Обработка результатов

Расчёты световых характеристик ламп

Была найдена площадь макета:

м²,

где и – ширина и длина пола макетной установки в метрах.

По измеренной величине освещённости в пяти точках была вычислена средняя освещённость :

.

Пример вычисления величины средней освещённости для светлых стенок, лампа №4:

лк.

По величине средней освещённости было вычислено значение фактического светового потока:

.

Пример вычисления величины фактического светового потока для светлых стенок, лампа №4:

лм.

В табл. 1 приведены номинальные значения мощности и светового потока ламп.

Таблица 1 – Номинальные значения мощности и светового потока лампXНомер лампы	Тип	Мощность, Вт	Световой поток, лм
1-3	Люминесцентная ПРА	9	600
4	Люминесцентная ЭПРА	11	450
5	Светодиодная	12	650
6	Накаливания	60	710
7	Галогенная	50	850

По величине фактического светового потока и величине суммарного светового потока был вычислен коэффициент использования осветительной установки :

.

Пример вычисления коэффициента использования осветительной установки для светлых стенок, лампа №4:

.

В табл. 2 приведены измеренные значения и вычисленные значения , и для светлых стенок.

Таблица 2 – Значения , , и для светлых стенок

Номер лампы	лк	лк	лк	лк	лк	лк	, лм
1-3	422	384	393	350	305	370,8	155,736	0,260
4	685	918	995	950	930	895,6	376,152	0,836
5	830	1120	1280	1100	790	1024,0	430,080	0,662
6	483	630	740	670	527	610,0	256,200	0,361
7	640	2890	7200	3030	640	2880,0	1209,600	1,423

В табл. 3 приведены измеренные значения и вычисленные значения , и для тёмных стенок.

Таблица 3 – Значения , , и для тёмных стенок

Номер лампы	лк	лк	лк	лк	лк	лк	, лм
1-3	262	255	248	238	177	236,00	99,12	0,165
4	453	625	740	742	636	639,14	268,44	0,596
5	576	894	1088	917	555	806,00	338,52	0,521
6	375	525	612	544	404	492,00	206,64	0,291
7	460	2800	6977	2808	432	2695,40	1132,07	1,332

Анализ распределения освещённости ламп

Были построены графики распределения освещённости. На рис. 1 приведены графики распределения освещённости для ламп №1-3.

Рисунок 1 – Распределение освещённости для ламп №1-3

На рис. 2 приведены графики распределения освещённости для лампы №4.

Рисунок 2 – Распределение освещённости для лампы №4

На рис. 3 приведены графики распределения освещённости для лампы №5.

Рисунок 3 – Распределение освещённости для лампы №5

На рис. 4 приведены графики распределения освещённости для лампы №6.

Рисунок 4 – Распределение освещённости для лампы №6

На рис. 5 приведены графики распределения освещённости для лампы №7.

Рисунок 5 – Распределение освещённости для лампы №7

По построенным графикам распределения освещённости можно заключить, что освещённость в помещении со светлыми стенками выше, чем с тёмными, что можно объяснить тем, что светлые тела отражают свет, а тёмные его поглощают. Однако для галогенной лампы 50 Вт (см. рис. 5) такая закономерность почти не наблюдается.

Наибольшая освещённость помещения достигается при его освещении галогенной лампой 50 Вт (см. рис. 5).

Наименьшая освещённость помещения достигается при его освещении люминесцентной ПРА лампой 9 Вт (см. рис. 1).

Центр макета помещения – точка номер 3. Можно заметить, что на графиках освещённость в основном имеет наибольшее значение в центре макета и убывает по мере приближения к крайним точкам измерения. Это связано с тем, что освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света до точки измерения и прямо пропорционально косинусу угла падения лучей к поверхности относительно нормали. Заметное отклонение тенденции распределения освещённости макета помещения люминесцентной лампой от общей тенденции можно объяснить тем, что площадь поверхности трубы люминесцентной лампы значительно больше, чем у остальных видов ламп и что газ в люминесцентных лампах.

Несмотря на то, что принцип работы лампы накаливания и галогенной лампы одинаковый, галогенные лампы демонстрирует значительно большую освещённость, чем лампы накаливания, что подтверждается экспериментальными результатами: освещённость на графике для галогенной лампы (см рис. 5) значительно превосходит освещённость лампы накаливания (см. рис. 4). Это связано с тем, что колбы галогенных ламп изготавливают из тугоплавкого кварца, что делает колбу более устойчивой к высоким температурам, высокому давлению, что позволяет повышать давление газа в лампах. Чем выше температура спирали, тем больше излучается света

Анализ коэффициента пульсации для трёх люминесцентных ламп

На рис. 6 приведён график зависимости коэффициента пульсации от точки, в которой был он измерен для трёх одновременно включенных люминесцентных ламп. Согласно графику коэффициент пульсации имеет наибольшее значение в точках 1 и 5.

Рисунок 6 – График зависимости коэффициента пульсации от точки измерения для трёх одновременно включенных люминесцентных ламп

Возможно, люминесцентные лампы включены в разные фазы электрической сети. Крайние точки макета испытывают большее влияние ближайшей к ним лампы и меньшее влияние остальных ламп, и поэтому пульсация светового потока в них выше, чем в точках, которые находятся ближе к центру макета. Точки ближе к центру макета испытывают влияние всех ламп одновременно в большей степени, чем дальние от центра макета точки, и световой поток одной лампы компенсируется световыми потоками двух других.

Оценка условий труда по параметрам «Освещение» для 3-го разряда работы

В табл. 4 приведена нормы освещения из «СНиП 23-05-95» для третьего разряда зрительных работ.

Таблица 4 – Нормы освещения для третьего разряда зрительных работ

Подразряд	Характеристика фона	Освещённость, лм
а	Тёмный	2000 1500
б	Средний Тёмный	1000 750
в	Светлый Средний Тёмный	750 600
г	Светлый “ Средний	400

Лампы №1-3, светлые стенки, не подходят ни под один подразряд работ.

Лампа №4, светлые стенки, подходит под подразряд работ «б» с тёмным фоном и «в» со светлым.

Лампа №5, светлые стенки, подходит под подразряд работы «б» с любым фоном.

Лампа №6, светлые стенки, подходит под подразряд работы «г» на среднем фоне и «в» на тёмном фоне.

Лампа №7, светлые стенки, подходит под подразряд «а».

Лампы №1-3, тёмные стенки, не подходят ни под один подразряд работ.

Лампа №4, тёмные стенки, подходит под подразряд работы «г» на среднем фоне и «в» на тёмном фоне.

Лампа №5, тёмные стенки, подходит под подразряд работ «б» с тёмным фоном и «в» со светлым.

Лампа №6, тёмные стенки, подходит под подразряд работ «г» с любым фоном.

Лампа №7, светлые стенки, подходит под подразряд «а».

Анализ стробоскопического эффекта

При включении одной люминесцентной лампы удалось подобрать такую частоту вращения вентилятора, при которой наблюдался стробоскопический эффект, при включении трёх люминесцентных ламп частоту подобрать не удалось.

Люминесцентная лампа обладает малой тепловой инерцией и меняет свой световой поток почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения. Чтобы снизить коэффициент пульсации люминесцентные лампы включают в разные фазы электрической сети. За счёт сдвига фаз на 120° провалы с световом потоке одной лампы компенсируются световыми потоками других ламп, так что пульсация суммарного светового потока уменьшается.

Если за время погасания лампы быстро вращающийся предмет успевает сделать целое число оборотов, то при каждом освещении наблюдатель будет видеть предмет в одном и том же состоянии.

Результат эксперимента можно объяснить следующим образом: видимо, три люминесцентные лампы включены в разные фазы сети и их суммарная пульсация светового потока оказывается ниже, чем у одной включенной люминесцентной лампы.

Анализ коэффициента пульсации ламп

Наибольший коэффициент пульсации был измерен для ламп 1-3 (люминесцентные ПРА): 30%. Наименьший коэффициент пульсации был измерен для лампы 7 (галогенная): 1%.

Разный коэффициент пульсации ламп связан с их разным внутренним устройством.

Люминесцентные лампы ПРА (ЛЛ ПРА) обладают малой тепловой инерционностью, и поэтому их амплитуда колебаний светового потока очень высокая по сравнению с другими лампами. В устройстве люминесцентных ламп ЭПРА (ЛЛ ЭПРА) присутствует инвертор напряжения на высокой частоте, который позволяет значительно снизить коэффициент пульсации (Кп), что подтверждается результатами экспериментальных данных: измеренный Кп ЛЛ ЭПРА составил 3,4 %, ЛЛ ПРА – 35%.

Коэффициент пульсации одной включенной люминесцентной лампы ПРА оказался выше, чем у двух включенных люминесцентных ламп ПРА. Возможно, лампы 1-3 подключены в разные фазы электрической сети.

Анализ коэффициента использования ламп

По результатам измерений коэффициент использования для помещения со светлыми стенками оказался выше, чем с тёмными для всех видов ламп, т. к. чем темнее тело, тем больше оно поглощает свет.

Наибольший коэффициент использования был получен для галогенной лампы 50 Вт.

Наименьший коэффициент использования был получен для люминесцентной лампы ПРА 9 Вт.

Выводы

В ходе лабораторной работы были исследованы освещённость, световой поток, коэффициент использования, коэффициент пульсации для макета производственного помещения.

Было выявлено, что освещённость в помещении со светлыми стенками выше, чем с тёмными.

Наибольшая освещённость помещения была достигнута при его освещении галогенной лампой 50 Вт.

Наибольший коэффициент использования наблюдается при освещении помещения галогенной лампой 50 Вт.

Наименьший коэффициент пульсации освещения был получен для галогенной лампой 50 Вт.