Surse de iluminat și iluminat ornamental (becuri cu filament, cu halogen, fluorescente, cu LED-uri)

1. Becul obișnuit cu filament
   Curentul electric trece printr-un filament subțire de wolfram (numit și tungsten) și produce încălzirea lui până la incandescență, în vid. Se produce mai multă căldură decât lumină, randamentul este foarte mic (cam 5 %). Este foarte ieftin și are avantajul spectrului continuu (cu albastru slab). Nu este obositor pentru ochi.
   Datorită temperaturii ridicate a filamentului, atomii părăsesc filamentul și se depun pe sticlă (balon), ceea ce produce o transmitere mai mică a luminii. De aceea când schimbați un bec ars cu altul de aceeași putere, lumina este ceva mai puternică! Pe lângă faptul că are randamentul foarte mic, prezintă și îmbătrânire (prin funcționare, randamentul scade și mai mult).
   La aprindere, într-o fracțiune de secundă, temperatura filamentului crește de la temperatura ambiantă la cea de funcționare, cu un vârf de consum. Cu timpul, filamentul se subțiază și, de obicei la aprindere se întrerupe datorită șocului.
   O oglindă pusă în spatele becului, sau deasupra dacă este pe tavan, mărește mult lumina. Astfel se poate obține aceeași lumină cu o putere mai mică (de exemplu 60 sau 75 W în loc de 100 W).

Există becuri care emit infraroșii, folosite pentru încălzire locală.

2. Becul cu halogen
   Se folosește regenerarea cu halogeni. Funcționează cu balonul foarte cald (sute de grade Celsius), de aceea se folosește sticlă rezistență la șocuri termice (de exemplu cuarț). În balon se introduce gaz inert și halogen (brom sau iod, în cantitate foarte mică). Atomii părăsesc filamentul și la temperatura ridicată din balon se combină cu halogenul și majoritatea se întorc spre filament. Datorită temperaturii foarte mari din apropierea filamentului, legăturile cu halogenul se desfac și atomii de wolfram se depun pe filament. Totuși, depunerea este neuniformă, de aceea filamentul va ceda după un timp (în locul unde se subțiază). Presiunea din interior micșorează evaporarea filamentului. Datorită acestei regenerări, filamentul poate fi încălzit mai tare și dă o lumină ceva mai albă, cu randament ceva mai mare. Spectrul este continuu, cu ceva mai mult albastru decât becurile obișnuite.
   Pentru utilizări casnice, becurile mici cu halogen sunt puse într-un balon cu soclu ca la becurile obișnuite. Ca să dea aceeași lumină, consumă mai puțin.
   Se spune că emit și ceva ultraviolete, de aceea în fața lor se pune un filtru (sticlă groasă transparentă, care este opacă pentru UV).

3. Tuburi și becuri fluorescente (economice)
   Au randament mult mai mare dcât becurile cu filament. Se aprind mai greu, mai ales la frig.
   Tuburile fluorescente
  În interior se produc ultraviolete, care sunt transformate în lumină (cu spectru discontinuu) de praful alb care este depus în interior, pe tubul de sticlă. Lumina pâlpâie (cu dublul frecvenței rețelei, 100 Hz), de aceea nu sunt potrivite pentru muncă de migală (desen tehnic, mecanică fină etc). La iluminarea sălilor mari sunt alimentate în grupuri, trifazic, ceea ce reduce pâlpâirea luminii (în sală). La utilizarea în încăperi unde funcționează diferite mașini mecanice (de exemplu strunguri), pot produce efect stroboscopic pentru unele turații, ceea ce dă impresia vizuală că un obiect în mișcare de rotație este oprit.

   Tubul fluorescent are în serie o bobină de balast, care nu lasă curentul să crească prea mult. La aprindere, starterul (un contact bimetalic) dă curent prin filamente și le încălzește (desenul de sus), apoi oprește curentul (desenul de jos). Bobina dă un vârf de tensiune (de autoinducție) care amorsează descărcarea prin tub. Bobina și starterul pot fi înlocuite cu circuite electronice.
    În interior sunt produse ultraviolete. Praful alb depus pe interiorul tubului de sticlă transformă UV în lumină care pâlpâie, cu spectru discontinuu. Prin folosirea unor chimicale, spectrul se îmbunătățește (vârfuri mai multe și mai mici).
 
   Becurile fluorescente
   Sunt tuburi mai subțiri montate ca un bec. Au un circuit electronic.
   Firmele bune produc becuri scumpe care au spectru îmbunătățit, dau lumină mai puternică, se aprind mai repede și durează mai mult.
 
4. Becuri cu LED-uri
   Conțin mai multe LEDuri înseriate. Randamentul este ceva mai mare decât al becurilor fluorescente.  Cele cu lumină rece au prea mult albastru (un vârf pronunțat), ceea ce poate produce insomnii. Fiind alimentate în curent continuu filtrat, nu pâlpâie. Lumina scade cu timpul (contează mai mult scăderea luminii produse, decât durata de viață, care este foarte mare).
   Apar tipuri noi de LEDuri, cu lumină multă și spectru îmbunătățit (dar scumpe). Acestea sunt de viitor, vor înlocui becurile.

Redarea culorilor în lumina produsă

Lumina naturală (soarele la amiază și cerul senin, aprox. 5500 K) are spectru continuu și aproape uniform. Culorile se văd bine în această lumină.
Becul obișnuit are spectru continuu, dar cu multe infraroșii și roșii și puțin albastru. Becurile halogen au ceva mai mult albastru.
Tuburile și becurile fluorescente au spectru discontinuu, cu câteva vârfuri mari, adică emit doar câteva culori (în special pe verde și albastru). Dacă obiectele sunt de acele culori, se văd mai deschise. Dacă nu, se văd închise. Redau prost culorile. Pot fi produse să dea lumină mai bună, dar tot cu spectru discontinuu.
Lămpile cu sodiu (mari, cu lumină spre portocaliu, folosite la iluminatul public) la fel.

Situația este mai bună în cazul LEDurilor albe, care au spectru discontinuu, dar nu așa rău ca cele fluorescente. LEDurile au un vârf pe albastru și o cocoașă.

LEDuri noi, cu spectru îmbunătățit.

Comparație între sursele de lumină
Becurile cu filament (obișnuite)
+ foarte ieftine, spectru continuu, lumina pâlpâie puțin (la becurile de putere mai mare, filamentul este mai gros și are inerție termică mai mare, nu poate urmări vărfurile tensiunii alternative cu care este alimentat), lumina nu obosește ochii. Cele cu halogen sunt și mai bune (și ceva mai economice).
- randament mic (sunt ieftine, dar consumă mult), prezintă îmbătrânire
Becurile cu filament și halogen
+ lumina are spectrul continuu și ceva mai echilibrat decât la becurile obișnuite
+ randamentul ceva mai mare decât la becurile obișnuite
+ folosirea becurilor cu halogen și montarea unor oglinzi în spate, pentru recuperarea luminii, pot reduce ușor consumul la jumătate sau la mai puțin.
  Becurile halogen cu oglindă (reflector) dau lumina concentrată acolo unde este nevoie.
Fluorescente
+ economice, tuburile sunt ieftine și dau multă lumină (mai ales cu o oglindă în spate)
- tuburile pâlpâie; spectrul este discontinuu pronunțat, cu câteva vârfuri (firmele bune produc tuburi și becuri economice îmbunătățite, care dau o lumină mai bună); se aprind lent (consumă mai mult la aprindere, becurile economice ieftine se defectează ușor dacă sunt aprinse des, mai ales la temperaturi scăzute).
LEDuri
+ economice, se aprind instantaneu (fără șoc la aprindere), pot fi aprinse des. Becurile de formă normală dau lumina în special în față (nu în toate direcțiile, ca cele cu filament), de aceea au randamentul și mai mare.
- spectru cu discontinuitate (nu prea deranjează), prezintă îmbătrânire (în timp mai îndelungat)

Ce recomand
      
Tuburi fluorescente dacă nu aveți ochii sensibili și nu contează mult redarea culorilor (care este mai neuniformă, dar nu deranjează de obicei). Becurile economice (chiar cele slabe) sunt bune pentru iluminat holuri etc, unde este necesară iluminarea permanentă (fără aprinderi dese). Tuburile și becurile economice ieftine au lumină de calitate mai slabă, cele făcute de firme bune sunt mai scumpe și dau o lumină mai bună, au putere reală mai mare, se aprind mai repede și au o durată de viață mai mare.
Vor fi înlocuite cu becuri cu LEDuri, mai ales cele noi, cu spectru îmbunătățit (dacă se mai ieftinesc).
Pentru iluminarea locală (birou, loc de muncă): becuri cu halogen (sau obișnuite) pentru lucrul de migală și redarea corectă a culorilor (dau lumină mai multă dacă au o oglindă în spatele lor). Nu sunt obositoare. (Pe viitor cu LEDuri).

Pentru iluminatul ornamental casnic (de exemplu felinare mici) sunt bune beculețele obișnuite sau cu halogen (la puteri foarte mici, de câțiva Wați, nu prea contează consumul) și după ieftinirea lor, beculețe cu LEDuri.

Pentru orice fel de iluminat din acumulatori (lanterne, iluminat de siguranță, pentru autovehicule: faruri de zi, iluminat interior, la capotă motor, pentru excursii: în cort, rulotă, exterior) cele mai bune sunt LEDurile. Dau aceeași lumină la un consum mult redus față de becurile cu filament, deci descarcă acumulatorul mai lent.