Лабораторна робота № 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОЦІНКА ЯКОСТІ ПРИРОДНОГО ОСВІТЛЕННЯ

Мета роботи: засвоїти методику виміру освітленості робочих місць природним світлом, ознайомитись з принципами розрахунку основних характеристик природного освітлення.

Прибори та інструменти: люксметр Ю 116 з насадками типів К, М, П і Т, рулетка.

Теоретична частина

Освітлення – отримання, розподіл та використання світлової енергії для забезпечення нормальних умов праці. Освітлення робочих приміщень має відповідати вимогам санітарних норм, бути рівномірним та не викликати засліплення працівників. Оптимальним є таке освітлення, при якому втома зору найменша.

Якісне освітлення робочих місць забезпечує високу продуктивність праці, створює гарний психологічний тонус, добре самопочуття і позитивний настрій, запобігає загальній втомі організму, добре впливає на обмін речовин і серцево-судинну систему, зменшує ймовірність отримання виробничої травми.

В даній лабораторній роботі природна освітленість вимірюється люксметром Ю 116, який складається з селенового фотоелемента 1 з насадками 2 і електричного вимірювального приладу 3 (рис. 1)

Рис. 1. Конструкція люксметра Ю 116

Принцип дії люксметра заснований на перетворенні світлового потоку в електричний струм. При падінні світлового потоку на селеновий фотоелемент в ньому відбувається перетворення світлової енергії в електричну. Струм, що утворився, реєструється гальванометром 3, проградуйованим в одиницях освітленості. Даний прилад має коректор для встановлення стрілки на нульову позначку перед початком вимірювання.

Фотоелемент – прилад, в якому електрорушійна сила (ЕРС) виникає під дією світла. При освітленні напівпровідника (якщо енергія фотонів більша від ширини забороненої зони) в ньому утворюються пари електрон-дірка, які під дією електричного поля р-п переходу розділяються, створюючи при цьому струм у колі фотоелемента.

Рис. 2. Структура фотоелемента

При виготовленні фотоелемента спочатку з металевої пластини товщини 1…2 мм штампують круглу підкладку 6 (рис. 2). На неї методами вакуумного напилювання наносять шар напівпровідника 5 товщиною не більше 0,1 мм, після чого його передають термообробці з метою утворення р-п переходу. Верхній металевий електрод 2 роблять напівпрозорим, щоб крізь нього в напівпровідник проходило світло. Між верхнім електродом і шаром напівпровідника утворюється запірний шар 4. Селеновий фотоелемент люксметра Ю 116 змонтовано в пластмасовому корпусі. Для підключення фотоелемента к вимірювальному приладу використовуються вивідні затискачі 1 і 7.

Для зменшення похибки вимірів освітленості люксметром використовується насадка К на фотоелемент, виконана у вигляді півсфери з білої пластмаси, що розсіює світло. Ця насадка використовується тільки разом з насадками М, П і Т, утворюючи при цьому поглиначі світла із загальним номінальним коефіцієнтом ослаблення 10 (КМ), 100 (КП) або 1000 (КТ). Тим самим на три порядки розширюється діапазон вимірів люксметра.

Фотоелементи є новим перспективним класом електронних напівпровідникових приладів. Окрім селенових достатнє поширення отримали сірчистосрібні, силіційові та германійові фотоелементи. Головною їх перевагою є можливість безпосереднього перетворення світлової енергії на електричну. Такі фотоелементи на даний момент мають ККД в межах 11…15%, за теоретичними розрахунками реальним є його збільшення до 22…25%. Уже зараз батареї з таких фотоелементів використовуються на штучних супутниках і космічних кораблях як джерела живлення, в радіотехніці та радіоелектроніці вони майже повністю витіснили вакуумні лампи.