POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH
LABORATORIUM OŚWIETLENIA ELEKTRYCZNEGO
Ćwiczenie nr 3	Temat ćwiczenia : BADANIE KRZYWEJ ROZSYŁU ŚWIATŁOŚCI	Zespół nr 3 1. Krzysztof Derlaga 2. Marcin Zuchowicz
Data wykonania ćwiczenia 11.X.1999		Wydział Elektrotechniki , Automatyki i Informatyki

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wielkościami charakteryzującymi technikę świetlną, oraz wyznaczeniem krzywych rozsyłu światłości dla wybranych źródeł światła.

2. Układ okręgu mierniczego

3. Omówienie sposobu obliczania światłości

Pomiar światłości przez fotoelement.

Mając do czynienia z równomiernym rozkładem strumienia  w obrębie kąta bryłowego (cos skorzystamy ze wzoru

oraz E =

Gdzie S. - powierzchnia fotoelementu S = ρ^

Po przekształceniach otrzymujemy :   ρ^

Wielkościami stałymi zbudowanego układu pomiarowego są :

R - promień okręgu stanowiska lab. R = 0.85 m.

r - promień fotorezystora r = 0.01 m

Podstawiając wyrażenie na strumień do wzoru na światłość otrzymujemy :

I =

Po podstawieniu wielkości stałych wyznaczymy zależność światłości I [cd] od natężenia oświetlenia E [1x] :

I = E * 0.72257468

Dysponując danymi przeliczającymi rezystancję na natężenie oświetlenia możemy wyznaczyć charakterystykę zmian rezystancji w funkcji zmian światłości . Aproksymując dane programem komputerowym otrzymujemy funkcję :

I = 80.1942 * R^-0,7675

gdzie :

I (światłość) wyrażono w [cd]

R (rezystancja elementu fotorezystora) wyrażono w [k]

4. Tabele pomiarowe oraz charakterystyki R=f(I)

Typ lampy SPOTLINE R80 Moc 75 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	0,04	0,05	0.14	0,28	0,3	0,32	0,58	0,66	6,83	16,1	9,12	13,69
I	cd	948,5	799,2	362,2	213	202,1	192,3	121,8	110,3	18,35	9,5	14,7	10,7
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	9,86	8,48	12,29	2,58	48	16,9	78,8	15,09	2,81	2,8	5,14	7,15
I	cd	13,8	15,5	11,7	38,7	4,1	9,1	2,8	9,98	36,29	36,39	22,8	17,7
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	8	11,96	9,06	11,01	8,31	0,98	0,59	0,36	0,28	0,36	0,14	0,06
I	cd	16,25	11,9	14,8	12,7	15,8	81,45	120,2	175,6	213	175,7	362,6	694,9

Typ lampy DEKOLUX Silber Moc 100 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	26	18,8	26,7	33,6	12,8	14	18,2	7,02	5,1	0,94	0,37	0,34
I	cd	6,58	8,4	6,4	5,4	11,3	10,58	8,65	17,97	22,96	84,09	172	183,5
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	0,29	0,33	0,66	0,49	1,6	3,27	12,55	1, 24	0,68	0,56	0,48	0,43
I	cd	207,4	187,8	110	138,6	55,9	32,3	11,5	67,98	107,8	125,1	140,8	153,3
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	0,29	0,39	0,14	0,36	3,33	5,01	13,96	13,57	17,8	23,5	25	35,1
I	cd	207,4	165,2	362,6	175,6	31,85	23,28	10,6	10,8	8,79	7,1	6,78	5,2

Typ lampy Halogen A Moc 100 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	1,21	1,24	1,17	0,64	0,4	0,38	0,53	0,32	0,49	0,55	0,45	0,62
I	cd	69,3	67,98	71,1	112,9	162	168,5	130,5	192,3	138,6	126,9	148	115,7
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	0,44	0,62	1,34	1,56	3,86	25	31,2	18,9	3,31	1,53	1,08	0,8
I	cd	150,6	115,7	64,1	57	28,4	6,8	5,7	8,4	32	57,8	75,6	95,2
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	0,45	0,52	0,39	0,37	0,36	0,28	0,47	0,41	0,6	0,88	0,74	1,05
I	cd	148	132,5	165,2	172	175,6	213	143,2	158,9	118,7	88,5	101	77,2

Typ lampy SL COMFORT Moc 18 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	1,56	1,46	1,58	1,45	1,13	0,93	1,54	0,93	1,65	1,9	1,64	2,71
I	cd	57	59,9	56,4	60,3	73	84,8	57,6	84,8	54,6	49	54,8	37,3
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	2,14	3,32	6,88	7,69	17,63	57,9	229	52,6	13,4	7,91	4,12	2,93
I	cd	44,7	31,9	18,2	16,7	8,86	3,56	1,24	3,8	10,9	16,4	27	35,1
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	1,68	1,91	1,28	1,16	1,4	0,82	1,22	0,83	114	1,48	1,23	1,57
I	cd	53,8	48,8	66,3	71,6	61,9	93,4	68,8	92,5	72,5	59,3	68,4	56,7

Typ lampy PL ELECTRONIC - T Moc 15 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	1	0,96	1,08	1,03	0,82	0,68	1,08	0,66	1,13	1,31	1,14	1,95
I	cd	80,2	82,7	75,6	78,4	93,4	107,8	75,6	110,3	73	65,2	72,5	48
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	1,63	2,69	6,33	8,94	39,7	151,9	131,8	109,8	31,5	10,35	4,18	2,61
I	cd	55,1	1,095	19,4	14,9	4,75	1,69	1,89	2,2	5,67	13,3	26,7	38,4
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	1,98	1,53	0,98	0,88	1,06	0,63	0,92	0,63	0,84	1,08	0,85	1
I	cd	47,5	57,8	81,4	88,4	767	114,3	85,5	114,3	91,6	75,6	90,8	80,2

Typ lampy PL ELECTRONIC/C Moc 20 W

		0°	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°	90°	100°	110°
R	kΩ	3,12	2,28	2,19	1,8	1,2	0,95	1,44	0,84	1,4	1,58	1,33	2,17
I	cd	33,5	42,6	43,9	51,1	69,7	83,4	60,6	91,6	61,9	56,4	64,4	44,2
		120°	130°	140°	150°	160°	170°	180°	190°	200°	210°	220°	230°
R	kΩ	1,72	2,7	5,7	6,55	17,2	71,8	168	62,4	13,8	7	3,44	2,34
I	cd	52,9	37,4	21,1	18,9	9	3	1,57	3,35	10,7	18	31,1	41,7
		240°	250°	260°	270°	280°	290°	300°	310°	320°	330°	340°	350°
R	kΩ	1,3	1,49	0,99	0,9	1,1	0,65	0,99	0,71	1,02	1,43	1,33	1,93
I	cd	65,6	59	80,8	86,9	74,5	111,6	80,8	104,3	78,9	60,9	64,4	48,4

5. Krzywe rozsyłu światłości poszczególnych lamp.

6. Wnioski i uwagi dotyczące ćwiczenia.

Przebieg ćwiczenia polegał na umieszczaniu kolejnych źródeł światła (1) w komorze pomiarowej (6) (należało je wkręcić do oprawy w stanie beznapięciowym) poczym zamykaliśmy drzwiczki (8) i załączaliśmy napięcie na oprawce wyłącznikiem W znajdującym się na pulpicie sterowniczym (2). Następnie za pomocą omomierza (multimetr elektroniczny) dokonywaliśmy pomiaru rezystancji fotorezystorów umieszczonych na okręgu mierniczym (7). Pomiaru dokonywaliśmy przez wciskanie przycisków na pulpicie sterowniczym. Zwieranie kolejnych przycisków dawało odczyt rezystancji fotorezystorów umieszczonych na okręgu mierniczym co 10° (od 0 do 360°). W przypadku świetlówek kompaktowych należało odczekać określoną ilość czasu potrzebną do pełnego zapłonu lampy.

Po wykonaniu pomiarów uzyskane wyniki „wklepaliśmy” do programu komputerowego, za pomocą którego uzyskaliśmy przebiegi krzywych rozsyłu światłości (KRS).

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy tradycyjne żarówki (lampy : SPOTLINE R80 oraz OSRAM DEKOLUX Silber), lampę halogenową (HALOGEN A) oraz świetlówki kompaktowe (SL COMFORT, PL ELECTRONIC-T i PL ELECTRONIC-C).

Zauważamy, że poszczególne lampy mają różne światłości przy różnych kątach padania wektorów światłości (∝). Obrazują to szczególnie krzywe rozsyłu światłości. Na podstawie tych krzywych można wywnioskować jak są zbudowane poszczególne lampy i jakie może być ich zastosowanie. I tak np. w lampie SPOTLINE R80 (75 W) większość strumienia świetlnego jest skierowana w dół co sugeruje, że lampa wyposażona jest w odbłyśnik naniesiony w górnej części bańki szklanej. Lampa ta ma za zadanie oświetlać punktowo daną powierzchnię. W lampie OSRAM DEKOLUX Silber (100 W) najdłuższe wektory światłości są skierowane na boki. Wynika z tego, że posiada ona odbłyśnik naniesiony w dolnej części bańki, a jej zadaniem jest skierowanie strumienia świetlnego na boki oraz w górę, gdzie po odbiciu od sufitu (ścian) strumień kierowany jest w dół. Takie oświetlenie daje „przyjemny” efekt („nie razi”) ale do dobrego oświetlenia wymaga źródeł światła o większej mocy. Szczególnie można je polecić do miejsc, w których nie potrzebujemy zbyt wiele światła, a zależy nam na stworzeniu dobrego nastroju. Kolejne źródło światła tj. lampa HALOGEN A (100 W) ma co prawda najdłuższe wektory światłości skierowane na boki ale długie wektory skierowane są również na dół jak i w górę. Oznacza to, że lampa ta nie posiada odbłyśnika, który kierowałby strumień świetlny w konkretnym kierunku. Lampa przeznaczona jest do ogólnego oświetlenia, a wyposażona w odbłyśnik może służyć do punktowego oświetlenia powierzchni. Nowoczesne lampy halogenowe doskonale oddają barwy, a strumień świetlny podczas całego okresu ich użytkowania jest stały. Dają do 70% więcej światła niż tradycyjne żarówki i mają dłuższy d nich czas eksploatacji. Lampa SL COMFORT (18 W) oraz PL ELECTRONIC-T (15 W) wektory światłości ma skierowane na boki oraz w dół (nie posiada ona odbłyśnika) co preferuje ją do ogólnego oświetlenia powierzchni (pomieszczeń). Kolejna lampa PL ELECTRONIC-C (20 W) różni się tym od poprzednich dwóch, że większy strumień świetlny jest rozsyłany na boki (związane jest to z konstrukcją bańki szklanej, wykonanej w postaci wąskich podłużnych rurek).

Różnorodność kształtów oraz małe zużycie energii świetlówek kompaktowych czynią je atrakcyjnym zamiennikiem tradycyjnej żarówki. W porównaniu z nią, energooszczędne świetlówki kompaktowe zużywają około 80% mniej energii, a ich trwałość jest do 12 razy większa (12000 godzin zamiast 1000 godzin świecenia tradycyjnej żarówki). Stosowanie ich korzystnie wpływa na środowisko, ponieważ elektrownie mogą produkować mniej energii, a dzięki temu emitować mniej dwutlenku węgla do atmosfery, jak również dzięki długiej trwałości sprawia, że nie trzeba ich tak często wymieniać i tym samym do środowiska trafia o wiele mniej szkodliwych odpadów.

Charakterystyki R=f(I) są charakterystykami logarytmicznymi. Widać z nich, że rezystancja fotorezystora (logarytmicznie) maleje wraz ze zwiększaniem się światłości.

∝

d

Widok stanowiska laboratoryjnego.

1. Badane źródło światła.

2. Pulpit sterowniczy.

3. Pokrętło „motylek” do centralnego ustawiania badanego źródła .

4. Gniazdo układu zapłonowego (4kV).

5. Gniazdo napięcia sieci (220).

6. Komora pomiarowa.

7. Okrąg mierniczy.

8. Skrzydła drzwi.

9. Obudowa komory.

---