Temat ćwiczenia: 

POMIAR STRUMIENIA ŚWIETLNEGO RÓŻNYCH ŹRÓDEŁ 

ŚWIATŁA. 

1.  Wstęp 
 

Każdy  z  ćwiczących  przed  przystąpieniem  do  wykonywania  jakichkolwiek  prac  na 

stanowisku    laboratoryjnym  powinien  zapoznać  się  z  instrukcją  w  celu  poprawnego 

wykonania  założonego  ćwiczenia.  Instrukcja  ma  na  celu  przedstawienie  sposobu 

wykonywania  pomiarów  a  także  poprawnego  wykonania  połączeń  w  zakresie  układu 

zasilania stanowiska laboratoryjnego. 

2.  Cel i zakres ćwiczenia 
 

Celem  ćwiczenia  jest    zapoznanie  się  przez  studenta  z  podstawowymi  zjawiskami 

zachodzącymi  w różnego rodzaju źródłach  światła.  Program   ćwiczenia  obejmuje badanie 

strumienia  świetlnego    oraz    obserwacja  zjawisk  zachodzących    podczas    pracy  różnych 

źródeł światła.  

3.  Wiadomości teoretyczne  

 

Podstawowe  pojęcia  związane  z  zjawiskiem  promieniowania  świetlnego  wcześniej 

wymienionych źródeł światła: 

1)  Promieniowanie  świetlne-  następuje  poprzez  wzbudzony  atom  i  cząsteczki.  Na 

podstawie  sposobu  wzbudzenia  atomów  i  cząsteczek  rozróżniamy  3  podstawowe 

sposoby uzyskiwania promieniowania świetlnego: 

  Inkadescencja  -  inna  nazwa  to  temperaturowy  sposób  uzyskiwania 

promieniowania  świetlnego,  który  polega  na  emisji  promieniowania 

świetlnego  kosztem  wytwarzania  energii    cieplnej.  Promieniowanie  świetlne 

widziane  jest  dopiero  po  osiągnięciu  przez  ciało  wysokiej  temperatury. 

Najbardziej znanym  źródłem światła wykorzystując wspomniane zjawisko jest 

żarówka, w której promiennikiem jest skrętka wolframowa. 

  Luminescencja 

– 

która 

polega 

na 

emisji 

promieniowania 

elektromagnetycznego,  którego  energia  powstaje  kosztem  innego  czynnika 

wzbudzającego.  Ze  względu  na  sposób  wywoływania  luminescencji  

rozróżniamy:  luminescencja  katodowa,  fotoluminescencja  (  wzbudzanie 

promieniowania  świetlnego  widzialnego  poprzez  widzialne  lub  ultrafioletowe 

promieniowanie  elektromagnetyczne),  elektroluminescencja(  wyładowanie 

elektryczne w parach lub gazach metali , rentgenoluminescencja. 

  Rekombinacja  promienista  -    która  polega  tzw.  przeskoku  elektronu  z 

wyższego  poziomu  energetycznego  na  niższy  i  oddawaniu  energii  w  postaci 

promieniowania.  W  diodach  LED  opisane  zjawisko  następuje  pod  wpływem 

przepływu prądu diodzie p-n. 

2)  Strumień  świetlny-    wielkość  określająca  całkowitą  moc  światła  emitowanego  z 

danego źródła światła. Jednostką strumienia jest lumen oznaczony przez lm,  symbol 

to Φ. 

4.  Przeznaczenie stanowiska laboratoryjnego (lumenomierza) 

 

Lumenomierz  został  przystosowany  do  badania  podstawowych  parametrów  rożnego 

rodzaju źródeł światła są to między innymi: 

 

Wysokoprężne lampy sodowe 

 

Wysokoprężne lampy metalohalogenkowe 

 

Wysokoprężne lampy rtęciowe  

 

Żarówki z gwintem E-27 E-25  

 

Świetlówki kompaktowe 

 

Żarówki halogenowe 230V 

 

Żarówki halogenowe 12 V 

 

Żarówki halogenowe GU-10 230V 

 

Żarówki LED  

Główny  pomiarem  jakim  wykonuje  się  na  stanowisku  laboratoryjnym  jest  pomiar 

strumienia świetlnego. Pomiar ten wykonywany jest metodą obiektywno-porównawczą czyli 

przez  pomiar  i  porównanie  natężenia  oświetlenia  żarówki  wzorcowej  z  badanym  źródłem 

światła. 

5.  Budowa lumenomierza 

 

Lumenomierz zamieszczony na rys. 1 składa się z następujących elementów są to między 

innymi: 

 

„kula”  pomiarowa,  która  została  usytuowana  na  stanowisku  laboratoryjnym  na 

stalowych nóżkach w celu stabilności. Materiałem z  którego została wykonana „kula” 

jest głęboko-tłoczna  blacha. Ze względu na trudność procesu produkcji „kula” została 

wykonana jako wielościan rozprężony po zespawaniu, którego średnica to d=1000mm  

  tabliczka    zaciskowa  znajdująca  się  przy  przedniej  lewej  nodze  urządzenia,  która 

została przytwierdzona za pomocą spawu. Do skrzynki zaciskowej przyłączane są dwie 

pary przewodów zasilających, zasilających żarówkę pomocniczą oraz żarówkę badaną 

 

transformator  o  przekładni  220/110  V  zastosowanie  transformatora  jest  konieczne  ze 

względu na parametry znamionowe żarówki pomocniczej. Wymieniony transformator 

znajduje się w wcześniej wspomnianej skrzynce zaciskowej 

  panel  na,  którym  zainstalowano  układy  zapłonowe  (  statecznik,  zapłonnik, 

transformator elektroniczny). 

 

 

 

 

 

W

ażny

m 

elem

ente

m 

stan

owis

ka 

lab 

orat

1

1'

2

3

4

5

6

7

Gdzie:  1,1' - 

nóżki 

2 

– skrzynka zaciskowa

3 

– obudowa 

4 

– zamek drzwiczek (śruba)  

5 

– drzwiczki  

6 - 

wyłącznik zasilania

7 - zawiasy

8 - statecznik

9 - 

zapłonnik

10 

– transformator elektroniczny

8

9

10

 

 

Rys. 1 Budowa zewnętrzna lumenomierza 

 

or      

Elementem,  który pozwala na różnego rodzaju  połączenia jest tabliczka zaciskowa. 

Odpowiednie połączenie przewodów fazowych, neutralnych oraz pozycje włączników, 

przełączników pozwala na zasilanie źródeł światła o których mowa w punkcie 4. Widok 

główny tabliczki zaciskowej przedstawiono na rysunku poniżej.

 

 

   

 

 

 

 

 

 

d

/2

d

=

1

5

0

m

m

Gdzie:

1

2

3

4

5

6

1 - 

żarówka pomocnicza

2 - 

żarówka badana

3 

– mechanizm regulujący położenie żarówki badanej

4- 

mechanizm regulujący położenie przesłony fotometrycznej

5 - 

przesłona fotometryczna

6 

– ogniowo fotometryczne

 

 Rys. 2 Przekrój  lumenomierza 

 

 

W-1

W-2

W-3

U

N

N’

L1

L1'

L1"

Tabliczka zaciskowa

1
0
2

0
1

0
1

W-4

0
1

 

 

Rys. 3 Tabliczka zaciskowa

 

6.  Procedura zasilania poszczególnych źródeł światła 

 

W ramach ćwiczenia laboratoryjnego możliwe jest wykonanie pomiarów wcześniej 

wspomnianych źródeł światła. Aby badać wysokoprężne lampy wyładowcze należy wykonać 
następujące czynności: 

 

Zasilić żarówkę pomocniczą, której zaciski oznaczono przez U- przewód fazowy; N- 

przewód  neutralny.  Załączenie/wyłączenie  żarówki  pomocniczej  odbywa  się  przez 

włącznik W1 pozycja 0- wyłącz 1- włącz. 

  Zasilenie obwodu lamp wyładowczych poprzez zaciski oznaczone przez L1- przewód 

fazowy;  N’-  przewód  neutralny  następnie  należy  zewrzeć  zaciski  L1’  oraz  L1” 

poprzez zworę znajdującą się na stanowisku.  

Pierwszym  krokiem  przed  załączeniem  jest  ustawienie  wyłącznika  W4  w  pozycji  0. 

Kolejne  etapy  to  ustawienie  wyłącznik  W2  pozycja  1-  załącz  (0-  wyłącz)  konieczne 

jest ustawienie również przełącznika W3 na pozycję 2- która odpowiada za przepływ 

napięcia  do  badanej  lampy  zabronione  jest  ustawienie    przełącznika  w  pozycji  1 

podczas badania wspomnianych lamp. 

Opisany sposób postępowania został zamieszczony na rysunku poniżej. 

 

 

W-1

W-2

W-3

U

N

N’

L1

L1'

L1"

Tabliczka zaciskowa

1
0
2

0
1

0
1

L

N

N

L

zworka

W-4

0
1

 

Rys. 4  Zasilanie wysokoprężnych lamp wyładowczych 

W celu przeprowadzenia badań żarówki halogenowej 12 V należy powtórzyć procedurę 

związaną z żarówka pomocniczą a następnie wykonać następujące czynności: 

 

Zasilenie  obwodu  żarówki  halogenowej  poprzez  zaciski  L1”-  przewód  fazowy,  N’- 

przewód neutralny. 

 

Ustawić wyłącznik W2 W4 w pozycji 1, przełącznik W3 w pozycji 1. 

 

 

 Badanie pozostałych źródeł światła dostępnych na stanowisku laboratoryjnym 

przeprowadza się analogicznie jak dla żarówki halogenowej z wyjątkiem pozycji przełącznika 

W3, który tak jak w przypadku badania lamp wyładowczych ustawiamy na pozycji 2 oraz 

wyłącznika W4, który należy ustawić na pozycję 0.  

 

 

 

 

 

W-1

W-2

W-3

U

N

N’

L1

L1'

L1"

Tabliczka zaciskowa

1
0
2

0
1

0
1

L

N

N

L

W-4

0
1

 

Rys. 5  Zasilanie żarówki halogenowej 

 

 

 

L

N

L1

N’

A

W

V

L

N

Źródła napięcia 

regulowanego

Źródła napięcia 

nieregulowanego

 

Rys. 6  Układy zasilania badanych źródeł światła, żarówki pomocniczej 

 

 

7.  Metoda wykonywania pomiarów 

 

Na stanowisku laboratoryjnym pomiar strumienia świetlnego wykonuje się poprzez 

porównanie natężeń oświetlenia, które wywołane zostały poprzez badane źródło oraz 

wzorcowego źródła światła. Przełączanie dokonuje się wyłącznikami W1, W2. 

 

Do  obliczenia  strumienia  świetlnego  badanego  źródła  światła  wykorzystuje  się  poniższy 

wzór: 

 

 

gdzie : 

- natężenie oświetlenia badanego źródła światła wyrażona w lx 

         

 - natężenie oświetlenia żarówki pomocniczej wyrażona w lx 

 

     c – stała lumenomierza 

 

Stała lumenomierza c nie jest dana należy ją obliczyć stosując poniższy wzór: 

 

gdzie : 

- natężenie oświetlenia badanego źródła światła wyrażona w lx 

         

 - natężenie oświetlenia żarówki wzorcowej wyrażona w lx 

- strumień świetlny wzorca ( =

)

 

 

Odczyt  natężenia  oświetlenia  badanego  źródła  światła  dokonujemy  podczas  wyłączonej 

żarówce pomocniczej. Analogicznie postępujemy podczas odczytu drugiej wielkości. 

 

Otrzymane  wyniki  należy  zestawić  w  postaci  tabelarycznej  z  danymi    znamionowymi 

wzorca użytego do wyznaczenia stałej przyrządu.  

 

Dane wzorca roboczego   P=                 Φw=               Un=              I=           

Lp. 

U 

I 

P 

 

 

 

η 

Rodzaj 

źródła 

światła 

V 

A 

W 

lx 

lx 

lm 

Lm/W 

1 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 

 

 

 

 

 

 

 

3 

 

 

 

 

 

 

 

Tabela 1 Tabela pomiarowa 1 

 

Lp. 

 

 

 

Rodzaj 

źródła 

światła

 

- 

- 

- 

1 

 

 

 

 

2 

 

 

 

3 

 

 

 

Tabela 2 Tabela pomiarowa 2 

 

 

 

 

8.  Program ćwiczenia 

 

Pomiary strumienia świetlnego należy wykonać dla źródeł światła wskazanych przez 

prowadzącego.  

Następnie dla wybranych źródeł wykonać pomiary strumienia świetlnego w zależności od 

spadku napięcia zasilania 

 zaczynając od napięcia znamionowego co 10 V w dół. 

 

      Dla lamp wyładowczych należy wykreślić charakterystykę strumienia świetlnego w 

funkcji czasu 

pomiary należy dokonywać co 30 s aż do osiągnięcia znamionowego

 

strumienia świetlnego. 

 Dla danych z tabeli nr 2 należy wykreślić poniższe charakterystyki: 

. 

.