SK8227Y1 - Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov - Google Patents

Abstract

Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov je tvorený meraným svetelným zdrojom (2) pripojeným elektrickými vodičmi (18) na zdroj (7) elektrického prúdu, pričom v uvedenom elektrickom obvode je zapojený ampérmeter (8), voltmeter (9) a merač (11) účinníka. Meraný svetelný zdroj (2) je umiestnený v nádobe (5) naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou (10), v ktorej je ďalej umiestnený termočlánok (4) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), tepelný zdroj (12) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10) a chladiace zariadenie (16). Nádoba (5) naplnená elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou (10) je umiestnená v adiabatickej komore (1), v ktorej je ďalej umiestnený termočlánok (3) adiabatickej komory (1) a tepelný zdroj (14) adiabatickej komory (1). Tepelný zdroj (12) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10) je spojený s regulátorom (13) teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), tepelný zdroj (14) adiabatickej komory (1) je spojený s regulátorom (15) teploty adiabatickej komory (1) a chladiace zariadenie (16) je spojené s regulátorom (17) chladiaceho zariadenia (16). Termočlánok (3) adiabatickej komory (1), termočlánok (4) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), regulátor (13) teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), regulátor (15) teploty adiabatickej komory (1) a regulátor (17) chladiaceho zariadenia (16) sú pripojené na záznamové zariadenie (6).

Description

Technické riešenie sa týka konštrukcie kalorimetra na meranie účinnosti svetelných zdrojov. Technické riešenie spadá do oblasti svetelnej techniky, energetiky, elektrotechniky a posudzovania bezpečnosti výrobkov.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa účinnosť svetelných zdrojov takmer výlučne meria guľovým integrátorom Guľový integrátor je zariadenie pozostávajúce z dutej gule, v ktorej je umiestnený meraný svetelný zdroj, korekčný svetelný zdroj a tienidlo. V stene dutej gule je malé okienko, v ktorom je vložený fotočlánok [Sokanský, K. a kol. 2011. Svetelná technika. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2011. 256 s. ISBN 978-80-01-04941-9]. Elektrický výkon meraného svetelného zdroja sa najčastejšie meria wattmetrom Pri meraní účinnosti svetelného zdroja v guľovom integrátore sa teda meria jedna fotometrická veličina (meria fotočlánok) a elektrický výkon svetelného zdroja (meria wattmeter).

Takmer všetky dnes známe zariadenia (vrátane guľového integrátora) merajú účinnosť svetelného zdroja na základe elektrického výkonu a minimálne jednej fotometrickej veličiny svetelného zdroj a. Prakticky žiadne dnes známe zariadenie nemeria účinnosť svetelného zdroja na základe elektrického a tepelného výkonu svetelného zdroja.

Guľový integrátor a ani žiadne iné dnes známe zariadenie nedokáže merať vplyv teploty prostredia na účinnosť svetelných zdrojov. Guľový integrátor a rovnako žiadne iné dnes známe zariadenie rovnako nedokáže merať vplyv teploty prostredia na tepelný výkon v mieste kontaktu závitu svetelného zdroja so závitom objímky.

Výsledkom úsilia o konštrukciu zariadenia, ktoré by dokázalo merať vplyv teploty prostredia na účinnosť svetelných zdrojov a vplyv teploty prostredia na tepelný výkon v mieste kontaktu závitu svetelného zdroja so závitom objímky, je kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov podľa predkladaného technického riešenia.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky sú v podstatnej miere odstránené kalorimetrom na meranie účinnosti svetelných zdrojov, ktorý umožňuje meranie vplyvu teploty prostredia na účinnosť svetelných zdrojov. Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov rovnako umožňuje meranie vplyvu teploty prostredia na tepelný výkon v mieste kontaktu závitu svetelného zdroja so závitom objímky, v ktorej je svetelný zdroj inštalovaný. Kalorimeter na meranie účinnosti svetlených zdrojov meria účinnosť svetelného zdroja na základe elektrického výkonu a tepelného výkonu svetelného zdroja.

Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov je zariadenie, ktoré je tvorené meraným svetelným zdrojom umiestneným v nádobe naplnenej elektricky izolujúcu teplonosnou tekutinou, v ktorej je ďalej umiestnený termočlánok elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny. Nádoba naplnená elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou je umiestnená v adiabatickej komore, v ktorej je ďalej umiestnený termočlánok adiabatickej komory. Svetelný zdroj je prostredníctvom elektrických vodičov pripojený na zdroj elektrického prúdu, ampérmeter, voltmeter a merač účinnika. Svetelný zdroj je k elektrickým vodičom buď priamo prispájkovaný, alebo je k nim pripojený prostredníctvom objímky. Termočlánok elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny, rovnako ako termočlánok adiabatickej komory sú pripojené na záznamové zariadenie. Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov je ďalej tvorený tepelným zdrojom elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny umiestneným v nádobe naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou, tepelným zdrojom adiabatickej komory umiestneným vnútri adiabatickej komory a chladiacim zariadením umiestneným v nádobe naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou. Tepelný zdroj elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny je riadený regulátorom teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny. Tepelný zdroj adiabatickej komory je riadený regulátorom teploty adiabatickej komory. Chladiace zariadenie je riadené regulátorom chladiaceho zariadenia. Regulátor teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny, regulátor teploty adiabatickej komory a regulátor chladiaceho zariadenia sú pripojené na záznamové zariadenie. Regulátor teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny umožňuje meranie tepelného výkonu tepelného zdroja elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny. Regulátor teploty adiabatickej komory umožňuje meranie tepelného výkonu tepelného zdroja adiabatickej komory. Regulátor chladiaceho zariadenia umožňuje meranie tepelného výkonu chladiaceho zariadenia.

Regulátor teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny umožňuje nastavenie teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny, v ktorej pracuje meraný svetelný zdroj, a tým umožňuje nastavenie teploty pro2

S K 8227 Υ1 stredia, v ktorom sa mena účinnosť meraného svetelného zdroja a teploty prostredia, v ktorom sa mena tepelný výkon v mieste kontaktu závitu svetelného zdroja so závitom objímky, v ktorej je svetelný zdroj inštalovaný.

Činný a zdanlivý elektrický výkon svetelného zdroja sa stanovuje z elektrického prúdu tečúceho svetelným zdrojom, napätia svetelného zdroja a účinníka. Tepelný výkon svetelného zdroja sa stanovuje z nárastu teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny alebo z tepelného výkonu chladiaceho zariadenia potrebného na dosiahnutie konštantnej teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (pri súčasnej prevádzke svetelného zdroja a chladiaceho zariadenia). Účinnosť svetelného zdroja sa stanovuje z činného alebo zdanlivého elektrického výkonu svetelného zdroja a tepelného výkonu svetelného zdroja.

Výhody konštrukcie kalorimetra na meranie účinnosti svetelných zdrojov sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že originalita predloženého zariadenia spočíva v tom, že navrhnutý unikátny kalorimeter dokáže merať vplyv teploty prostredia na účinnosť svetelných zdrojov a na tepelný výkon v mieste kontaktu závitu svetelného zdroja so závitom objímky. Zariadenie p odľa navrhovaného riešenia nájde uplatnenie predovšetkým pri meraní účinnosti svetelných zdrojov, posudzovaní bezpečnosti výrobkov, ale aj pri zisťovaní príčin vzniku požiarov a závažných priemyselných havárií.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je v bočnom čiastočnomreze znázornené celkové funkčné usporiadanie kalorimetra a jeho častí.

Príkladý uskutočnenia

Jednotlivé uskutočnenia podľa technického riešenia sú predstavené na ilustráciu a nie ako obmedzenie technických riešení. Odborníci poznajúci stav techniky nájdu alebo budú schopní s použitím nie viac ako rutinného experimentovania zistiť mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu. Odborníkom poznajúcim stav techniky nemôže robiť problém optimálne navrhnutie konštrukcie a výber jeho prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísaná konštrukcia kalorimetra na meranie účinnosti svetelných zdrojov, ako je znázornená na obr. Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov je tvorený meraným svetelným zdrojom 2 pripojeným elektrickými vodičmi 18 na zdroj 7 elektrického prúdu, pričom v uvedenom elektrickom obvode je zapojený ampérmeter 8, voltmeter 9 a merač 11 účinníka. Meraný svetelný zdroj 2 je umiestnený v nádobe 5 naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou K). V nádobe 5 naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou 10 je ďalej umiestnený tepelný zdroj 12 elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny K), chladiace zariadenie 16 a termočlánok 4 elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny K). Nádoba 5 naplnená elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou 10 je umiestnená v adiabatickej komore 1, v ktorej je ďalej umiestnený tepelný zdroj 14 adiabatickej komory 1 a termočlánok 3 adiabatickej komory 1. Tepelný zdroj 12 elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 je spojený s regulátorom 13 teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny JO, chladiace zariadenie 16 je spojené s regulátorom 17 chladiaceho zariadenia 16 a tepelný zdroj 14 adiabatickej komory 1 je spojený s regulátorom 15 teploty adiabatickej komory 1. Regulátor 13 teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10, rovnako ako regulátor 15 teploty adiabatickej komory 1, regulátor 17 chladiaceho zariadenia 16, termočlánok 3 adiabatickej komory 1 a termočlánok 4 elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 sú pripojené na záznamové zariadenie 6.

V jednej alternatíve je meraný svetelný zdroj 2 pripojený k zdroju 7 elektrického prúdu prostredníctvom elektrických vodičov 18, ku ktorým je priamo prispájkovaný. V druhej alternatíve je meraný svetelný zdroj 2 pripojený k zdroju 7 elektrického prúdu prostredníctvom elektrických vodičov 18, ku ktorým je pripojený prostredníctvomneznázomenej objímky.

Funkčnosť zariadenia možno vysvetliť nasledovne. Pri prvom spôsobe merania je meraná účinnosť meraného svetelného zdroja 2 umiestneného v nádobe 5 naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou JO, ktorej teplota kontinuálne narastá následkom tepelného výkonu meraného svetelného zdroja 2. Pri prvom spôsobe merania je meraný svetelný zdroj 2 pripojený k zdroju 7 elektrického prúdu prostredníctvom elektrických vodičov 18. Elektrický prúd tečúci meraným svetelným zdrojom 2 meria ampérmeter 8, elektrické napätie meraného svetelného zdroja 2 meria voltmeter 9 a účinník meraného svetelného zdroja 2 meria merač 11 účinníka. Zo zmeraných hodnôt elektrického napätia, elektrického prúdu a účinníka meraného svetelného zdroja 2 sa stanoví činný elektrický výkon a zdanlivý elektrický výkon meraného svetelného zdroja 2. Tepelný výkon meraného svetelného zdroja 2 spôsobuje nárast teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny JO. Nárast teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny JO je meraný termočlánkom 4 elektricky izolujú3

S K 8227 Υ1 cej teplonosnej tekutiny 10 a zaznamenávaný záznamovým zariadením 6. Z nárastu teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 sa stanoví tepelný výkon meraného svetelného zdroja 2. Účinnosť meraného svetelného zdroja 2 sa stanoví z činného alebo zdanlivého elektrického výkonu a tepelného výkonu meraného svetelného zdroja 2. Teplota elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 môže byť pred začiatkom merania zvýšená na požadovanú hodnotu tepelným zdrojom 12 elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 spojeným s regulátorom 13 teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10. Regulátor 13 teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 získava spätnú väzbu o teplote elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 v nádobe 5 zo záznamového zariadenia 6. Teplo unikajúce z adiabatickej komory 1 môže byť kompenzované tepelným zdrojom 14 adiabatickej komory ý spojeným s regulátorom 15 teploty adiabatickej komory T Regulátor 15 teploty adiabatickej komory ý získava spätnú väzbu o teplote v adiabatickej komore 1 zo záznamového zariadenia 6. Pri druhom spôsobe merania je meraná účinnosť meraného svetelného zdroja 2 umiestneného v nádobe 5 naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou 10 s konštantnou teplotu. Pri druhom spôsobe merania je rovnako ako pri prvom spôsobe merania meraný svetelný zdroj 2 pripojený k zdroju 7 elektrického prúdu prostredníctvom elektrických vodičov 18. Elektrický prúd tečúci meraným svetelným zdrojom 2 meria ampérmeter 8, elektrické napätie meraného svetelného zdroja 2 rneria voltmeter 9 a účinník meraného svetelného zdroja 2 meria merač 11 účinníka. Zo zmeraných hodnôt elektrického prúdu, elektrického napätia a účinníka meraného svetelného zdroja 2 sa stanoví činný elektrický výkon a zdanlivý elektrický výkon. Pri druhom spôsobe merania, na rozdiel od prvého spôsobu merania, udržiava chladiace zariadenie 16 spojené s regulátorom 17 chladiaceho zariadenia 16 teplotu elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny 10 v nádobe 5 počas merania účinnosti meraného svetelného zdroja 2 na konštantnej hodnote. Regulátor 17 chladiaceho zariadenia 16 umožňuje meranie tepelného výkonu chladiaceho zariadenia 16. Tepelný výkon meraného svetelného zdroja 2 sa určí zo zákona zachovania energie, podľa ktorého sa pri teplotnej rovnováhe musí tepelný výkon chladiaceho zariadenia 16 rovnať tepelnému výkonu meraného svetelného zdroja 2. Účinnosť meraného svetelného zdroja 2 sa určí z činného alebo zdanlivého elektrického výkonu a tepelného výkonu meraného svetelného zdroja 2.

Priemyselná \yužiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť danej konštrukcie kalorimetra na meranie účinnosti svetelných zdrojov podľa technického riešenia je predovšetkým u výrobcov svetelných zdrojov a objímok svetelných zdrojov, ale aj v skúšobniach zameraných na posudzovanie zhody a bezpečnosti výrobkov a zisťovanie príčin vzniku požiarov a závažných priemyselných havárií.

Claims (1)

1. Kalorimeter na meranie účinnosti svetelných zdrojov, vyznačujúci sa tým, že je tvorený meraným svetelným zdrojom (2) pripojeným elektrickými vodičmi (18) na zdroj (7) elektrického prúdu, pri5 čom v uvedenom elektrickom obvode je zapojený ampérmeter (8), voltmeter (9) a merač (11) účinnika; meraný svetelný zdroj (2) je umiestnený v nádobe (5) naplnenej elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou (10), v ktorej je ďalej umiestnený termočlánok (4) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), tepelný zdroj (12) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10) a chladiace zariadenie (16); nádoba (5) naplnená elektricky izolujúcou teplonosnou tekutinou (10) je umiestnená v adiabatickej komore (1), v ktorej je ďalej

   10 umiestnený termočlánok (3) adiabatickej komory (1) a tepelný zdroj (14) adiabatickej komory (1); tepelný zdroj (12) elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10) je spojený s regulátorom (13) teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), tepelný zdroj (14) adiabatickej komory (1) je spojený s regulátorom (15) teploty adiabatickej komory (1) a chladiace zariadenie (16) je spojené s regulátorom (17) chladiaceho zariadenia (16), pričom termočlánok (3) adiabatickej komory (1), termočlánok (4) elektricky izolujúcej teplonos15 nej tekutiny (10), regulátor (13) teploty elektricky izolujúcej teplonosnej tekutiny (10), regulátor (15) teploty adiabatickej komory (1) a regulátor (17) chladiaceho zariadenia (16) sú pripojené na záznamové zariadenie