Лабораторна робота №5 дослідження просторових характеристик освітлювальних установок

Мета роботи – експериментальні визначення просторових характеристик люмінесцентного світильника, прожекторної установки, світильника місцевого освітлення.

Крива сил світла (КСС) освітлювальних приладів (ОП) – це графічне зображення залежності сили світла приладів від напряму поширення світла. Зазвичай КСС зображуються в полярних координатах (рис. 5.1а), проте для ОП з дуже малими кутами випромінювання інколи використовується і прямокутна система координат (рис. 5.1б).

Освітлювальним приладом (ОП) називають пристрій, що містить одну або декілька електричних ламп і світлотехнічну арматуру, перерозподіляє світло електричних ламп або перетворює структуру світла і призначений для освітлення або сигналізації.

Розрізняють наступні типи світлових приладів:

- світильник – світловий прилад ближньої дії;

- прожектор – світловий прилад далекої дії;

- проектор – світловий прилад, що перерозподіляє світло лампи з концентрацією світлового потоку на поверхні з малим об'ємом або в малому об'ємі.

Найважливішою світлотехнічною характеристикою світильника є світлорозподілення, тобто розподіл його світлового потоку в просторі. Залежно від відношення світлового потоку, що направляється в нижню півсферу, до повного світлового потоку світильники підрозділяються на п'ять класів (табл.5.1).

Симетричні світильники залежно від форми КСС підрозділяються на сім типів відповідно до таблиці. 5.2.

Рисунок 5.1

Таблиця 5.1 - Класифікація світильника за світлорозподіленням

Клас світильника за світлорозподіленням		Доля світлового потоку, направленого в нижню півсферу, у всьому світловому потоці світильника, %
Позначення	Найменування
П Н Р В О	Прямого світла Переважно прямого світла Розсіяного світла Переважно віддзеркаленого світла Віддзеркаленого світла	Більше 80 От 60 до 80 От 40 до 60 От 20 до 40 До 20

Таблиця 5.2 - Класифікація світильників за типом кривої сили світла

Тип кривої сили світла		Зона направлень максимальної сили світла, град.
Позначення	Найменування
К Г Д Л Ш М С	Концентрована Глибока Косинусна Напівширока Широка Рівномірна Синусна	0 - 15 0 – 30; 180 - 150 0 – 35; 180 - 145 35 – 55; 180 – 145 35 – 85; 125 – 95 0 – 180 70 – 90; 110 – 90

Для опису всього різноманіття світлових приладів недостатньо лише типових КСС, тому їх уточнюють по зоні напрямів максимальної сили світла і коефіцієнту форми КСС, під яким розуміється відношення максимальної сили світла до середньоарифметичної у даній плоскості. На рис. 5.1 приведені типові КСС, побудовані для умовної лампи зі світловим потоком в 1000 лм. Для того, щоб мати можливість визначити силу світла даного світильника при оснащенні його лампами різної потужності, необхідно помножити значення сили світла, знайдену з КСС, на фактичний світловий потік лампи (у кілолюменах), яка встановлена в світильнику.

При проектуванні освітлювальних установок необхідно враховувати спосіб і вид кріплення світильників, а також ступінь захисту їх від дії довкілля.

5.1. Опис експериментальної установки

Основною частиною стенду є закритий короб по торцях якого встановлено світильник та модель прожектора. На передню сторону короба виведено рукоятки, за допомогою яких можна змінювати кут між оптичною віссю світильника (прожектора) і нормаллю до робочої поверхні (фоторезисторів вимірювального пристрою).

На коробі розташовано показчик відстані фотодавачів від світильника або прожектора.

Пульт керування розташовано з лівого боку панелі.

На панелі також розташовано два мікроамперметри з тумблерами S1 і S2, та S3 і S4, відповідно, для включення світильника або прожектора.

У середині короба встановлено каретку з фотодавачами. Каретка може рухатися за допомогою двигуна. Керування приводом здійснюється тумблером S5. Пересування каретки обмежується кінцевими вимикачами.

Прожектор може бути замінено на світильник місцевого освітлення.

5.2. Порядок виконання роботи

5.2.1. Зібрати схему(клеми «220 В» з'єднати з джерелом живлення).

5.2.2. Подати напругу на схему.

5.2.3. Ввімкнути тумблери S1 і S2 (при цьому тумблери S3 і S4 мають бути відключені).

5.2.4. За допомогою тумблера S5 встановити каретку у праве крайнє положення.

5.2.5. Зняти показання мікроамперметрів для різних відстаней і кутів нахилу прожектора: 0,5 градусів і далі через кожні 10 градусів до 85, а потім і для 90 градусів. Результати внести до таблиці 5.3.

Таблиця 5.3.

Відстань L, м	Кут нахилу, град
	0	5	15	25	35	…	75	85	90
0,0
0,1
0,2
0,3
…

Таблицю слід підготувати таким чином, щоб в кожній позиції розміщувати два числа: у чисельнику – значення виміряної освітленості (у відносних одиницях по мікроамперметру), у знаменнику – розраховані значення сили світла.

5.2.6. Вимкнути тумблери S1 і S2, ввімкнути тумблери S3 і S4 і здійснити вимірювання за п.5.2.5.

5.2.7. Замість прожектора встановити світильник місцевого освітлення і здійснити вимірювання за п.5.2.5.

5.2.8. Ознайомитися з конструкцією світильників і прожекторів, які є у лабораторії. Визначити їх типи, та інші характеристики відповідно з класифікацією.

5.2.9. Побудувати криві сили світла світлових приладів, які досліджено (у полярних координатах).

Сила світла світильника у напрямку точки, що розглядається:

де r – відстань від оптичного центру джерела світла до точки, що розглядається.

α – кут між оптичною віссю джерела світла і напрямком до точки, що розглядається.

Відзначимо, що наведене рівняння слушне для точкового випромінювача, розміри якого не менш ніж у 5 разів перебільшує відстань до об'єкта (точки), що освітлюється.

5.2.10. Визначити, до якої з основних типових кривих сили світла (див.рис.5.1) можна віднести криві, які одержано.

5.2.11. Для світильників місцевого освітлення і люмінесцентного побудувати просторові ізолюкси умовної горизонтальної освітленості, котрі являють собою криві сили світла у координатах h,d.

Рисунок 5.2

Висоту підвісу світильника над робочою поверхнею прийняти рівною L. Відстань від точки В, що розглядається, до проекції оптичної осі світильника на робочу поверхню слід розрахувати відповідно з рисунком 5.2.

Результати занести до протоколу досліджень.

5.3 Зміст звіту:

• таблиці експериментальних даних;

• криві сили світла у полярних координатах для прожектора;

• просторові ізолюкси умовної горизонтальної освітленості для світильників місцевого та люмінесцентного освітлення;

• класифікаційні визначки та висновки щодо області використання світильників і прожекторів;

• висновки по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Яке призначення має освітлювальна арматура?

2. Як класифікуються освітлювальні прилади?

3. Які джерела світла є точковими?

4. Які чинники утруднюють отримання більш точних кількісних характеристик світлових приладів, які досліджувались?

5. До яких стандартних типів найбільш близькими є криві сили світла світлових приладів, які досліджувались?