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	926	917
2	917
3	903
4	922

1. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.

Miejsce pomiaru	E [lx]	Eśr [lx]
1	1141	1171,25
2	1195
3	1181
4	1168

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 102,7 lx.

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

$$= \frac{\delta_{\%}}{100}*X_{\text{wsk}} +_{2} = \frac{2,5\%}{100}*102,7 + 0,1 = 2,7$$

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

Rys.3. Zasady pomiaru.

1. Pomiar przy oświetleniu naturalnym.

Żarówka 60W	LED 2,3-2,9 W
Miejsce pomiaru	E [lx]
1. r=60cm	472,4
	465,5
	465,5
2. r=115cm	237,7
	245,7
	247,0
3. r=170cm	207,6
	207,8
	207,4

Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka 60W.

$$E_{sr} = \frac{\sum_{}^{}E}{n} = \frac{472,4 + 465,5 + 465,5}{3} = 467,8\ \lbrack lx\rbrack$$

I = E * r² = 472, 4 * 0, 6² = 170, 1  [cd]

$$I_{sr} = \frac{\sum_{}^{}I}{n} = \frac{170,1 + 167,6 + 167,6}{3} = 168,4\ \lbrack cd\rbrack$$

Rys.4. r = f(E_śr)

Rys.5. l = f (I_śr)

1. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.

Żarówka 60W	LED 2,3-2,9 W
Miejsce pomiaru	E [lx]
1. r=60cm	1680
	1705
	1787
2. r=115cm	1232
	1237
	1249
3. r=170cm	1054
	1060
	1061

Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka 60W.

$$E_{sr} = \frac{\sum_{}^{}E}{n} = \frac{1680 + 1705 + 1787}{3} = 1724\ \lbrack lx\rbrack$$

I = E * r² = 1680 * 0, 6² = 605  [cd]

$$I_{sr} = \frac{\sum_{}^{}I}{n} = \frac{605 + 614 + 643}{3} = 620,6\ \lbrack cd\rbrack$$

Rys.6. r = f(E_śr)

Rys.7. r = f(I_śr)

1. Wnioski.

Podczas laboratorium naszym zadaniem był pomiar natężenia oświetlenia naturalnego i sztucznego wybranej płaszczyzny oraz pomiar natężenia oświetlenia dwóch wybranych żarówek.

Według normy PN-EN 12 464-1: 2004 do prac biurowych i obsługi komputera zalecane natężenie oświetlenia wynosi 500lx a do montażu precyzyjnego 1000lx. Zmierzone przez nas natężenie przy oświetleniu sztucznym zapewnia wygodną pracę wymagającą precyzyjnych czynności, natomiast oświetlenie naturalne nie spełnia wymogów potrzebnych do prac precyzyjnych.

Po sprawdzeniu luksomierza za pomocą kalibratora wyznaczyliśmy błąd pomiaru, który wyniósł 2,7%. Błąd ten ma taką wartość, ponieważ zakres luksomierza wynosi kolejno 30 i 3000lx, sprawia to że mierząc 100lx na zakresie 3000lx możemy otrzymać duży błąd pomiaru.

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

Przy pomiarze przy oświetleniu sztucznym żarówka LED osiągała prawie dwa razy mniejsze natężenie oświetlenia, lecz według mnie LED nadrabia straty oświetleniowe ponad 30krotnie mniejszym zużyciem energii elektrycznej. Przy największej odległości zwykła żarówka ciągle charakteryzowała się większym natężeniem oświetlenia, ale LED osiągała już zbliżone wyniki.

Przy pomiarze przy oświetleniu naturalnym ze zwykłą żarówka również otrzymywaliśmy większe natężenie oświetlenia i tak jak w poprzednim przypadku przy większych odległościach żarówki od sondy, LED i zwykła żarówka osiągały zbliżone wyniki.