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

𝐼 = 𝐸 ∗ 𝑟

2

= 1680 ∗ 0,6

2

= 605 [𝑐𝑑]

𝐼

ś𝑟

=

∑ 𝐼

𝑛

=

605 + 614 + 643

3

= 620,6 [𝑐𝑑]

Rys.6. r = f(E

śr

)

Rys.7. r = f(I

śr

)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Eśr[lx]

r [m]

Żarówka 60W

LED

0

100

200

300

400

500

600

700

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.