Lămpi subacvatice

Autor: Ing. Sandro Costo

Pentru a înțelege mai bine diferențele dintre sistemele de iluminat, să începem cu glosarul.

Diferența de potențial
Termenul „diferență de potențial” se referă la o mărime, măsurată în volți (V), care reprezintă diferența dintre un punct aflat la un anumit potențial electric și un alt punct de referință. Această mărime se numește tensiune. Luând, de exemplu, o baterie precum cele mici, pătrate, pe care le-am folosit cu toții cel puțin o dată în radioul portabil, ceasul deșteptător sau alt dispozitiv, putem citi pe carcasa sa că este o baterie de 9 volți. Aceasta înseamnă că bateria este capabilă să creeze o diferență de potențial, sau tensiune, între electrozii săi (+ și -) egală cu exact 9 volți.

Curent electric
Curentul electric (I) este curgerea curentului printr-un conductor în unitatea de timp. Se măsoară în amperi (A).

Energie electrică
Puterea electrică este o mărime compusă a celor două mărimi anterioare și se măsoară în wați (W). Formula pentru calcularea puterii din potențial și curent este următoarea:
W=V*I
Puterea este derivată din lucrul mecanic efectuat într-o unitate de timp. Unitatea de lucru mecanic este joule-ul, iar unitatea de putere este watt-ul: 1 joule pe secundă corespunde la 1 watt (W = J/s).

Lumina

După cum puteți vedea, lumenii sunt legați de puterea becului (Watt), dar iluminarea (Lux) este dată de
lm/m^2 Și din acest motiv, lanternele cu parabole diferite vor oferi niveluri de iluminare diferite pentru aceeași putere: prin urmare, un bec de 100 W cu o parabolă de 8° va avea un fascicul mult mai compact, luminos și penetrant decât unul cu o parabolă de 100° care, însă, va ilumina o zonă mult mai largă, fig. 1.

Tipuri de becuri

Lanternele subacvatice sunt împărțite în principal în trei tipuri principale:

1. Halogen

2. LED-uri

3. HID

1. Halogen

Definiție: orice bec din sticlă care are un filament în interior (de obicei tungsten sau similar) și care emite lumină conform principiului incandescenței (principiul după care se dezvoltă focul) prin aplicarea unei tensiuni direct pe poli.
Becurile cu halogen, dacă preferați, sunt ÎNTOTDEAUNA construite cu un filament intern care se uzează progresiv: indiferent de cât timp este aprins becul, filamentul devine incandescent (adică emite lumină) și, pe măsură ce face acest lucru, tot mai mulți atomi de tungsten se desprind de el, până când, odată ce devine prea subțire, se rupe și oprește procesul de incandescență (adică, becul se arde). Din aceasta, este evident că este doar o chestiune de timp. Factori precum timpul și condițiile de utilizare sau calitatea construcției becului determină adesea durata de viață a becului. Prin urmare, același bec poate dura de la o perioadă trivială de timp până la o perioadă infinită de timp. Pentru a încetini acest proces de uzură a filamentului în timp, s-a descoperit că umplerea becului cu halogen cu gaze precum xenonul îi prelungește ușor durata de viață. Atomii se evaporă din filamentul de tungsten și se combină cu atomii de halogen, formând un compus gazos care cade înapoi pe filamentul incandescent, redepunând atomii de tungsten. Atomii de halogen sunt apoi liberi să se recombine cu atomii de tungsten. Acest ciclu, numit regenerare, este secretul duratei de viață îndelungate a acestui tip particular de lampă incandescentă.
Lămpile cu halogen sunt cu siguranță cele mai comune disponibile pe piață; acestea vin într-o mare varietate de tipuri și puteri. În general, pentru scufundări recreative/avansate fără nevoi speciale, 50 W cu un timp de ardere de 50/60 de minute sunt suficienți; evident, 100 W este mai bun, dar creșterea puterii reduce timpul de ardere sau crește costul bateriilor mai mari. Becurile cu xenon sunt adesea folosite în cazul halogenelor, care produc o lumină mult mai albă (în jur de 3500 K).

2. Lămpi LED

Termenul „LED” este un acronim pentru „Light Emitting Diode” (Diodă emițătoare de lumină). LED-urile constau dintr-o joncțiune PN realizată din arseniură de galiu sau fosfură de galiu, ambele materiale capabile să emită lumină atunci când sunt trecute printr-un curent electric; valoarea acestui curent este cuprinsă între 10 și 30 mA.

Funcționarea LED-ului se bazează pe fenomenul numit „electroluminescență”, datorat emisiei de fotoni (în banda vizibilă sau infraroșie) produsă de recombinarea electronilor și golurilor, atunci când joncțiunea este polarizată în direcția directă.
LED-urile au un terminal pozitiv și unul negativ și, pentru a funcționa, trebuie conectate la un circuit care să respecte această polaritate. Terminalul pozitiv este de obicei cel mai lung, dar îl puteți identifica cu certitudine ținând interiorul LED-ului în fața luminii: după cum puteți vedea în figură, electrodul pozitiv este subțire și are formă de suliță, în timp ce electrodul negativ seamănă cu un steag mic.
Când se utilizează un LED, este întotdeauna necesar să se plaseze o rezistență în serie cu acesta, pentru a limita curentul care îl traversează și a preveni autodistrugerea acestuia; căderea de tensiune pe un LED poate varia de la 1,1 la 1,6 V, în funcție de lungimea de undă a radiației emise (lungimile de undă mai scurte corespund unei căderi de tensiune mai mari).
Lămpile LED au două avantaje majore: durata de viață a bateriei și rezistența la șocuri. Acest lucru le face cu siguranță o soluție foarte avantajoasă pentru iluminatul de rezervă și pentru situațiile în care este necesară o durată lungă de viață a bateriei, cum ar fi în peșteri. În timpul scufundărilor din timpul zilei, însă, acestea nu oferă aceeași performanță ca lămpile cu halogen.

3. Lămpi HID
(Descărcare de mare intensitate)

Acestea sunt becuri fără filament metalic. Doi electrozi imersați într-o atmosferă de xenon sunt conectați la cei doi poli ai circuitului electric. Descărcarea de electroni dintre cei doi produce o lumină foarte intensă, de aproximativ două ori mai mare decât cea a lămpilor cu halogen și extrem de albă (atât de mult încât pare chiar albastră). Deoarece le lipsește filamentul, aceste becuri durează mai mult decât cele convenționale (totuși de aproximativ două ori mai mult) și consumă cu 70% mai puțină energie. Trebuie reglate de o unitate de control electronică pentru a preveni deteriorarea cauzată de fluctuațiile de tensiune.
Becurile HID sunt mult mai eficiente decât lămpile cu halogen și cele xenofotice; fluxul lor luminos este, de asemenea, foarte mare: un HID de 35W cu 3500 lumeni este egal cu 100 lm/W, în timp ce pentru halogenele fără amplificare (care durează în jur de 2000 de ore) suntem în jur de 25 lumeni/watt; halogenele amplificate, pe de altă parte (durează în jur de 50 de ore și multe lămpi subacvatice funcționează în acest fel) au în jur de 35 lumeni pe watt.
Se poate deduce că, ca primă aproximare, HID-urile au o performanță de 4 ori mai mare și, prin urmare, cu aceeași baterie, permit o autonomie de patru ori mai mare.
Pe de altă parte, becurile HID au și unele dezavantaje: în primul rând, costul, deoarece becul singur poate costa peste 100 de euro! Unitatea electronică de control costă în jur de 200 de euro. Sigur, economisești la baterie, dar tensiunile implicate sunt în intervalul 6000-30000 de volți și, prin urmare, totul este extrem de sensibil la umiditate: chiar și o cantitate infimă de apă condensată generează arcuri electrice care provoacă daune ireparabile componentelor electronice, rezultând pierderi financiare semnificative.

Reproducerea textului și fotografiilor din acest articol, chiar și parțială, este strict interzisă fără acordul autorului.

ScubaPortal

ScubaPortal - Mai mult decât un portal de scufundări. Portalul italian de scufundări. Descoperiți cele mai recente știri, tehnici și scufundări din industrie. Excursii și croaziere pentru pasionați.