Măsurarea mărimilor fotometrice Utilizări ale Energiei ElectriceILUMINAT ELECTRIC MĂSURĂRI FOTOMETRICE Motto: Pentru cei mai mul i dintre noi, marele pericol nu este că intim prea sus i nu ț ț ș reu im, ci că intim prea jos i reu im (Mi chela ngelo ) ș ț ș ș
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Măsurarea mărimilor fotometrice se poate realiza prin două categorii de metode: metode su!iecti"e# de fotometrie "izuală, care folosesc proprietatea oc iuluiomenesc de a aprecia dacă două suprafe!e alăturate "i de aceea"i culoare au sau nuaceea"i strălucire# metode o!iecti"e# de fotometrie fizică, care folosesc proprietatea unor corpuri da produce fotocuren!i sau termocuren!i sau de a$"i modifica rezisti%itatea electricac!iunea unui flu' luminos incident(
)otometria fizică are mari a%anta*e de rapiditate "i precizie, mai ales c+nd se comsurse luminoase cu aceea"i culoare compozi!ie spectrală-( La compozi!ii spectra
diferite, fotometria %izuală poate fi mai a%anta*oasă, e'cep!ie făc+nd spectrofotoAparatele folosite la măsurarea mărimilor fotometrice se numescfotometre "i, atuncic+nd sunt construite dedicat anumitor mărimi, ele capătă denumiri particulare .n fude utilizarea lor : lu'metre , lumenmetre, luminan!metre, e'ponometre etc(
Imaginea pe care o %a a%ea un o&ser%ator ce pri%e"te prin ocularul / formată din două *umătă!i de disc cu străluciri diferite( Cele două surse se compară se deplasează fa!ă de fotometru p+nă c+nd luminan!ele celordouă suprafe!e din c+mpul %izual de%in egale( Atunci iluminările fe!elecranului sunt identice
=α⋅
=0
cos
e
ee
d
I E
0
cos
m
mm
d
I E
α⋅= 22
m
m
e
e
d
I
d
I =
e
e
mm I
d
d I ⋅=
2
2
e' ee
' mm
m I d d
d d I ⋅
⋅
⋅=
/&ser%a!ie: 1entru a elimina erorile sistemice de măsură, fotometrul se rocu 2345 "i se repetă măsurătoarea, formula de calcul .n acest caz fiind:
Lumina, fiind o radia!ie electromagnetică, .nglo&ează energie "i deci poate ficaracterizată prin mărimi energetice, e%aluate prin unită!i de măsură energetice(
Fluxul radiant este o mărime energetica sau radiometrica- care reprezintă energemisă, transmisă sau primită su& forma de radia!ie, .ntr$o unitate de timp( 6enumsinonime ale flu'ului radiant sunt: flux energetic sau putere radianta si se
sim&olizează prin(e) () P ( Unitatea de măsură in sistemul interna!ional 7I- este8att$ul 9 ;( )lu'ul radiant este compus din radia!ii electromagnetice(
1entru a e%iden!ia flu'ul energetic ce corespunde unei anumite lungimi de undă, folose"te no!iunea de flux energetic spectral putere spectrală- definită prin:
9 <m; 3(=-
Notă: Mărimile energetice care se modifică .n func!ie de lungimea de undă con!idenumirea lor si cu%+ntul*s+ectral*( Reprezentarea unei mărimi >spectrale> .nfunc!ie de lungimea de undă poartă numele des+ectru de radia,ii(
?n func!ie de traductorul folosit se .nt+lnesc mai multe fotometre fizice:microradiometre , constituite dintr$un termocuplu si un gal%anometru cu cadru mbolometre , la care construc!ia este &azată pe o foi!ă foarte su&!ire de platină a că
rezisten!ă electrică se modifică datorită .ncălzirii produse de un flu' luminos incidaparate cu rezisten!e fotoelectrice fotorezistenţe - ."i modifică rezisten!a fără a se
.ncălzi su& ac!iunea unui flu' luminos incident(aparate cucelule fotoelectrice care au proprietatea de a emite electroni su& ac!iun
luminii-(Traductoarele astfel realizate au eficacită!i luminoase spectrale relati%e mult difeoc iul mediu o&ser%atorul de referin!ă- "i, pentru corectarea acestora, se folosfiltre(6eoarece factorul de a&sor&!ie al filtrelor, .n %izi&il, poate atinge "i @4 , atuncfolositeam+lificatoare electronicecare să asigure sta&ilitatea dorită a aparatului(
1erforman!ele fotometrelor sunt apreciate prin raportul dintre efect intensitateacurentului electric produs- "i cauză flu'ul luminos incident-, o&!in+ndu$se mărinumite: sensi&ilitateintegrală, 9mA<lm;# sensi&ilitates+ectrală, 9mA<lm;(Φ
2 # strat transparent de blocare ob$inut prin depunerecatodică din aur, platină sau dio%id de cadmiu
&electrodul negativ'
( # placă de bază din o$el &electrodul pozitiv'
) # disc semiconductor din selenium
* # galvanometru
+
Măsurări de fotometrie fizică
A& Măsurarea iluminării
E const E Sk k const
LLL ⋅=⋅⋅=Φ⋅=Ι
k L se nume"tesensi!ilitatea integrală a celulei fotoelectrice"i are o %aloaremedie de-../A0lm pentru lu'metrul cu seleniu( Aria celulei fotoelectriceS L
fiind cunoscută, ecranul gal%anometrului poate fi gradat direct .n lu'(
O1S&Lu'metrul cu seleniu este cel mai folosit .n raport cu alte %ariante constructi%lu'metre, deoarece cur&a eficacită!ii spectrale luminoase relati%e are acela"i ma'imcea a o&ser%atorului fotometric de referin!ă "i, prin folosirea filtrelor, cur&ele %B pot fifăcute să coincidă
Φ⋅= U k E undek U esteconstanta lumenmetrului, care se determină printr$o primă măsurătoare plas+nd .n interiorul sferei o lampă etalon, iar a&ia apoi sursa a cărui flu' luminosmăsurat(
Microclimatul luminos este constituit din totalitatea factorilor lumino$te ncalitati%i "i cantitati%i-, care asigura iluminatul artificial necesar desfă"u
unei acti%ită!i propuse intr$un spa!iu dat(Factorii cantitati"i mai importan!i sunt:
Ni%elul de iluminare#Uniformitatea iluminării distri&u!ia flu'ului luminos-#6irec!ia luminii "i um&relor(
Factorii calitati"imai importan!i sunt:
Luminan!a "i Contrastele de lumina#Compozi!ia spectrală a luminii(
ILUMINAT ELECTRIC Microclimatul luminos0$i"elul de iluminare
Ni elul de iluminare Ni%elul de iluminare tre&uie să fie suficient de mare pentru a corespunde acti%ice se desfă"oară .n spa!iul deser%it de instala!ie(Falorile minime ale iluminării medii sunt reglementate prin normati%e "i se referla+lanul util, adică suprafa!a la ni%elul căreia se realizează o acti%itate %izuală, side o&icei la distanta de 4(3G2 9m; fa!ă de pardoseală(
Fig. "orela&ia dintre luminan&ă, dimensiuneadetaliului #i per%orman&a 'i uală relati'ă
-mm/
708
-nt/L
d 7(8738778 100
8
d x
L x
4erforman,a "izuală relati"ăreprezintă raportul dintre numărul deopera!ii corecte efectuate .n unitateade timp, .n condi!ii de iluminare dat"i, numărul ma'im de opera!ii corectefectuate .n condi!ii de iluminarecrescute(
qLE =
H coeficientul de luminan!ă alsuprafe!ei1entru suprafe!e perfect difuzante,
5alorile minime admisi!ile ale iluminării medii pentru construc!iile ci%ile "i industriale044J0444 9l'; pentru .ncăperile cu acti%itate de timp .ndelungat, respecti%04J0449l'; pentru .ncăperile care nu sunt folosite frec%ent(
?n cazuri deose&ite, unde fine!ea "i dificultatea lucrărilor sunt e'treme, se porealiza iluminări deose&it de mari, .ntre 0444J044449l';, printr$unsistem deiluminat localizat(Falorile iluminatului de siguran,ăsunt mai scăzute dec+t cele ale iluminatulunormal, fiind recomandat un ni%el de cca(2@ ((((((((pentru depozite cu o
%oluminoase se admit %alori "i mai scăzute(O1S&1entru a u"uraada+tarea "izuală se recomandă ca,la trecerea dintr-oîncăpere în alta, raportul iluminărilor să nu fie mai mare de 5 (sau mai mic de1/5).
1entruiluminatul e9teriorse pre%ăd ni%ele de iluminare mici, .ncep+nd de2G 9l';, din considerente economice deoarece la e'terior fine!ea acti%ită!ileste mai redusă()ac e'cep!ie arenele sporti e , pentru care ni%elul de iluminare se sta&ile"te pe &aza mai multor criterii: disciplina sporti%ă, %iteza *ocului, dimensiunmingii, categoria terenului antrenament sau competi!ie-, e'igen!e impuse dtransmisia color(
?n iluminatul e'terior se impun condi!ii suplimentare pri%ind mărimeailuminărilor din plan orizontal E "i %ertical E ! ( 1entru odistingere s+a,ialăcorectă se recomandă ca .n zona centrală, la o .năl!ime de" 2,@m,
iar .n cazul transmisiilor TF se recomandă cu c+t E ! este mai mare cu at+timaginea este mai &ună-(6impotri%ă, pentruiluminatul rutier, datorită %itezelor mari de deplasare a
o&ser%atorului "i a caracterului acti% al luminan!ei fa!ă de oc i, caelement de &ază se consideră ni%elul de luminan!ă "i nu ni%elul de ilumin
In proiectarea instala!iilor de iluminat se urmăre"te o&!inerea unei uniforcat mai mari a iluminării .n planul util pentru a e%ita o&osirea oc iului dadaptărilor repetate de la un ni%el de iluminare la altul( Aprecierea graduuniformitate se realizează cu a*utorul a doi factori de uniformitate :: factor de uniformitate minim:ma9im;
: factor de uniformitate minim:mediu;
Falorile minime ale acestor factori sunt standardizate .n func!ie de destina.ncăperii "i categoria de lucrări care se desfă"oară .n aceasta(
Categoria construc$iilor 6actori de uniformitate
Construc$ii industriale & ncăperi din categ. 9 – <' 0," 0,*(Construc$ii industriale & ncăperi din categ. <9 – <99' 0,2 0,)Construc$ii civile # 0,(=uprafe$e de circula$ie # 0,2(
Este uniluminat general este uniform distri!uitdaca 4,3?n cazul iluminatului direct pentru a realiza o reparti!ie c+t mai uniformă iluminatului .n planul util, aparatele de iluminat tre&uiesc amplasate la o.năl!ime c+t mai mare "i la distan!e c+t mai mici intre ele(?n cazul iluminatului indirect, din contra, corpurile de iluminat tre&uiescamplasate c+t mai *os pentru a realiza o reparti!ie c+t mai uniformă ailuminărilor pe ta%an(Uniformitatea iluminării se asigură prin amplasarea con%ena&ilă a aparatiluminat "i prin alegerea distri&u!iei spa!iale a flu'ului luminos al acestora7e nume"tedistanţă relati ă d r , raportul dintre distan!ad dintre aparatele deiluminat alăturate "i .năl!imea" de suspendare a acestora fa!ă de planul util:
.n func!ie de cur&a fotometrică a aparatului de iluminat, %alorile acestealeg .ntre 4,@ (( 2 pentru iluminatul incandescent sau cu lămpi cu descărc
respecti% .ntre 4,O ((4,P la iluminatul fluorescent-
Luminan!a este factorul calitati% cel mai important al unei instala!ii de ilum.ntruc+t este singura mărime fotometrica care influen!ează direct oc iul(6acă luminan!a o&iectelor aflate .n c+mpul %izual depă"e"te anumite %aloatunci poate sa apară fenomenul deor!ire ( 1rin or&ire se .n!elege o senza!ie%izuala neplăcută sau o diminuare a capacită!ii de distingere a o&iectelor(
/r&irea poate fi psihologică dacă starea de *enă %izuală se datorează contrasmoderate de luminan!ă "i poate fi fiziologică dacă contrastele de luminan!ăconduc la pierderea facultă!ilor %izuale pentru o perioada mai scurtă sau mlungă de timp(?n func!ie de distri&u!ia luminan!elor .n c+mpul %izual putem .nt+lni:
or&iredirectă, or&ire prinrefle9ie "i or&ire princontrast(
"rbirea prin reflexie apare datorită suprafe!elor de refle'ie regulată sauregulat difuză e'istente .n c+mpul %izual "i se e%ită prin aplicarea unor finmate pe pere!i, pardoseală sau suprafe!e de lucru "i prin amplasarea aparatde iluminat astfel .nc+t refle'ia acestora să se producă .n afara direc!iei de pri%ire("rbirea prin contrast apare c+nd două suprafe!e cu luminan!e mult diferite află simultan .n c+mpul %izual( Contrastul de luminan!ă este dat de raport
f
f d
L
LLc
−=
Contrastul de luminan!ă este considerat :mic dacă c≤ 4,0
mediu dacă 4,0≤ c ≤ 4,@mare pentru 4,@≤ cTotodată, .n func!ie de factorul său de refle'ie, fondul este
ILUMINAT ELECTRIC Microclimatul luminos0<irec ia luminiiț
#irec ia luminii i umbreleț ș
Un o&iect luminat culumina diri=ată%a prezenta um&re puternice, marginireliefate rezult+nd o percepere u"oară a detaliilor, dar este posi&il ca totodapară contraste puternice de luminan!ă(6acă sistemul de iluminare asigură olumină difuză, atunci o&iectul iluminat % prezenta um&re sla&e, contraste de luminan!ă reduse, o&!in+ndu$se o am
plăcută, reconfortantă( $eliefarea %modelarea& constă .n e%iden!ierea sarcinilor %izuale tridimensi prin contraste de luminan!ă( Ea se poate realiza prin direc!ionarea luminii prin amplasarea "i orientarea aparatelor de iluminat(Imaginea poate fi:
normală , A redare corectă-,contrastantă , 1 redare dramatică < dură - "i
Faloarea ma'imă a indicelui se o&!ine pentru o imagine dură, dramatică de
pentru care E s 4 )) 2
2
=πΦ
πΦ=r /
r / m
6acă imaginea este fără contraste de tip C- atunci E f E s "i decim 4 (
1entru o &ună redare a figurii umane imagine normală, de tip A- se recom
pentrum %alori .ntre 2 "i 0(Reliefarea "i direc!ionarea luminii sunt mi*loace de &ază ale iluminatului adar nu numai( 1entru redarea sarcinilor %izuale din planul util orizontal m%ertical- direc!ionarea luminii este esen!ială( 7e urmăre"te: Redarea corectă a contrastuluisarcină "izuală 7 fond prin e%itarea %oalului
refle'ie, impun+nd un ung iα de inciden!ă optim de82° ( 6acă dimpotri%ă, se dore"tee"iden,ierea unor defecte pe suprafe!ele plane,
ung iul de inciden!ă cre"te la %alori de?.&&@.° prin folosirea iluminatului local( )olosirea aparatelor de iluminat ce emit .n ung iuri solide mari, .n special
ILUMINAT ELECTRIC Microclimatul luminos0Com+ozi ia s+ectrală a luminiiț
Microclimatul luminos conforta!il
'ompoziţia spectrală a luminii
Efectelefiziologice "i +si>ologiceale iluminatului artificial depind de compozispectrală a luminii, care influen!ează totodată contrastele dintre detaliu "i foredarea culorilor(Culoarea sursei de lumină tre&uie să corespundă destina!iei spa!iului dat "i de acti%itate care se desfă"oară .n el( 6e asemenea, culoarea suprafe!ei refledin spa!iul dat tre&uie armonizata cu culoarea sursei de lumina, .ndeose&i construc!iilor ci%ile, sau să fie .n concordan!ă cu func!iile .ncăperii, .n cazuconstruc!iilor industriale(E'ista trei aspecte esen!iale ale culorii luminii:
culoarea aparentă a surselor de lumină,redarea culorilor "iculoarea suprafe!elor reflectante(