Лабораторная работа №3

ИЗУЧЕНИЕ ОСВЕЩЁННОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: экспериментальным путем сравнить значения освещенности поверхности, создаваемые за счет ламп, различающихся способом светоотдачи. Определить особенности создания освещенности различными лампами. Построить с использованием Excel график распределения освещенности в плоскости установки с учётом погрешностей, связанных с особенностями установки. Добиться наибольшего соответствия построенной функциональной зависимости массиву экспериментальных данных с помощью коэффициента аппроксимации.

Освещённость − физическая величина, характеризующая освещение поверхности, создаваемое световым потоком, падающим на поверхность. Единицей измерения освещенности в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), СГС − фот (один фот равен 10000 люксов). Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.

Очень распространены люминисцентные лампы (дневного света) и лампы накаливания.

Наряду с лампами, рассчитанными для непосредственного включения в сеть с напряжением 220 Вольт, очень широкое применение находят галогеновые лампы низкого напряжения (обычно на 12 Вольт), что позволяет использовать их в автомобилестроении, различных по назначению фонарях. Низковольтные галогенные лампы практически незаменимы в технике акцентированного освещения выставок, музеев, витрин, торговых залов, ресторанов. Лампы одинаково хорошо работают на переменном и постоянном токе. Малые габариты этих устройств позволяют формировать различные световые пучки с помощью отражателей достаточно малых размеров. Благодаря этому разработан обширный ассортимент галогенных ламп, очень широко используемых в последнее время, что предоставляет свободу в выборе вариантов освещения; особенно когда важную роль играет не только функциональность светового решения, но и его удобство и привлекательность.

Галогенные лампы позволяют создавать рассеянное, мягкое, бестеневое освещение. Это дает возможность внести творческий элемент в разработку осветительных решений и добавить оригинальности в проект.

Современные галогенные лампы имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными лампами накаливания:

- неизменно яркий свет и постоянный свет на протяжении всего срока службы лампы накаливания;

- красивый и сочный с великолепной цветопередачей излучаемый свет;

- благодаря высокой светоотдаче, галогенные лампы обеспечивают больше света, чем лампы накаливания;

- срок службы галогенных ламп примерно в два раза больше, чем у стандартных ламп накаливания;

- уменьшенные размеры галогенных ламп позволяют использовать их в сверхминиатюрных и малозаметных светильниках, подчеркивающих неповторимость интерьеров.

Лампы накаливания постепенно выходят из обращения, однако все еще очень распространены.

Свечеобразные, витые свечеобразные, а также в виде «свечи на ветру» лампы накаливания особенно хорошо подходят для декоративного освещения, например, в хрустальных или других декоративных люстрах, потолочных и настенных светильниках и торшерах. Выпускаются как в обычных, так и матовых колбах. Каплеобразные лампы накаливания, вследствие необходимости и повышенным требованиям к компактности ламп выпускаются в специальных уменьшенных в размерах по сравнению с шарообразными лампами колбах. Выпускаются как с цоколем Е27, так и с цоколем Е14, часто называемых «миньон». Зеркальная лампа − это лампа накаливания, часть поверхности, колбы которой имеет зеркальное покрытие. Форма колбы выбирается такой, чтобы за счет отражения от зеркального слоя получить требуемое распределение света. Радиус ламп от 39мм до 80мм, что способствует их разностороннему использованию. Лампы местного освещения применяются там, где используется пониженное напряжение для избегания поражения человека электрическим током. Наиболее часто используются лампы напряжением 12,24,36 вольт и мощностями 40,60,100 ватт.

Существуют цветные лампы накаливания для создания цветовых эффектов в сценическом освещении, для подсветки витрин, для праздничных иллюминаций, в осветительных установках баров, дискотек и т.д.

Несмотря на то, что лампы накаливания обладают большей популярностью, чем галогенные лампы, будущее остается за галогенными лампами.

Приборы и материалы: Лабораторная установка состоит из люксметра, набора различных ламп, линейки и установки для непосредственного измерения. Лампы №№1,2,3 − люминесцентные 9Вт. Лампа №4 − люминесцентная 11 Bт. Лампы № 5,6 −- накаливания 60Вт, Лампа № 7 − галогенная 50Вт.

Ход работы. С помощью люксметра получить значения освещенности в различных точках рабочей поверхности по взаимно-ортогональным осям не более чем через 3 см от каждой точки, начиная от воображаемой оси лампы (и центра ортогональной системы координат) на исследуемой поверхности до стенок установки и до края установки. Номера исследуемых ламп задаются преподавателем. Каждой команде студентов задаются 2 лампы, различающиеся способом светоотдачи.

Учесть стороннюю засветку и измерить её в тех же точках координатной сетки. Ввести поправку на действие систематической погрешности.

Из полученных экспериментальных данных построить с использованием Excel график распределения светового потока на исследуемой поверхности. Установить вид функциональной зависимости (освещенность в лк в точке) в зависимости от расстояния (в см) от оси по двум ортогональным координатам. Привести (в печатном или электронном виде) коэффициент достоверности соответствия (аппроксимации R²) графиков функциональной зависимости массиву экспериментальных данных вычисленной функции. Добиться значения R² не менее 0.9 путём подбора решений Excel для набранного массива данных.

Процедура построения графиков и определения коэффициентов аппроксимации R² в Excel приведена в приложении №1.