מבוא לסוגים ועקרונות המדידה של מדי עוצמת הארה
סוגים ועקרונות מדידה של מדי עוצמת הארה מדי תאורה (או מדי לוקס) הם מכשירים המתמחים במדידת בהירות ובהירות. זה למדוד את עוצמת האור (הארה) היא מידת ההארה של האובייקט, כלומר, היחס בין שטף האור המתקבל על פני האובייקט לאזור המואר. מד עוצמת הארה מורכב בדרך כלל מפוטו תא סלניום או פוט תא סיליקון וממיקרו-אמפר.
עקרון המדידה של מד עוצמת הארה:
תאים פוטו-וולטאיים הם רכיבים פוטו-אלקטריים הממירים ישירות אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית. כאשר האור פוגע במשטח התא הפוטו-וולטאי של הסלניום, האור הנכנס עובר דרך הסרט הדק המתכתי 4 ומגיע לממשק בין שכבת הסלניום המוליך למחצה 2 לבין הסרט הדק המתכתי 4, ויוצר אפקט פוטו-אלקטרי על הממשק. לגודל הפרש הפוטנציאל שנוצר יש קשר פרופורציונלי מסוים עם עוצמת ההארה על פני השטח קולט האור של תא הפוטו. בשלב זה, אם מחובר מעגל חיצוני, יזרום זרם, וערך הזרם יצוין במיקרו-אמפר עם לוקס (Lx) כקנה המידה. גודל הזרם הפוטו תלוי בעוצמת האור הנכנס ובהתנגדות במעגל. למד עוצמת ההארה יש התקן הסטות, כך שהוא יכול למדוד עוצמת הארה גבוהה או עוצמת הארה נמוכה.
סוגי מדי אור:
1. מד תאורה חזותית: לא נוח לשימוש, דיוק נמוך, בשימוש נדיר
2. מד תאורה פוטו-אלקטרי: מד תאורה פוטואלקטרי של סלניום ומד תאורה פוטואלקטרי ומד תאורה מסיליקון
דרישות ההרכב והשימוש של מד ההארה הפוטואלקטרי:
1. הרכב: מיקרו-אמפר, כפתור הילוכים, כוונון נקודת אפס, מסוף, תא פוטו, מסנן תיקון V(λ) וכו'. מד תא הפוטו-פוטו בשימוש נפוץ בסלניום (Se) או בסיליקון (Si), המכונה גם מד לוקס
2. דרישות לשימוש:
① תאים פוטו-וולטאיים משתמשים בתאי פוטו של סלניום (Se) או בתאי פוטו של סיליקון (Si) בעלי ליניאריות טובה; הם יכולים לשמור על יציבות טובה לאחר עבודה ארוכת טווח ויש להם רגישות גבוהה; כאשר E גבוה, בחר תאים פוטו התנגדות פנימית גבוהה, בעלי רגישות נמוכה וליניאריות טובה, שאינם ניזוקים בקלות מאור חזק
② יש בפנים מסנן תיקון V(λ), המתאים להארה של מקורות אור עם טמפרטורות צבע שונות, והשגיאה קטנה
③ הוסף מפצה זווית קוסינוס (זכוכית אופלסנטית או פלסטיק לבן) לפני תא הפוטו כיוון שכאשר זווית האירוע גדולה, תא הפוטו סוטה מכלל הקוסינוס
④ מד עוצמת ההארה צריך לעבוד בטמפרטורת החדר או קרוב לטמפרטורת החדר (סחיפה של תא הפוטו משתנה עם הטמפרטורה)
כיול מד לוקס:
תן ל-Ls להקרין את תא הפוטו אנכית ← E=I/r2, שנה את r כדי לקבל את ערך הפוטו-זרם תחת עוצמת הארה שונה, והמיר את קנה המידה הנוכחי לסולם עוצמת ההארה על ידי הקשר המתאים בין E ל-i.
שיטת כיול:
באמצעות המנורה הסטנדרטית עוצמת האור, במרחק העבודה של מקור האור הנקודתי המשוער, שנה את המרחק l בין תא הפוטו למנורה הסטנדרטית, רשום את קריאות מד הזרם בכל מרחק, חשב את עוצמת ההארה E לפי חוק הריבוע ההפוך של מרחק E=I/r2, וחשב את עוצמת ההארה E לפי. זה יכול לקבל סדרה של ערכי פוטוזרם i עם עוצמת הארה שונה, ולהפוך את עקומת השינוי של זרם הפוטו i ועוצמת ההארה E, שהיא עקומת הכיול של עוצמת ההארה מטר. מתוך כך, ניתן לבצע את כיול מד עוצמת ההארה על ידי חלוקת החוגה של מד עוצמת ההארה.
גורמים המשפיעים על עקומת הכיול:
יש לכייל מחדש את הפוטו תא והגלוונומטר כאשר תא הפוטו וגלוונומטר מוחלפים; יש לכייל מחדש את מד ההארה לאחר תקופת שימוש (בדרך כלל 1-2 פעמים בתוך שנה); ניתן לכייל את מד עוצמת ההארה עם מנורה סטנדרטית בעוצמת אור; ניתן לשנות את טווח הכיול של מד עוצמת ההארה מהמרחק r, וניתן לבחור גם מנורות סטנדרטיות שונות, וניתן לבחור מד זרם בטווח קטן.
