POLITECHNIKA POZNAŃSKA Zakład Metrologii i Optoelektroniki
Laboratorium Podstaw Optoelektroniki Ćwiczenie nr 7 Temat: Pomiar natężenia oświetlenia za pomocą luksomierza.
Rok akademicki:2013/2014 Wydział Elektryczny Studia stacjonarne Rok : III Grupa EUM
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Celem badań jest pomiar natężenia oświetlania za pomocą luksomierza. Luksomierz - fotometr do pomiaru natężenia oświetlenia w luksach, stosowany w technice oświetlenia oraz (jako światłomierz) w fotografii i technice filmowej.

Strumień świetlny [lm] padający prostopadle na powierzchnię S [m²] charakteryzuje natężenie oświetlenia E, którego jednostką jest luks [lx].

;

1. Przebieg ćwiczenia.

   1. Pomiar rozkładu natężenia oświetlenia na wyznaczonej powierzchni pomiarowej.

Rys.1. Powierzchnia pomiarowa.

1. Pomiar przy oświetleniu naturalnym.

Miejsce pomiaru	E [lx]	Eśr [lx]
1	340,1	315
2	340,3	331,6
3	368,1	357,4
4	377,5	374,4

1. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.

Miejsce pomiaru	E [lx]			Eśr [lx]
1	923	997,9	945,1	955,33
2	908,1	993,3	938,9	946,77
3	991,4	995,5	990,2	992,37
4	970,8	996,8	995,7	987,77

1. Graficzne przedstawienie rozkładu natężenia oświetlenia.

Rys.2. Rozkład natężenia oświetlenia.

1. Sprawdzenie luksomierza L-100 za pomocą kalibratora fotometrycznego KT-10.

Kalibrator emitował 100 lx natomiast z luksomierza odczytaliśmy wartość średnią 102,13 lx.

Pomiar
1
2
3
Średnia

Błąd odczytu luksomierza L-100 wynosi 2,5%+1dgt.

$$= \frac{\delta_{\%}}{100}*X_{\text{wsk}} +_{2} = \frac{2,5\%}{100}*102,13 + 0,1 = 2,65$$

1. Wyznaczenie zależności natężenia oświetlenia żarówki halogenowej od odległości od sondy.

Rys.3. Zasady pomiaru.

1. Pomiar przy oświetleniu naturalnym.

Żarówka LED21 SMD 2,3-2,9 W	LED 48 led 61lm 3000k
Miejsce pomiaru	E [lx]
1. l=60cm	245,2
	245,8
	246,2
2. l=100cm	118,7
	120,3
	120,5
3. l=185cm	95,9
	96,9
	91,5

Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka LED21 SMD 2,3-2,9 W

$$E_{sr} = \frac{\sum_{}^{}E}{n} = \frac{245,2 + 245,8 + 246,2}{3} = 246\ \lbrack lx\rbrack$$

I = E * r² = 245, 2 * 0, 6² = 88  [cd]

$$I_{sr} = \frac{\sum_{}^{}I}{n} = \frac{88 + 88 + 89}{3} = 88,5\ \lbrack cd\rbrack$$

Rys.4. r = f(E_śr)

Rys.5. l = f (I_śr)

1. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.

Żarówka LED21 SMD 2,3-2,9 W	LED 48 led 61lm 3000k
Miejsce pomiaru	E [lx]
1. l=60cm	682,6
	681,8
	664,1
2. l=100cm	429,2
	430,1
	414,5
3. l=185cm	363,2
	369,4
	370,3

Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka LED21 SMD 2,3-2,9 W

$$E_{sr} = \frac{\sum_{}^{}E}{n} = \frac{682,6 + 681,8 + 664,1}{3} = 676,2\ \lbrack lx\rbrack$$

I = E * r² = 682, 6 * 0, 6² = 245, 7  [cd]

$$I_{sr} = \frac{\sum_{}^{}I}{n} = \frac{245,7 + 245,4 + 239,1}{3} = 243,4\ \lbrack cd\rbrack$$

Rys.6. r = f(E_śr)

Rys.7. r = f(I_śr)

1. Wnioski.

W trakcie wykonywania ćwiczenia naszym zadaniem było przeprowadzenie pomiaru natężenia oświetlenia naturalnego oraz pomiaru natężenia oświetlenia dwóch wybranych żarówek w naszym wypadku były to żarówki:

-Żarówka LED21 SMD 2,3-2,9 W

-Żarówka LED 48 LED 61lm 3000k

Wybraliśmy żarówki LED ponieważ w dzisiejszych czasach technologia LED jest stosowana praktycznie wszędzie i wypiera stare żarówki m.in. dlatego, że charakteryzują się mniejszym poborem mocy, a praktycznie zbliżoną sprawnością.

Według normy PN-EN 12 464-1: 2004 natężenia muszą wynosić odpowiednio

• rozpoznanie rysów twarzy – 20 lx

• wykonywanie prostych czynności – 50 lx

• kuźnia (kucie swobodne) – 200 lx

• obsługa komputera, prace biurowe – 500 lx

• montaż precyzyjny, mikromechanika – 1000 lx

Jak widać w wynikach zmierzone przez nas oświetlenie sztuczne zapewnia wygodną pracę wymagającą precyzyjnych czynności, z wyników również zauważyć można, że światło naturalne nie nadaję się do takowych prac.

Następnym etapem było wyznaczenie błędu pomiaru poprzez sprawdzenie luksomierza za pomocą kalibratora błąd ten wyniósł 2,65%. Wyznaczony przez nas błąd posiada taką wartość ponieważ zakres luksomierza wynosi kolejno 30 oraz 3000lx, dlatego też mierząc wartość 100lx możemy uzyskać duży błąd

Do pomiaru natężenia oświetlenia wybraliśmy zwykłą żarówkę 60W oraz żarówkę LED 2,3-2,9W.

Podczas badania żarówki LED21 SMD 2,3- 2,9 W przy świetle sztucznym zauważyć można, że wartość natężenia oświetlenia jest prawie o 3 razy większa niż przy tym samym badaniu, lecz przy oświetleniu naturalnym. Przez światło sztuczne definiujemy oświetlenie, które jest zamontowane w sali laboratoryjnej. Dlatego w wartość natężenia oświetlenia badanej żarówki wchodzi również natężenie światła sali. W przypadku żarówki LED 48 led 61lm 3000k natężenia oświetlenia w przypadku badania przy oświetleniu sztucznym prawie się nie różni niż w przypadku pierwszej żarówki. Różnicę zauważamy w przypadku badania przy oświetleniu naturalnym gdzie dla odległości 185cm przyjmuje natężenie oświetlenia 121,8 jednak z odległości 60 cm od luksomierza 207lx.