WYZNACZANIE OBROTOWO-SYMETRYCZNEJ BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ

Transkrypt

1 Grupa: Elektrotechnka, sem 3., wersja z dn Podstawy Technk Śwetlnej Laboratorum Ćwczene nr 5 Temat: WYZNACZANE OBROTOWO-SYMETRYCZNEJ BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ Opracowane wykonano na podstawe następującej lteratury: 1) Laboratorum z technk śwetlnej (praca zborowa pod redakcją Władysława Golka). Skrypt nr 179. Wydawnctwo Poltechnk Poznańskej, Poznań 1994 ) J.Bąk, W.Pabjańczyk: Podstawy technk śwetlnej. Wydawnctwo Poltechnk Łódzkej, Łódź ) PN-91 E-04040/0 Pomary promenowana optycznego. Pomary fotometryczne. Pomar śwatłośc 1. PODSTAWOWE WADOMOŚC W technce śwetlnej podstawowym sposobem przedstawena cech fotometrycznych źródła śwatła, bądź oprawy ośwetlenowej jest prezentacja bryły fotometrycznej. Bryła fotometryczna jest to powerzchna zamknęta utworzona z końców wektorów o wspólnym początku o długośc proporcjonalnej do śwatłośc źródła śwatła w danym kerunku. Ze względu na symetre rozróżnamy bryły fotometryczne: obrotowo-symetryczne, neobrotowo-symetryczne, symetryczne względem określonych płaszczyzn. Rys. 1. Zdjęce oprawy ośwetlenowej odpowadająca jej bryła fotometryczna o symetr obrotowej Krzywa śwatłośc jest to krzywa przedstawana najczęścej we współrzędnych begunowych łącząca końce wektorów śwatłośc, która powstaje po przecęcu bryły fotometrycznej płaszczyzną ponową przechodzącą przez środek śwetlny źródła śwatła w funkcj kąta γ. Kąt γ lczony jest zwykle od półos skerowanej ku dołow. Dla projektorów, które wysyłają strumeń śwetlny w obrębe newelkego kąta bryłowego, krzywe śwatłośc (dla uzyskana wększej dokładnośc odczytu) przedstawa sę we współrzędnych prostokątnych. Rys.. Krzywe śwatłośc przedstawone w układze współrzędnych begunowych oraz prostokątnych 1

2 Według PN-91 E-04040/0 Pomary promenowana optycznego. Pomary fotometryczne. Pomar śwatłośc fotometryczny środek śwetlny obektu pomarowego defnowany jest jako umowny punkt przyjęty jako początkowy przy pomarach oblczenach fotometrycznych. Środek śwetlny źródeł śwatła odpowada środkow geometrycznemu powerzchn promenującej śwatło, a w przypadku źródeł z odbłyśnkam, środek śwetlny pokrywa sę ze środkem geometrycznym płaszczyzny otworu wyjścowego. Środek śwetlny obektu pomarowego pownen znajdować sę w os optycznej ławy fotometrycznej lub w ścśle określonym punkce gonofotometru, zależnym od rodzaju jego konstrukcj. Środek śwetlny opraw ośwetlenowych pownen pokrywać sę ze środkem śwetlnym lampy w przypadku opraw jednolampowych, w których lampa ne jest osłonęta lub jest osłonęta elementam przezroczystym lub neprzezroczystym, ale tworzącym czarną lub neśwecącą otwartą komorę. Pownen także pokrywać sę ze środkem geometrycznym powerzchn głównego otworu otwartego oprawy w przypadku opraw jednoźródłowych gdy źródło jest osłonęte neprześwecalnym elementam tworzącym bałą lub śwecącą powerzchnę. neosłonęta lampa lampa w oprawe z odbłyśnkem Rys. 3. Przykładowe środk śwetlne żarówk (lampy) oprawy ośwetlenowej z odbłyśnkem wg [3] W celu jednoznacznego określana właścwośc fotometrycznych lamp opraw ośwetlenowych koneczne jest przyjęce jednoznacznych określeń os odnesena. Na ponższym rysunku zaznaczone zostały ose: poprzeczna, wzdłużna optyczna. Rys. 4. Ose oprawy ośwetlenowej Rys. 5. Układ płaszczyzn C kątów γ Oś optyczna jest to prosta przechodząca przez środek śwetlny źródła/oprawy ośwetlenowej, której kerunek jest zgodny z kerunkem śwatłośc maksymalnej lub kerunkem os symetr układu geometrycznego oprawy. Oś wzdłużna jest prostą przechodzącą przez środek źródła/oprawy ośwetlenowej, której kerunek jest zgodny z wększym wymarem źródła śwatła. Oś poprzeczna jest prostą przechodzącą przez środek źródła/oprawy ośwetlenowej, której kerunek jest zgodny z mnejszym wymarem źródła śwatła.

3 . WYZNACZANE BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ Pomary bryły fotometrycznej Bryłę fotometryczną wyznacza sę na fotometrze ramennym (gonometrze) w układze którego schemat przedstawony jest na ponższym rysunku. Rys. 6. Schemat układu pomarowego, UZ układ zaslający, /U mernk prądu fotoelektrycznego, FP fotoprzetwornk, O - oś obrotu ramena fotometru, F ramę fotometru, Z badany obekt (lampa, oprawa ośwetlenowa). Zastępując układ pomarowy: fotoprzetwornk, mernk prądu fotoelektrycznego, woltomerz - luksomerzem Możemy oblczyć śwatłość Cγ w określonej półpłaszczyźne C oraz w określonym kące γ na podstawe: Cγ = ECγ r [cd] (1) gdze: E Cγ - wskazane luksomerza w określonej półpłaszczyźne C oraz w określonym kące γ [lx] r - długość ramena fotometru [m] (długość ranena fotometru zastosowanego w trakce wykonywana ćwczena r = 1.89 m) 3

4 3. WYZNACZANE STRUMENA ŚWETLNEGO NA PODSTAWE BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ W ćwczenu wykorzystano metodę strumen cząstkowych, która polega na sumowanu strumen cząstkowych wypromenowanych w obrębe newelkch kątów bryłowych Δ ω. Sposób oblczana strumena dla bryły obrotowo-symetrycznej Strumeń cząstkowy Δφ gdze: Δφ Δω zawarty w kące bryłowym Δω oblczany jest ze wzoru () Δ ω śr. Δω () = Δω Δ ω śr. Δω - średna śwatłość w obrębe kąta bryłowego Kąt bryłowy jest to część przestrzen trójwymarowej ogranczona przez półproste wychodzące z werzchołka kąta bryłowego (ze środka śwetlnego) przechodzące przez pewną ustaloną krzywą zamknętą (bryłę fotometryczną) Rys. 7. lustracja kąta bryłowego Strumeń śwetlny całoprzestrzenny φ 0 (całkowty) oblczany jest ze wzoru (3). φ = n n ΔφΔω = śrδω Δω (3) = 1 = 1 0 gdze: n lczba przedzałów na jake podzelono kąt bryłowy całoprzestrzenny Z przedzałem kąta bryłowego Δ ω zwązany jest przedzał kąta płaskego Δ γ : [ cos γ cos( γ + Δγ )] Δ ω = π (4) Ostateczne cząstkowy strumeń śwetlny oblczany jest ze wzoru (5). 4

5 Δφ [ cos γ cos( γ + Δγ )] = π śrδγ Δ ω (5) Poznań gdze: śr. Δγ - średna śwatłość w obrębe kąta bryłowego ogranczonego kątem płaskm Δ γ Sprawność eksploatacyjna oprawy ośwetlenowej η opr to stosunek strumena całkowtego oprawy, który jest zmerzony w określonej temperaturze otoczena Φ opr (najczęścej 5 0 C) do sumy strumen śwetlnych lamp tej oprawy dzałających z tym samym osprzętem na zewnątrz oprawy w określonej temperaturze otoczena Φ źr (najczęścej 5 0 C). Φopr η opr = 100% (6) Φ źr Jeśl wyznaczone krzywe śwatłośc mają służyć do celów katalogowych należy dokonać przelczena śwatłośc na 1000 lumenów źródła γ 1000wg zależnośc (7) γ 1000 = γ [cd/1000lm] (7) ( Φ0) źr gdze : γ - śwatłość kerunkowa w kące γ wyrażona w [cd] ( Φ 0 ) źr - strumeń śwetlny lampy (w przypadku oprawy ośwetlenowej jest to strumeń lampy lub suma strumen lamp zamontowanych w oprawe) 5

6 3. POMARY Połączyć układ pomarowy według schematu z rysunku 1 oraz wskazówek prowadzącego ćwczene. Dla źródeł śwatła opraw ośwetlenowych wskazanych przez prowadzącego ćwczene wyznaczyć bryły fotometryczne śwatłośc. Pomary dla źródeł śwatła wykonać dla dwóch wzajemne prostopadłych półpłaszczyzn C 0 C 90 oraz zmany kąta g w zakrese od co 10. W przypadku opraw ośwetlenowych pomary wykonać dla dwóch wzajemne prostopadłych półpłaszczyzn C 0 C 90 oraz zmany kąta g w zakrese od 0 90 co 10. Wynk fotometrowana zameścć w tabel. W trakce trwana zajęć należy wykonać oblczena strumena śwetlnego badanych źródeł śwatła opraw ośwetlenowych. Całkowty strumeń śwetlny żarówk oraz oprawy ośwetlenowej należy wylczyć metodą strumen cząstkowych (zależność 3). Sprawność oprawy η opr wyznaczyć na podstawe zależnośc 6. Ponadto wykreślć, wskazówek prowadzącego, krzywe śwatłośc żarówek oraz opraw ośwetlenowych. Przelczyć wartośc śwatłośc na 1000 lm źródła śwatła (7). Przeprowadzć analzę uzyskanych wynków. Sformułować wnosk. 6

7 4. TABELE POMAROWE Wyznaczane bryły fotometrycznej śwatłośc źródła śwatła Rozdaj źródła śwatła:... Dane źródła śwatła: Moc: P n =...[W] Katalogowy strumeń śwetlny badanego źródła śwatła ( Napęce znamonowe: U n =...[V] Napęce pomarowe: U pom. =...[V] Φ ) źr 0 =...[lm] γ E 0 [ lx] E 90 [ lx] E śr [ lx] [ cd] γ 1000 γ [ cd / 1000lm] E 0 + E E 90 śr = γ = E długość ramena fotometru: r = 1.89 m śr r γ = γ ( Φ0) źr 7

8 Wyznaczane bryły fotometrycznej śwatłośc oprawy ośwetlenowej Nazwa badanej oprawy ośwetlenowej:... Rozdaj źródła śwatła... Dane źródła śwatła: Moc: P n =...[W] Katalogowy strumeń śwetlny źródła śwatła( Napęce znamonowe: U n =...[V] Napęce pomarowe: U pom. =...[V] Φ ) źr 0 =...[lm] γ E 0 [ lx] E 90 [ lx] E śr [ lx] [ cd] γ 1000 γ [ cd / 1000lm] E 0 + E E 90 śr = γ = E długość ramena fotometru: r = 1.89 m śr r γ = γ ( Φ0) źr 8

9 5. TABELE DO OBLCZENA STRUMENA ŚWETLNEGO Oblczane strumena śwetlnego źródła śwatła γ γ [ cd ] Δγ śrδ γ cd [ ] Δ ω [sr] Δ [lm] φ Δω , , , , , , , , , , , , , , , , , , γ + γ +Δγ śr Δγ = - średna arytmetyczna śwatłośc w przedzale ogranczonym kątem płaskm Δ γ [ cos γ cos( γ + Δ )] Δ ω= π γ - powązane kąta bryłowego z kątem płaskm ΔφΔω = śrδγ Δω - strumeń cząstkowy wypromenowywany w kące bryłowym Δω φ 0 = n Δφ Δω = 1 Φ0= 9

10 Oblczane strumena śwetlnego oprawy ośwetlenowej γ γ [ cd ] Δγ śrδ γ cd [ ] Δ ω [sr] Δ [lm] φ Δω , , , , , , , , , γ + γ +Δγ śr Δγ = - średna arytmetyczna śwatłośc w przedzale ogranczonym kątem płaskm Δ γ [ cos γ cos( γ + Δ )] Δ ω= π γ - powązane kąta bryłowego z kątem płaskm ΔφΔω = śrδγ Δω - strumeń cząstkowy wypromenowywany w kące bryłowym Δω φ 0 = n Δφ Δω = 1 Φ0= 10

11 6. UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH BEGUNOWYCH DO WYKREŚLENA KRZYWYCH ŚWATŁOŚC 11