ʻʻProiectarea și simularea termică a unui concept de [623359]

Universitatea Politehnică Timișoara
Facultatea de Mecanică
Departamentul de Mecatronică

Lucrare de Licență

ʻʻProiectarea și simularea termică a unui concept de
corp de iluminat stradal cu led dintr -un material
compozit cu o conductivitate termică ridicată ʼʼ

Coordonator :
Student: [anonimizat] 2017

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
2 CUPRINS

1. Descrierea companiei Elba S.A. Pag.
1.1 Scurt istoric Pag.
1.2 Prezentarea Generală a Companiei Pag.
1.3 Departamentele Elba S.A Pag.
1.3.1 Elba Lighting Pag.
1.3.2 Moulding Pag.
1.3.3 Automotive Pag.
1.3.4 Laboratories Pag.
2. Noțiuni generale Pag. 3
2.1 Iluminatul electric Pag. 3
2.2 Evoluția sistemelor de iluminat Pag. 7
2.3 Notă de fundamentare Pag.
3. Proiectar ea corpului de iluminat stradal – WAVE – Pag.
4. Tehnologia de fabricație a corpului de iluminat stradal Pag.
4.1 Scurt istoric Pag.
4.2 Materialele plastice Pag.
4.3 Importanța materialelor plastice Pag.
4.4 Procesul de injecție mase plastice Pag.
4.5 Modul LED Pag.
4.6 PCB Pag.
4.7 Driver Pag.
4.8 Schema electrică, componentele, și specificațiile selectate pentru
corpul de iluminat Pag.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
3 5. Simularea termică prin convecție și conducție naturală Pag.
5.1 Metoda elementului finit Pag.
5.2 Condi ții de frontieră Pag.
5.3 Discretizarea corpului de iluminat Pag.
5.4 Analiza numerică Ansys Pag.
5.4.1 Informativ Ansys Pag.
5.4.2 Simularea Ansys pe conceptul „Wave” Pag.
5.5 Compararea rezultatelor Pag.
6. Perspective de continuare a dezvoltării cor pului de iluminat Pag.
7. Bibliografie Pag.
8. Anexe Pag.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
4

1. Descrierea companiei Elba S.A.
1.1 Scurt istoric
Timisoara a devenit primul oraș din Europ a care a avut stră zile iluminate electric.
În anul 1921 în Timișoara, s -a înfințat firma DURA. Această firmă reprezintă baza
firmei de iluminat care in ziua de astăzi poartă numele de ELBA. După 2 ani, î n anul 1923,
apare o nouă firmă, și anume firma „Rudolf Kissling și Fiul” care în cele din urmă și -a
schimbat numele în „LUMI NA-Fabrica Română de Candelabre și Mă rfuri Metali ce S.A”.
Unirea dintre cele două firme s -a produs în anul 1930 câ nd societatea se confru nta cu
criza economică de la momentul respectiv.
În cele din urmă au luat naș tere „Uzinele Dura”.
În anul 1948 a avut l oc naț ionalizarea firmei Dura , de atunci firma este cunoscută sub
numele de ELECTROBANAT. Între timp având loc diferite fuziuni î ntre Dur a și alte firme
din domeniul iluminatului, datorită crizei interbelice.
Numele actual de S .C. ELBA. S.A., a fost prelua t în anul 1990, urmând ca în anul
1995, să se privatizeze integral. Î n anul 1997 ELBA a participat la constituirea unei firme
mixte î n domeniul Iluminatului stradal, împreună cu firma olandeză Phillips, firma nouă
numindu -se Phillips and Elba Street Lighti ng S.R.L.
După 3 ani, î n anul 2000 ELBA a deven it acționară, împreună cu compania franceză
Plastique du Val de Loire, la constituirea fi rmei Elbromplast, în domeniul injecției masei
plastice.
Însă au apă rut mai mu lte parteneriate ulterior, unul dintre ele finalizandu -se cu apariția
firmei VALEO INJECTION î n acest domeniu de repere pentru industria automotive. În anul
2000, a apărut ș i firma ELBA COM, care funcționează ca ș i principal distribuitor ELBA S.A.
Prin activitatea desfășurată, ELBA S.A. asigură iluminatul de aproape 100 de ani, pentru
urmă toarele domenii de activitate: industrial, comercial, public, casnic, terenuri de sport,
oferind tot – odată sisteme de iluminat gata instalate pentru toate domeniile.
În anul 2010, compania Elba S.A a trecut prin tr-un proces de loca lizare, aceasta este
considerată a fi cea mai profundă transformare, noul amplasament localizat î n Parcul
Industri al Freidorf, Timisoara, avâ nd o su prafață de aproximativ 15.000 mp.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
5
1.2 Prezentare Generală a Companiei

Sloganul compa niei este „Susținem Inovația, promovăm siguranța, dezvoltă m
calitatea”.
Înfințată de aproape 100 de ani, se po ate spune că firma Elba este una dintre cele mai
importante companii de iluminat din Romania în momentul de față, datorită prestigiului pe
care a ceasta la dobă ndit pe parcursul acestor ani de activitate. Elba este un producator
important, care își focalizează preocupările și resursele în fololosul mediului înconjurator și al
cliențiilor. Fiind o firmă cu capital integral româ nesc, Elba este cel mai solid ex emplu de
succes pentru privatiză riile MEBO din Romania.

1.3 Departamentele Elba S.A

Datorită unei activi tăți complexe dezvoltate de Elba, se presupune specializarea
structurii, a perso nalului, si dezvoltarea separată a sferelor de activita te ale companie. Elba a
oferit și oferă în continuare clienților să i servicii complete pentru corpurile de iluminat.
Fiind o companie cu 4 divizii mari, fiecare divizie are scopul său, dar funcționează
împreună .
1.3.1 Elba Lighting

Cu un portofoliu de pes te 40 0 de produse, disponibile î n 150 0 de variante, se poate
spune că ș i pe partea de iluminat public Elba este cel mai important producator din R omania.
În anul 1990 au început investiții continue în cazul modernizării tehnlo giilor sp ecifice
domeniului de ilum inat.
Fabrica dispune de propriul departament de proiectare și dezvoltare unde sunt
proiectate produsele. În 2005 deja se putea spune că Elba avea toată aparatura necesară
proiectării și execuției unui corp de iluminat.
Pe parte de software, Elba lighting folosește Creo Parametri pentru modelarea 3D ș i
AutoCad pentru cele 2D.
În cadrul fabrici i Elba Lighting proc esul de dezvoltare al produselor de la concept la
fabricația de serie răspunde cu grație cerințelor clienț ilor.
Inginerii se focusează î n fiecare proiect pe optimizarea continuă a consumului de
enegie și a calităț ii luminii cu tehnologia LED la bază .

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
6 Fabrica Lighting, deț ine peste 150 de utila je și instalaț ii iar aceste a sunt utili zate
pentru urmatoarele activități de producț ie:
– Prelucrări mecani ce
– Vopsitorie cu pulberi și lă cuire
– Lustruire chimică
– Montaj
Prelucr area materialelor este realizată prin urmă toarele tehn ologii:
– Linie automată de profilare
– Presă automată de curbare
– Linie automată de stanțat și profilat benzi mecanice
– Prese h idraulice și mecanice
– Foarfecă ghilotină CNC (Computer numerical control)
– Instalație de lustruire chimică a aluminiului
– Instalație automată de vopsire cu pudră epoxidică în câ mp e lectrostati c.
– Injecție mase plastice
– Instalație de lă cuire.
In dome niul iluminatului general, cu peste 400 de tipuri de produse, care acoperă toate
domeniile de aplicabilitate a corpurilor de iluminat:
– Public: Stradal, Ornamental, Arhitectural, Ambiental
– De siguranta
– Pentru medii umede cu praf și medii cu pericol po tențial de explozie
– Pentru semnaliză ri rutiere
– De interior: industrial, rezidențial ș i comercial.

1.3.2 Elba Molding

Atelierele de producție sunt dotate cu matrițe, scule, stanțe, și diverse dispozitive, dar
și realizarea acestor produse pentru impor t și export, cu suport acordat de că tre specialiș ti.

1.3.3 Elba Laboratories
Laboratoarele de testare au f ost necesare pentru cercetarea și testarea produselor .
Existând certificate î n domeniul fotometriei, chimiei ș i electromecanicii.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
7 În laboratoarele d in cadrul comp aniei se efectuează o mare d iversitate de cercetări la
cel mai înalt nivel de performanță iar labo ratorul de metrologie efectuează etalonări și
verifică ri metrologice pentru domenii diverse.
Laboratorul fotometric, înființat în anul 1972 are ca și scop omologarea ș i validarea
perfo rmanțelor corpurilor de iluminat î n urmatoarele domenii de activitate:
 fotometrie,
 colorimetrie,
 determinarea proprietăț ilor optice ale materialelor,
 verificarea dimensională și electrică a surselor de lumina.
Laboratorul electromecanic, înființat î n anul 1957 ar e ca scop verificarea conformității
concepț iei p roduselor firmei cu standardele internaționale de fabricaț ie a corpurilor de
iluminat. În cadrul acestui laborator se efectuează verificări î n urmatoarele do menii:
 Electric
 Mecanic
 Climatic
 Protec ție
 Rezistență la coroziune ș i nivel de zgomot
Laboratorul chimic, si -a început activitatea în anul 1964, în scopul verificării și
controlă rii proceselor tehnologice, verificării conformității materiilor prime și a m aterialelor
utilizate ș i pentru testarea produselor fabricate.
Laboratorul Metrologic atestat din anul 1959 cu scopul realizării trasabilității unității
de masură către echipamente de masurare și monitorizare ale fabricilor ș i laboratoarelor de
testare al e firmei prin etalonarea/verificarea e chipamentelor de măsurare ș i monitorizare.

1.3.4 Elba Automotive

Elba a intrat pe piața industriei automotive în anul 1952, câ nd au realizat primele
faruri și lă mpi special create pentru autoturismele Dacia.
Din a nul 1976 tot ce era produs Elba destinat industriei automotive purta marca
europeană E19. Compania Elba este până în momentul de față principalul pro ducător de faruri
auto pentru toat e modele ulterioare dezvoltate î n parteneriat cu firma de automobile
românească Dacia.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
8 În anul 2003 producă torul DACIA Grup Rena ult au cerut un program investițional, î n
vederea alinierii tehnlogiilor corpurilor de iluminat la cerinț ele acestora.
În prezent, prin investiți masive în tehnologie, ELBA e adaptată cu succes indus triei
automotive. Noua fabrică de producț ie autom otive se exitende pe o suprafată de 19.000 mp ș i
e specializat ă în pro ducerea corpurilor de iluminat ș i a farurilor auto. Fabrica are prop riul
departament de proiectare și dezvoltare unde se derulează proces ele conexe. Toate aceste
activități sunt desfăș urate conform procedurilo r APQP, avâ nd la baza un concept de
management de proiect. Angajatii fi rmei sunt foarte bine instruiți, având la dispoziț ie PC -uri
cu toate soft ware -urile necesare pentru desfăș urarea activităț ii.
Datorită noilor soluț ii tehn ologice vech iile varian te, care erau mai costisitoare ș i mai
poluante au fost eliminate și a fost realizată această convergență cu tehnologiile de bază , cu
echipamente moderne.
Principalele tehnologii de producț ie ale departamentului automotive sunt :
– Injecț ie mase plastice
– Lăcuire
– Aluminizare
– Montaj
– Injecț ie 3K
– Instalația de lă cuire dispersoare far
– Linie automată de sudură ș i montaj faruri
– Alimentare centralizată cu granule a maș iniilor de injectie
– Robotiz area operaț iunilor la maș iniile de injecț ie a reperelor din mase plastice
– Lăcu irea prin splayere a reflectoarelor de faruri
– Lăcuire prin flow -coating
Pentr u toate aceste tehnologii există și echipamentele corespunzatoare:
– Instalaț ia de alimen tare centra lizată cu granule a maș iniilor de injectat
– Mașini de injecț ie (monocolore, bicolore, BMC, cu forța de închidere î ntre 50 tf și
1000 tf.
– Instalații de lă cuire reflectoare
– Instalații de lă cuire prin flow -coating
– Instalaț ii de aluminizare
– Mașini de sudare mas e plastice cu vibraț ii
– Linii robotizate de lipire faruri.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
9

2. Noțiuni generale

2.1 Iluminatul electric

Omul prin activitățiile lui este condiționat de lumină, iar când lumina naturală este
insuficientă sau lipsește, este necesar ă introducerea iluminatului artificial. In prezent
iluminatul artificial este realizat aproape in totalitate de către iluminatul electric, acesta
trebuind să atingă un anumit nivel de iluminare și confort vizual.
România a dat tonul dezvoltării iluminatul ui public stradal în Europa, când la data de
12 Noiembrie 1884 la Timișoara a fost pus în funcțiune primul sistem de iluminat electric din
Europa, acesta fiind realizat din lămpi incandescente cu filament din carbune, aceasta fiind
prima sursă electrică de lumină creată de Edison în anul 1879.
În prezent S erviciul de iluminat public face parte din sfera serviciilor comunitare de
utilități publice și cuprinde totalitatea acțiunilor și activităților de utilitate publică și de interes
economic și social genera l desfășurate la nivelul unităților administrativ -teritoriale sub
conducerea, coordonarea și responsabilitatea autorităților administrației publice locale, în
scopul asigurării iluminatului public.
Serviciul de iluminat public cuprinde iluminatul stradal -rutier, iluminatul stradal –
pietonal, iluminatul arhitectural, iluminatul ornamental și iluminatul ornamental -festiv al
comunelor, orașelor și municipiilor.
Serviciul de iluminat public se realizează prin intermediul unui ansamblu tehnologic și
funcțional, alcătuit din construcții, instalații și echipamente specifice, denumit în continuare
sistem de ilumin at public, și are ca scop ridicarea nivelului de civilizație, a confortului și a
calității vieții precum și creșterea gradului de securitate în cadrul com unitățiilor, atât
individual cât și colectiv, precum și cresterea gradului de securitate a circulației rutiere și
pietonale.
Sistemul de iluminat public este ansamblul format din puncte de aprindere, cutii de
distribuție, cutii de trecere, linii electrice de joasă tensiune subterane sau aeriene, fundații,
stâlpi, instalații de legare la pământ, console, corpuri de iluminat, accesorii, conductoare,
izolatoare, cleme, armături, echipamente de comandă, automatizare și măsurare utilizate
pentru iluminatul publ ic.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
10 – dispozitiv (corp) de iluminat – aparatul de iluminat care servește la distribuția,
filtrarea sau transmisia luminii produse de la una sau mai multe lămpi către
exterior;
– iluminat arhitectural – iluminatul destinat punerii în evidență a unor monumente d e
artă sau istorice ori a unor obiective de importanță publică sau culturală pentru
comunitatea locală;
– iluminat ornamental – iluminatul zonelor destinate parcurilor, spațiilor de
agrement, piețelor, târgurilor și altora asemenea;
– iluminat ornamental -festiv – iluminatul temporar utilizat cu ocazia sărbătorilor și
altor evenimente festive;
– iluminat stradal -pietonal – iluminatul căilor de acces pietonal;
– iluminat stradal -rutier – iluminatul căilor de circulație rutieră;
În prezent iluminatul public este realizat printr -o multitudine de sisteme de iluminat
compuse din diverse tipuri de surse și corpuri de iluminat, instalații proiectate pe bază de
luminanță, mărime care influențează ochiul omenesc, având ca studiu compoziția spectrală a
radiației luminoase, cu scopul obținerii unor nuanțe ale luminii artificiale apropiate de lumina
naturală.
 Radiații luminoase
Radiația luminoasă este de fapt o radiație electromagnetică cu lungimea de undă între
0,38 și 0,76 µm, și care ocupă un domeniu redus în spectrul electrom agnetic. Radiațiile din
spectrul optic de o anume lungime de undă se numesc radiații monocromatice și produc
senzatia unei nuanțe de culoare. Suprapunerea mai multor radiații monocromatice creează
radiația com plexă denumită și policromatică . Senzația de culoare albă este rezultatul
mixajului, în anu mite proporții, a tuturor radiațiilor monocromatice al spectrului vizibil .
Spectrul vizibil se încadrează în următoarele limite aproximative:
CULOARE LIMITE
VIOLET λ = 380 -437µm
ALBASTRU λ = 437 -485µm
VERDE λ = 485 -566µm
GALBEN λ = 566 -600µm
ORANJ λ = 600 -628µm
ROSU λ = 628 -740µm

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
11 Lumina este caracteriza tă prin mărimi energetice, evaluate cu unități de masură
energetice și mărimi fotometrice evaluate cu unități de măsură fotometrice.
Lumina este evaluarea vizuală a energiei radiate de un corp în banda lungimilor de
unde
electromagnetice λ = 380 ÷ 740 nm percepută de un ochi ca o senzație vizuală .
Din punct de vedere tehnic, conform actelor normative ale Comisiei Internaționale de
Iluminat (CIE – Commissio n Internationale de l’Eclairage) sursele artificiale de lumină sunt
clasificate în funcție de culoare.
Culoarea unei surse artificiale de lumină se caracterizează prin temperatura sa de
culoare.
Temperatura de culoarea unei surse de lumină se definește c a fiind temperatura (în K)
a corpului negru, a cărui radiație are aceeași culoare cu cea a sursei de lumină analizate.
În tabelul de mai jos este indicată clasificarea surselor artificiale de lumină conform
CIE.

Definiție conform CIE Intervalul temperat urilor de culoare,
K
Grupa 1 (cald) < 3300 K
Grupa 2 (mediu) 3300….5000 K
Grupa 3 (rece) > 5000 K

 Fluxul luminos F
În conformitate cu „Vocabularul Internațional de Iluminat C. I. E.”, fluxul luminos
este definit astfel:
Mărime derivată din fluxul e nergetic prin evaluarea radiației după acțiunea sa asupra
unui receptor selectiv, a cărui sensibilitate spectrală este definită printr -o funcție normalizată a
eficienței luminoase relative spectrale.
În sistemul internațional (SI) unitatea de măsură pentr u flux este lumenul [lm], un watt
luminos fiind egal cu 683 lm.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
12  Intensitatea luminoasă l
Deoarece sursele de lumină nu repartizează fluxul de lumină în mod uniform în spațiul
înconjurător, pentru a caracteriza acțiunea luminoasă (efectul iluminării) a sursei într -o
anumită direcție, s -a introdus noțiunea de intensitate luminoasă.
Unitatea de măsură a intensității luminoase este candela [cd].
În 1979, cea de -a 16-a Conferință Generală de Măsuri și Greutăți (CGPM) a adoptat
pentru unitatea de măsură cand elă cu următoarea definiție:
Candela este intensitatea luminoasă, într -o anumită direcție, a unei surse care emite
radiația monocromatică cu frecvența de 54 x 10 13 Hz și care are o intensitate radiantă în acea
direcție de 1/683 dintr -un watt pe steradian .

 Iluminarea E

Iluminarea este definită ca densitate de flux luminos pe suprafață receptoare.
Iluminarea E unei suprafețe este raportul dintre valori finite a fluxului luminos și mărimea
suprafeței. Unitatea de măsură a nivelului de iluminare este luxul [ lx ].

 Luminanța L

Luminanța este mărimea fotometrică care se referă atât la surse de lumină cât și la
suprafețele iluminate. Unitatea de masură în SI a luminanței este nit [ nt ].
Valoriile luminanței variază în funcție de sursa de lumină.

Tabel cu m arimile fotometrice ;
Marime fotometrică Unitatea de masură
Flux luminos lumen [ lm ]
Intensitate candelă [ cd ]
Iluminare lux [ lx ]
Radianță lumen/m2[ lm/m2 ]
Luminanță nit[ nt ]= [ cd/m2 ]
Cantitate de lumină lumen -secundă[ lm -s ]
Cantitate de i luminare Lux-secundă [ lx -s ]

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
13
 Randamentul luminos

– este raportul dintre fluxul luminos emis (exprimat în watt -i luminoși) și puterea
consumată de sursă (exprimată în watt -i);

 Eficacitate luminoasă

– este raportul dintre fluxul luminos (exprimat în lumen i) și puterea consumată de
sursă (exprimată în watt -i);
Eficacitatea luminoasă este o mărime importantă în alegerea tipurilor de surse în
proiectarea sistemelor de iluminat.

2.2 Evoluția sistemelor de iluminat

După 100 de ani de la inventarea becului elect ric, industria de iluminat din întreaga
lume traversează o schimbare istorică .
Autoritățiile publice locale au obligaț ia, conform legilor in vigoare (Legea 230/2006 –
Organizarea serviciului de iluminat public), să asigure iluminatul public î n conformitate cu
normele și standardele României ș i Uniunii Europene. Starea actuală a sistemului de iluminat
public în majoritatea localitățiilor din România nu respectă standardele existente în Uniunea
Europeană .
Evoluț ia sistemelor de iluminat a fost determi nată în mare parte de creșterea
performanțelor surselor electrice de iluminat și apariția continuă de noi surse de lumină.
Formele conceptuale ale sistemelor de iluminat au evoluat foarte mult în ultimul timp prin
dotarea lor cu sisteme de control, de reg lare și gestionare, iar prin redarea parametrilor
luminotehnici la condițiile reale caracteristice perioadei întunecate, sistemele de iluminat au
devenit inteligente.
Studiile efectuate pentru creșterea eficienței energetice a sistemelor de iluminat
artificial, precum și necesitatea asigurării unei calități ridicate a luminii produsă de sursele
electrice de lumină au condus la elaborarea unor soluții din ce în ce mai performante, având
șanse reale de a atinge și parametrii economici necesari utilizării lor pe scară largă. Una din

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
14 soluțiile cu rezultate și perspective deosebite este utilizarea surselor de lumină pe bază de
LED -uri.
Posibilitatea obținerii unor indicatori de eficiență energetică superiori majorității
surselor actuale de iluminat artificial, durata de viață foarte mare și posibilitatea realizării
spectrului dorit de lumină determină ca acest tip de surse luminoase să cunoască o pondere
din ce în ce mai importantă în producția principalilor realizatori de surse de lumină și să fie
din ce în ce mai prezent pe piață.
Cunoașterea caracteristicilor acestor lămpi, a condițiilor de utilizare și a modului lor
de alegere prezintă un interes practic deosebit, asigurând posibilitatea folosirii lor eficiente,
atât în iluminat interior cât și în cel exterio r.
Ledul este o sursă de lumină mică însoțită de un circuit electric ce permite modularea
formei radiației luminoase, o diodă semiconductoare ce emite lumină la polarizarea directă a
joncțiuni p -n, iar efectul este o formă de electroluminiscență.
În gener al au fost utilizate ca indicatori în cadrul dispozitivelor electronice, dar în
ultimul timp au început să fie utilizate ca surse de iluminare.
Avantajele tehnologiei led utilizată ca sursă de lumină sunt:
 putere consumată redusă;
 durată de viață foarte ma re;
 eficiență ridicată (100lumeni/1watt)
 rezistență ridicată;
 lumină de intensitate variabilă;
 sunt ecologice – nu conțin substanțe dăunătoare mediului și sunt reciclabile;
Politica Comisiei Europene de eliminare tre ptată a produselor de iluminat
convențio nale a obț inut rezultatele scontate. În 2011, pentru prima dată de la lansarea
produselor de iluminat LED, în Comunitatea Europeana au fost vândute mai multe lămpi
LED decât lămpi convenț ionale.
Este un exemplu eloc vent al succesului legislaț iei europene privind implementarea
sistemului inovativ de iluminat cu diode electroluminiscente (LED). Lămpile convenț ionale
vor deveni curând istorie. Multe state ale lumii au interzis fa bricarea mai multor tipuri de
lămpi clas ice: cu incandescență , tuburi fl ouresce nte, becuri economice, lă mpi cu sod iu, cu
mercur. Lipsa de pe piață a lămpilor convenț ionale (un ele interzise de lege, altele își așteaptă
sfârșitul) va conduce la întelegerea mai rapidă a fenomenului LED, va accelera trecerea la
sistemul revoluț ionar de iluminat bazat pe tehnologia LED.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
15
2.3 Notă de fundamentare
Iluminatul LED este o tehnologie revoluționară, iar implementarea acesteia la nivel
național va duce la r educerea consumului de energie electrică și implicit reducerea
consumului de resurse energetic e bazate pe arderea combustib ililor fosili , ducând astfel la
diminuarea noxelor eliberate în atmosferă , protejând astfel mediul înconjurător.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
16
3. Proiectarea corpului de iluminat stradal – WAVE –

Pentru realizarea corespunzatoa re a corpului de iluminat Wave în spaț iul 3d am folosit
software -ul Creo Parametric din pachetul de programe PTC.
Acest soft este destinat realizării de modele 3d, 2d, simulă ri, modelarea 3d directă,
vedere ortografică 2D, analiza elementului fi nit, ș i design schem atic. Creo a fost lansat pe
piața î n anul 2010 s trict pentru platforma Windows și concurează direct cu sotware -uri
cunos cute precum CATIA, Siemens NX, ș i Solidworks.
În domeniul Mecanic ii procesul de proiectare poartă numele de CAD (Cr eative Aided
Design) ș i este procesul de folosire a sistemelor computeri zate în crearea , analiza rea ș i
modificarea unui design. Domeniul ș i conceptul de CAD a fost inventat în anul 1961 de catre
cetaț eanul de etnie americană Ivan Susth erland, care a descri s o tabletă grafică î n teza lui de
doctorat de la Massachusetts Institute of Technology cunoscut ca si „MI T”. A realizat CAD –
ul pentru a î nlocuii toate metodele obiș nuite de a ajunge la un rezultat corect .
Primele utilizări a acestui gen de aplicaț ie au f ost in domeniile de automotive și
industria aerospațială de fapt singurele domenii care își permiteau calculatoare în -deajuns de
performante pentru a realiza cal culele respective.
Software -ul origin al pentru CAD a fost dezvol tat cu un limbaj de programare precum
„Fortran”, dar avantajele avansării metodele programă rii „object -oriented” acest lucru s -a
schimbat.
Fortran este un limba j de programare cu scop general care este în mod special adaptat
calculului nu meric și calculului științ ific. A fost dezvoltat inițial de IBM î n San Jose,
Califo rnia în anii 1950 pentru aplicații științifice și de inginerie. Fortran a început să domine
acest domeniu de pro gramare de la inceputul anului ș i a fost folosit în mod continuu pentru
mai mult de o jumătate de secol în do menii computaționale intensive, Prognoza meteo,
analiza elementelor fin ite, dinamica fluidelor computationale, fizica computatională și chimia
computat ională. Este una dintre limbile cele mai populare în domeniul c omputerelor de înaltă
performantă și este limba folosita pentru programele care fac referință și clasifică cele mai
rapide super computere din lume. Rezultatul final este un model 3D care proie ctează intenția
de design de bază a proiectantului . Modelul poate fi apoi salvat în forma t STL pentru al
trimite la o mas ină de prototipar e rapidă pentru a crea modelul din viaț a reală. CAID îl ajută
pe design er să se concentreze mai degrabă pe partea tehnică a metodologiei de pr oiectare
decât pe grija de schițare ș i modelare – apoi contribuie la selectarea un ei propuneri de produs

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
17 mai bună în mai puț in timp. Mai târz iu, când au fost definite cerințele ș i parametrii produsului
prin utilizarea software -ului CAID, designerul poate importa rezultatul lucrării sale într -un
program CAD (de obic ei un model Solid) pen tru ajustă ri înainte de producerea și gen erarea de
planuri și de fabricaț ie procese. Ceea ce diferenț iază CAID de CAD este că primul est e mult
mai conceptual și mai putin tehnic decât cel din urmă . În cadrul unui program CAID,
designerul se poate exprima f ără extensii, î n timp ce în sof tware -ul CAD există întotdeauna
factorul de fabricaț ie. Designul mech anic CAD este foarte important ș i este de nelipsi t
urmatoarelor domenii de utiliz are:
 Arhitectură ;
 Construcț ii;
 Inginerie Civilă și Infrastructură ;
 Drum uri și Poduri ;
 Indus tria aeronautică;
 Industria Automotive ;
 Electronică ș i electrotehnică;
 Design Industrial ;
 Inginerie Mecanică;
Pentru a putea realiza un design constrăns
corect în spațiul CAD este nevoie de o schită
2D cu cotaț iile corespunzatoare. Spr e
exemplu î n figura 3.1 alăturată se poate
vedea trecerea din spațiul 2D î n 3D. După
cum se poate observa, proiectarea 2D este
necesare să fie realizată corect, împreună cu
toate constrangerile necesare. În cazul
proiectă rii 2D , sunt necesare atatea vederi
cât celui care se ocupă de realizarea piesei
respective să îi fie î n clar fiecare parte a
proiectului.
Aflându -ne în anul 2017, pe parcursul dezvoltă rii „Creative Aided Designu -lui” a fost
absolut n ecesar ca aceste software -uri să adopte plugin -uri de ren der. Î n imaginea de mai jos
(fig. 3.2) se poate ved ea trecerea de la solid la piesă corect rendată . Interfata este simplă, se
lucrează pe straturi, exact ca și î n cazul graphic design -ului.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
18
fig.3.2
Nevoia de a comunica într -un mod real, complet și lipsit de ambiguitate trăsăturile
unui real sau imaginar Obiect conduce cercetarea unor metode de reprezentare tot mai
puternice. Din cauza asta în cinci generații de sisteme CAD au reușit (fig 3 .3).

fig. 3.3
În figura 3 sunt reprezentate cinci g enerații de sisteme CAD; Pe axa orizontală sunt A
raportat dimensiunile spațiului de modelare, iar în axa verticală sunt raportate dimensiunile
spațiului de modelare Modele primitive. Prima generație de CAD, redactare asistată de
calculator: obiectul este reprezentat de proiecția muchiilor pe un plan 2D. A doua generație de
CAD: obiectul este reprezentat de marginile sale într -un spațiu 3D (Wireframe reprezentare).

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
19 Este posibil să gener ați vederi 2D din orice punct de vedere. Principala problemă a Modelele
wireframe reprezintă ambiguitatea datorită faptului că văd în același timp toate marginile
modelului. Este posibil ca vizualizatorul să nu poată spune care parte a modelului se află în
fața altor p ărți. Cu toate acestea, există s ituații în care modelele de tip wireframe pot fi de
ajutor, deoarece acestea prezintă simultan front, sp ate, partea de sus și de jos a obiectului .
A treia generație de CAD: obiectul este reprezentat de suprafe țele sale de graniță
(Reprezentarea frontală Sau B -Rep). Elementele de suprafață sunt asamblate pentru a forma o
limită "etanșă la aer" care înglobea ză dimensiunea tridimensională, s pațiu ocupat de obiectul
modelat. Este important să înțelegem cum B -Rep di feră de modelul de suprafață tradițional. În
timp ce este nesolicitat Sistemul CAD poate reprezenta suprafețe, un sistem B -Rep trebuie să
garanteze, de ase menea, că suprafețele formează o partiție completă a spațiului, chiar și după
ce a fost modificată ex tensiv. Aceasta este, în practică, o problemă sau provocare majoră .
Topologia poate fi reprezentată utilizând o structură de dat e cu margini înaripate unde
nodurile , fețele și conexiunile reprezintă marginile comune. Nodurile de nivel inferior
determină de finirea geometrică, î n timp ce conexiunile formează o definiție topologică. Pentru
a putea rula cu ușurință fără a intampina probleme î n ceea ce priveste stabilitatea FPS -urilor (
Frames p er second ) este indicat să se folosească calculatoare cu placi vide o dedicate si
memorie ram de ultimă generație. Î n tabelul 3.1 de mai j os sunt prezentate principalele
companii, împreună cu produsele lor care au rezistat si sunt in continua dezvoltare si
ascensiune.
Principalele Companii care au rezistat si sunt in conti nua dezvoltare pe domeniul
proiectarii 2D/3D
Tabelul 3. 1
Companie Produs Geometric Kernel Sistem de operare Clasa
Autodesk Inventor 2010 Autodesk
ShapeManager® Windows Mid-range
Dassault Systemes CATIA V6 V6 Windows High -range
Dassault Systemes SolidWorks 2010 Parasolid® Windows Mid-range
PTC Pro/ENGINEER
Wildfire 5.0 GRANITE® Windows, Unix Mid-
range/High –
range
SIEMENS NX 7 Parasolid® Linux, Mac OS,
Unix, Windows High -range
SIEMENS Solid Edge with Synchronous
Tecnology 2 Parasolid® Windows Mid-range

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
20 O comparație î ntre tehnologiile de edita re a marilor companii de CAD, vă sunt
prezentate în tabelul 3.2 de mai jos împreună cu principalele caracteristici ale fiecaruia.

Tabelul 3. 2
Tehnologie Produse
Synchronous Technology Siemens NX and SolidEdge
Inventor Fusion Technology Autodesk Inventor
CoCreate PTC CoCreate
SolidWorks Dassault Systemes SolidWorks
V6 direct editing Dassault Systemes CATIA
SpaceClaim SpaceClaim
Iron CAD Iron CAD

Corpul de iluminat stradal, de tip arhitectural este realizat pentru a reda o atmosferă,
străzilor pe care acționează .
Design -ul curbat al conceptului conferă o imagine pl ăcută acesta captâ nd aten ția încă
de la prima vedere iar faptul că iluminatul stradal este în continuă ascensiune este necesară
această combinație între tehnic ș i arhitectural.
Mai jos sunt prezentate 4 vederi, și anume: fața (fig. 3.4.1), spate (fig. 3.4.2), profil
(fig. 3.4.3), și din perspectivă cu render -ingul cores punzator materialului folosit î n realizarea
corpului .

(fig. 3.4.1), (fig. 3.4.2),

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
21
Vedere din profil a corpului de iluminat Wave, montat pe stâ lp.

(fig. 3.4.3),

În imagine a de mai sus se poate observa, corpul de iluminat montat pe stâlp, iar
această vedere d in lateral poate arata faptul că acest corp de iluminat di spune de o tehnlogie
de auto -spălare deoarece este natural să se adune praf ș i alte materiale pe interioru l nervurilor,
fapt care necesită îngrijire, însă acest concept este creat încât atunci când plouă apa din
nervuri să se scurgă la „vale”. O altă considerație legată de forma corpului ar fi aceea că oferă
un aspect placut ochi ului, cu o arhitectură futur istică.
Faptul că nu există nici un cablu la vedere face ca, conceptul de corp să fie clasat cu
standardele europene moderne.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
22

(Fig.3.4.4)

Se poate observa modulul led care va fi acoperi t cu o lentilă biconvexă cu o dispersie a
luminii pe o rază de 150 de grad e.
În figura de mai jos ( fig. 3.5), se poate observa isometric corpul de iluminat, folosind
opțiunea de perspective render în Creo Parametric
fig.3.5

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
23 În imaginea de mai sus fig. 3.5 se poate vedea conceptul corpului de iluminat stradal
„Wave” , cu render -ul aplicat ș i patru ved eri expuse. Se poate obeserva că , corpul este un corp
solid, construit dintr -o singură bucată, toată instalația de funcț ionare fiind in interiorul
acestu ia, nefiind expusă ochiului. Î n partea de sus a corpului dispozitivului de ilum inat se pot
observa nervurile acestuia, care au rol î n conducerea caldurii. Un alt aspect care poate fi
observat ar fi prinderea acestuia. Î n prima vedere se pot observa, cele 2 picioa re de prindere
cu stalpul, iar î ntre acestia, o cavitate ce serveste dre pt lăcaș pentru cutia -aparataj.
În timpul construcției, a fost foarte important să nu fie la vedere nici un aspect de tip
componentă de aceea odată ce va fi montat pe stalp, el să pară ca și cum ar fi dintr -o singură
bucată .
In cea de -a doua vedere se poat e observa modulul led, care a fost selecț ionat ca fiind
cu 4 led uri deoarece puterea care este dorită pentru un corp arhitectur al nu trebuie sa fie
echivalentă î n lumeni cu iluminatul s tradal, ci considerabil mai mică .
Forma curbată, ceea ce oferă o viziun e de inovație și futur istică, este de asemenea un
aspect foarte important al acestui corp.
Din cauza formei curbate și detaliilor fine, producția în masă a acestui corp este
posib il în momentul de față realizabilă doar în 2 feluri și anume :
– Injectie Masa Plastica
– Imprimare 3D Industrială .
De asemenea, datorită acestor detalii legate de aspect, costurile de producție sunt ș i
foarte ridicate. Aceste a sunt afectate de o mulț ime de factori.

Fig. 3.6

În figura 3.6 de mai sus se poate observa conceptu l corpului de iluminat , activ si
inact iv.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
24 De aseme nea se poate observa dispersorul folosit pentru o transpunere corect ă a
luminii pe distanța dorită, iar în figura 3.7 de mai jos se pot observa nervurile a că rui rol este
de a purta caldura de la modul.

fig.3.7

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
25

Fig.3.8
În fig. 3.8 de mai sus este prezentată schiț a 2d a conceptului, pe c are sunt reprezentate
constrâ ngerile sau cotele de gabarit.

De completat.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
26
4. Tehnologia de fabricație a corpului de iluminat stradal

4.1 Scurt istoric

Masele plastice sunt materialele create pe bază de polimeri, care prind forma dorită
când sunt încălzite și o pastrează la racire. Aceste mase plastice ocupă la momentul de față
locul întâ i dintre materialele polimere. Conf orm site -ului Wikipedia, definiț ia masei plastice
este urmatoarea „Masele plastice (plasticul, plural plasticele) sunt produse sintetice de natură
organică, anorganică sau mixtă, care se pot prelucra ușor în diferite forme, la cald sau la rece,
cu sau fără presiune.
Celuloidul este consi derat cel mai vechi mat erial plastic. A fost fabricat în anul 1870
în Statele Unite ale Americi i cu scopul înlocuirii fildeș ului bilelor de biliard. În anul 1909,
belgianul Leo Hendrik Baekeland care a trăit între anii 1863 ș i 1944, de profesie chimist,
emigrat in Statele Unite ale Americii a descoperit Bachelita.
Bachelita este considerat a fi primul material plastic sintetic, deoarece acesta a fost
fabricată în î ntregime din produse industriale. Acest ma terial s -a folosit foarte mult î n
bijuterii, radio, telefoane. Conf orm site -ului Wikipedia, definiț ia bachelitei este urmatoarea
„Primul material sintetic apărut (1908) a fost r ășina fenolformaldehidică numită bachelită.”

4.2 Materialele plastice se împart în două mari categorii:
 Materiale Termoplastice
 Materiale Termorigide
 Materialele Termoplastice.
Materialele Termoplastice sunt acele materiale plastice care se topesc la î ncalzire,
temperatura de topire fiind variată , de la 70 -120 grade Celsius.
În mom entul cand acestea sunt fierbinți și în stare lichid ă, aceste materiale plast ice pot
fi turnate sau extrudate în formă. În momentul câ nd lichidul s-a răcit, acesta se solidifică și
rămâne forma în care a fost turnat. Î n general aceste ma teriale plastice sunt folosite în
industria de producț ie en -gross.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
27 Pentru realizarea acestor materiale se folosesc urmatoarele reacț ii chimice:
polimeri zarea, policondensarea si poliadiț ia. Exempl e de materiale termoplastice obținute
după procesul de polimerizare :
– polietilena de joasa densitate (Pejd sau PELD),
– polietilena de înalta densitate (Pied sau PEHD),
– polipropilena (PP),
– policlorura de vinil (PVC),
– polistirenul (PS),
– acrilo -butadien -stiren (ABS),
– polimetacrilatul de metil ( PMMA ),
– polioxidul de metilen ( POM ) ,
– politeta -fluor -etilen ( PTFE ) .
Materialele Termorigide reprezintă acele materiale care se întaresc la caldură. Pentru a
obține o formă î n cazul acestor plastice este necesar modelarea acestuia la rece apoi trebuie
încălzit pentru a -și menț ine forma. Acest tip de plastic se foloseș te la cre area obi ectelor hand –
made sau la cele care au nevoie de mai multe detalii.
Principalele proprietați ale materialelor plastice sintetice:
 Proprietăț ile optice :
– permit trecerea razelor ultraviolete, ele fiind observate prin opacitate.
 Proprietațile de antifricț iune :
– diverse materiale plastice a u un coeficient mic de frecare și o uzură
redusă .
 Rezisten ța mecanic ă:
– variază în limite largi cum ar fi de la rigide, la elasticitatea redusă
(asemănă toare cu a material elor ceramice, a lemnului), până la flexibil e și
extensibile (asemănătoare cu pielea ș i cauciucul, polietena, P.V.C, etc );
 Proprietăț i dielectrice: e(materialele plasti ce sunt în general buni dielectr ici
și datorită acestui fapt prezintă o importanță deosebită pentru industria
electrotehnică );
 Stabilitatea Chimică :
– este foarte mare comparativ cu metalele (masele plastice se folosesc ca
materiale anticorozive l a fabricarea de aparate chimice );

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
28  Densitatea:
– este mu lt mai mică decât a metalelor ( sunt folosite în industria navală,
aeronautică , automobile și în transportul feroviar); greutatea specifică între 0,9
si 2,2 gf/cm3 ;

4.3 Importanța maselor plastice

Datorită caracteristicilor specifice maselor plastice, se pot realiza produse de inaltă
calitate , cu o foarte mare fiabilitate ș i performa nță tehnologică . O medie de ansablu asupra
producției de masa plastică au crescut considerabil, chiar s -a dublat o data la 5 ani. Acest
material a intrat în industrie și au î nlocuit materialele clasice cum ar fi lemnul,
metalul,ceramica.
Mai jos sunt prezen tate o parte dintre domen iile care folosesc masa plastică cel mai
mult:
– Construcții de mașini
– Materiale de construcț ii
– Aerospaț iale
– Agricultura
– Electrotehnica
– Medicina
– Ambalaje

4.4 Procesul de injecție mase plastice

Prelucrarea prin injecție de masă plastică reprezi ntă procesul tehnologic prin care
materialul plastic, adus în stare de curgere prin acțiunea căldurii, este introdus, sub presiune,
în cavitatea unei matriț e unde are loc răcirea și solidificarea lui. Odată cu încetarea forței,
materialul răcit pastrează forma cavitații interioare a matriței în care a fost injectată și din
care, după un anumit timp poate fi îndepartat.(definiț ie)
Pentru obtinerea produselor din mase plastice se presupune ca injectia sa fie cel mai
intins procedeu industrial.
Pentru ca produsul finit să aibe calitatea dorită este necesar să se verifice princip alii
parametri tehnologici, acești a fiind : temperatura materialului, temperatura matri ței, presiunea

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
29 pistonului în cilindru și durata unei etape a injecț iei, acest proce s extinzându -se în urmatoarele
7 etape:
– Încărcarea Materialului ;
– Topirea materialului în cilindrul mașinii;
– Sigilarea matriț ei
– Introducerea materialului în stare lichidă în matriță ;
– Solidificarea materialului din matritat.
– Desfacerea matriț ei;
– Scoaterea piesei finale din matriță .

Fig. 4.1
http://www.ro.all.biz/img/ro/catalog/30693.jpeg

În imaginea de mai sus se pot vedea granule de diferite materiale plastice, înainte de
topire.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
30

Fig. 4.2
http://www.completproject.ro/wp -content/uploads/2 015/07/img -2.png

Un exemplu de matriță se poate observa în figura 4.2, se poate observa faptul că
matrița este închisă și este realizată în spațiul CAD .

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
31

Fig. 4.3

xa.yimg.com/kq/groups/23251651/79230355/name/C2_Injectie+si+design.ppt.pdf

În imaginea de mai sus ( fig. 4.3) este prezentat procesul de injecție masa plastică pe
toate etapele de fabricație. În pasul a, se poate observa matrița goală, și injectarea materialului
în ea.
La punctul b se poate vedea materialul deja extins pe toată matrița și reprezintă
procesul de răcire și solidificare a materialului, iar în ultima etapă c, se poate observa
deschiderea matriței și aruncarea produsului final.
Temperatura de topire a materialului termoplastic se face prin convertirea engergiei
mecanice în energi e termică prin intermediul fricțiunei.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
32

Fig.4.4

În imaginea de mai sus se poate observa cilindrul și o secțiune a matriței și un grafic
de temperatură care este critică pentru calitatea produsului final. În figură este prezentată o
dinamică a temperaturi i mater ialului de-alungul cilindrului și a matriț ei. t0-temperatura
polimerului la intrarea î n cilindru; t1 – temperatura de topire a polim erului; t2 -temperatura de
inject ie; t3 -temperatura în matriță ; l1 – l5- coordonate pe lungimea cilindrului . În interio rul
cilindrului, la timpul t1 are loc înc alzirea la temperatura Tc ș i plastifierea. Topitura curge în
cilindrul și duza maș inii și se înc ălzește până la temperatura Ts. După umplerea matri ței,
temperatura materialului din matriț ă scade mult datorită trans ferului termic prin pere ți.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
33

Fig. 4.6

Pe – presiunea exterioară , Pi – presiunea interioară , Ps-presiunea la sigiliu, Pr-
presiunea

– umplerea matri ței – în momentul umplerii valorea pi crește; (porț iunea de curba 1-2);
– compactizarea – se aplică o presiune ulterioar ă, (porț iunea de curba 2-3), după care
presiunea va sca dea până la valore a presiunii de sigilare ps (porț iunea de curba 3-4);
– racirea ș i evacuarea obiectului din matriț ă – scădere mai lentă a presiunii (port iunea
de curba 4-5);

4.5 Modul LED
Modulele LED sunt cea mai recomandată soluț ie pentru iluminat la momentul actual.
Modulele LED sunt conectate prin fire a c aror lungime depinde de distanța maximă
pentru fiecare tip de modul LED î n parte. Numarul d e module LED este determinat de :
 grosimea casetei luminoase
 gradul de transparenta al materialelor.
Alimentarea modulelor LED se face cu transformatoare 220v din categoria
ALIMENTARE LED.
Modulele led pot fi:
 unicolore
 module led RGB.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
34
4.6 PCB
Conform site -ului Wikipedia „Plăcile cu circuite imprimate (PCB) sprijină mecanic și
conectează electric componentele electronice utilizând piese conductoare, plăcuțe și alte
caracteristici gravate din foi de cupru laminate pe un substrat neconductor.”
În figura 4.7 de ma i jos se poate observ a constituț ia unui PCB realizat special pentru
corpurile de iluminat. El conține 14 led -uri după cum se vede inscrip ționat pe placută , iar
dimensiunea este de 50 de mm.

Fig. 4.7

4.7 Driver

Un driver LED este un dispozitiv electric care reglează puterea unui LED sau a unui
șir de LED -uri. Un conducător auto LED răspunde la nevoile în schimbare ale LED -ului sau a
circuitului LED, furnizând o cantitate constantă de energie LED -ului, deoarece proprietățile
sale electrice se schimbă odată cu temperatura. Un driver LED este o sursă de alimentare
autonomă care are ieșiri care corespund caracteristicilor electrice ale LED -urilor.
Driverele pot o feri o diminuare prin intermediul circuitelor de modulare a lățimii
impulsurilor și pot avea mai mult de un canal pentru controlul separat al diferitelor LED -uri
sau al matriceelor LED. Nivelul de putere al LED -ului este menținut constant de către driver –
ul LED -ului, pe măsură ce proprietățile electrice se schimbă pe parcursul creșterii și scăderii
temperaturii observate de LED -uri. Fără driverul adecvat, LED -ul poate deveni prea fierbinte
și instabil, provocând astfel o performanță sau un eșec slab.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
35
Tipu ri de drivere LED:
Există mai multe tipuri diferite de drivere LED. Dimensiunile cele mai obișnuite
pentru tensiunea de alimentare sunt de la 2,3 până la 5,5 V, de la 2,7 până la 5,5 V și de la 3 la
5,5 V.
De asemenea, exista LED -uri cu tensiune de alimen tare de până la 630 V. Curentul de
ieșire pe canal poate fi între 250 μA și 50 A, iar cele mai comune cipuri având un curent de
ieșire pe canal de 20 mA, 25 mA și 100 mA.
In figura 4.8 de mai jos se poate vedea cum ara tă fizic un driver.

Fig.4.8

Drive rele Led sunt aplicate pentru urmă toarele domenii:
 Iluminat industrial / exterior
 Iluminat comercial
 Iluminat rezidenț ial
 Camera telefon mobil flash
 Interiorul interior sau lămpile din spate
 Grădină de iluminat
 Lanternă / lanternă portabilă
 indicatoare
 Iluminarea luminilor
 Ecranul de fundal LCD

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
36
4.8 Schema electrică , componentele, și specificaț iile selectate pentru
corpul de iluminat

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
37
5. Simularea termică prin convecție și conducție naturală

5.1 Metoda elemntului f init

Metoda elementului finit reprezi ntă metoda generală de obț inere rezultate
aproximative din ecuaț iile cu derivate partiale care definesc sau nu definesc fenomene fizice.
Principiul d in spatele acestei metode constă î n studierea dom eniului de interes p e
segmente ș i recompu nerea domeniului de studiu, ținând cont de diverse cerinț e matematice.
Ca și procedee utilizate î n proiectar e Metoda Elementului Finit ajută pentru
clarificarea calculelor manua le, a metodelor experimentale, și în simulă ri numerice asi state de
calculator. La momentul de faț a Metoda Elementului Finit reprezintă cea mai utilizată metoda
de realizare a simulă rilor numerice implementate pe calculator din inginerie. Un alt plus al
aceste metod e ar fi faptul ca este integrată cu aplicaț ii spe cifice CAD/CAID/CAM.
Metoda Ele mentului Finit poate fi folosită î n urmatoarele domenii de activitate:
 Analiz e structurale – determinarea stării de tensiune sau de deformație dintr -o
structură cerută .
 Analiza termică – determinarea funcției de curent sau a potențialului de
viteză .
 Analiza electrică/ magnetică – determinarea fluxului electric sau magnetic
Pentru a implementa Metoda Elementului finit pe un calculator este nevoi e de
preprocesoare, FE solver, ș i postprocesoare iar print re software -urile speciali zate în acest
domeniu se numără : ANSYS, SDRC/I -DEAS, NASTRAN, COSMOS, PATRAN, DYNA –
3D, LUSAS. Ca și tipuri de Elemente finite putem spune că sunt dispuse î n 3 dimensiuni.
Fig.5.1

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
38 Dimensiunea, punctele no dale, gradele de libertate, forțele nodale, ș i car acter isticile
materialului reprezintă atributele elementelor finite.
Ele au urmatoarele functii:
 Dimensiunea – dupa cum se poate observa in figura 5.1 ,elementele au 3
dimensiuni, 1D, 2D si 3D .
 Geometria elementul ui- pot avea forme drepte sau curbe ș i este definită
prin modul de dispunere a nodulilor.
 Punctele nodale – ajută la defin irea geometriei ș i la depistarea gradelor de
libertate, iar fiecare element are un numar finit de puncte nodale.
 Caracteristicile materialului – Cea mai simpla este legea lui Hooke unde
comportarea materialului e ste caraterizată prin modulul de elastici tate,
coeficientul lui Poisson ș i coeficientul de dilatare termică liniară .
Elem entele finite sunt clasificate î n 5 categorii:
 Elemente structurale primitive (exemplu: bara, grin da, conducta, grinda)
 Elemente finite de mediu continu
 Elemente finite speciale
 Macroelemente
 Substructuri

Fig. 5.2

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
39
În figura 5.2 se pot oberva pașii principali î n analiz a cu Elemente finite. Putem
menționa că pașii cheie în această anali ză ar fi Id ealizarea, Discretizarea Și Obținerea Soluț iei.

5.2 Condiții de frontieră

Conform site -ului Wikipedia „Condițiile la limită sunt restricții impuse pe frontierele
domeniului de analiză”.
Condițiile de frontieră reprezintă o necesit ate în a f i cunoscută deoarece utilizatorul trebuie să
fie capabil să definească corect aceste condiț ii pentru a ajunge la rezultate corecte ș i unice.
Condițiile de frontieră sunt de 3 tipuri:
 Diric hlet – În acest caz, valoarea lui A care repre zintă potențialul magn etic
vector este definită pe frontieră, spre exemplu A=1.
Acest tip de condiție este folosită cel mai des pentru a nu permite fluxului magnetic să
treacă de frontieră.
 Neumann. – Această condiț ie de f rontieră permite specificarea derivatei pe
direcț ia norma lei a vectorului A de -a lungul frontierei.
 Robin – reprezintă o îmbinare între cea de tip Dirichlet ș i cea de tip Neumann,
unde apare o relație între valoarea lui A ș i derivata sa pe dire cția normalei la
frontieră .

5.3 Discretizarea corpului de iluminat

Discretizarea sau împărțirea în elemente finite e echivalentă cu schimbarea domeniului
cu elemente finite de mărime finită, inter -conectate prin intermediul nodur ilor având o
geometrie simplistă .
 drepte și cur be în situația problemelor uni -dimensionale,
 triunghiuri și dreptunghiuri în situaț ia problemelor bidimensionale ,
 tetradere ș i element e paralelipipedice pentru situația problemelor tridimensionale.
Aces te feluri de elemente finite dețin un numă r finit de puncte nodale cu un oarecare
număr de grade de libertate.
Situarea lor în spațiul tridi mensional este definită de coordonatele relative la un sistem
de coordonate local sau global.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
40 Coordonatele nodurilor și prin funcțiile de interpolare definesc forma fiecarui element
finit.
În această etapă treb uie parcurși următorii paș i:
 construirea rețelei de elemente e ste realizată î n următoarele sub etape:
 dezvoltarea rețelei de elemente finite, care se bazează pe posibilităț ilor calculatorului
utilizat, costur ile de obținere și de precizia necesară pentru rezultatele obținute;
 etichetarea nodurilor și a elementelor retelelor de elemente finite;
Realizarea rețelei de elemente finite este influențată de factori ca:
 forma elementelor finite,
 dimensiunea și numărul de elemente finite folosite pentru discre tizarea structurii
cercetate.
De cele mai multe ori tipul elementelor finite utilizate depinde de problema fizică.
Spre exemplu, î n cazul analizei grinzilor (care sunt supuse la tracțiune -compresiune),
se vor fol osii elemente de tip bară, pe câ nd la bar ele foarte scurte solicitate la încovoiere se
vor folosii elemente finite de tip solid.
Dimensiunea elementelor deț ine influență asupra convergenței soluției. Spre ex emplu,
dacă elementele finite sunt de marimi mai mici, rezultatul obținut e mai apropiat de cel e xact.
Totodată soluția este influențată și de raportul marimilor semnificative ale
elementelor finite bidimensionale și tr idimensionale, din aceasta cauză este recomandată
evitarea formelor alungite, ș i raportul marimilor semnificative să fie cât mai aproape de
valoarea unitară. Câ t pentru gradul de uniformitate al sistemului de e lemente finite, este
recomandată o discretizare uniformă. Î n figura 5.3 se poate observa conceptul corpului de
iluminat discretizat.
În ecuația de mai jos este descrisă v alorea lați mii de bandă a matricei de rigiditate .

Lb= gln×(dif.max+1) unde:
– gln – numărul gradelor de libertate pe nod;
– dif. Max -diferenta maxima dintre numerele nodurilor ce sunt ale aceluiași element
finit.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
41 Totodată , numărul de ecuații cores punzătoare matricei de rigiditate a unei structuri
care are un număr total d e noduri ntd, se poate determina cu relația: nec = gln× ntd.

Fig. 5.3
În figura de mai sus se poate observa conceptul corpului de iluminat discretizat.
Rezultar ea modelului mate matic semnifică o etapă de simplificare a sistemului fizic
real, dar obț inerea modelului matematic nu este tot timpul simplă.
De multe ori comportamentul acestora este obț inut prin sisteme de ecuații diferențiale
în tim p și spaț iu, cu condiții de margine impuse. Aceste modele au o infinitate de grade de
libertate.

Pentru rezolvare se poate apela la:
 Soluții de tip analitice – disponibile pentru sisteme cu geometrie simplă, termenii de
încărcare și rezemare simple și comportamentul materialului după leg i simple.
 Soluții numerice – disponibile pentru o clasa larga de probleme și unde se regasesc
procese ca: Metoda Elementului Finit, Diferențe finite, Volume finite etc.

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
42 Pentru ca simularea numerică să poată fi aplicată practic e ste necesar ca numărul de
grade de libertate s ă fie reduse la un număr finit. Procesul de reducere a gradelor de libertate
este numit discretizare, iar modelul obținut este un model discret.

5.4 Analiza numerică Ansys

5.4.1 Informativ Ansys

Compania a fost dezvoltată în anul 1970 de John A. Swanson sub numele de Swanson
Analysis Systems, Inc (SASI). Principalul sau scop a fost de a dezvolta software de analiză a
elementelor finite pentru fizica structurală, care ar putea simula probleme staționare, în
mișcare și termice transfer ter mic. SASI s -a dezvoltat în paralel cu dezvoltarea informaticii și
a nevoilor de inginerie. ANSYS cu analiza metodă elemente finite este utilizat pentru analiza
decongelare sol. ANSYS este un sistem de lungă durată soft universal pentru analiza cu
element e finite. Acesta este popular cu specialiști în domeniul tehnicii de calcul (CAE,
Inginerie asistata de calculator) și soluții de elemente finite pentru liniare și neliniare,
probleme de staționare și nestaționare spațiale ale mecanicii corpului rigide și mecanicii de
construcții (inclusiv fizic probleme neliniare de interacțiune de contact a elementelor de
construcții non -staționare geometric și), probleme ale mecanicii lichide și gaze, de transfer de
schimb de căldură și de căldură, electrodinamică, acust ică, și, de asemenea, mecanicii de
domenii cuplate.
Există mai multe ramuri ale aplicației software Ansys, dar cele mai importante sunt:
 Mecanica corpului rigid
 Mecanica lichide și gaze
 Transfer de schimb de căldură și de căldură
 Electrodinamică
 Acustică
 Provocări interdisciplinare
Când produsul pe care dorim să îl fabricăm este unul pretențios și presupune
analizarea mai multor tipuri de solicitări mecanice – eforturi, tensiuni, deformații, vibrații,
reacțiunii, tensiuni reziduale, etc – simularea trebuie să ia în calcul mai toate interacțiunile
dintre componentele sale, dar și interacțiuni de alte naturi din partea mediului de lucru
(condițiile termice, fenomenele electromagnetice, efecte ale fluidelor transferate).

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
43
5.4.2 Simul area Ansys pe conceptul „Wav e”

Fig. 5.4

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
44

Fig. 5.5

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIȘOARA LUCRARE DE LICENȚĂ
___________________________________________________________________________
___________________ _________________________________________________________
45