POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
LABORATORIUM INSTALACJI I OŚWIETLENIA ELEKTRYCZNEGO
Temat: Badanie lamp fluorescencyjnych.
Ćwiczenie wykonali: Szyszkiewicz Andrzej
Stachyra Tomasz
Wołoszyn Sławomir
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu zmian napięcia na parametry świetlne lampy fluorescencyjnej.
2 Wstęp.
Lampy fluorescencyjne czyli świetlówki zalicza się do wyładowczych źródeł światła. Podstawową cechą tych źródeł jest ruch jonów w gazach. Jony znajdujące się w polu elektrycznym są przyciągane przez elektrody o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Po drodze zderzają się zarówno z elektronami swobodnymi jak i ze sobą. W czasie zderzeń występuje zjawisko promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie posiada określoną częstotliwość uzależnioną od rozmiarów cząstek zderzających się oraz ich prędkości co powoduje promieniowanie o różnej długości fali zależnej od ciśnienia gazu. Jeżeli promieniami niewidzialnymi naświetli się luminofor to w wyniku transformacji fal promieniowania luminofor zaczyna świecić.
Zmiany napięcia zasilającego dość znacznie wpływają na strumień świetlny
i trwałość świetlówki. Zależność wpływu zmian napięcia na strumień świetlny oraz trwałość można opisać zależnościami:
Przebieg ćwiczenia.
Rysunek 1. Schemat pomiarowy.
Wyznaczanie napięcia zapłonu i gaśnięcia.
Zasilając układ napięciem zmiennym, należało zaobserwować moment zapłonu, a napięcie zapłonu i gaśnięcia zanotować w tabelce. Pomiary wykonano trzy razy.
Tabela 1. Napięcie zapłonu i gaśnięcia.
typ świetlówki |
l.p. |
napięcie zapłonu |
napięcie zgaśnięcia |
|
|
V |
V |
Philips TLD 18W/54 |
1 |
180 |
105 |
|
2 |
190 |
110 |
|
3 |
185 |
110 |
średnio |
185 |
108 |
|
Philips TLD 18W/15 |
1 |
195 |
95 |
|
2 |
200 |
95 |
|
3 |
195 |
95 |
średnio |
197 |
95 |
Wyznaczanie charakterystyk świetlówek.
Pomiary przeprowadzano zmieniając napięcie zasilania od U=250V, aż do momentu zgaśnięcia świetlówki. Układ pomiarowy połączono wg rysunku 1.
Tabela 2. Wyniki do wyznaczania charakterystyk świetlówek.
TLD 18W/54 |
U |
U1 |
U2 |
I |
I1 |
I2 |
P |
P1 |
P2 |
cos ϕ |
φ |
η |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
[A] |
[W] |
[W] |
[W] |
[ - ] |
[lm] |
[lm/W] |
układ bez kompensacji |
130 |
80 |
84 |
0,110 |
0,100 |
0 |
10,0 |
4,0 |
8,0 |
0,70 |
415 |
41,5 |
|
140 |
76 |
100 |
0,135 |
0,130 |
0 |
12,5 |
5,0 |
9,0 |
0,66 |
502 |
40,1 |
|
150 |
73 |
116 |
0,160 |
0,150 |
0 |
14,5 |
6,0 |
10,0 |
0,60 |
589 |
40,6 |
|
160 |
72 |
124 |
0,180 |
0,175 |
0 |
16,5 |
6,5 |
11,0 |
0,57 |
676 |
41,0 |
|
170 |
70 |
140 |
0,205 |
0,195 |
0 |
18,5 |
7,5 |
12,0 |
0,53 |
764 |
41,3 |
|
180 |
69 |
148 |
0,225 |
0,220 |
0 |
21,0 |
8,0 |
13,0 |
0,52 |
851 |
40,5 |
|
190 |
67 |
160 |
0,245 |
0,240 |
0 |
22,0 |
9,0 |
14,0 |
0,47 |
938 |
42,6 |
|
200 |
66 |
172 |
0,275 |
0,270 |
0 |
24,0 |
10,0 |
15,0 |
0,44 |
1025 |
42,7 |
|
210 |
65 |
184 |
0,300 |
0,295 |
0 |
26,0 |
11,5 |
16,0 |
0,41 |
1113 |
42,8 |
|
220 |
64 |
194 |
0,330 |
0,320 |
0 |
29,0 |
12,5 |
17,0 |
0,40 |
1200 |
41,4 |
|
230 |
63 |
206 |
0,370 |
0,370 |
0 |
32,0 |
13,0 |
18,5 |
0,38 |
1287 |
40,2 |
|
240 |
62 |
212 |
0,410 |
0,400 |
0 |
36,0 |
13,5 |
20,0 |
0,37 |
1375 |
38,2 |
|
250 |
62 |
224 |
0,470 |
0,460 |
0 |
41,0 |
13,5 |
22,0 |
0,35 |
1462 |
35,7 |
układ z kompensacją |
130 |
79 |
84 |
0,100 |
0,105 |
0,150 |
10 |
4 |
8 |
0,77 |
415 |
41,5 |
|
140 |
75 |
100 |
0,100 |
0,130 |
0,160 |
12 |
5 |
9 |
0,86 |
502 |
41,8 |
|
150 |
73 |
116 |
0,100 |
0,150 |
0,170 |
14 |
6 |
10 |
0,93 |
589 |
42,1 |
|
160 |
72 |
126 |
0,105 |
0,175 |
0,180 |
16 |
7 |
11 |
0,95 |
676 |
42,3 |
|
170 |
70 |
138 |
0,105 |
0,195 |
0,195 |
18 |
7 |
12 |
1,01 |
764 |
42,4 |
|
180 |
69 |
148 |
0,115 |
0,220 |
0,200 |
20 |
8 |
13 |
0,97 |
851 |
42,5 |
|
190 |
68 |
160 |
0,120 |
0,250 |
0,215 |
22 |
9 |
14 |
0,96 |
938 |
42,6 |
|
200 |
66 |
170 |
0,130 |
0,265 |
0,225 |
24 |
10 |
15 |
0,92 |
1025 |
42,7 |
|
210 |
65 |
180 |
0,135 |
0,290 |
0,235 |
26 |
11 |
16 |
0,92 |
1113 |
42,8 |
|
220 |
64 |
192 |
0,150 |
0,330 |
0,250 |
30 |
12 |
21 |
0,91 |
1200 |
40,0 |
|
230 |
63 |
202 |
0,170 |
0,360 |
0,260 |
32 |
12 |
21 |
0,82 |
1287 |
40,2 |
|
240 |
62 |
212 |
0,190 |
0,400 |
0,270 |
36 |
13 |
22 |
0,79 |
1375 |
38,2 |
|
250 |
60 |
224 |
0,240 |
0,460 |
0,280 |
40 |
13 |
22 |
0,67 |
1462 |
36,5 |
TLD 18W/15 |
U |
U1 |
U2 |
I |
I1 |
I2 |
P |
P1 |
P2 |
cos ϕ |
φ |
η |
|
[V] |
[V] |
[V] |
[A] |
[A] |
[A] |
[W] |
[W] |
[W] |
[ - ] |
[lm] |
[lm/W] |
Układ bez kompensacji |
130 |
74 |
88 |
0,120 |
0,110 |
0 |
10,5 |
5,0 |
8,0 |
0,67 |
138 |
13,16 |
|
140 |
72 |
102 |
0,140 |
0,135 |
0 |
12,5 |
5,5 |
9,0 |
0,64 |
167 |
13,38 |
|
150 |
70 |
116 |
0,165 |
0,160 |
0 |
15,0 |
6,5 |
10,0 |
0,61 |
196 |
13,09 |
|
160 |
68 |
128 |
0,185 |
0,180 |
0 |
16,5 |
7,0 |
11,0 |
0,56 |
225 |
13,66 |
|
170 |
67 |
140 |
0,210 |
0,205 |
0 |
18,0 |
8,0 |
12,0 |
0,50 |
255 |
14,14 |
|
180 |
66 |
150 |
0,230 |
0,225 |
0 |
19,0 |
8,5 |
13,0 |
0,46 |
284 |
14,93 |
|
190 |
64 |
160 |
0,250 |
0,245 |
0 |
21,0 |
9,5 |
13,5 |
0,44 |
313 |
14,89 |
|
200 |
63 |
172 |
0,280 |
0,270 |
0 |
24,0 |
10,5 |
15,0 |
0,43 |
342 |
14,24 |
|
210 |
62 |
182 |
0,300 |
0,300 |
0 |
27,0 |
11,5 |
15,5 |
0,43 |
371 |
13,74 |
|
220 |
61 |
194 |
0,330 |
0,330 |
0 |
29,0 |
12,0 |
17,0 |
0,40 |
400 |
13,79 |
|
230 |
60 |
204 |
0,365 |
0,360 |
0 |
32,0 |
12,0 |
17,5 |
0,38 |
429 |
13,41 |
|
240 |
59 |
214 |
0,415 |
0,410 |
0 |
36,0 |
12,5 |
19,0 |
0,36 |
458 |
12,73 |
|
250 |
60 |
224 |
0,460 |
0,450 |
0 |
40,0 |
12,5 |
21,0 |
0,35 |
487 |
12,18 |
układ |
130 |
74 |
88 |
0,100 |
0,110 |
0,150 |
10,5 |
5,0 |
8,0 |
0,81 |
138 |
13,16 |
|
140 |
72 |
102 |
0,100 |
0,130 |
0,160 |
12,5 |
5,5 |
9,0 |
0,89 |
167 |
13,38 |
|
150 |
70 |
116 |
0,100 |
0,160 |
0,170 |
15,0 |
6,5 |
10,0 |
1,00 |
196 |
13,09 |
|
160 |
68 |
128 |
0,105 |
0,180 |
0,180 |
17,0 |
7,0 |
11,0 |
1,01 |
225 |
13,26 |
|
170 |
67 |
140 |
0,110 |
0,205 |
0,195 |
19,5 |
8,0 |
12,0 |
1,04 |
255 |
13,05 |
|
180 |
66 |
150 |
0,110 |
0,220 |
0,200 |
21,0 |
8,5 |
13,0 |
1,06 |
284 |
13,51 |
|
190 |
64 |
160 |
0,120 |
0,250 |
0,215 |
22,0 |
9,5 |
14,0 |
0,96 |
313 |
14,21 |
|
200 |
63 |
172 |
0,130 |
0,270 |
0,225 |
24,0 |
10,5 |
15,0 |
0,92 |
342 |
14,24 |
|
210 |
62 |
182 |
0,140 |
0,300 |
0,240 |
28,0 |
11,5 |
15,5 |
0,95 |
371 |
13,25 |
|
220 |
61 |
194 |
0,150 |
0,330 |
0,250 |
29,0 |
12,0 |
16,5 |
0,88 |
400 |
13,79 |
|
230 |
60 |
204 |
0,175 |
0,360 |
0,260 |
32,0 |
12,5 |
18,0 |
0,80 |
429 |
13,41 |
|
240 |
59 |
214 |
0,205 |
0,410 |
0,275 |
36,0 |
12,5 |
19,0 |
0,73 |
458 |
12,73 |
|
250 |
60 |
224 |
0,240 |
0,460 |
0,280 |
40,0 |
12,5 |
21,0 |
0,67 |
487 |
12,18 |
Przykładowe obliczenia :
Charakterystyki.
Wykresy wskazowe.
układ bez kompensacji, układ z kompensacją
Wnioski.
W ćwiczeniu przebadano dwie świetlówki Philips'a: TLD 18W/54 (biała), TLD 18W/15 (czerwona),
Napięcie zapłonu świetlówki TLD 18W/54 było niższe od napięcia zapłonu świetlówki TLD 18W/15,
Napięcie gaśnięcia świetlówki TLD 18W/54 było wyższe od napięcia gaśnięcia świetlówki TLD 18W/15,
Strumień świetlny znamionowy świetlówki białej był znacznie wyższy od strumienia świetlówki czerwonej mimo takiej samej mocy. Jest to spowodowane różną względną skutecznością świetlną υ zależną od długości fali świetlnej.
W przypadku światła białego jest to całe spektrum światła.
Zastosowanie kondensatora podłączonego równolegle do źródła zasilania, powoduje przesunięcie prądu w przeciwną stronę niż dławik, uzyskując odpowiednią wielkość cosϕ. W układzie bez kompensacji (Uzas=220V) cosϕ=0,4 natomiast z kompensacją cosϕ=0,9.
Moc P pobierana z sieci oraz strumień świetlny Φ (zatem i skuteczność świetlna η) są takie same w układzie bez kompensacji jak i w układzie z kompensacją,
W układzie z kompensacją mocy biernej prąd I sieci jest ponad dwukrotnie mniejszy niż w układzie bez kompensacji. Umożliwia to stosowanie przewodów
o mniejszych przekrojach oraz wkładek topikowych na mniejsze prądy znamionowe. Ponadto często jest wymagane utrzymanie cosϕ na minimalnym poziomie.
2