Stredoškolský projekt Zdroje svetla

Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 1

Stredoškolský projekt

Zdroje svetla

Ján Degro

PF UPJŠ Košice


Obsah

Prečo práve zdroje svetla? Ciele projektu Etapy projektu Metódy Experimenty, prístroje Výsledky Závery


Prečo práve zdroje svetla?

Svetelné zdroje majú veľký význam pre človeka... (do noci)

Pre prácu a oddych je dôležitá zraková pohoda...

Zraková pohoda závisí od kvality osvetlenia...(zdrojov svetla)

V súčasnosti sme svedkami toho, že výbojové svetelné zdroje nahrádzajú teplotné zdroje svetla. Hlavnou príčinou sú úspory elektrickej energie.


Ciele projektu

Cieľom projektu bolo charakterizovať jednotlivé druhy svetelných zdrojov a porovnať ich technicko-fyzikálne parametre s cieľom nájsť najvhodnejší typ svetelného zdroja, ktorý je najviac šetrný pre oko z hľadiska zdravia.


Etapy projektu

Prípravné stretnutie – rozdelenie úloh, vytvorenie plánu projektu

Štúdium literatúry Pilotné experimenty a zoznámenie sa s prístrojmi. Realizácia experimentov Spracovanie výsledkov Prezentovanie výsledkov


Metódy projektu

Teoretické Štúdium literatúry

Experimentálne LabQuest Vernier, Spektrometer VIS Vernier, emisné

spektrá (rel intenzitu %) luxmeter intenzita osvetlenia (E), a príkon (P)


Osvetlenie a hygiena oka

Zraková pohoda - je príjemný fyziologický stav, ktorý závisí najmä od intenzity a kvality osvetlenia, čo má taktiež vplyv aj na funkčnosť zraku.

Pri tvorbe vnemu majú dôležitú úlohu tieto faktory: Vlastnosti svetla (spektrálne zloženie, svetelný tok,...) Vlastnosti ovzdušia (prašnosť, dym, para a i.) Vlastnosti povrchov predmetov (svetelná odrazivosť, farba, tvar,

veľkosť...) Vlastnosti oka Dĺžka pobytu v osvetlenom priestore. Intenzita osvetlenia (osvetlenosť E)


Osvetlenie a hygiena oka

Zraková únava je komplexný stav, ktorého príčinou sú najmä nedostatky v osvetlení, oslnení a preťažovaní akomodácie.

Príznakom je napr. pálenie očí, bolesti hlavy či zápal spojoviek

Priestory môžu byť osvetlené svetlom: denným, umelým alebo združeným (oba súčasne).


Odporúčané osvetlenie vo vybraných zariadeniach:

Typ miestnosti alebo Činnosti

E (lux)

Typ miestnosti alebo Činnosti

E (lux)

Triedy, kabinety 300 Jazykové laboratórium 300

Prednášková miestnosť 500 Vstupné haly 200

Operačná sála 8000 Chodby 100

Miestnosti na technickékreslenie

750 Knižnice 500

Laboratóriá 500 Sklady 100

Rysovne 1000 Športové haly a telocvične 300

Miest. na hudobné cvičenia

300 Kuchyne 500


Zdroje svetla

Zdroje svetla možno rozdeliť na základe rôznych hľadísk. Jedno s delení podľa pôvodu svetla delenie zdrojov

na prírodné a umelé.

Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 11 11

Energetická bilancia žiarovky:Žiarenie vo viditeľnej oblasti spektraŽiarenie v neviditeľnej oblasti spektraOdvod energie prívodmiOdvod energie plynom

6 až 10 %60 až 85 %

3 až 8 %8 až 20 %

z celk. príkonu

Príkonžiarovky (W)

25 40 60 75 100

Svetelný tok (lm)

230 430 730 960 1380

Merný výkon (lm/W)

9,2 10,75 12,2 12,8 13,8

Svetelno-technické parametre obyčajných žiaroviek:

Použili sme: Pila, Philips, OSRAM, Europe...


Experiment


Experiment


Technické parametre

T1: Žiarovky

p.č.

príkon (W)

svetelný tok (lm)

životnosť (h)

typ výrobcaenergetická

triedameraný

príkon (W)

1 40415

1000číra Pila E 41

2 60710


3 75930


4 40410

1000číra Philips E 39

5 60700

1000číra Philips E 58

6 75 925 1000 číra Philips E 71


T2: Žiarivky

p.č.

Ekvivalent žiarovky

(W)

Príkon(W)

svetelný tok (lm)

životnosť (h)

počet trubíc

výrobcaenergetická

triedameraný príkon

(W)

1 40 8 420 8000 3 Philips A 8,4

2 60 11 600 8000 3 Philips A 11

3 75 14 800 8000 3 Philips A 14,9

4 60 12 600 8000 2 Osram A 8,1

5 75 16 900 8000 3 Osram A 14,8

6 100 21 1200 8000 3 Osram B 18,5

7 40 9 395 5000 3 Kanlux B 8,4

8 60 13 625 5000 3 Kanlux B 11,7

9 75 15 755 5000 3 Kanlux B 12,7

10 60 11 600 6000 2 Amart Europe A praskla

11 75 15800

60001 Amart Europe A 12,3


T3: Žiarivky podľa tvaru

p.č.

ekvivalent žiarovky

(W)

príkon

(W)

svetelný tok (lm)

životnosť (h)

počet

trubícvýrobca Tvar trubíc

energetická trieda

1 50 11576

50002 Emos priama B

2 60 11701

50001 Emos špirála B

3 50 11

575

5000

4 Emos lupeňovitý B

4 50 11611

50004 Emos priama B


T4: LED

p. č.

príkon

(W)

svetelný tok (lm)

životnosť (h)

počet Zdrojov

výrobca

1 1 nebol daný 30000 18 Livarno Lux


Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu avýrobcu zdroja svetla (r = 0,7 m).

Žiarovky

0

50

100

150

200

40W 60W 75W

P (W)

E(lx) P ila

P hilips


Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu a výrobcu zdroja svetla

Žiarivky

0

50

100

150

200

40W 60W 75W 100W

P (W)

E(lx)

Os ram

P hilips

K anlux

Amart E urope


Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu, typu a výrobcu zdroja svetla

Žiarivky a ž iarovky

0

50

100

150

200

40W 60W 75W 100

P (W)

E(lx)

P ila

P hilips

P hilips

Os ram

K anlux

Amart E urope


Závislosť intenzity osvetlenia E od výrobcu zdroja svetla

40W

0

20

40

60

80

100

Pila Philips Kanlux U Philips

výrobca

E(lx)



60 W

0

50

100

150

Pila Philips Osram Kanlux U Philips Amarteurope

Výrobca

E(lx)



75W

0

50

100

150

200

Pila Philips Osram Kanlux U Philips Amarteurope

výrobca

E(lx)


Emisné spektrá zdrojov

Prírodné zdroje svetla

Slnko - denné svetlo Plameň sviečky


Umelé zdroje svetla

R = 0,3 m

Philips a Pila žiarovky,

40 W, 60 W, 75 W

Teplotné zdroje. Žiarovky.


Výbojové zdroje svetla. Žiarivky kompaktné.

Philips a OSRAM kompaktné úsporné žiarivky,

8W, 11W, 14W


Porovnanie emisných spektier

Porovnanie spektier: slnko, žiarovka (60W Philips), žiarivka (11W Philips.)


Polovodičové zdroje svetla (LED) – emisné spektrá

LED diódy zelená, oranžová, červená

Hand Pressing Battery, tri biele LED diódy


Baterka CAT EYE, biele LED diódy

LED žiarovka, 1W

Polovodičové zdroje svetla (LED) – emisné spektrá


Záver 1

Na základe merania intenzity osvetlenia môžeme vysloviť nasledovné závery:

odchýlky osvetlenia u jednotlivých typov žiaroviek sú menšie, ako u jednotlivých typov žiariviek,

osvetlenie u žiariviek je často menšie, ako u žiaroviek ekvivalentného príkonu,

intenzita osvetlenia pre daný príkon nie je u jednotlivých výrobcov rovnaká.


Záver 2

Z porovnania emisných spektier prírodných (slnko a sviečka) a umelých zdrojov svetla (žiarovky a žiarivky od rôznych výrobcov) môžeme usúdiť:

spektrum žiarovky sa najviac podobá, čo do tvaru slnečnému svetlu, iba je posunuté k červenej oblasti,

spektrum žiarivky sa výrazne líši od spektra denného svetla a žiarovky, pozorujeme dve výrazne maximá a niekoľko menších.


Záver 3

Z toho, že spektrum žiarovky sa najviac podobá spektru denného svetla, môžeme usúdiť, že pre oko by bol najvhodnejší zdroj svetla žiarovka. Z energetického hľadiska je však žiarovka jedným z najmenej efektívnych zdrojov svetla.

Vhodným námetom na ďalší výskum by bolo preskúmať vplyv

spektra zdroja svetla na zdravie ľudského oka a zrakovú pohodu.


Ďakujem za pozornosť


Spektrá


anóda

katóda

plastové puzdro

anódový vodič

polovodič

reflexný kalich

LED zdroje svetla


Merné výkony (lm/W) vybraných skupín zdrojov svetla.


Výhody: - nízka cena

- jednoduchá konštrukcia- nízka hmotnosť- jednoduché pripojenie k sieti- rýchly štart bez blikania- spojité spektrum

Nevýhody: - nízky merný výkon- pomerne krátka životnosť

Teplotné zdroje svetla


Výhody: - vyšší merný výkon

- dlhšia životnosť

Nevýhody: - potreba predradníka

- nespojité spektrum

- obsahujú jedovaté látky

- silnejšia závislosť výkonu

na teplote prostredia

Výbojové zdroje svetla



Documents

Stredoškolský projekt Zdroje svetla