Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego

wersja z dnia 20.04.2011
Laboratorium Sprzętu Oświetleniowego
Specjalność: Technika Świetlna, sem. 3, studia stacjonarne II-stopnia
Termin: Poniedziałek / Czwartek godz. 9:45 – 15:00
Prowadzący: Krzysztof Wandachowicz
Nr ćw. Temat
Literatura
1
Badanie parametrów początkowych,
rozruchowych i charakterystyk napięciowych
Ŝarówek oraz świetlówek kompaktowych
zintegrowanych.
- Skrypt 1792 ćw. nr 30
- PN-IEC 64 śarówki z Ŝarnikiem wolframowym do
uŜytku domowego i podobnych celów
oświetleniowych.
- PN-EN 60969:2002 Lampy samostatecznikowe do
ogólnych celów oświetleniowych -- Wymagania
funkcjonalne.
- ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI I
PRACY z dnia 20 maja 2005 r. w sprawie wymagań
dotyczących dokumentacji technicznej, stosowania
etykiet i charakterystyk technicznych oraz wzorów
etykiet dla urządzeń. Dziennik Ustaw z 2005 r. Nr 98,
pozycja 825 (punkt 7. Lampy do uŜytku domowego).
- Katalogi producentów lamp elektrycznych: Philips,
Osram.
2
Badanie stateczników elektronicznych do
świetlówek.
- Skrypt 1792 ćw. nr 36
- Katalogi producentów sprzętu oświetleniowego
(lampy, stateczniki): Philips, Osram.
3
Badanie wpływu temperatury złącza p-n na
parametry elektryczne i fotometryczne diod
elektroluminescencyjnych (LED).
- 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 Ŝarówek
oraz świetlówek kompaktowych zintegrowanych.
Przedmiot badań: śarówki halogenowe z bańką Ŝarówek do ogólnych celów oświetleniowych, trzonek E27.
Świetlówki kompaktowe zintegrowane z róŜnym układem rurek oraz z balonem.
Cel ćwiczenia:
Poznanie właściwości oraz porównanie parametrów Ŝarówek halogenowych przeznaczonych do
ogólnych celów oświetleniowych ze zintegrowanymi świetlówkami kompaktowymi.
1) Pomierzyć charakterystyki rozruchowe lampy (tylko świetlówki): Φ, P, I, cosϕ = f(t).
Dokonywać odczytów wskazań przyrządów pomiarowych w odstępach co 15 sekund.
Wykonać wykresy w jednostkach względnych. Przeprowadzić ich analizę. Wyznaczyć czasy rozruchu: t60
(czasy narastania strumienia do wartości 60% strumienia ustalonego).
2) Parametry początkowe: Przy zasilaniu napięciem znamionowych Un pomierzyć parametry początkowe lampy:
Φ, P, I, cosϕ. Obliczyć skuteczność świetlną η. Wyznaczyć klasę efektywności energetycznej badanych lamp.
3) Pomierzyć charakterystyki napięciowe lamp: P, I, Φ, η, cosϕ w funkcji napięcia zasilającego
W przedziale +/- 10% Un wykonać pomiary dla: (1.10, 1.05, 1.00, 0.95, 0.90) Un oraz 180V, 160V, 140V, 120V
Wykonać wykresy w jednostkach względnych, obliczyć wykładniki potęgowe charakterystyk nH
i przeprowadzić ich analizę.
4) Wzorcowanie układu pomiarowego strumienia świetlnego: Wykonać pomiar ze wzorcem strumienia ΦW.
Wykonać pomiar z Ŝarówką pomocniczą.
5) Przeprowadzić analizę porównawczą badanych lamp. Porównać wyniki pomiarów z wymaganiami PN.
Przyrządy pomiarowe:
Napięcie na lampie Up
NatęŜenie prądu I
Moc – P, Nat. prądu - I
Współczynnik mocy - cosϕ
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 naleŜy włączyć przed podłączeniem napięcia na zaciski wejściowe miernika.
Strumień świetlny Φ
Luksomierz / miernik prądu fotoelektrycznego: Photometer B510 LMT.
Zespołowy wzorzec strumienia, napięcie fotometrowania dla wszystkich wzorców Uf=230V:
W100-1: Φw=1246 lm, W100-2: Φw=1278 lm, W100-3: Φw=1193 lm,
W100-4: Φw=1237 lm, W100-5: Φw=1241 lm,
Schemat układu zasilania i układu pomiaru strumienia Ŝarówek.
Schemat układu zasilania świetlówek kompaktowych.
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2
Temat: Badanie stateczników elektronicznych do świetlówek.
Przedmiot badań: Stateczniki elektroniczne z regulacją mocy świetlówki (strumienia):
- QT DeLuxe HF 1x18/230-240 DIM (w technologii 1-10V), świetlówka liniowa T8 18W
- QT DALI-T/E 1x18/230-240 DIM, świetlówka kompaktowa 18W
- świetlówka kompaktowa samostatecznikowa Dulux EL Vario 50/100% 23W
- świetlówka kompaktowa samostatecznikowa Dulux EL Dimmable 20W
Cel ćwiczenia:
Poznanie właściwości świetlówek pracujących z regulowanymi statecznikami elektronicznymi.
1) Połączyć układ zasilania świetlówki ze statecznikiem elektronicznym.
Pomierzyć charakterystyki napięciowe lampy:
Φ‘, PU, IS, UL , cosϕU w funkcji napięcia zasilającego UP,
W przedziale +/- 10% Un wykonać pomiary dla: (1.10, 1.05, 1.00, 0.95, 0.90) Un oraz 180V, 160V, 140V, 120V
Zanotować napięcie gaśnięcia lampy Ug. Wykonać wykresy w jednostkach względnych, obliczyć wykładniki
potęgowe charakterystyk nH i przeprowadzić ich analizę
2) Pomierzyć charakterystyki regulacyjne statecznika:
- Φ' , Pu, Is, f , cosϕu = f (Rr) dla Rr = 100kΩ (0 ÷ ∞)
- Φ' , Pu, Is, f , cosϕu = f (Ur) dla Ur = (10 ÷ 1)V co 1V
- Φ' , Pu, Is, f , cosϕu - dla kilku połoŜeń punktu pracy przy regulacji za pomocą przycisku Touch DIM
- Φ' , Pu, Is, cosϕu - dla kilku połoŜeń punktu pracy przy regulacji za pomocą regulatora tyrystorowego
- Φ' , Pu, Is, cosϕu - dla dwóch połoŜeń punktu pracy 50/100%
w miarę moŜliwości zachować stałe odstępy pomiędzy zmieniającymi się wartościami strumienia świetlnego lamp
Wykonać wykresy:
- Φ' , Pu, η, Is, f , cosϕu = f (Rr)
- Φ' , Pu, η, Is, f , cosϕu = f (Ur)
- Φ' = f (P’)
- η' = f (P’)
do obliczenia skuteczności świetlnej η przyjąć katalogową wartość strumienia świetlnego lampy.
Przyrządy pomiarowe:
Moc układu - PU ,Współczynnik mocy - cosϕU
NatęŜenie prądu pobieranego z sieci - IS
Napięcie: regulacyjne - Ur , na lampie - UL
Częstotliwość napięcia na lampie - f
Zasilacz AC/DC
Zasilacz DC
Rezystor
Strumień świetlny - Φ’
Miernik mocy: HIOKI 3333, Uwaga: miernik naleŜy włączyć przed podłączeniem
napięcia na zaciski wejściowe miernika.
Multimetr lab. Escort 3136A. Zaciski com-V. Funkcja ~V. Zakres: Auto.
Multimetr lab. Escort 3136A. Zaciski com-V. Funkcja Hz.
KIKUSUI
ARRAY 3644A 18V/5A
MDR-93-4aa (x10kΩ) lub MDR-93-6b (x100kΩ)
Luksomierz L-12, zakres 200 lx (odległość ok. 75cm)
ZADANIA SZCZEGÓŁOWE do ćwiczenia laboratoryjnego nr 3
Temat: Badanie wpływu temperatury złącza p-n na parametry elektryczne i fotometryczne diod
elektroluminescencyjnych (LED).
Przedmiot badań: Diody elektroluminescencyjne róŜnych typów:
Cel ćwiczenia: Poznanie właściwości oraz porównanie parametrów diod elektroluminescencyjnych przy zmianie
temperatury złącza p-n. Badanie rozkładów widmowych i poznanie właściwości kolorymetrycznych.
1) Wyznaczyć zmiany parametrów elektrycznych i fotometrycznych w funkcji temperatury złącza p-n.
- Dla przyjętej stałej wartości natęŜenia prądu przewodzenia IF zmieniać temperaturę Tj złącza p-n.
- Wymusić zmianę temperatury Tj złącza p-n poprzez zmianę natęŜenia prądu IP ogniwa Peltiera. NaleŜy
wymusić zarówno chłodzenie (IP=0.5A, 1.5A, 2.5A, zacisk czerwony +, czarny -) jak i grzanie diody
(zmiana polaryzacji ogniwa Peltiera, IP=-0.5A, -1.0A, -1.5A, zacisk czerwony -, czarny +). Nie naleŜy
przekraczać wartości temperatury Tj złącza p-n powyŜej 1000C. Pomiędzy płytką PCB a powierzchnią
mocowania diody zastosować pastę termoprzewodzącą.
- Po ustabilizowaniu termicznym układu zmierzyć napięcie przewodzenia UF , wskazanie fotoprzetwornika
proporcjonalne do strumienia ∆x, natęŜenie prądu ogniwa Peltiera IP oraz temperaturę płytki PCB TPCB.
- Wykonać obliczenia i wykreślić charakterystyki: strumienia Φ , mocy P , skuteczności świetlnej η , napięcia
przewodzenia UF badanej diody w funkcji temperatury złącza Tj.
RSP-PCB
Model oporu przewodzenia ciepła w diodzie świecącej.
Rj-SP - opór przewodzenia ciepła pomiędzy złączem p-n a punktem lutowania,
- opór przewodzenia ciepła pomiędzy punktem lutowania a punktem pomiaru temperatury na płytce PCB.
Temperaturę złącza p-n Tj moŜna obliczyć ze wzoru: T j = TPCB + (R j− PCB ⋅ P) = TPCB + ( R j−PCB ⋅ I F ⋅ U F )
2) Badanie właściwości spektrofotometrycznych i kolorymetrycznych.
- Wyznaczyć rozkłady widmowe diod LED za pomocą spektrofotometru X4,
- Odczytać wartości temperatury barwowej Tc i
wskaźnika oddawania barw Ra, długości fali przy
której występuje max. promieniowania λm, długości
fali dominującej λd i czystości pobudzenia Pe.
- Pomiary wykonać dla kilku wartości natęŜenia prądu
przewodzenia IF,
- Zamieścić dokumentację wyników pomiarów.
Przeprowadzić analizę.
Urządzenia i przyrządy pomiarowe:
Zasilacz DC
Rezystor Rr
NatęŜenie prądu przewodzenia - IF
Napięcie przewodzenia - UF
Strumień świetlny - Φ
Rozkład widmowy, par. kolorymetryczne
Miernik temperatury
ARRAY 3644A 18V/5A
13Ω / 6.3A lub 105Ω / 2.5A
Multimetr laborat. Escort 3136A. Zaciski com-A. Funkcja −A. Zakres: shift+ Auto.
Multimetr laborat. Escort 3136A. Zaciski com-V. Funkcja −V. Zakres: Auto.
Miernik prądu fotoelektrycznego LMT I 520, luksomierz L-100
X4 Light Analyzer
Center 303 Type K
3). Wzorcowanie:
a) wykonać pomiar z Ŝarówką pomocniczą (Ŝarówka halogenowa 20W/12V, Ufot.=9V):
- ∆pz – wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z Ŝarówką pomocniczą (zamknięty otwór w kuli O1),
- ∆po – wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z Ŝarówką pomocniczą (otwarty otwór w kuli O1),
b) wykonać pomiar z Ŝarówką projekcyjną (Ŝarówka halogenowa z odbłyśnikiem 85W/13.8V, Ufot.=9V):
- ∆w – wskazanie fotoprzetwornika przy pomiarze z Ŝarówką projekcyjną (światło wpada do kuli),
- Ew – natęŜenie oświetlenia w płaszczyźnie otworu przesłony P1,
- obliczyć wartość strumienia świetlnego wpadającego do kuli Φw:
2
Φ w = E w ⋅S o , gdzie: So = π r , gdzie: r = 7mm (promień otworu w przesłonie P1)
-
strumień świetlny badanej diody Φx obliczyć ze wzoru: Φ x = Φ w ⋅
∆ x ∆ po
∆ w ∆ pz
Ilustracja sposobu wykonywania pomiarów i skalowania: