Stredokolsk projekt Zdroje svetla Jn Degro PF UPJ

Stredoškolský projekt Zdroje svetla Ján Degro PF UPJŠ Košice Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 1

Obsah o Prečo práve zdroje svetla? o Ciele projektu o Etapy projektu o Metódy o Experimenty, prístroje o Výsledky o Závery Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 2

Prečo práve zdroje svetla? o Svetelné zdroje majú veľký význam pre človeka. . . (do noci) o Pre prácu a oddych je dôležitá zraková pohoda. . . n Zraková pohoda závisí od kvality osvetlenia. . . (zdrojov svetla) o V súčasnosti sme svedkami toho, že výbojové svetelné zdroje nahrádzajú teplotné zdroje svetla. n Hlavnou príčinou sú úspory elektrickej energie. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 3

Ciele projektu o 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. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 4

Etapy projektu o Prípravné stretnutie – rozdelenie úloh, vytvorenie plánu o o o projektu Štúdium literatúry Pilotné experimenty a zoznámenie sa s prístrojmi. Realizácia experimentov Spracovanie výsledkov Prezentovanie výsledkov Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 5

Metódy projektu o Teoretické n Štúdium literatúry o Experimentálne n n n Lab. Quest Vernier, Spektrometer VIS Vernier, emisné spektrá (rel intenzitu %) luxmeter intenzita osvetlenia (E), a príkon (P) Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 6

Osvetlenie a hygiena oka o 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: o Vlastnosti svetla (spektrálne zloženie, svetelný tok, . . . ) o Vlastnosti ovzdušia (prašnosť, dym, para a i. ) o Vlastnosti povrchov predmetov (svetelná odrazivosť, farba, tvar, veľkosť. . . ) o Vlastnosti oka o Dĺžka pobytu v osvetlenom priestore. o Intenzita osvetlenia (osvetlenosť E) Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 7

Osvetlenie a hygiena oka o Zraková únava je komplexný stav, ktorého príčinou sú najmä nedostatky v osvetlení, oslnení a preťažovaní akomodácie. o Príznakom je napr. pálenie očí, bolesti hlavy či zápal spojoviek o Priestory môžu byť osvetlené svetlom: n n n denným, umelým alebo združeným (oba súčasne). Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 8

Odporúčané osvetlenie vo vybraných zariadeniach: 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 technické kreslenie 750 Knižnice 500 Laboratóriá 500 Sklady 100 Rysovne 1000 Športové haly a telocvične 300 Kuchyne 500 Miest. na hudobné cvičenia 300 Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 9

Zdroje svetla o Zdroje svetla možno rozdeliť na základe rôznych hľadísk. o Jedno s delení podľa pôvodu svetla delenie zdrojov n na prírodné a n umelé. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 10

Energetická bilancia žiarovky: Žiarenie vo viditeľnej oblasti spektra Žiarenie v neviditeľnej oblasti spektra Odvod energie prívodmi Odvod energie plynom 6 až 10 % 60 až 85 % 3 až 8 % 8 až 20 % z celk. príkonu Svetelno-technické parametre obyčajných žiaroviek: Príkon žiarovky (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 Použili sme: Pila, Philips, OSRAM, Europe. . . Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 11 11

Experiment Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 12

Experiment Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 13

Technické parametre T 1: Žiarovky p. č. príkon (W) 1 40 2 60 3 75 4 40 5 60 6 75 svetelný tok (lm) 415 710 930 410 700 925 životnosť (h) 1000 1000 typ výrobca energetická trieda meraný príkon (W) číra Pila E 41 číra Pila E 61 číra Pila E 76 číra Philips E 39 číra Philips E 58 číra Philips E 71 Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 14

T 2: Žiarivky p. č. Ekvivalent žiarovky (W) svetelný tok (lm) životnosť (h) 1 40 8 420 8000 3 Philips A 8, 4 2 60 11 600 8000 3 Philips A 11 3 75 14 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 6000 2 Amart Europe A praskla 11 75 15 1 Amart Europe A 12, 3 Príkon (W) 800 6000 počet trubíc výrobca Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 energetická trieda meraný príkon (W) 15

T 3: Žiarivky podľa tvaru p. č. ekvivalent žiarovky (W) príkon (W) 1 50 11 2 60 11 3 50 11 svetelný tok (lm) 576 701 životnosť (h) 5000 50 11 energetická trieda výrobca Tvar trubíc 2 Emos priama B 1 Emos špirála B 4 Emos lupeňovitý B 4 Emos priama B trubíc 5000 575 4 počet 611 5000 Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 16

T 4: LED p. č. 1 príkon svetelný tok (lm) (W) 1 nebol daný životnosť (h) 30000 Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 počet Zdrojov 18 výrobca Livarno Lux 17

Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu a výrobcu zdroja svetla (r = 0, 7 m). Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 18

Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu a výrobcu zdroja svetla Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 19

Závislosť intenzity osvetlenia E od príkonu, typu a výrobcu zdroja svetla Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 20

Závislosť intenzity osvetlenia E od výrobcu zdroja svetla Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 21

Závislosť intenzity osvetlenia E od výrobcu zdroja svetla Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 22

Závislosť intenzity osvetlenia E od výrobcu zdroja svetla Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 23

Prírodné zdroje svetla Emisné spektrá zdrojov Slnko - denné svetlo Plameň sviečky Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 24

Umelé zdroje svetla Teplotné zdroje. Žiarovky. R = 0, 3 m Philips a Pila žiarovky, 40 W, 60 W, 75 W Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 25

Výbojové zdroje svetla. Žiarivky kompaktné. Philips a OSRAM kompaktné úsporné žiarivky, 8 W, 11 W, 14 W Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 26

Porovnanie emisných spektier Porovnanie spektier: slnko, žiarovka (60 W Philips), žiarivka (11 W Philips. ) Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 27

Polovodičové zdroje svetla (LED) – emisné spektrá LED diódy zelená, oranžová, červená Hand Pressing Battery, tri biele LED diódy Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 28

Polovodičové zdroje svetla (LED) – emisné spektrá Baterka CAT EYE, biele LED diódy LED žiarovka, 1 W Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 29

Záver 1 o Na základe merania intenzity osvetlenia môžeme vysloviť nasledovné závery: n odchýlky osvetlenia u jednotlivých typov žiaroviek sú menšie, ako u jednotlivých typov žiariviek, n osvetlenie u žiariviek je často menšie, ako u žiaroviek ekvivalentného príkonu, n intenzita osvetlenia pre daný príkon nie je u jednotlivých výrobcov rovnaká. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 30

Záver 2 o Z porovnania emisných spektier prírodných (slnko a sviečka) a umelých zdrojov svetla (žiarovky a žiarivky od rôznych výrobcov) môžeme usúdiť: n spektrum žiarovky sa najviac podobá, čo do tvaru slnečnému svetlu, iba je posunuté k červenej oblasti, n spektrum žiarivky sa výrazne líši od spektra denného svetla a žiarovky, pozorujeme dve výrazne maximá a niekoľko menších. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 31

Záver 3 o 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. o Vhodným námetom na ďalší výskum by bolo preskúmať vplyv spektra zdroja svetla na zdravie ľudského oka a zrakovú pohodu. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 32

o Ďakujem za pozornosť Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 33

Spektrá Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 34

LED zdroje svetla reflexný kalich polovodič anódový vodič plastové puzdro katóda anóda Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 35 35

Merné výkony (lm/W) vybraných skupín zdrojov svetla. Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 36 36

Teplotné zdroje svetla Ø Výhody: - nízka cena - jednoduchá konštrukcia - nízka hmotnosť - jednoduché pripojenie k sieti - rýchly štart bez blikania - spojité spektrum Ø Nevýhody: - nízky merný výkon - pomerne krátka životnosť Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 37

Výbojové zdroje svetla Ø Výhody: - vyšší merný výkon - dlhšia životnosť Ø Nevýhody: - potreba predradníka - nespojité spektrum - obsahujú jedovaté látky - silnejšia závislosť výkonu na teplote prostredia Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 38

Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 39

Tvorivý učiteľ fyziky, Smolenice 2010 40