PWSZ w Gnieźnie	LABORATORIUM: ELEKTROTECHNIKA
Semestr: V	1. Wyznaczanie parametrów użytkowych elektrycznych źródeł natężenia oświetlenia
Data wykonania ćwiczenia 19.11.2007	Data oddania sprawozdania 14.01.2008	Ocena i podpis sprawdzającego

1. Cel

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z elektrycznymi źródłami światła, ich podstawowymi parametrami użytkowymi. Praktyczne zastosowanie najczęściej stosowanych układów zasilających lampy. Poznanie właściwości poszczególnych źródeł światła. Praktyczne zaznajomienie się ze sposobem oceny jakości oświetlenia.

2. Teoria

Żarówka (lampa żarowa) to lampa elektryczna, w której elementem świecącym jest przewód rozżarzony (żarnik) do wysokiej temperatury na skutek przepływu prądu, światło wytwarzane jest w wyniku promieniowania cieplnego. Aby nie nastąpiło utlenienie żarnika, jest on umieszczany w bańce szklanej, wewnątrz której panuje próżnia lub jest ona wypełniana mieszaniną gazów obojętnych. Światło uzyskiwane z żarówek jest światłem zbliżonym do słonecznego i dobrze oddaje barwy oglądanych w tym świetle przedmiotów, świeci cały czas jednakowo, nie powodując efektu stroboskopowego. Widmo światła emitowanego przez żarówkę jest ciągłe, o niższej temperaturze barwowej (bardziej żółte) niż słoneczne. Wadą żarówek jest ich mała skuteczność świetlna, wynosząca zazwyczaj około 12 (od 8 do 18) lumenów/wat. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest wykorzystywana w emisji ciepła. Temperatura barwowa światła emitowanego przez żarówkę wynosi ok. 2700 K.

W początkowym okresie rozwoju żarówek żarnik był wykonywany z grafitu, a obecnie wolframu.

Żarówka próżniowa - Skuteczność świetlna żarówki zależy od temperatury żarnika. W miarę zwiększania temperatury żarnika szybko zwiększa się prędkość parowania wolframu, wskutek czego następuje tworzenie się przewężeń drutu wolframowego, zwiększone nagrzewanie się drutu w tym miejscu i w końcu przepalanie się żarnika. Wolfram odparowany z żarnika osadza się na bańce w postaci ciemnego nalotu, który pochłania część światła emitowanego przez żarnik. Z tych względów w żarówkach próżniowych (w bańce panuje [[próżnia]]) temperatura żarnika nie przekracza 2600 [[Kelwin|K]].

Jest to jeden z ważniejszych wynalazków XIX wieku.

Żarówka gazowana - W celu zmniejszenia szybkości parowania wolframu do wnętrza bańki wprowadza się gaz obojętny, powszechnie stosuje się argon z domieszką azotu. Wskutek zmniejszenia prędkości parowania wolframu żarnik żarówek gazowanych może pracować z wyższą temperaturą w wyniku czego uzyskuje się bielsze światło oraz większą skuteczność świetlną. Wprowadzenie gazu do wnętrza bańki powoduje, że część mocy doprowadzonej do żarnika jest odprowadzana poprzez gaz. Są to straty, które zależą między innymi od długości żarnika. Wykonanie żarnika w postaci skrętki, lub podwójnej skrętki powoduje skrócenie żarnika i obniżenie tych strat. Stosuje się też w miejsce argonu, gaz o mniejszym przewodnictwie cieplnym, krypton (żarówka kryptonowa), ale ceny kryptonu są wysokie, co ogranicza jego stosowanie

Żarówka halogenowa - W żarówkach halogenowych do wnętrza bańki wprowadzony jest oprócz gazu obojętnego halogen, najczęściej jod. Halogen tworzy związek chemiczny z wolframem (parami wolframu w bańce i na ściankach bańki), związek ten krąży wraz z gazem w bańce w temperaturze panującej blisko żarnika rozpada się na wolfram i jod. W rezultacie tej reakcji następuje przenoszenie cząstek wyparowanego wolframu z bańki na żarnik. Proces ten nazywa się halogenowym cyklem regeneracyjnym. Występowanie tego cyklu pozwala zwiększyć temperaturę żarnika do około 3200 K, zatem żarówki halogenowe cechują się jeszcze wyższymi skutecznościami świetlnymi (do 18 lumenów/wat).

Podane temperatury pracy żarnika odnoszą się do standardowych lamp dla których przewidziano średni czas pracy 1000 godzin. Czasami, w sytuacjach gdy wymagane jest uzyskanie światła bardziej zbliżonego do światła dziennego, stosuje się żarówki pracujące z wyższą temperaturą żarnika, trwałość tych lamp jest znacznie niższa.

Świetlówka - lampa elektryczna wyładowcza, w której podczas wyładowań elektr. zachodzących w gazie, najczęściej w parach rtęci z domieszką np. argonu, powstaje promieniowanie nadfioletowe, które z kolei padając na pokrywającą ścianki naczynia z gazem warstwę luminoforu powoduje przez niego emisję promieniowania widzialnego. L.f. wytwarzane są w kształcie rury (świetlówki) lub w kształcie bańki (lampy rtęciowe fluorescencyjne, oznaczane w skrócie LRF, zwane potocznie lampami rtęciowymi lub rtęciówkami). Skuteczność świetlna l.f. jest kilkakrotnie większa niż żarówek.

Luksomierz - rodzaj fotometru, przyrząd do pomiaru natężenia oświetlenia. Rozróżnia się l. subiektywne (wzrokowe), służące do porównywania wizualnego luminancji badanej pow. z luminancją powierzchni wzorcowej, oraz l. obiektywne (fizyczne) mierzące natężenie oświetlenia, zwykle za pomocą ogniwa fotoelektr. połączonego z miernikiem prądu stałego wyskalowanym w luksach. Ponieważ czułość bezwzględna ogniwa zmienia się zależnie od rozkładu promieniowania, temp. i wilgotności otoczenia - stosuje się oddzielne wzorcowanie dla różnych warunków lub współczynniki korygujące bezpośredni odczyt. L. stosowane w fot. i technice filmowej noszą nazwę światłomierzy.

Natężenie oświetlenia - gęstość strumienia świetlnego padającego na daną powierzchnię, równy ilorazowi całkowitego strumienia świetlnego padającego na powierzchnię, do jej pola.

Jest jedyną wielkością światła, która nie charakteryzuje samego źródła światła, lecz jakość oświetlenia powierzchni.

Jednostką natężenia oświetlenia w układzie SI jest luks (lx) równy lumen ma metr kwadratowy (cd·sr·m^-2)

Natężenie oświetlenia miejsca pracy określają polskie normy. W omawianej normie przyjęto, że wymagane natężenie oświetlenia w celu dostrzeżenia rysów ludzkiej twarzy w normalnych warunkach oświetleniowych, powinno być nie mniejsze niż 20 lx i jest to najmniejsze natężenie oświetlenia wymieniane przez normę. W typowych pracach biurowych, takich jak: pisanie ręczne, pisanie na maszynie, czytanie, obsługiwanie klawiatury wymagane jest natężenie oświetlenia 500 lx, dla prac precyzyjnych przewyższa 1000 lx.

3. Wyniki pomiarów

Napięcie U [V]	Żarówki 1 i 2			Żarówka 1			Żarówka 2			Świetlówka
		I	P	Lx	I	P	Lx	I	P	Lx	I	P	Lx
		[A]	[W]	[lx]	[A]	[W]	[lx]	[A]	[W]	[lx]	[A]	[W]	[lx]
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
10	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
20	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
30	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
40	8	3	5	0	0	0	0	0	0	0	0	0
50	8.5	4	5	0	0	0	0	0	0	0	0	0
60	9.5	5	5	0	0	0	0	0	0	0	0	0
70	10	6	5	3.5	2	6	7	4	6	7.5	3	27
80	11	8	6	4	2.5	6	7	5	6	8	4	94
90	11.5	9	8	4.5	3	7	7.5	6	7	7.5	4	127
100	12	11	10	5	4	8	8	7	8	8	4	160
110	13	13	13	5	4.5	9	8.5	8	10	8	4.5	193
120	13.5	15	18	5	5	11	9	9.5	12	8.5	5	225
130	14	17	23	5.5	6	13	9.5	10.5	16	9	5.5	260
140	14.5	19	32	6	6.5	16	10	12	21	9.5	6	295
150	14.5	9.5	34	6	6.5	16	10	12	21	9	6	308
160	15	11	43	6	7	20	10	13.5	29	9.5	6.5	346
170	15	12	56	6.5	8	25	10	14.5	36	10	7	386
180	16	13	71	7	9	30	11	16	46	10	7.5	420
190	16.5	14	90	7	10	37	11	17.5	59	10.5	8	483
200	17	15	110	7.5	11	44	11.5	19	73	11	9	522
210	17.5	16.5	136	8	12	54	12	21	91	11	9	561
220	18	18	168	8	13	62	12	22	109	11	10	602
230	18.5	19.5	203	8	14	90	12.5	24	130	11	10.5	641

4. Wykres wszystkich funkcji

5. Wnioski:

Największą wartość natężenia prądu uzyskaliśmy przy podłączonych naraz obu żarówkach, natomiast najniższą przy żarówce nr 1. Pomiar prądu na świetlówce jest zbliżony do pomiaru z żarówki nr 1. Wykres prądu od napięcia przy świetlówce jest najbardziej nieregularny ze wszystkich.

---