LED Lichtmesstechnik

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Spektrale und integrierte LED-Lichtmesstechnik mit Ulbrichtkugeln / Fragen und Antworten

Warum müssen reproduzierbare Messerfahren für LED-Lampen/Leuchten durchgeführt werden?
Neue EU-Richlinien (z.B. EU-Verordnung Nr. 874/2012) geben detaillierte Vorgaben zur Umweltfreundlichkeit, Qualität und Kennzeichnung von Lampen und Leuchten. Die Einhaltung der Vorgaben sichert die Verkehrsfähigkeit von Lichtprodukten für alle Handelsstufen und bietet dem Endkunden Kennzahlen für den Produktvergleich. In der Praxis können Lichtmessungen z.B. auch in der Wareneingangskontrolle im Rahmen der Qualitätssicherung eingesetzt werden.

Warum ist ein passendes Kugelphotometer wie die Ulbrichtkugel in Verbindung mit einem Spektrumanalysator für die Messung von LED-Lichtquellen erforderlich?
Zur Messung von Lichtquellen wie LEDs mit einem diskontinuierlichen Emissionsspektrum muss ein Spektrometer verwendet werden. Nur mit diesen Messgeräten können Parameter wie die Farbtemperatur (CCT), der Farbwiedergabeindex (CRI), die dominate Wellenlänge, die peak-Wellenlänge, die Bandbreite und die Farbkonsistenz (SDCM) ermittelt werden.

Warum dürfen nur hochwertige Spektralradiometer in der LED-Messtechnik verwendet werden?
Ein präzises Spektralradiometer vermeidet Messfehler durch eine rechnerische Bewertung des Spektrums mit genau definierten Funktionen der CIE 127:2007 der Internationalen Beleuchtungskommission. 

Können auch photometrische Messwerte in Verbindung mit einer Ulbrichtkugel und einem Spektrometer gemessen werden?
Ja, zu den photometrischen Messwerten zählen u.a. Lumen, Lux und Candela.

Warum ist besonders die Messung von LED-Lichtquellen sehr anspruchsvoll und aufwendig?
LED-Lampen emittieren das Licht in einem schmalen Wellenlängenbereich, der scharfe und schmale Peaks enthalten kann. LEDs weisen eine Spektralverteilung ähnlich wie Gase auf. Mit einer bestimmten Peakwellenlänge und einer Halbwertsbreite von wenigen 10nm.

Warum werden unterschiedlich große Ulbrichtkugeln mit einer speziellen internen Beschichtung bei der Lichtmessung benötigt?
Das innere eine Ulbrichtkugel ist mit einem speziellen Material beschichtet (meist Bariumsulfat und Polytetrafluorethylen). Für genaue Messungen mit einem Spektrometer werden Reflexionsgrade von min. 97% benötigt. Dies ermöglicht eine bessere Integration und höhere Signalstärke in den spektralen Randbereichen. Gemäß den Messvorschriften muss der Kugelinnendurchmesser in einem bestimmten Größenverhältnis zur Lichtquelle stehen. Bei der LED-Einzeldiodenmessung wird z.B. eine besonders kleine Ulbrichkugel benötigt. Bei der Lichtmessung von größeren LED-Flutlichtstrahlern ist ein Kugeldurchmesser von mehr als einem Meter erforderlich.

Was bedeutet der Ausgleich von Selbsabsorption bei der Lichtmessung mit einer Ulbrichtkugel?
Eine wichtige Forderung der CIE ist die Berücksichtigung der sogenannten Eigenabsorption des Systems aus Lichtquelle und Messanordnung. Dazu wird bestimmt, welcher Teil des von der Lichtquelle emittierten Signals durch sie selbst, durch das Gehäuse oder alle Montageelemente interhalb der Kugel absorbiert wird. Ein hierfür geeignetes Verfahren basiert auf dem Einbringen und Messen einer zusätzlich installierten Referenz-Lichtquelle. Das endgültige Messergebnis ist dann im Ergebnis entsprechend bereinigt.

Nach welcher  Zeit sollte eine Kalibrierung des Messaufbaus mit einem Monochromator als Referenz durchgeführt werden?
Alle 12 Monate sollte die Kalibrierung des Messaufbaus vom Hersteller durchgeführt werden. Dabei werden eine Wellenlängenkalibrierung, eine spektrale Kalibrierung und eine Absolutkalibrierung durchgeführt.

Wie unterscheiden sich die Parameter Lichtstrom, Strahlungsleistung, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke?
Der Lichtstrom ist das Maß der wahrgenommenen Lichtstärke. Die Einheit des Lichtstroms ist Lumen (lm). Die Strahlungsleistung ist die Differenz der Energiemenge, die pro Zeitspanne von elektromagnetischen Wellen transportiert wird. Die Einheit wird in Watt (W) angegeben. Die Leuchtdichte liefert detaillierte Informationen über die Orts- und Richtungsabhängigkeit des von einer Lichtquelle abgegebenen Lichtstroms. Ihre Einheit ist Candela pro Quadratmeter (cd/m²). Die Leuchtdichte unterscheidet sich von der Beleuchtungsstärke, die das Maß für die Lichtstromstärke auf einer bestimmten Fläche ist. Dieser Parameter bezieht sich nicht auf die Lichtquelle, sondern auf die Helligkeit der beleuchteten Oberfläche. Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx).








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