POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Techniki Świetlnej i Elektrotermii

Laboratorium Techniki Świetlnej Ćwiczenie nr 3 Temat: Wyznaczanie obrotowo-symetrycznej bryły fotometrycznej.

Rok akademicki: 2012/2013 Wydział Elektryczny Nr grupy: E7-2

Uwagi:

1.Podstawowe wiadomości.

Bryła fotometryczna jest powierzchnią zamkniętą utworzoną z końców wektorów o wspólnym początku i o długości proporcjonalnej do światłości źródła w danym kierunku. Ze względu ma symetrie rozróżniamy bryły:

Krzywa światłości jest to krzywa przedstawiana najczęściej we współrzędnych biegunowych łącząca końce wektorów światłości, która powstaje po przecięciu bryły fotometrycznej płaszczyzną przechodząca przez środek świetlny w funkcji kąta. Kat mierzony jest najczęściej od półosi skierowanej ku dołowi.

Środek świetlny źródeł światła odpowiada środkowi ciężkości powierzchni promieniującej światło. W przypadku źródeł z odbłyśnikami środek świetlny znajduje się w środku otworu wyjściowego.

2.Pomiary i obliczenia.

OSRAM Żarówka HALOGEN classic AECO 42W

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła
Nazwa badanego źródła światła: Osram 42 W
Moc PN= 42W
Napięcie znamiaonowe U=230 V Napięcie pomiarowe U=230 V
Znamionowy strumień źródła światła Φzn=630 lm
Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

Aby obliczyć światłość dla podanych pomiarów korzystamy ze wzoru:

I_γ = E • r²

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła Nazwa badanego źródła światła: Osram 42 W W białym odbłyśniku stożkowym. Moc PN= 42W Napięcie znamiaonowe U=230V Napięcie pomiarowe U=230V Znamionowy strumień źródła światła Φzn=630 lm Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła Nazwa badanego źródła światła: Osram 42 W W czarnym odbłyśniku stożkowym. Moc PN= 42W Napięcie znamiaonowe U=230V Napięcie pomiarowe U=230V Znamionowy strumień źródła światła Φzn=630 lm Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

Do obliczeń wykorzystujemy metodę strumieni cząstkowych, którą można przedstawić za pomocą wzorów:

$$\phi_{0} = \sum_{i = 1}^{n}{\Delta\phi}_{\Delta\text{ωi}}$$

Δϕ_Δωi = I_sr.Δγi • ω

gdzie:

I_sr.Δγi- średnia arytmetyczna światłości ograniczona kątem płaskim Δγ

ω- powiązanie kąta bryłowego z kątem płaskim

Δϕ_Δωi- strumień cząstkowy wypromieniowywany w kącie bryłowym Δω

Obliczanie strumienia dla źródła światła bez odbłyśników.

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	14,027	15,2	0	10	13,36
10	12,7	18,1	10	20	16,3
20	19,9	14,9	20	30	31,3
30	42,3	22,1	30	40	43,8
40	45,3	22,1	40	50	48
50	50,7	46,1	50	60	53,8
60	56,9	55,8	60	70	57,2
70	57,5	57,9	70	80	56,56
80	55,6	59,6	80	90	56,45
90	57,3	58,6	90	100	55,1
100	52,9	52,9	100	110	53,5
110	54,1	57,3	110	120	52,8
120	51,5	54,9	120	130	47,85
130	44,2	53,1	130	140	37,7
140	31,2	41,4	140	150	24,75
150	18,3	19,1	150	160	19,5
160	2,4	0,42	160	170	1,32
170	0,24	0,17	170	180	0,12
180	-	-	-	-	-
Φ0	564,28	565,908

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	122	116,3	0	10	110,6
10	99,2	125,2	10	20	96,8
20	94,4	100,9	20	30	97,7
30	101	96	30	40	100,45
40	99,9	93	40	50	98,8
50	97,7	92,3	50	60	97
60	96,3	91,4	60	70	89,65
70	83	87,3	70	80	72,6
80	62,2	74	80	90	31,6
90	1	2,2	90	100	1
100	-	-	-	-	-
Φ0	508,1952	517,1214

Obliczanie strumienia świetlnego dla źródła światła W białym odbłyśniku stożkowym:

Obliczanie strumienia świetlnego dla źródła światła W czarnym odbłyśniku stożkowym:

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	44	43,3	0	10	43,125
10	42,25	29,1	10	20	37,275
20	32,3	29,1	20	30	34,4
30	36,5	37,9	30	40	40,2
40	43,9	44,8	40	50	46,6
50	49,3	47,8	50	60	52,6
60	55,9	54	60	70	58,95
70	62	55,1	70	80	60,15
80	58,3	53,4	80	90	45,2
90	32,1	1	90	100	32,1
100	-	-	-	-	-
Φ­0	344,4612	276,10395

• OSRAM 100W

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła
Nazwa badanego źródła światła: OSRAM 100W
Moc PN= 100 W
Napięcie znamiaonowe U=230 V Napięcie pomiarowe U=230 V
Znamionowy strumień źródła światła Φzn=1350 lm
Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła Nazwa badanego źródła światła: OSRAM 100W W białym odłyśniku stożkowym Moc PN= 100W Napięcie znamiaonowe U=230V Napięcie pomiarowe U=230V Znamionowy strumień źródła światła Φzn=1350 lm Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

Wyznaczanie krzywej światłości źródła światła Nazwa badanego źródła światła: OSRAM 100W W czarnym odłyśniku stożkowym Moc PN= 100W Napięcie znamiaonowe U=230V Napięcie pomiarowe U=230V Znamionowy strumień źródła światła Φzn=1350 lm Odległość źródła głowicy fotoprzetwornika rγ= 1,3 m
γ [°]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

Obliczanie strumienia świetlnego dla źródła światła bez osłony:

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	126,8	124,5	0	10	126,9
10	127	122,7	10	20	124,35
20	121,7	120	20	30	124,15
30	126,6	129,5	30	40	122,45
40	118,3	121,3	40	50	119
50	119,7	120	50	60	120,85
60	122	117,5	60	70	131,8
70	141,6	131,8	70	80	135,6
80	129,6	103,8	80	90	125,45
90	121,3	97,5	90	100	119,45
100	117,6	99,2	100	110	120,9
110	124,2	112,4	110	120	119,1
120	114	120	120	130	121,45
130	128,9	101,4	130	140	120,55
140	112,2	90,2	140	150	90,75
150	69,3	60,2	150	160	51,9
160	34,5	25,4	160	170	20,2
170	5,9	1	170	180	0,24
180	-	-	-	-	-
Φ­0	1455,11832	1315,9391

Obliczanie strumienia świetlnego dla źródła światła z białym odbłyśnikiem stożkowym:

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	331	338	0	10	319,5
10	308	346	10	20	296,5
20	285	311	20	30	273,5
30	262	287,8	30	40	253,5
40	245	231,8	40	50	230,5
50	216	228	50	60	206,55
60	197,1	205,5	60	70	190,05
70	183	190,1	70	80	160,35
80	137,7	131	80	90	73,85
90	10	85,9	90	100	32,1
100	-	-	-	-	-
Φ0	1228,839	1275,4317

Obliczanie strumienia świetlnego dla źródła światła z czarnym odbłyśnikiem stożkowym:

γ [°]	Iγ [cd]	Δγ	Iśr.Δγii [cd]	Δω	ΔΦ [lm]
	C0	C90		C0	C90
0	186,6	186	0	10	178,7
10	170,8	164,3	10	20	159,9
20	149	138	20	30	144,05
30	139,1	136	30	40	131,4
40	123,7	117,4	40	50	124,1
50	124,5	118,3	50	60	122,6
60	120,7	121,5	60	70	118,05
70	115,4	122,18	70	80	115,6
80	115,8	101,4	80	90	91,7
90	67,6	10,1	90	100	32,1
100	-	-	-	-	-
Φ0	787,2654	697,82019

3. Obliczanie sprawności opraw.

$$\eta_{\text{opr}} = \frac{\phi_{\text{opr}}}{\phi_{zr}} \bullet 100\%$$

Rodzaj żarówki	Płaszczyzna	Rodzaj oprawy	Φźr	Φopr	ηopr
OSRAM 42W	C0	Stożkowa biała	564,28	508,1952	90%
		Stożkowa czarna	564,28	344,4612	61%
	C90	Stożkowa biała	565,908	517,1214	91%
		Stożkowa czarna	565,908	276,104	49%
OSRAM 100W	C0	Stożkowa biała	1455,118	1283,2	88%
		Stożkowa czarna	1455,118	692,1	48%
	C90	Stożkowa biała	1315,939	1293,7	98%
		Stożkowa czarna	1315,939	697,3	53%

4. Wykresy światłości

1. Krzywe światłości dla źródła światła żarówki Osram 42W

• Krzywe światłości dla C₀

Stożkowy biały odbłyśnik

		I [cd/1000lm]
	Bez oprawy
	Z oprawa

Stożkowy czarny odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

• Krzywa światłości dla C­₉₀:

Stożkowy biały odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

Stożkowy czarny odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

1. Krzywe światłości dla źródła światła żarówki Osram 100W

• Krzywe światłości dla C₀

Stożkowy biały odbłyśnik

Bez oprawy Z oprawa

Stożkowy czarny odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

• Krzywa światłości dla C90:

Stożkowy biały odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

Stożkowy czarny odbłyśnik

	Bez oprawy
	Z oprawa

5. Wnioski

Z wyników pomiarów, szczególnie z przedstawionych wykresów wynika, że zadaniem oprawy jest kierowanie promieni świetlnych tak aby skupiały się na oświetleniu konkretnego obszaru, przez nas wyznaczonego. Jest to bardzo istotne w przypadku budowania oświetlenia w pomieszczeniach zamkniętych, tam gdzie światło słoneczne w małym stopniu jest w stanie oświetlić pomieszczenie, lub też po prostu gdy chcemy skierować strumień świetlny w konkretne miejsce, jak w przypadku lamp biurowych. Stosując odbłyśniki pomalowane na czarno oraz biało sprawdziliśmy jaka jest sprawność w stosunku do lampy bez oprawy. Stąd wiemy, że najlepiej używać opraw, które mają od wewnątrz barwy, które jak najmniej pochłaniają światło tj. najlepiej kolor biały.