Ім'я файлу: Лаб№1.odt
Розширення: odt
Розмір: 948кб.
Дата: 12.10.2022
скачати


Лабораторна робота №1

Дослідження світлотехнічних характеристик площини, що світить

Мета роботи: набути навичок фотометричних вимірів і визначити основні світлотехнічні характеристики поверхонь, що світяться.



Короткі теоретичні відомості
Люмінесцентні трубчасті лампи низького тиску утворюють при роботі іонізовані пари металу і газу, які виробляють видиме й ультрафіолетове випромінювання, останнє за допомогою люмінофорів на внутрішніх стінках лампи перетворюється на випромінювання, що відчувається оком.

До переваг люмінесцентних ламп відносяться:

  • відносна простота;

  • великий діапазон з погляду передачі кольору;

  • відносно висока світловіддача; значний термін служби.

До недоліків відносяться:

Трубчасті люмінесцентні лампи низького тиску з дуговим розрядом у парах ртуті по кольоровості випромінювання поділяються на випроміненість білого світла (ЛБ, кольорова температура 3500 К), темно білого кольору (ЛТБ, 2700 К), холодно білого кольору (ЛХБ, 4850 К), денного світла (ЛД, 6500 К) і лампи денного світла з виправленою кольоровістю (ЛДЦ, 7500 К).

Потужність ламп 4-150 Вт, світловіддача 75-80 лм/Вт, термін служби до 12000-25000 годин, але до кінця цього терміну світловий потік ламп знижується до 60 % від початкового.

Одним із різновидом ламп є малогабаритні люмінесцентні лампи. Деякі з них мають вбудовані вузли запалювання, тоді як інші вимагають використання вбудованого балластного навантаження (дроселя). Невеликі розміри ламп досягаються за рахунок згинання газорозрядної трубки. Ці лампи споживають приблизно четверту частину потужності ламп розжарювання з вольфрамовою ниткою при тому ж світловому потоці, при цьому термін їх служби на порядок більше ніж у ламп розжарювання.

Порядок виконання лабораторної роботи.

1. Ознайомитися з даною інструкцією і з’ясувати всі незрозумілі питання.

2. Одержати необхідні пристрої для виконання роботи та засвоїти прийоми виміру за допомогою люксметра.

3. Підготувати бланк таблиці для занесення в неї експериментальних даних.

4. Виконати перед включенням установки необхідні виміри (висоту світильника над робочою поверхнею h, розміри поверхні, що світиться .

5. За допомогою тягарця визначити положення розрахункової точки.

6. Зробити необхідні обчислення на підставі даних експериментальних вимірів.

7. Побудувати графік залежності освітленості від кута повороту світильника.

8. Показати викладачеві попередні результати роботи.

9. У випадку задовільних результатів здати отримані пристрої і упорядкувати робоче місце.
Таблиця 1.1 – Залежність освітленості від кута повороту світильника


Кут повороту світильника,

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Вимірювання

Значення освітленості, лк

Поворот за годинниковою стрілкою

300

290

280

260

230

180

130

100

80

Поворот проти годинникової стрілки

300

300

290

270

250

200

150

100

80

Висота світильника над робочою поверхнею, h, м

1.65

Розміри поверхні, що світиться, , м

0.6x0.6

Розрахунки

Значення освітленості, лк




417.9

268.2

315.85

342,22

411,58

469,96

546,58

650,64

618,2


Методика світлотехнічних вимірів і розрахунків

Перш ніж приступити до світлотехнічних вимірів, необхідно засвоїти й виконати наступні рекомендації щодо роботи з люксметром:

  • при відключеному фотоелементі стрілка гальванометра повинна бути виставлена на нуль, а положення гальванометра під час вимірів завжди повинно бути горизонтальним (гальванометр із футляра виймати не слід);

  • межа виміру люксметра повинна бути обрана у відповідності до очікуваних значень освітленості в усьому діапазоні вимірів;

  • приймальна

  • поверхня фотоелемента люксметра повинна щільно притискатися до фотометричного вікна (ілюмінатору) сферичного фотометра і в точності збігатися з ним;

  • світлонепроникна шторка ілюмінатора (фотометричного вікна сферичного фотометра) повинна бути повністю опущена, щоб виключити попадання прямих променів на фотометр люксметра.

Розрахунок освітленості в точці від поверхні, що світиться за умов, коли фотометричні характеристики не можуть бути представлені точковими або лінійними випромінювачами, потребують врахування розмірів і закону розподілу від усіх елементарних частинок.

На практиці частіше за все зустрічаються випадки рівномірної яскравості поверхні з дифузним випромінюванням.

При будь-якому положенні такої поверхні відносно розрахункової точки схеми розрахунків можуть бути приведені до випадків вертикального чи горизонтального положення даної поверхні (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 – Схеми розміщення прямокутників, що світяться, і моделі приведення цих схем для розрахунків за номограмами.

Для горизонтально розташованої поверхні розміром :

;

для вертикального прямокутника:

,

де Е – освітленість, М – густина потоку випромінювання, h – відстань від поверхні що світиться до точки (для горизонтально розташованої поверхні), p - відстань від поверхні що світиться до точки (для вертикально розташованої поверхні).

Спрощення розрахунків досягається шляхом використання графіків Є.С. Ратнера (рисунок 1.2 і 1.3), що дозволяють визначити значення q, що відповідає відношенню E/М.

Координати графіків зв’язані з реальними розмірами поверхонь: (або ); (або ).



Рисунок 1.2 - Номограма для розрахунку освітленості від поверхні, паралельної розрахунковій площині.



Рисунок 1.3 - Номограма для розрахунку освітленості від поверхні, перпендикулярної розрахунковій площині.

Тобто для визначення освітленості в певній точці необхідно знати:

1) геометричні розміри поверхні - ;

2) кут нахилу поверхні до світильника - ;

3) світлотехнічну характеристику поверхні Ф – потік випромінювання для заданого світильника.

Знаючи потік випромінювання і площу випромінювача можна визначити густину потоку випромінювання [2] Вт/м2:



де S - площа випромінювача м2.

За номограмами знаходимо значення q. Розглянемо декілька характерних випадків розрахунку даної величини.



Рисунок 1.4 - Поверхня, паралельна робочій площині.

В першому випадку (дивись рисунок 1.4) розрахунок освітленості проводиться для однієї половини поверхні, потім значення подвоюється.



Рисунок 1.5 - Світильник нахилений над робочою поверхнею.

У другому випадку завдання дещо ускладнюється. Враховуючи те, що в даній лабораторній роботі розрахунок освітленості проводиться для деякої точки, то, як відомо з геометрії, дана точка може належати іншій площині, яка буде паралельна поверхні, що світиться. У такому випадку для розрахунку освітленості в даній точці, можна скористатися тим же алгоритмом, при цьому необхідно врахувати те, що тепер – це не висота світильника над поверхнею, а віддаленість його від деякої уявної площини.

При цьому для розрахунку освітленості необхідно знайти висоту світильника над уявною площиною і геометричні розміри його уявного продовження.

;

.

При невеликих кутах величина може набувати від’ємних значень. В такому випадку освітленість визначаємо від двох площин, віддалених від точки на відстань , геометричні розміри яких:

  1. ;

  2. .

Знайшовши значення q для відповідного кута нахилу світильника освітленість розраховуємо за формулою [3], лк:


ВИХІДНІ ДАНІ
Світловий потік однієї лампи Ф = 1200 лм

Кількість ламп: N = 4

Висота над робочою поверхнею: h=1,65 м

Геометричні розміри: a = 0,6 м




РОЗРАХУНОК

Визначимо значення освітленості для кожного кута нахилу світильника

α=0o

Визначимо густину потоку випромінювання:



Освітленність для горизонтально розташованої поверхні:



α=10º

Знаходимо висоту світильника над уявною площиною і геометричні розміри його уявного продовження.

Обчислюємо значення p1 та p2 — координати графіка номограми:





За номограмою: q=3,5%

Густина потоку випромінювання: (площа визначається як проекція поверхні що світить на робочу площину):



Освітленість:



Використаємо формулу:



Контрольні запитання

  1. Які світильники відносяться до виромінювачів, що мають назву площина, що світятиться?

  • В загальному випадку до групи випромінювачів прийнято відносити всі випромінювачі, в яких відносні розміри по всіх напрямках більше розмірів точкового випромінювача

  1. Які лампи застосовуються в даній лабораторній роботі? Які можуть використовуватись?

  • Ми використовували люмінесцентні трубчасті лампи низького тиску.

  • Можуть використовуватися світодіодні.

  1. Який принцип роботи люмінесцентних ламп низького тиску?

  • Люмінесцентні лампи запускаються через пусео регулюючу апаратуру , для цієї апаратури необхіден дросель (який згладжує струм в ланцюзі) і стартер (який утворює пробій в лампі). Спочатку напруга йде через дросель який перетворює її, потім напруга поступає в стартер який працює як конденсатор і утворює пробій в лампі яка загоряється, після чого дросель вже непотрібен і його можна вимкнути. Сама лампа працює за простим принципом в середині газ який посинає світитися під час проходження напрузі, але щоб це відбулося необхіден пробій.

  1. Який принцип роботи світодіодних ламп?

  • Принцип роботи світлодіодної лампи: від електромережі через контакти на драйвер подається змінний струм, там він випрямляється та спрямовується насвітлодіоди, які "перетворюють" його на світло. Надлишок тепла відводиться за допомогою плати на якійрозміщені світлодіоди та радіатор.

  1. Як відбувається процес запалювання люмінісцентних та світлодіодних ламп?

  • Люмінесцентні лампи запускаються через пусео регулюючу апаратуру, для цієї апаратури необхіден дросель (який згладжує струм в ланцюзі) і стартер (який утворює пробій в лампі). Спочатку напруга йде через дросель який перетворює її, потім напруга поступає в стартер який працює як конденсатор і утворює пробій в лампі яка загоряється, після чого дросель вже непотрібен і його можна вимкнути.

  1. Які переваги та недоліки даних джерел світла?

  • До переваг люмінесцентних ламп відносяться: відносна простота; великий діапазон з погляду передачі кольору; відносно висока світловіддача; значний термін служби.

  • До недоліків відносяться: миготіння лампи; наявність пускорегулюючої апаратури (ПРА); малий діапазон потужностей; чутливість до зниження напруги; обмежений температурний режим роботи; старіння лампи.

  1. Яким чином здійснюється вимірювання люксметром?

  2. Які схеми розміщення поверхонь, що світяться, ви знаєте?

  • Ми знаємо паралельне і перпендикулярне розміщення поверхонь.

  1. Що таке та з якою метою використовуються номограми для розрахунку освітленості?

  • Номограма є графічне зображення функціональної залежності між декількома змінними, яке служить для відшукання числової величини однієї з них за заданими значеннями інших.

  • Використовується при розрахунках освітлення, що утворюється світильниками, підраховують освітленість в даній точці

  1. .Які характеристики світильника необхідно знати для того, щоб провести розрахунок освітленості в заданій точці?

  • Необхідно знати характеристики світильника (ширина, довжина), кут нахилу поверхні до світильника і світловідачу світильника.



скачати

© Усі права захищені
написати до нас