dwustronnie zasilany Fenix Polska

Kabel grzejny jednostronnie zasilany Fenix Polska

Comfort mata jednostronnie zasilana 560 W, prod. Fenix Polska