Home

Artikler
Netværk
Tele
Installationer
Lys
Komponenter
Elektronik
Cases
Håndværk
Elektroteknik
Historien
Af interesse
Diverse
Opslag
Billedopslag
FAQ
Video
Links
Om

Tilpasset søgning

Ripple på lyset

Dokument oprettet:8 Mar 2012
Senest ændret:26 Mar 2017
Forfatter:Cubus

Lyssensor på DrDAQ data loggerNår en lyskilde bliver forsynet fra en varierende spænding, som fx nettets sinusformede 50 Hz vekselspænding, så er der en god sandsynlighed for, at også lyskildens lysafgivelse er varierende, selvom variationen som oftest er for lille eller for hurtig til at kunne opfattes af det menneskelige øje.

I denne artikel undersøges lys fra forskellige lyskilder ved hjælp af en lyssensor med kort responstid tilsluttet en com­puter med noget oscilloskop software.

Lyssensoren er ikke kalibreret i forhold til lystekniske enheder. Målingerne afsættes på en skala fra 0 til 100 med en opløs­ning på 0,1. Hvis lyssensoren anbringes for tæt på lyskilden går den i mætning og målingen resulterer i indeks 100. For sammenligningens skyld er sensoren i alle tilfælde anbragt i en afstand fra de enkelte lyskilder, så lysstyrken topper omkring indeks 80. Amplituden på pulsationerne fra de enkelte lyskilder kan således sammenlignes.

Glødepære, 60 watt

Glødepæren er en temperaturstråler. Glødetrådens temperatur afhænger af strømstyrken. Da strømstyrken ved nettilslutning varierer sinusformet, og er lig med nul 100 gange pr sekund, må en pulserende lysafgivelse forventes. Nedenfor ses lysets pulsation fra en 60 watt glødepære med mat glaskolbe.


Lysripple, 60 W glødepære

Ripple på lys fra 60 W glødelampe
Lyspulsationen fra 60 W glødelampen opfattes ikke af øjet, men afspejler meget tydeligt den sinusformede vekselspænding, som lampen forsynes med.


Netfrekvensens 50 Hz bliver til 100 Hz når man kigger på ovenstående fremstilling af lysstyrken. Det skyldes, at lyset blot begynder at stige i styrke igen når vekselstrømskurven passerer nul og går fra den positive halvbølge til den negative ditto. Når netspændingen har udført henholdsvis en positiv og en negativ halvperiode har lyset aftegnet to ens forløb, frekvensen er fordoblet.


Sluk, 60 W glødepære

Lysforløb ved afbrydelse af spænding til 60 W glødelampe
Lyset forsvinder i takt med at glødetråden køler af når der ikke længere passerer en elektrisk strøm i lampen. Det tager omkring 0,1 sekund før lyset er helt forsvundet. Pulsationerne ophører øjeblikkeligt når der på kontakten bliver afbrudt for strømmen.


Glødelampen har en blødere ud- og indkobling af lyset end fx lys baseret på lysdioder. Det bemær­kes uden hjælp fra måleudstyr på fx de nyere udgaver af lyssignaler i gaderne baseret på lysdioder. Disse har en meget brat overgang ved skift mellem de forskellige lys i forhold til de bløde overgange ved traditionelle lyssig­naler baseret på 12 V glødelamper.


Tænd, 60 W glødepære

Tænding af en 60 W glødelampe
Som ved slukning af en glødelampe, går der ca 100 ms før lyset når fuld styrke. Vekselspænd­ingen sætter sit præg på den stigende lyskurve.


I litteraturen er der forskellige bud på, hvor langt ned i frekvens man kan tillade sig at gå, før lyset fra en glødelampe resulterer i synlige fluktuationer...

Mellem hvert par af påfølgende bølger, på det tidspunkt, hvor strømmen ændrer retning, løber der ingen strøm i kredsløbet. Følgelig kunne det formodes, at når en vekselstrøm på fx 120 Hz sendes gennem en lampe, eftersom der vil være 240 øjeblikke for hvert sekund, hvor der ikke løber nogen strøm, at lyset som lampen afgiver vil pulsere som et resultat af at blive udslukket og gentændt 240 gange pr sekund. Rent faktisk så eksisterer denne tendens til at pulsere. Når frekvensen imidlertid er tilstrækkelig høj sker der det, at før glødetråden taber nok varme til at stoppe med at gløde, så modtager den en ny mængde varme fra den påfølgende strømbølge. Ydermere har øjets nethinde en tendens til at bevare lysindtryk i så lange brøkdele af et sekund, at en tilsyneladende ensartethed i lyset befordres. Resultatet er, at når frekvensen er over omkring 30 Hz, svarende til 60 vekslinger pr sekund, så er lyset fra en glødelampe praktisk talt jævnt.
[Edwin J. Houston og A. E. Kennelly: Electric Incandescent Lighting, 1896]
Periodetallet blev lykkeligt fastsat til 50. For 25 à 30 Aar siden var der megen Tvivl om, hvilket det rigtige Periodetal skulde være. 25 Perioder var der meget, der talte for, og 42 blev benyttet i England af det største private Selskab uden for London, som tillige havde elektrisk Jernbanedrift. U. S. A. benyttede almindeligt 60 Perioder.
[C. Hentzen: 40 Aar i Københavns Elektricitetsværkers Tjeneste, 1933]
Ved Periodetal paa under 25 kan man iagttage, at Lysstyrken varierer med den vekslende Strøm. Disse Bemærkninger gælder saavel for almindelige Kultraadslamper som for Metaltraadslamper, der nu er i Handelen for Spændinger op til 250 Volt for Lysstyrker fra 16 Lys til 1000 Lys.
[F. C. Leth og H. Rée: Vejledning for elektriske Installatører, II. Vekselstrøm, 1909]
I Nutidens Stærkstrømsteknik har man imidlertid aldrig at gøre med Strømme, der skifter Retning Tusinder eller blot Hundreder af Gange i Sekundet. Ofte anvendes Vekseltallet 100 (dvs. Periodetallet 50) og undertiden gaar man ned til 50, hvad der dog er for lidt til Belysningsbrug, da Svingningerne mærkes af Øjet.
[Helge Holst: Elektriciteten, 1910-11]
Skal Strømmen bruges til at føde Gløde- og Buelamper, maa Vekselhastigheden mindst være 40.
[J. B. Bruun: Elektrisk Belysning i Theori og Praksis, 1897]

Halogenbelysning, 12 volt 10 watt

Halogenbelysning på 10 watt, forsynet fra en 12 volt jernkernetrafo, undersøges. Halogenbelysning hører også til i kategorien temperaturstrålere.


Lysripple, 12 V 10 watt halogenbelysning

Ripple på lys fra 12 V halogenbelysning
Lysripplen har samme form som ved 60 glødelampen og afspejler netfrekvensen. Pulsationerne er reduceret til cirka den halve amplitude.


Den amplitudemæssigt mindre pulsering ved 12 V halogenbelysningen i forhold til 230 V glødepæren, kan meget vel skyldes en større termisk træghed i en materialemæssigt kraftigere 12 V glødetråd fremfor en tyndere 230 V glødetråd...

[...] det kan undertiden være nødvendigt, at træffe særlige Forholdsregler mod den generende Flimring. Saadanne Foranstaltninger bestaar som oftest i Anvendelse af Lamper til lav Spænding og stor Strøm, da de tykke Traade paa Grund af den større Varmekapacitet giver mindre Flimring.
[G. Weber: Belysningsteknik II, Lyskilderne, 1941]

Lysstofrør, 5 watt

Lysstofrør hører til de såkaldte luminescensstrålere. Lyset opstår ikke som en følge af varme, men som en følge af, at elektroner og atomer i en elektrisk udladning støder ind i hinanden. Herved afgives der primært ultraviolet stråling, som i et fluorescerende pulver på rørets inderside omdannes til synligt lys.


Lysstofrør, pulver og ikke pulver

Lysstofrør med og uden pulverbelægning
Et demonstrationslysrør er til højre i billedet fremstillet uden en indre belægning af lyspulver. Syn­ligt lys er som det ses også til stede uden pulverbelægning. Hovedparten af lyset i et traditionelt lysstofrør bliver imidlertid dannet ved hjælp af rørets indre belægning af fluorescerende pulver.


Lyset fra et relativt lille lysrør på 5 watt, der sidder som en feature på en 12 V jumpstarter (starthjælp) til en bil, undersøges.


Lysstofrør, 5 watt

Lysstofrør, type F4T5D
På billedet ses lyset fra et ca 15 cm langt T5 lysrør i en 12 V jumpstarter.


Måles spændingen over lysrøret kan det konstateres, at akkumulatorens spænding på 12 V DC på sin vej til lysrøret bliver omdannet til en langt højere højfrekvent spænding.


Spænding over 5 watt lysstofrør

Spændingsmåling over lysrør på 12 DC jumpstarter.
Spændingen over lysrøret målt med et oscilloskop. Den effektive spænding er på 67,56 V men peakspændingen er helt oppe på 228 V. Spændingens frekvens måles til 27,28 kHz.


Med den højfrekvente forsyningsspænding kan der ikke med lysføleren registreres nogen synderlig lysripple, som det ses nedenfor.


Lysripple, 5 watt lysstofrør

Lys fra lysrør på 12 DC jumpstarter.
Lysudsendelsen fra lysrøret, der er resultatet af en højfrekvent spænding med en frekvens på over 27.000 Hz, er nogenlunde jævn. Den sine steder lidt tykkere linje antyder, at der faktisk er en smule højfrekvent ripple i lyset fra lyskilden.


Kompaktlysstoflampe, 7 watt

En kompaktslysstoflampe på 7 watt med E27 sokkel undersøges.


Lysripple, 7 watt kompaktlysstoflampe

Lyspulsationer på 7 watt kompaktlysstoflampe
Lyset fra 7 watt kompaktlysstoflampen afgiver en lavfrekvent ripple som 60 watt glødelampen. Kurveformen er dog lidt anderledes, hvilket givetvis skyldes lampens indbyggede forkobling.


Lysstofrør, 9 watt

Et to-fingret 9 watt lysstofrør i en bordlampe undersøges.


9 watt lysstofrør

Lys fra et to-fingret 9 watt lysstofrør med G23 sokkel
Lys fra et to-fingret 9 watt lysstofrør i en bordlampe.


Lampen er udstyret med en traditionel forkobling og følgelig en spænding med netfrekvensen 50 Hz.


Lysripple, 9 watt lysstofrør

Lyspulsationer fra 9 W lysstofrør
Lysripplen fra 9 watt lysstofrøret er betydelig.


Den kraftige lyspulsation indikerer, at lyspulveret ikke på samme måde som fx selvlysende visere på et ur er i stand til at "holde" på lyset. En kurve over lysets forsvinden ved afbrydning på lampens kontakt viser da også, at lyset er helt væk efter ca 20 ms til forskel fra glødelampens ca 100 ms.

Med hensyn til lysafgivende materialer skelnes i øvrigt mellem fluorescerende og fosforescerende stoffer. Ved fluorescens er udstrålingen momentan i forhold til den påvirkende stråling mens der ved fosforescens er tale om, at udstrålingen vedbliver nogen tid efter aktiveringen.

Lysstofrør, 18 watt

Et traditionelt aflangt 18 watt lysstofrør med G13 stiftsokler i hver ende undersøges.


Lysripple, 18 watt lysstofrør

Lyspulsationer fra et 18 W lysstofrør
De målte lyspulsationer er her lidt mindre end ved 9 watt lysstofrøret. De er dog stadig ca 3 gange så store som ved den testede 60 W glødelampe.


LED lyskilde, 7 watt

Lysdioder hører til luminescensstrålerne. En LED lyskilde på 7 watt med E27 sokkel undersøges.


7 watt LED lyskilde

7 watt LED lyskilde med E27 gevind
LED lyskilden er i det ydre formet som en traditionel glødelampe. Bag den uigennemsigtige kolbe er der et antal lysdioder.



Lysripple, 7 watt LED lyskilde

Lyspulsationer fra 7 watt LED lyskilde
Lyspulsationerne på 7 watt LED lyskilden er ca dobbelt så store som på den målte 60 watt glødelampe.


LED lyskilde, 48 x 0,1 watt, jernkernetrafo

En skrivebordslampe med 48 LED dioder af 0,1 watt undersøges. Lampen forsynes fra en traditionel jernkernetransformator.


48 x 0,1 watt LED lyskilde

MeLiTec 7816/01/3, T35
48 lysdioder af 0,1 watt på rad og række i en skrivebordslampe.



Lysripple, 48 x 0,1 watt LED lyskilde

Pulsationer i lyset fra en LED lampe med 48 lysdioder af 0,1 watt
Pulsationerne i lyset fremviser en usymmetri i forhold til fx den nydelige sinuskurve ved gløde­lampen. Det er en indikation på, at der er en udglatningskondensator indbygget i strømforsyningen.


Som tidligere nævnt udtoner lyset relativt hurtigt fra en LED lyskilde når strømmen afbrydes.


Sluk lampetryk, 48 x 0,1 watt LED lyskilde

Slukning af LED lampe på lampens tryk
Sådan forsvinder lyset på 48 x LED lampen, når der slukkes på lampens tryk. Der er et lille offset på lysmålingen, der betyder, at scopet viser ca 1,8 selvom lyssensoren befinder sig i totalt mørke.


Antagelsen om en kondensator i lampens strømforsyning undersøges.


Sluk stikkontakt, 48 x 0,1 watt LED lyskilde

Slukning af LED lampe på stikkontakt
Hvis 48 x LED lampen i stedet slukkes på den anvendte stikkontakt, er der et længere tidsforløb til lampen holder helt op med at lyse. Det skyldes givetvis energidepotet i strømforsyningens kondensator.


LED lyskilde, 4,6 watt, switch-mode strømforsyning

En LED lampe med en enkelt lysdiode på 4,6 watt undersøges. Lampen forsynes fra en switch-mode strømforsyning.


4,6 watt LED lyskilde

MeLiTec 7816/01/7, T53
En skrivebordslampe med en enkelt lysdiode på 4,6 watt. Strømforsyningen er af switch-mode typen.



Lysripple, 4,6 watt LED lyskilde

En måling på spændingsforsyningen til 4,6 watt LED lampen viste en særdeles jævn spænding med knap målbar ripple. Det afspejler sig i lyset fra lampen, der er helt fri for (målbar) pulsering.


Respons ved tænd og sluk er blevet undersøgt på denne lampe.


Tænd, 4,6 watt LED lyskilde

Tænding af 4,6 watt LED lampe
Det tager ikke mange millisekunder fra der bliver tændt for 4,6 watt LED lampen til der er fuldt blus.


På de relativt korte tider bør det haves i baghovedet, at lyssensoren selv kan spille ind på den aftegnede kurve. Lyssensoren har naturligvis også en hvis træghed fra den påvirkes med lys og til den afgiver et ækvivalent elektrisk signal.


Sluk, 4,6 watt LED lyskilde

Slukning af 4,6 watt LED lampe
Lyset fra 4,6 watt LED lampen forsvinder også hurtigt, sammenlignet med fx en 60 watt gløde­lampe. En del af kurven kan skyldes træghed i lyssensoren som nævnt ovenfor. Det er altså muligt, at lyset i virkeligheden forsvinder endnu hurtigere end kurven indikerer.


Glimlampe

En glimlampe består af et glasrør med nogle elektroder og en gasfyldning. Lysudbyttet er meget ringe. Glimlamper anvendes ikke til belysning men derimod til signalbrug.


Glimlampe på stikdåse

Glimlampe i afbryder på flerstikdåse
En glimlampe indbygget i en afbryder på en flerstikdåse.



Lysripple, glimlampe

Lyspulsationer på glimlampe
Der kommer ikke meget lys fra sådan en glimlampe. Selv med lyssensoren placeret helt tæt på lyskilden kan det målte niveau ikke løftes til mere end indeks 15. Lysets pulsationer afspejler netfrekvensen.


En slutreplik fra Georg Weber [1903-1959] ...

Belysningen skal også være regelmæssig i tid, hvilket vil sige, at den ikke må pulsere mærkbart. Man regner som regel med, at dersom frekvensen er så høj, eller amplituden så lille, at pulsationen ikke direkte mærkes, så gør den heller ingen fortræd. Nærmere undersøgelser må dog foretages, inden dette spørgsmål er klarlagt fysiologisk, men minimumskravet må i hvert fald være, at pulsationen er umærkelig.
[G. Weber: Lille belysningsteknik, 1960]

Interne links til emner i denne artikel: Eksterne links til emner i denne artikel:


Home | Copyright © 2002-2017 Cubus | cubusadsldk@gmail.com