Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego Specjalność: Technika Świetlna, sem.7, studia I stopnia Wersja z dnia 24.10.2011 Prowadzący: Krzysztof Wandachowicz Nr ćw. Temat 1 Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych żarówek oraz świetlówek kompaktowych zintegrowanych. 2 Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych świetlówek w układzie pracy ze statecznikiem indukcyjnym oraz statecznikiem elektronicznym. 3 Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych wysokoprężnych lamp metalohalogenkowych 4 Badanie parametrów elektrycznych i fotometrycznych diod elektroluminescencyjnych (LED). Literatura Skrypt 1792 ćw. nr 30 PN-IEC 64 Żarówki z żarnikiem wolframowym do użytku domowego i podobnych celów oświetleniowych Katalogi producentów lamp elektrycznych: Philips, Osram. Skrypt 1792 ćw. nr 30 PN-EN 60081 Świetlówki dwutrzonkowe. Wymagania funkcjonalne Katalogi producentów lamp elektrycznych: Philips, Osram. Skrypt 1792 ćw. nr 31 PN-EN 61167 (U) Lampy metalohalogenkowe Katalogi producentów lamp elektrycznych: Philips, Osram. Karty katalogowe producentów LED. Publikacja CIE 127: Measurement of LEDs
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 1 Temat: Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych żarówek oraz świetlówek kompaktowych zintegrowanych. Przedmiot badań: Żarówki halogenowe z bańką żarówek do ogólnych celów oświetleniowych, trzonek E27. Świetlówki kompaktowe zintegrowane z różnym układem rurek, z balonem. Poznanie właściwości oraz porównanie parametrów żarówek halogenowych przeznaczonych do ogólnych celów oświetleniowych ze zintegrowanymi świetlówkami kompaktowymi. 1) Wybrać metodę podłączenia watomierza (dokładnie mierzone napięcie lub dokładnie mierzone natężenie prądu. Obliczyć straty mocy watomierza. 2) Pomierzyć charakterystyki rozruchowe lampy (tylko świetlówki): Φ, P, I, cosϕ = f(t). Dokonywać odczytów wskazań przyrządów pomiarowych w odstępach dziesięciosekundowych. Wykonać wykresy w jednostkach względnych. Przeprowadzić ich analizę. Wyznaczyć czasy rozruchu t r (czas narastania strumienia do wartości 60% strumienia ustalonego). 3) Parametry początkowe: Przy zasilaniu napięciem znamionowych U n pomierzyć parametry początkowe lampy: Φ, P, I, cosϕ. Obliczyć skuteczność świetlną η. 4) Pomierzyć charakterystyki napięciowe lamp: P, I, Φ, η, cosϕ w funkcji napięcia zasilającego dla żarówki: U P, dla U P = (1,2 0.4)U n. dla świetlówki: U P, dla U P =1.2U n U g (w dół do napięcia gaśnięcia U g ). Kiedy lampa zgaśnie zanotować napięcie gaśnięcia lamp U g. W przedziale +/- 10% U n wykonać pięć pomiarów: (0.9, 0.95, 1.0, 1.05, 1.1) U n Wykonać wykresy w jednostkach względnych, obliczyć wykładniki potęgowe charakterystyk n H i przeprowadzić ich analizę. 5) Wzorcowanie układu pomiarowego strumienia świetlnego: Wykonać pomiar ze wzorcem strumienia Φ W. 6) Przeprowadzić analizę porównawczą badanych lamp. Przyrządy pomiarowe: Napięcie na lampie U p Natężenie prądu I Moc P, Nat. prądu - I Współczynnik mocy - cosϕ Strumień świetlny Φ Multimetr laboratoryjny Escort 3136A. Zaciski com-v. Funkcja ~V. Zakres: Auto. Multimetr laboratoryjny Escort 3136A. Zaciski com-a. Funkcja ~A. Zakres: shift+ Auto. Miernik mocy: HIOKI 3333 Uwaga: miernik należy włączyć przed podłączeniem napięcia na zaciski wejściowe miernika. Luksomierz / miernik prądu fotoelektrycznego: Photometer B510 LMT. Zespołowy wzorzec strumienia, napięcie fotometrowania dla wszystkich wzorców U f =230V: W100-1: Φ w =1246 lm, W100-2: Φ w =1278 lm, W100-3: Φ w =1193 lm, W100-4: Φ w =1237 lm, W100-5: Φ w =1241 lm,
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2 Temat: Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych świetlówek w układzie pracy ze statecznikiem indukcyjnym oraz statecznikiem elektronicznym. Przedmiot badań: Świetlówka liniowa T8 18W (PN-EN 60081 karta nr 2220). Poznanie właściwości świetlówki liniowej pracującej ze statecznikiem indukcyjnym oraz statecznikiem elektronicznym. 1) Wszystkie pomiary przeprowadzić dla statecznika indukcyjnego oraz dla statecznika elektronicznego. Wybrać metodę podłączenia watomierza (dokładnie mierzone napięcie lub dokładnie mierzone natężenie prądu. Obliczyć straty mocy watomierza. 2) Pomierzyć charakterystyki rozruchowe lampy: Φ, P U, I L, U L, cosϕ U, = f(t). Dokonywać odczytów wskazań przyrządów pomiarowych w odstępach dziesięciosekundowych. Wykonać wykresy w jednostkach względnych. Przeprowadzić ich analizę. Wyznaczyć czasy rozruchu (czas narastania strumienia do wartości 60% strumienia ustalonego). 3) Parametry początkowe: Przy zasilaniu napięciem znamionowych U n pomierzyć parametry początkowe lampy: P u, I l, U l, cosϕ u, współrzędne barwy (x,y). Sprawdzić wymagania normy: U l (PN-EN p. 1.5.5a), (x, y) (PN-EN p. 1.5.6b). 4) Przy zasilaniu napięciem znamionowych pomierzyć napięcia i prądy w dwóch układach połączeń (z kondensatorem C i bez kondensatora). Uwaga: zmierzyć napięcie na dławiku U D. Wykonać wykresy wektorowe (U S, I S, I C, I L, U L, U D ) i ocenić wartości pomierzonych sygnałów. Obliczyć współczynnik mocy układu z kompensacją: cosϕ Uk 5) Pomierzyć charakterystyki napięciowe lampy: Φ, P U, I L, U L, cosϕ U w funkcji napięcia zasilającego U P, dla U P = 1.2U n U g (w dół do napięcia gaśnięcia U g ). W przedziale +/- 10% U n wykonać pięć pomiarów dla nast. wartości napięć: (0.9, 0.95, 1.0, 1.05, 1.1) U n Zanotować napięcie gaśnięcia lampy U g. Wykonać wykresy w jednostkach względnych, obliczyć wykładniki potęgowe charakterystyk n H i przeprowadzić ich analizę. Przyrządy pomiarowe: Napięcie zasilające - U P Moc układu - P U,Współczynnik mocy - cosϕ U Nat. prądu pobieranego z sieci - I S Nat. prądu lampy - I L Nat. prądu płynącego przez kondensator - I C Napięcie na lampie - U L Strumień świetlny - Φ współrzędne barwy (x y) Multimetr lab. Escort 3136A. Zaciski com-v. Funkcja ~V. Zakres: Auto. Miernik mocy: HIOKI 3333, Uwaga: miernik należy włączyć przed podłączeniem napięcia na zaciski wejściowe miernika. Multimetr Escort 3136A. Zaciski com-a. Funkcja ~A. Zakres: shift+ Auto. Multimetr Escort 3136A. Zaciski com-v. Funkcja ~V. Zakres: Auto. Luksomierz L-12, zakres 2000 lx Kolorymetr MINOLTA CL-200
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 Temat: Badanie parametrów początkowych, rozruchowych i charakterystyk napięciowych lamp metalohalogenkowych. Przedmiot badań: Kompaktowa lampa metalohalogenkowa 70W (CDM-TD, MHN-TD). Poznanie właściwości elektrycznych i fotometrycznych lamp metalohalogenkowych. 1) Wybrać metodę podłączenia watomierza (dokładnie mierzone napięcie lub dokładnie mierzone natężenie prądu. Obliczyć straty mocy watomierza. 2) Pomierzyć charakterystyki rozruchowe lampy: Φ, P U, I L, P L, U L, cosϕ U, cosϕ L = f(t). Dokonywać odczytów wskazań przyrządów pomiarowych w odstępach dziesięciosekundowych. Po ustaleniu parametrów lampy dokonać próby ponownego rozruchu (wyłączyć i po chwili włączyć zasilanie), zmierzyć czas ponownego zapłonu. Podobnie jak w przypadku pierwszego rozruchu dokonywać odczytów wskazań przyrządów pomiarowych w odstępach dziesięciosekundowych aż do stabilizacji parametrów lampy. Wykonać wykresy w jednostkach względnych. Przeprowadzić ich analizę. Wyznaczyć czasy rozruchu (czas narastania strumienia do wartości 90% strumienia ustalonego). 3) Parametry początkowe: Przy zasilaniu napięciem znamionowych pomierzyć parametry początkowe lamp: Φ, P U, I L, P L, U L, cosϕ U, cosϕ L. Sprawdzić wymagania normy: Φ, P L, U L (LMH - PN-EN 61167 patrz karta danych lampy). Przy odczytywaniu wskazań z kolejnych mierników zastosować metodę odtwarzania strumienia. 4) Pomierzyć charakterystyki napięciowe lampy: Φ, P U, I L, P L, U L, cosϕ U, cosϕ L = f(u P ) dla U P = 1,2U n U g W przedziale +/- 10% Un wykonać pięć pomiarów: (0.9, 0.95, 1.0, 1.05, 1.1) U n, które będą służyły do wyznaczenia wykładników potęgowych. Przy odczytywaniu wskazań z kolejnych mierników zastosować metodę odtwarzania strumienia. Zanotować napięcie gaśnięcia lampy U g. Wykonać wykresy w jednostkach względnych, obliczyć wykładniki potęgowe charakterystyk n H i przeprowadzić ich analizę. 5) Wzorcowanie układu pomiarowego strumienia świetlnego. Wykonać pomiar ze wzorcem strumienia. Przyrządy pomiarowe: Napięcie zasilające - U P Miernik mocy HIOKI 3333 Natężenie prądu lampy - J L Moc układu - P U Napięcie na lampie - U L Woltomierz analogowy, zakres 75V (wyłączyć woltomierz na czas zapłonu) Moc lampy - P L Watomierz analogowy, zakres 100V, 1A (wyłączyć watomierz na czas zapłonu) Strumień świetlny - Φ Luksomierz / miernik prądu fotoelektrycznego: Photometer B510 LMT. Zespołowy wzorzec strumienia, napięcie fotometrowania dla wszystkich wzorców U f =230V: W100-1: Φ w =1246 lm, W100-2: Φ w =1278 lm, W100-3: Φ w =1193 lm, W100-4: Φ w =1237 lm, W100-5: Φ w =1241 lm,
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4 Temat: Badanie parametrów elektrycznych i fotometrycznych diod elektroluminescencyjnych (LED). Przedmiot badań: Diody elektroluminescencyjne różnych typów: - K2 Star, L2K2 MWW4-11-BU00 (biała) IFmax = 1000mA, UF typ = 3.72 V, - Ostar, LEWE2A LZNY-6K8L (biała) IFmax = 700mA, UF typ = 14 V, - Cree, XR-E NW Q2 5A (biała) IFmax = 700mA, UF typ = 3.5 V, - Cree, XLamp 7090 (Red, Green, Blue), IFmax = 350mA. Poznanie właściwości oraz porównanie parametrów diod elektroluminescencyjnych przy zmianie natężenia prądu przewodzenia. 1) Wyznaczyć zmiany parametrów elektrycznych i fotometrycznych w funkcji natężenia prądu przewodzenia. a) zmieniać wartość natężenia prądu przewodzenia IF w zakresie od zera do maksymalnej dopuszczalnej wartości: w zakresie od 0 do 100mA (5-10-30-50-100mA) następnie co 100mA, b) pomierzyć natężenia prądu przewodzenia IF, napięcie przewodzenia UF, wskazanie fotoprzetwornika proporcjonalne do strumienia badanej diody Δx. c) dla maksymalnej wartości natężenia prądu przewodzenia IF pomierzyć współrzędne barwy (x,y) i temperaturę barwową Tb. d) wykonać obliczenia i wykreślić charakterystyki: IF=f(UF) oraz Φ, η =f(if), e) porównać wyniki pomiarów z danymi katalogowymi, uwzględnić spadek strumienia świetlnego wynikający z temperatury pracy złącza p-n. 2) Wzorcowanie: a) wykonać pomiar z żarówką pomocniczą (żarówka halogenowa 20W/12V, U fot. =9V): - Δpz wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z żarówką pomocniczą (zamknięty otwór w kuli O1), - Δpo wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z żarówką pomocniczą (otwarty otwór w kuli O1), b) wykonać pomiar z żarówką projekcyjną (żarówka halogenowa z odbłyśnikiem 85W/13.8V, U fot. =9V): - Δw wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z żarówką projekcyjną (światło wpada do kuli), - Ew natężenie oświetlenia w płaszczyźnie otworu przesłony P1, - obliczyć wartość strumienia świetlnego wpadającego do kuli Φw: 2 Φ w =Ew So, gdzie: So = π r, gdzie: r = 7mm (promień otworu w przesłonie P1) - strumień świetlny badanej diody Φx obliczyć ze wzoru: Δ Δ x po Φ x = Φ w Δ w Δpz Urządzenia i przyrządy pomiarowe: Zasilacz DC ARRAY 3644A 18V/5A Rezystor Rr 105Ω / 2.5A Natężenie prądu przewodzenia - I F Multimetr laborat. Escort 3136A. Zaciski com-a. Funkcja A. Zakres: shift+ Auto. Napięcie przewodzenia - U F Multimetr laborat. Escort 3136A. Zaciski com-v. Funkcja V. Zakres: Auto. Strumień świetlny - Φ Luksomierz L-12, luksomierz L-100 Schemat układu zasilania badanych diod świecących Ilustracja stanowiska do wyznaczania strumienia świetlnego
Ilustracja sposobu wykonywania pomiarów i skalowania.