POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Zakład Metrologii i Optoelektroniki
Laboratorium Podstaw Optoelektroniki
Ćwiczenie nr 7
Temat: Pomiar natężenia oświetlenia za pomocą luksomierza.
Rok akademicki:2013/2014
Wydział Elektryczny
Studia stacjonarne
Rok : III
Grupa EUM
Wykonawcy:
1. Mateusz Kujawa
2. Mateusz Gawroński
3. Łukasz Kosicki
4. Bartłomiej Olczak
5. Witold Golasiński
Data
Wykonania
ćwiczenia
Oddania
sprawozdania
15.05.2014 29.03.2014
Ocena:
Uwagi:
1. Cel ćwiczenia
Celem badań jest pomiar natężenia oświetlania za pomocą luksomierza. Luksomierz - fotometr
do pomiaru natężenia oświetlenia w luksach, stosowany w technice oświetlenia oraz (jako
światłomierz) w fotografii i technice filmowej.
Strumień świetlny
[lm] padający prostopadle na powierzchnię S [m
2
] charakteryzuje
natężenie oświetlenia E, którego jednostką jest luks [lx].
S
E
;
2
m
lm
lx
2. Przebieg ćwiczenia.
2.1. Pomiar rozkładu natężenia oświetlenia na wyznaczonej powierzchni pomiarowej.
Rys.1. Powierzchnia pomiarowa.
2.1.1. Pomiar przy oświetleniu naturalnym.
Miejsce pomiaru E [lx]
Eśr [lx]
1
926
917
2
917
3
903
4
922
2.1.2. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.
Miejsce pomiaru E [lx]
Eśr [lx]
1
1141
1171,25
2
1195
3
1181
4
1168
2.1.3. Graficzne przedstawienie rozkładu natężenia oświetlenia.
Rys.2. Rozkład natężenia oświetlenia.
2.1.4. Sprawdzenie luksomierza L-100 za pomocą kalibratora fotometrycznego KT-10.
Kalibrator emitował 100 lx natomiast z luksomierza odczytaliśmy wartość 102,7 lx.
Błąd odczytu luksomierza L-100 wynosi 2,5%+1dgt.
∆=
𝛿
%
100
∗ 𝑋
𝑤𝑠𝑘
+ ∆
2
=
2,5%
100
∗ 102,7 + 0,1 = 2,7
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1
2
3
4
E [lx]
Miejsce pomiaru
Oświetlenie sztuczne
Oświetlenie naturalne
2.2. Wyznaczenie zależności natężenia oświetlenia żarówki halogenowej od odległości od sondy.
Rys.3. Zasady pomiaru.
2.2.1. Pomiar przy oświetleniu naturalnym.
Żarówka 60W
LED 2,3-2,9 W
Miejsce pomiaru E [lx] E
śr
[lx] I [cd] I
śr
[cd]
Miejsce pomiaru E [lx] E
śr
[lx] I [cd] I
śr
[cd]
1. r=60cm
472,4
467,8
170,1
168,4
1. r=60cm
290,5
288,2
104,6
103,8
465,5
167,6
290,3
104,5
465,5
167,6
283,9
102,2
2. r=115cm
237,7
243,5
314,4
322,0
2. r=115cm
178,9
178,8
236,6
236,5
245,7
324,9
180,0
238,1
247,0
326,7
177,6
234,9
3. r=170cm
207,6
207,6
600,0
600,0
3. r=170cm
170,7
171,2
493,3
494,8
207,8
600,5
171,1
494,5
207,4
599,4
171,8
496,5
Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka 60W.
𝐸
ś𝑟
=
∑ 𝐸
𝑛
=
472,4 + 465,5 + 465,5
3
= 467,8 [𝑙𝑥]
𝐼 = 𝐸 ∗ 𝑟
2
= 472,4 ∗ 0,6
2
= 170,1 [𝑐𝑑]
𝐼
ś𝑟
=
∑ 𝐼
𝑛
=
170,1 + 167,6 + 167,6
3
= 168,4 [𝑐𝑑]
Rys.4. r = f(E
śr
)
Rys.5. l = f (I
śr
)
2.2.2. Pomiar przy oświetleniu sztucznym.
Żarówka 60W
LED 2,3-2,9 W
Miejsce pomiaru E [lx] E
śr
[lx] I [cd] I
śr
[cd]
Miejsce pomiaru E [lx] E
śr
[lx] I [cd]
I
śr
[cd]
1. r=60cm
1680
1724
605
620,6
1. r=60cm
1270
1271
457
457,6
1705
614
1271
458
1787
643
1272
458
2. r=115cm
1232
1239,3
1629
1639
2. r=115cm
1102
1106,7
1457
1463,6
1237
1636
1110
1468
1249
1652
1108
1465
3. r=170cm
1054
1058,3
3046
3058,6
3. r=170cm
988,4
959,9
2856,5
2774,1
1060
3063
951,1
2748,7
1061
3066
940,2
2717,2
Przykładowe obliczenia dla 1. Żarówka 60W.
𝐸
ś𝑟
=
∑ 𝐸
𝑛
=
1680 + 1705 + 1787
3
= 1724 [𝑙𝑥]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Eśr[lx]
r [m]
Żarówka 60W
LED
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Iśr[cd]
r [m]
Żarówka 60W
LED
3. Wnioski.
Podczas laboratorium naszym zadaniem był pomiar natężenia oświetlenia naturalnego i
sztucznego wybranej płaszczyzny oraz pomiar natężenia oświetlenia dwóch wybranych żarówek.
Według normy
PN-EN 12 464-1: 2004 do prac biurowych i obsługi komputera zalecane
natężenie oświetlenia wynosi 500lx a do montażu precyzyjnego 1000lx. Zmierzone przez nas
natężenie przy oświetleniu sztucznym zapewnia wygodną pracę wymagającą precyzyjnych czynności,
natomiast oświetlenie naturalne nie spełnia wymogów potrzebnych do prac precyzyjnych.
Po sprawdzeniu luksomierza za pomocą kalibratora wyznaczyliśmy błąd pomiaru, który wyniósł
2,7%. Błąd ten ma taką wartość, ponieważ zakres luksomierza wynosi kolejno 30 i 3000lx, sprawia to
że mierząc 100lx na zakresie 3000lx możemy otrzymać duży błąd pomiaru.
Do pomiaru natężenia oświetlenia wybraliśmy zwykłą żarówkę 60W oraz żarówkę LED 2,3-
2,9W.
Przy pomiarze przy oświetleniu sztucznym żarówka LED osiągała prawie dwa razy mniejsze
natężenie oświetlenia, lecz według mnie LED nadrabia straty oświetleniowe ponad 30krotnie
mniejszym zużyciem energii elektrycznej. Przy największej odległości zwykła żarówka ciągle
charakteryzowała się większym natężeniem oświetlenia, ale LED osiągała już zbliżone wyniki.
Przy pomiarze przy oświetleniu naturalnym ze zwykłą żarówka również otrzymywaliśmy większe
natężenie oświetlenia i tak jak w poprzednim przypadku przy większych odległościach żarówki od
sondy, LED i zwykła żarówka osiągały zbliżone wyniki.
