Как сделать измеритель светового потока за 87 рублей

ammo1 — 28.04.2016 Светодиодное освещение прочно вошло в нашу жизнь, светодиодные лампочки уже продаются даже в продуктовых магазинах, а на полках хозяйственных и строительных супермаркетов светодиодных ламп уже больше, чем обычных ламп накаливания и компактных люминесцентных (энергосберегающих) вместе взятых.

К сожалению, производители часто обманывают покупателей, указывая на упаковке сильно завышенные значения светового потока и эквивалента лампы накаливания. Вы покупаете лампу, на которой написано "600 Лм, эквивалент лампы накаливания 60 Вт", приносите её домой, включаете и осознаёте, что светит она явно тусклее, чем 60-ваттная лампа накаливания. К счастью, по закону о правах потребителя светодиодные лампы можно возвращать в любой магазин в течение 14 дней (а во многие гипермаркеты и в течение 30 дней, 60 дней и даже года). Возврат возможен из-за того, что лампочки (в том числе и светодиодные) до сих пор не считаются сложным техническим товаром.

Для того, чтобы понять, сколько в действительности света даёт лампа нужно измерить её световой поток.

Обычно для измерения светового потока (общего количества света, которое даёт лампа) используется дорогое лабораторное оборудование (гониофотометры, измерительные интегрирующие сферы), которое стоит десятки тысяч долларов. Я изобрёл способ, как достаточно точно измерить световой поток лампы, потратив всего 87 рублей.




Главная проблема при измерении светового потока - неравномерность яркости света в разных направлениях у разных типов ламп. Некоторые лампы больше светят вперёд, некоторые больше светят в стороны, некоторые почти равномерно светят во все стороны.

Для измерения нужно как-то получить среднее значение яркости лампы. В интегрирующих сферах лампу помещают внутрь сферы, покрытой сверхбелой матовой краской из сульфата бария. Свет многократно отражается от стенок сферы и попадает на датчик. Гониофотометр вращает лампу в горизонтальной плоскости, делает множество измерений яркости в каждой точке вращения и рассчитывает общее количество света, которое даёт лампа. Мы поступим проще.

Нам понадобится светильник с шарообразным матовым пластиковым колпаком. Этот матовый колпак и будет усреднять яркость излучения лампы в разных направлениях. Такой светильник можно купить за 87 рублей в магазинах Леруа Мерлен. На картинке там другой светильник со стеклянным плафоном - не обращайте внимание: в самих магазинах то, что надо.



Точное называние светильника "Светильник НББ-60 (прямое основание) шар пластик, белый", производитель ООО "Аксиома", Москва.



В качестве измерителя яркости (люксметра) можно использовать почти любой смартфон на Android. У большинства смартфонов есть датчик освещённости (он расположен над экраном), который используется для регулировки яркости экрана в зависимости от внешнего освещения.

В Play Market есть множество программ-люксметров, я рекомендую установить простую и удобную программу Sensors Multitool. После запуска программы переходим на вкладку Light и видим значение освещённости. Люксметр у всех смартфонов не калиброванный и у разных смартфонов он будет показывать совершенно разные значения, которые могут отличаться от реальных двое, но на точность наших измерений это никак не повлияет.

Закрепляем светильник на любой поверхности (я использовал кусок фанеры). Смартфон прикрепляем двумя резинками к пакету молока или сока.



Для измерения нам потребуется эталонная лампа. Я рекомендую использовать лампу IKEA 600 Lm 303.059.76 LED1466G9. Эта лампа имеет световой поток, точно соответствующий заявленному и очень небольшое отличие по световому потоку у разных экземпляров.

Конечно, можно использовать и обычную лампу накаливания, но важно помнить, что во-первых световой поток ламп накаливания очень сильно меняется от напряжения в сети, во-вторых разные экземпляры ламп производства российских и белорусских заводов могут сильно отличаться по световому потоку. Тем не менее вы всегда сможете узнать, больше или меньше света даёт светодиодная лампа по сравнению с лампой накаливания.

Закручиваем плафон, включаем лампу, размещаем закреплённый смартфон напротив лампы, запускаем программу. Калибруем нашу систему измерения: сдвигаем пакет с закреплённым смартфоном так, чтобы люксметр смартфона показал ровно 600 Люкс (если в качестве эталона у нас лампа 600 Лм). Теперь вывинчиваем эталонную лампу и вкручиваем лампу, которую хотим измерить, не меняя расстояние между светильником и смартфоном. Смартфон покажет значение, которое будет соответствовать световому потоку измеряемой лампы.

Я проверил эту простейшую измерительную установку на семи лампах со световым потоком от 200 до 1000 Лм и двух смартфонах - Sony Z3 Dual и ZUK Z1. Точность измерения составила 1-15%.

У светодиодных ламп есть одна особенность - по мере прогрева они снижают световой поток на 11-12% в течение получаса. Мы измеряли лампы сразу после включения, но так как и лампа эталон была холодной, вся наша измерительная система была более-менее точной.

Повысить точность измерения можно, если вместо смартфона использовать любой люксметр. Подойдёт даже самый дешёвый китайский за $10. Он может быть плохо откалиброван, но на точность наших измерений это опять же не повлияет. Эталонную лампу и те лампы, световой поток которых мы хотим измерить, лучше прогреть в течение получаса. Люксметр нужно так же жёстко закрепить и расположить на таком расстоянии от светильника, чтобы он показывал ровно столько люкс, сколько люмен даёт эталонная лампа.

Я измерил те же семь ламп с помощью люксметра-пульсметра Люпин.



Точность измерения стала существенно выше - ошибка всего 0-3%.

Замечу, что у всех официальных аккредитованных лабораторий тоже есть расхождения при измерении. На картинке ниже результаты измерения светового потока одной и той же лампы в 54 разных лабораториях. В среднем расхождения составили 3%, максимально 26%.



Вот так, "на коленке", мне удалось достичь точности измерений, которой могут похвастаться не все лаборатории.

© 2016, Алексей Надёжин

p.s. Эта статью я написал для раздела "Мастерская" сайта 3DNews и изначально она была опубликована там: http://www.3dnews.ru/931505.

---

Основная тема моего блога - техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.

Второй мой проект - lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив