Učinkovitost Različitih Izvora Svjetlosti

SVEUĈILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

MATEA KOŠĆAK

UĈINKOVITOST RAZLIĈITIH IZVORA

SVJETLOSTI

Završni rad

Osijek, 2015.

SVEUĈILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

MATEA KOŠĆAK

UĈINKOVITOST RAZLIĈITIH IZVORA

SVJETLOSTI

Završni rad

Predloţen Odjelu za fiziku Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku

radi stjecanja zvanja prvostupnice fizike

Osijek, 2015.

„Ovaj završni rad je izraĊen u Osijeku pod vodstvom doc. dr. sc. Denisa Stanića u sklopu

Sveuĉilišnog preddiplomskog studija fizike na Odjelu za fiziku Sveuĉilišta Josipa Jurja

Strossmayera u Osijeku“.

I

Sadrţaj:

Saţetak II

Abstract III

1. Uvod 1

2. Fotometrija 2

3. Svjetlost 4

3.1. Svjetlosni tok 5

3.2. Jakost svjetlosti 5

3.3. Osvijetljenost 6

3.4. Luminancija 9

3.5. Svjetlosna iskoristivost 10

3.6. Pregled fotometrijskih veličina 10

3.7. Izvori svjetlosti 11

3.7.1. Umjetni izvori 12

3.7.1.1. Termičko zračenje 12

3.7.1.2. Luminiscentno zračenje 13

4. Iskorištenost ţarulja – eksperimentalni dio 14

4.1. Automobilska ţarulja 16

4.2. Ţarulja s ţarnom niti 60W 18



4.5. Štedna ţarulja 22

4.6. Halogena ţarulja 23

5. Zaključak 25

6. Literatura 26

7. Ţivotopis 27

II

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Završni rad

Odjel za fiziku

UĈINKOVITOST RAZLIĈITIH IZVORA SVJETLOSTI

MATEA KOŠĆAK

Saţetak:

Ovaj rad daje uvid u fotometriju na niţoj razini i osnovne fotometrijske veličine. Ukratko

obrađuje izvore svjetlosti te eksperimentalno provodi ispitivanje iskorištenosti uobičajenih izvora

svjetlosti.

(27 str., 31 slika, 12 tablica)

Rad je pohranjen u knjiţnici Odjela za fiziku

Kljuĉne rijeĉi: fotometrija, iskorištenost, svjetlost

Mentor:. Denis Stanić,doc. dr. sc.

Ocjenjivaĉi:

Rad prihvaćen:

III

University Josip Juraj Strossmayer Osijek Bachelor of Physics Thesis

Department of Physics

EFFICIENCY OF VARIOUS LIGHT SOURCES

MATEA KOŠĆAK

Abstract:

This thesis provides insight into the basic of photometry and basic photometric values. It briefly

handles light sources and shows experimental testing of efficacy of conventional light sources.

(27 pages, 31 figures, 12 tables)

Thesis deposited in Department of Physics library

Keywords: photometry, efficiency, light

Supervisor:. Denis Stanić,doc. dr. sc.

Reviewers:

Thesisaccepted:

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Matea Košćak

Odjel za fiziku Završni rad

1

1. Uvod

Promatrajući fotometriju kao dio optike koji je baziran na vidljivoj svjetlosti, zasigurno da je to

grana optike koja privlači najveću pozornost. Također sve ljudske radnje ovise o svjetlosti,

odnosno o osvijetljenosti radnog i okolnog prostora te se nameće pitanje energetski i financijski

najisplativijeg načina osvjetljavanja prostora. Samim time nastaje i ovaj rad kao prikaz načina

određivanja učinkovitosti određenih izvora svjetlosti. Fotometrijska mjerenja moţda nisu toliko

poznata javnosti kao neka druga, niti se o njima govori, ali se na njima bazira čitava industrija i

razvoj rasvjetnih tijela.

Rad obrađuje iskorištenost uobičajenih izvora svjetlosti. Kao temelj utvrđivanja iskorištenosti

pojedinog izvora je upravo fotometrija, te uvodni dio rada opisuje općenito fotometriju i njenu

uporabu. Kako bi se mogla napraviti podatna analiza bilo je potrebno upoznati se i sa osnovnim

fotometrijskim mjerama i mjernim jedinicama. Zatim je obrađen dio o izvorima svjetlosti i

općenita podjela. Zadnji dio rada sadrţi eksperimentalna mjerenja pomoću kojih je utvrđena

učinkovitost uobičajenih izvora svjetlosti koji se svakodnevno koriste.



2

2. Fotometrija

Fotometrija je dio optike koji se bavi svojstvima i mjerenjima izvora svjetlosti, svojstvima i

mjerenjem svjetlosnog toka i svojstvima i mjerenjem rasvjete površine [1]. Sama fotometrija

promatra uzak dio elektromagnetskog spektra, odnosno sva promatranja i mjerenja vrše se

isključivo u dijelu spektra vidljivom ljudskom oku. To znači da je fotometrija kao grana optike

ograničena na elektromagnetsko zračenje valne duljine između pribliţno 360 i 830 nanometara.

Prilikom fotometrijskih mjerenja razmatraju se tri glavne komponente koje uključuju proces

nastanka odnosno stvaranja, proces prijenosa te dolaska svjetlosti. Drugim riječima moţemo reći

da promatramo izvor svjetlosti, svjetlosni tok i osvijetljenu površinu.

Slika 1:Elektromagnetski spektar

Mogući problem fotometrijskih mjerenja predstavlja činjenica da je ljudski vid izuzetno

subjektivan, te postoje varijacije u percepciji kod različitih promatrača istog podraţaja, odnosno

izvora. Rješenje ovog problema našlo se definiranjem i standardizacijom fotometrijskih jedinica.

Osjetljivost ljudskog oka ovisi o aktivnosti štapića ili čunjića ili oba istovremeno [7]. Vaţno je

napomenuti i da ljudsko oko nema jednaku osjetljivost za različite valne duljine. Kod dnevnog

vida većinom su aktivni čunjići u ljudskom oku, dok prilikom niskog osvjetljenja ili noćnog vida

većinu podraţaja primaju štapići čija je spektralna osjetljivost pomaknuta prema plavom kraju

spektra. Dnevni ili fotopski vid definiran je 1924. od strane CIE – Međunarodne komisije za

rasvjetu, s ciljem definiranja standardnog vida pri normalnom osvjetljenju. 1931. napravljene su

krivulje fotopske funkcije svjetlosti za različite valne duljine. Krivulje prikazuju relativnu

osjetljivost oka na određene valne duljine.



3

Slika 2:Krivulja fotopske funkcije

Smatra se da je najniţa razina osvijetljenosti koju ljudsko oko moţe percipirati oko 10-6

cd/m2.

Najveća korisna razina percepcije je oko 104

cd/m2. Gledanje pri višim razinama osvijetljenosti

dovodi do negativnih efekata te mogućeg zasljepljivanja.

Tablica 1: Relativna osjetljivost oka [7]

λ/ nm

Relativna

osjetljivost oka

400 0,0004

450 0,038

500 0,323

550 0,995

600 0,631

650 0,107

700 0,0041

750 0,00012

Slika 3:Spektralna raspodjela tri vrste čunjića - RGB



4

3. Svjetlost

Svjetlost definiramo kao elektromagnetsko zračenje vidljivo ljudskom oku. Jedno od vaţnijih

svojstava je činjenica da se svjetlost širi pravocrtno. Ukoliko je izvor svjetlosti točkast, svjetlost

se širi u svim smjerovima pravocrtno, konstantnom brzinom. Promatrajući svjetlost u okviru

fotometrije vaţno je istaknuti njena glavna obiljeţja, odnosno veličine koje promatramo, pratimo

u vizualnom ispitivanju. To su svjetlosni tok, jakost svjetlosti, rasvijetljenost ili osvijetljenost te

luminancija. Ukoliko govorimo općenito o svjetlosti, vaţna su i ostala obiljeţja, odnosno ostale

fizikalne veličine poput količine svjetlosti, ekspozicije, svjetlosnog isijavanja i svjetlosne

iskoristivosti zračenja.

Slika 4: Osnovne fotometrijske veličine

Slika 5: Grafički prikaz veličine osvijetljenosti



5

3.1. Svjetlosni tok

Snaga zračenja koju emitira izvor nazivamo i svjetlosni tok. Ljudsko oko svjetlosni tok vrednuje

prema krivulji osjetljivosti oka. Mjerna jedinica za svjetlosni tok ne pripada osnovnim mjernim

jedinicama SI sustava, a naziva se lumen (lm). Kada u prostornom kutu od 1 sr1 točkasti izvor

zrači jakošću svjetlosti od 1 cd, svjetlosni tok iznosi 1 lm.

Slika 6: Prostorni kut – omjer površine kugle (A) i kvadrata polumjera (r)

Slika 7: Steradijan

3.2. Jakost svjetlosti

Jakost svjetlosti predstavlja snagu zračenja koju emitira izvor svjetla u određenom smjeru [4].

Mjerna jedinica jakosti svjetlosti je candela (cd) i jedna je od osnovnih u SI sustavu. Definira se

kao jakost svjetlosti koju u određenom smjeru zrači monokromatski izvor svjetla frekvencije

540*1012

Hz i snage zračenja u tom smjeru od 1/683 W/sr [4]. Prikazuje se vektorski te se

spajanjem vrhova vektora u jednoj ravnini izvora svjetlosti dobiva krivulja distribucije jakosti

svjetlosti ili fotometrijska krivulja.

1 Steradijan (Ω) - mjerna jedinica za prostorni kut. Puni prostorni kut iznosi 4π sr.



6

Slika 8: Primjer distribucije jakosti svjetlosti

3.3. Osvijetljenost

Kada mjerimo količinu svjetlosnog toka koja pada na određenu površinu govorimo o

osvijetljenosti. Mjerna jedinica je lux (lx) koja je izvedena mjerna jedinica SI sustava te se

osvijetljenost od 1 lx definira kao osvijetljenost površine od 1 m2 na koju pada ravnomjerno

raspodijeljen svjetlosni tok od 1 lm.

Tablica 2: Primjeri osvijetljenosti izraženi u lx [4]

Primjer osvijetljenosti

E / lx

Rasvjeta operacijskog stola 20000 - 120000

Sunĉan ljetni dan 60000 - 100000

Oblaĉan ljetni dan 20000

Oblaĉan zimski dan 3000

Dobro osvijetljeno radno mjesto 500 - 750

Pješaĉka zona 5 - 100

Noć s punim mjesecom 0,25

Noć s mladim mjesecom 0,01



7

Slika 9: Grafički prikaz definicije 1 lx

Govoreći o osvijetljenosti moramo razlikovati površinsku osvijetljenost i osvijetljenost u točki.

Osvijetljenost površine omjer je svjetlosnog toka izvora koji pada okomito na površinu i zadane

površine [4]. Ukoliko je slučaj da svjetlosni tok pod kutom pada na zadanu površinu,

osvijetljenost iznosi:

.

Slika 10: Osvijetljenost površine



8

Osvijetljenost točke određene površine jednaka je omjeru jakosti izvora svjetlosti koji pada

okomito na zadanu točku i kvadrata njihove udaljenosti:

.

U slučaju da svjetlost pada pod određenim kutom α na zadanu točku, osvijetljenost se dobiva kao

rezultanta horizontalne Eh i vertikalne Ev komponente osvijetljenosti:

.

Slika 11: Osvijetljenost u točki

Kao što je vidljivo iz prethodne slike, za osvijetljenost u određenoj točki vrijedi slijedeća tablica.

Tablica 3: Formule za izračun osvijetljenosti u točki [4]

Osvijetljenost

Pomoću r

Pomoću h

E

Eh

Ev



9

Srednja vrijednost osvijetljenosti neke površine izračunava se kao srednja vrijednost

osvijetljenosti određenog broja točaka te površine, tako da vrijedi:

∑

[4].

3.4. Luminancija

Kao jedina fotometrijska veličina koju ljudsko oko moţe direktno vidjeti, luminanciju moţemo

definirati kao sjajnost osvijetljene i svjetleće površine kako ju vidi ljudsko oko. Mjerna jedinica

je u candelima/površini, odnosno cd/m2 ili češće cd/cm

2.

Slika 12: Luminancija i ovisnost o površini

Luminancija opisuje fiziološki učinak svjetlosti na ljudsko oko. To je osjećaj svjetline koji

ljudsko oko percipira.

Tablica 4: luminancija različitih izvora svjetlosti jednake jakosti svjetlosti [4]

Izvor svjetla

Prosječna luminancija

L / cd/m2

Sunce u podne 1,6*109

Xenon kino ţarulja 0,2 – 5*109

Bistra standardna ţarulja 2*106 -2*10

7

Flourescentna cijev 1,2*104

Svijeća 7500

Vedro nebo 3000-5000

Mjesec 2500



10

3.5. Svjetlosna iskoristivost

Omjer dobivenog svjetlosnog toka i uloţene snage definira se kao svjetlosna iskoristivost izvora.

Prikazuje nam iskorištenost električne energije u obliku svjetlosti. Definirana je formulom:

.

Svjetlosna iskoristivost jedan je od parametara ocjenjivanja ekonomičnosti rasvjetnog sustava.

Teoretski maksimum iskoristivosti, pri kojem se sva energija pretvara u svjetlo iznosi 683 lm/W

[4]. Realno, te su vrijednosti puno manje i iznose uglavnom između 10 – 150 lm/W.

Slika 13: Svjetlosna iskoristivost

3.6. Pregled fotometrijskih veliĉina

Fotometrijske veličine prikazane u dosadašnjem dijelu spadaju u osnovne fotometrijske fizikalne

veličine. Njihov pregled prikazan je u slijedećoj tablici:



11

Tablica 5: Osnovne fotometrijske veličine[4]

Veličina

Objašnjenje

Formula [mjerna

jedinica]

Jakost

svjetlosti I

Svjetlosni tok

Φ

Osvijetljenost

E

Luminancija

L

[

]

Svjetlosna

iskoristivost

η

[

]

3.7. Izvori svjetlosti

Kada govorimo o izvorima svjetlosti, vaţno je spomenuti njihovu podjelu, odnosno podjele.

Postoji nekoliko načina na koji moţemo podijeliti izvore svjetlosti, a najčešće govorimo o

podjeli na prirodne i umjetne izvore svjetlosti. Moguća je i podjela na primarne i sekundarne

izvore. Također, izvore svjetlosti moţemo podijeliti i prema vrsti emitiranog zračenja. Tada

govorimo o izvorima monokromatske, polikromatske ili izvorima bijele svjetlosti.

Monokromatski izvori emitiraju samo jednu valnu duljinu svjetlosti, polikromatski nekoliko

određenih valnih duljina dok izvori bijele svjetlosti emitiraju svjetlost svih valnih duljina. Osim

ovih podjela, izvore dijelimo i po obliku na točkaste, linijske, površinske i volumne.

Slika 14: Izvori svjetlosti



12

3.7.1. Umjetni izvori

Umjetni izvori svjetlosti su izvori nastali ljudskim djelovanjem (proizvodnjom) ili za uzrok

imaju neku prirodnu pojavu (npr. grom uzrokuje poţar-vatru). Kod ljudskog djelovanja mislimo

uglavnom na proizvodnju rasvjetnih tijela. Takve izvore moţemo podijeliti prema načinu

generiranja svjetlosti na izvore koji generiraju svjetlost principom termičkog zračenja (ţarulje s

ţarnom niti) i one koji generiraju svjetlost principom luminiscencije (ţarulje na izboj). Ta dva

načina čine osnovnu podjelu umjetnih izvora svjetlosti.

Slika 14: Podjela izvora po principu generiranja svjetlosti

3.7.1.1. Termiĉko zraĉenje

Princip termičkog zračenja koristi se u ţaruljama s ţarnom niti. Svjetlost nastaje tako što struja

teče kroz ţarnu nit i zagrijava ju te se ţarna nit usijava. Uţarena nit zatim emitira

elektromagnetsko zračenje u vidljivom dijelu spektra. Također, velik dio zračenja otpada na

infracrveni spektar, dok se većina snage ipak utroši u zagrijavanje niti, time smanjujući

efikasnost takvih izvora. Osim uobičajenih ţarulja čija je nit najčešće izrađena od volframa, u

ovu skupinu pripadaju i halogene ţarulje. U takve se ţarulje dodaje halogenid – uobičajeno

brom, klor, flor ili jod što povećava iskorištenost ţarulje.



13

Slika 15: Standardna žarulja s žarnom niti

Slika 16: Energetska bilanca halogene

žarulje

3.7.1.2. Luminiscentno zraĉenje

Svjetlosno zračenje koje se ne zasniva na termičkom zračenju naziva se luminiscentno zračenje

[4]. Prilikom prelaska elektrona s jedne energetske razine na drugu. Potrebna energija za taj

prijelaz i pojavu luminiscencije dobiva se iz različitih izvora prikazanih u slijedećoj tablici.

Tablica 6: Izvori luminiscentnog zračenja [4]

Oznaka

Energija

Primjer

Elektro

luminiscencija

Električna energija Izboj u plinu, pn - prijelaz

Foto

luminiscencija

Elektromagnetsko zračenje UV konverzija s luminiscentnim

materijalima

Kemo i bio

luminiscencija

Energija kemijske reakcije Gorenje, oksidacija, enzimske reakcije

Tribo

luminiscencija

Mehanička energija Svjetlosni efekti u kristalima

Termo

luminiscencija

Toplinska energija Svjetlosni efekti u kristalima

Radio

luminiscencija

Radioaktivnost Aurora Borealis



14

4. Iskorištenost ţarulja – eksperimentalni dio

Iskorištenost, odnosno učinkovitost ţarulja, provjerena je eksperimentalnim putem. Stvoren je

strujni krug izvorom koji omogućuje podešavanje napona. U seriju su spojeni prekidač, ţarulja i

ampermetar. Paralelni spoj koristi se na krajevima ţarulje gdje je spojen voltmetar. Drugi dio

opreme čine luksmetarska sonda i luksmetar. Sonda se postavlja u visinu sa ţaruljom. Sva

mjerenja obavljena su na udaljenosti ţarulja i luksmetarske sonde od 15 cm. Postav pokusa moţe

se vidjeti na slici ispod.

Slika 17: Postav za eksperimentalna mjerenja

Prije mjerenja osvjetljenosti koju daje pojedina ţarulja obavljeno je mjerenje pozadinskog

osvjetljenja. Tokom svih mjerenja odrţavani su početni uvjeti pozadinske osvjetljenosti.

Mjerenja za svaku ţarulju obavljena su po jednom za različite vrijednosti ulaznog napona.

Rađena su očitanja pada napona na potrošaću, jakosti struje u strujnom krugu i osvjetljenosti na

udaljenosti od 15 cm od izvora svjetlosti.

Za određivanje iskorištenosti ţarulje bilo je potrebno odrediti trenutnu snagu ţarulje i svjetlosni

tok:

.

Snagu izvora svjetlosti P odredili smo iz jakosti struje i pada napona na potrošaću:



15

Budući da su mjerenja davala osvjetljenost E, korištenjem izraza za osvjetljenost i jakost

svjetlosti dobiven je izraz za svjetlosni tok kako bi mogli izračunati iskorištenost ţaralja.

Osvjetljenost je:

gdje je r udaljenost ţarulje od luksmetarske sonde. Iz toga slijedi da je jakost svjetlosti jednaka:

*

a kako je formula za jakost svjetlosti:

slijedi da je svjetlosni tok jednak:

**

Izvore svjetlosti, odnosno ţarulje moţemo promatrati kao točkasti izvor iz čega slijedi da je

prostorni kut Ω=4π. Iz toga i iz izraza * i ** dobivamo da je efikasnost jednaka:

Slika 18: Iskorištenost različitih umjetnih izvora svjetlosti



16

Dobiveni rezultati uspoređeni su sa uobičajenim vrijednostima za iskorištenost ţarulja. Rezultati

variraju ovisno o vrsti ţarulje, proizvođaču i godini proizvodnje, ali okvirni rezultati uvijek su u

predviđenim granicama. Svakodnevni napredak tehnologije omogućava nam korištenje novih

izvora svjetlosti i njihovu veću iskoristivost.

Slika 19: Iskorištenost izvora svjetlosti i povijesni napredak

Prije nego prijeđemo na analizu eksperimentalnih rezultata treba istaknuti kako mjerena

osvijetljenost E' rezultat pozadinske osvijetljenosti E'' i osvijetljenosti od strane izvora svjetlosti

E. Stvarna osvijetljenost koju daje izvor tada iznosi:

Odnosno ukupna osvijetljenost umanjena za pozadinsku.

Prva mjerenja efikasnosti provedena su za automobilsku ţarulju maksimalne snage 5 W i

maksimalnog ulaznog napona od 12 V. Zatim su provedena mjerenja za standardne kućanske

ţarulje s ţarnom niti i to od 60 W, 100 W i 140 W. Te su ţarulje prilagođene da izdrţe napon

gradske mreţe od 220 V. Slijedeće mjerenje provedeno je na štednoj ţarulji također prilagođenoj

upotrebi u kućanstvu i naponu gradske mreţe. Posljednje mjerenje provedeno je na

niskonaponskoj halogenoj ţarulji.

4.1. Automobilska ţarulja

Rezultati mjerenja za automobilsku ţarulju snage do 5 W i maksimalnog napona od 12 V

prikazani su u slijedećoj tablici.



17

Tablica 7: Mjerenja i izračun za automobilsku žarulju ( 5 W – 12 V)

U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

2 0,120 0,240 4 5,2 1,2 0,15 0,027 0,339 1,41

3 0,155 0,465 4 6,4 2,4 0,15 0,054 0,679 1,46

4 0,185 0,740 4 9,7 5,7 0,15 0,128 1,612 2,18

5 0,210 1,050 4 15,1 11,1 0,15 0,250 3,138 2,99

6 0,230 1,380 4 23,7 19,7 0,15 0,443 5,570 4,04

7 0,252 1,764 4 37,2 33,2 0,15 0,747 9,387 5,32

8 0,272 2,176 4 55,0 51,0 0,15 1,148 14,420 6,63

9 0,290 2,610 4 74,5 70,5 0,15 1,586 19,933 7,64

10 0,318 3,180 4 103,2 99,2 0,15 2,232 28,048 8,82

Slika 20: Graf ovisnosti iskorištenosti žarulje i napona izvora

Slika 21: Graf ovisnosti iskorištenosti žarulje i trenutne snage žarulje

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 2 4 6 8 10 12 14

η / lm/W

U / W

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000

η / lm/W

P / W



18

Dobiveni rezultati pokazuju kako se iskorištenost ţarulje povećava kako se pribliţavamo

maksimalnoj snazi od 5 W. Crvena linija na slici 21 pokazuje predikciju dobivenu

eksperimentalno za iskorištenost automobilske ţarulje pri maksimalnoj snazi što se slaţe s

uobičajenim rezultatima prikazanim na slici 18.

4.2. Ţarulja s ţarnom niti 60 W

Prva u nizu uobičajenih ţarulja sa ţarnom niti čija je uporaba u svakodnevici u kućanstvima bila

je ţarulja maksimalne snage od 60 W. Rezultati mjerenja prikazani su u tablici 8.

Tablica 8: Mjerenja i izračun za žarulju s žarnom niti (60 W – 230 V)

U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

30 0,090 2,700 4 5,7 1,7 0,15 0,038 0,481 0,18

40 0,100 4,000 4 7,0 3,0 0,15 0,068 0,848 0,21

50 0,112 5,600 4 11,0 7,0 0,15 0,158 1,979 0,35

60 0,122 7,320 4 19,7 15,7 0,15 0,353 4,439 0,61

70 0,132 9,240 4 33,1 29,1 0,15 0,655 8,228 0,89

80 0,142 11,360 4 56,4 52,4 0,15 1,179 14,816 1,30

90 0,150 13,500 4 85,5 81,5 0,15 1,834 23,044 1,71

100 0,160 16,000 4 125,1 121,1 0,15 2,725 34,240 2,14


0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

-30 20 70 120 170 220

η / lm/W

U / V



19


Dobiveni rezultati za ţarulju s ţarnom niti snage 60 W pokazuju također kako iskorištenost raste

povećanjem napona. Predviđanja, crvena linija na slici 23, za iskorištenost pri maksimalnoj snazi

pokazuju da se ova ţarulja nalazi na donjoj granici efikasnosti takve vrste ţarulja.


Mjerenja za ţarulju snage 100 W prikazana su u tablici 9. Standardna ţarulja s ţarnom niti

prilagođena maksimalnom naponu gradske mreţe.


U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

30 0,140 4,200 4 7,6 3,6 0,15 0,081 1,018 0,24

40 0,158 6,320 4 11,3 7,3 0,15 0,164 2,064 0,33

50 0,175 8,750 4 22,6 18,6 0,15 0,419 5,259 0,60

60 0,190 11,400 4 41,8 37,8 0,15 0,851 10,688 0,94

70 0,205 14,350 4 76,2 72,2 0,15 1,625 20,414 1,42

80 0,222 17,760 4 141,5 137,5 0,15 3,094 38,877 2,19

90 0,236 21,240 4 220,5 216,5 0,15 4,871 61,214 2,88

100 0,248 24,800 4 305,0 301,0 0,15 6,773 85,106 3,43

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000

η / lm/W

P / W



20



Rezultati dobiveni u skladu sa dosadašnjim, odnosno prikazuju povećanje iskorištenosti

povećanjem napona na ţarulji, odnosno povećanjem njene snage. Crvena linija označava

predikciju iskorištenosti pri maksimalnoj snazi i u potpunosti pripada predviđenim rezultatima za

ţarulju s ţarnom niti.


Posljednje mjerenje standardnih ţarulja provedeno je na ţarulji snage 140 W. Prilikom mjerenja

odrţavani su gotovo identični uvjeti kao i ranije. Rezultati su prikazani u slijedećoj tablici.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

-30 20 70 120 170 220

η / lm/W

U / W

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000

η / lm/W

P / W



21


U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

30 0,168 5,040 4 8,6 4,6 0,15 0,104 1,301 0,26

40 0,180 7,200 4 24,9 20,9 0,15 0,470 5,909 0,82

50 0,220 11,000 4 54,4 50,4 0,15 1,134 14,250 1,30

60 0,236 14,160 4 111,6 107,6 0,15 2,421 30,423 2,15

70 0,250 17,500 4 190,9 186,9 0,15 4,205 52,845 3,02

80 0,270 21,600 4 314,0 310,0 0,15 6,975 87,650 4,06

90 0,290 26,100 4 483,0 479,0 0,15 10,778 135,434 5,19

100 0,310 31,000 4 683,0 679,0 0,15 15,278 191,983 6,19



0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000120,000140,000

η / lm/W

P / W

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

-30 20 70 120 170 220

η / lm/W

U / W



22

Predviđanja iskorištenosti prema rezultatima mjerenja pokazuju da bi iskorištenost ove ţarulje

pri maksimalnoj snazi prelazila uobičajene vrijednosti ovog tipa ţarulja. Ipak rezultati ne

pokazuju veliko odstupanje te bi pri detaljnijoj analizi valjalo razmotriti i karakteristike ţarulje

koje se mijenjaju ovisno o dovedenom naponu i vremenu. Stoga se moţe zaključiti, iako rezultati

odstupaju van okvira uobičajenih granica, kako su predviđanja relativno točna te kako povećanje

napona, odnosno povećanje snage povećava i iskorištenost ţarulje kao što je i do sada bio slučaj.

4.5. Štedna ţarulja

Štedne ţarulje izrađuju se od ţivinih para, odnosno njihova unutrašnjost je ispunjena njima.

Mjerenja dobivena za štednu ţarulju prikazana su u tablici 11.

Tablica 11: Mjerenja i izračun za štednu žarulju

U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

90 0,060 5,400 4 395,0 391,0 0,15 8,798 110,553 20,47

110 0,058 6,380 4 724,0 720,0 0,15 16,200 203,575 31,91

130 0,057 7,410 4 995,0 991,0 0,15 22,298 280,199 37,81

150 0,054 8,100 4 1189,0 1185,0 0,15 26,663 335,051 41,36

170 0,052 8,840 4 1372,0 1368,0 0,15 30,780 386,793 43,75

190 0,050 9,500 4 1491,0 1487,0 0,15 33,458 420,439 44,26

210 0,050 10,500 4 1666,0 1662,0 0,15 37,395 469,919 44,75

230 0,052 11,960 4 1802,0 1798,0 0,15 40,455 508,373 42,51


25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

80 130 180 230

η / lm/W

U / V



23


Rezultati dobiveni za mjerenja iskorištenosti štedne ţarulje slaţu se s predviđenim rezultatima za

ţarulje ispunjene ţivinim parama prikazanim na slici 18. Ono što je zanimljivo jest da rezultati

ukazuju na maksimalnu iskorištenost pri nešto manjem naponu od napona gradske mreţe,

odnosno pri otprilike 210 V. Također i pri maksimalnoj snazi ta je efikasnost manja nego pri

snazi od pribliţno 80-90% maksimalne, te je vidljiv pad svjetlosnog toka, odnosno jakosti

svjetlosti, a samim time i osvijetljenosti. Razlog ovakvim rezultatima moguć je zbog veličine

štedne ţarulje te ju tek uz velike kompenzacije moţemo promatrati kao točkasti izvor svjetlosti.

4.6. Halogena ţarulja

Posljednja mjerenja vršena su na ţarulji s ţarnom niti s dodatkom halogena, odnosno halogenoj

ţarulji. Rezultati su prikazani u idućoj tablici.

Tablica 12: Mjerenja i izračun za halogenu žarulju

U /

V I /

A P /

W E'' /

lx E' /

lx E /

lx r /

m I /

cd φ /

lm η /

lm/W

2 0,240 0,480 1,7 3,3 1,6 0,15 0,036 0,452 0,94

3 0,320 0,960 1,7 6,7 5,0 0,15 0,113 1,414 1,47

4 0,380 1,520 1,7 14,4 12,7 0,15 0,286 3,591 2,36

5 0,420 2,100 1,7 26,5 24,8 0,15 0,558 7,012 3,34

6 0,480 2,880 1,7 48,8 47,1 0,15 1,060 13,317 4,62

7 0,520 3,640 1,7 82,0 80,3 0,15 1,807 22,704 6,24

8 0,570 4,560 1,7 121,8 120,1 0,15 2,702 33,957 7,45

9 0,600 5,400 1,7 176,6 174,9 0,15 3,935 49,452 9,16

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

5,000 7,000 9,000 11,000 13,000

η / lm/W

P / W



24



Dobiveni rezultati mjerenja za ovu niskonaponsku halogenu ţarulju stavljaju ju u red niţe

kvalitete ove vrste ţarulja. Ipak rezultati se slaţu s predviđanjima o iskorištenosti

niskonaponskih halogenih ţarulja.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 2 4 6 8 10 12 14

η / lm/W

U / V

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000

η / lm/W

P / W



25

5. Zakljuĉak

Provedena mjerenja iskorištenosti ţarulja u većini se slučajeva slaţu s predviđanjima, odnosno s

ranije provedenim testiranjima. Mala odstupanja uzrok su nemogućnosti odrţavanja konstantnog

pozadinskog osvjetljenja prilikom provođenja mjerenja. Sva provedena mjerenja informativnog

su sadrţaja te je cilj utvrđivanja i usporedbe rezultata s tvorničkim mjerenjima i uobičajenim

vrijednostima u potpunosti ispravan. Ukoliko bi se razmatrala iskorištenost i isplativost uporabe

pojedinog izvora svjetlosti morala bi se napraviti detaljnija i preciznija analiza, u kontroliranijim

uvjetima. Kao što je i očekivano, najbolju iskorištenost pokazala je štedna ţarulja, iako je

pokazano kako postoje i efikasniji izvori svjetlosti. Ovaj rad temelji se na istraţivanju

učinkovitosti uobičajenih izvora svjetlosti koji se mogu pronaći u svakodnevnom ţivotu te se

koriste u većini slučajeva za svakodnevno osvjetljavanje. Rjeđe korišteni izvori svjetlosti nisu

obrađeni zbog male učestalosti njihova korištenja, iako je način analize istovjetan.



26

6. Literatura

[1] URL: http://phy.grf.unizg.hr/media/download_gallery/6%20F2%20FOTOMETRIJA.pdf

(29.09.2015.)

[2]

URL:http://phy.grf.unizg.hr/media/download_gallery/13_%2520FOTOMETRIJA%2520novo

.ppt (29.09.2015.)

[3] URL: http://www.gimpoz.hr/repos/files/135124881535-fotometrija.pdf (29.09.2015.)

[4] URL:

https://www.fer.unizg.hr/_download/repository/ElRasvjeta_rasvjeta_2%5B1%5D.pdf

(29.09.2015.)

[5] URL: https://www.fer.hr/_download/repository/Predavanje2[1].pdf (29.09.2015.)

[6] URL: http://www.energetika.potrosac.hr/images/pdf/led_tehnologija.pdf (29.09.2015.)

[7] URL: http://rgn.hr/~zandreic/studenti/lp/mostecak_diplomski.pdf (29.09.2015.)

[8] URL: http://repozitorij.fsb.hr/2002/1/12_11_2012_Bojan_Mihaljevic_Zavrsni_rad.pdf

(29.09.2015.)



27

7. Ţivotopis

Rođena je 22.12.1993. godine u Osijeku. Pohađala je osnovnu školu Augusta Harambašića u

Donjem Miholjcu, odakle i dolazi. Istovremeno je pohađala i osnovnu glazbenu školu. Nakon

osnovne škole upisuje opću gimnaziju u Srednjoj školi Donji Miholjac. Nakon srednje škole

upisala je preddiplomski studij fizike i informatike na Odjelu za fiziku koji djeluje pri

Sveučilištu Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku.

Documents

Učinkovitost Različitih Izvora Svjetlosti