Leuchtsphären - Instrument Systems

Sensorik + Messtechnik Spektrometer
Leuchtsphären
We bring quality to light.
Bild 1: Das Goniophotometer
LGS 350 bewegt die γ-Achse
rüttelfrei mit bis zu 34 °/s.
Energieeffizienz- und goniophotometrische Messungen von LED-Leuchten
Prüfberichte zur ErP-Richtlinie für alle LED-Produkte
schnell und präzise erstellen oder kostengünstige goniophotometrische Messungen nach internationalen
Standards durchführen: Instrument Systems bietet dafür passende Lichtmesssysteme und stellt diese vor.
I
m Hinblick auf die Zukunft energieeffizienter Lichtlösungen
in Gebäuden lassen sich Goniophotometer oder -spektral
radiometer von Instrument Systems in vielfältigen Applikationen zur hochpräzisen und schnellen Prüfung von LED-
Modulen unterschiedlichster Größe einsetzen. Während das
LGS 350 bis zu 70 cm große Prüflinge mit maximal 8 kg Gewicht
vermessen kann, nimmt das größere LGS 1000 bis zu 2 m große
Prüflinge mit maximal 50 kg Gewicht auf. Die Goniometereinheiten können je nach Aufgabenstellung auch mit einem Spektralradiometer, einem Photometer und weiteren Messmitteln
kombiniert werden. Die Probenplatte am Schwenkarm ermöglicht eine mechanisch wie auch elektrisch vielseitige und kundenspezifische Adaptierung von Prüflingen. Im Folgenden werden die beiden Goniophotometer sowie Messzubehör, MessSoftware und Wissenwertes zu Messmethoden vorgestellt.
Neue Produktmerkmale
Das neu optimierte Design des LGS 350-Systems (Bild 1) führt
bei absoluter Rüttelfreiheit zu einer Steigerung der Verfahrgeschwindigkeit der γ-Achse um 85 % auf 34°/s. Gegenüber bisherigen Messlösungen bedeutet die laut CIE-S-025 zugelassene
Höchstgeschwindigkeit von 0,25 m/s für den Nutzer stark erhöhte Durchsätze bei gleichbleibender hoher Präzision der Messungen. Über ein Zusatzmodul der etablierten Spec-Win-Pro-Software stehen umfassende ErP-Tests zur Erstellung von Prüfberichten nach der EU-Richtlinie zur Verfügung.
Das mit einem speziellen Adapter erweiterte LeuchtenwenderGoniophotometer LGS 1000 (Bild 2) ermöglicht ein innovatives
Brennlage-Korrekturverfahren für Messungen an großen SSLLeuchten im Fernfeld. Die sogenannte Hilfsphotometer-Methode ermöglicht hochgenaue Messungen, die dem neuen internationalen Standard CIE-S-025 entsprechen. Das LGS 1000 stellt
mit der Brennlagekorrektur eine kostengünstigen Alternative zu
großen und teuren Drehspiegel-Goniophotometern dar und hilft
die Zuverlässigkeit und Qualität von SSL-Produkten (Solid State Lighting) weiter zu verbessern.
Goniophotometrische Messungen
Das LGS 1000 eignet sich ideal für die Bestimmung der winkelabhängigen Abstrahlcharakteristik von großen LED-Modulen,
SSL-Produkten sowie konventionellen Lampen und Leuchten.
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elektronik journal 02/2016
LGS 350
Goniophotometer
Es kann sowohl zusammen mit einem Photometer als klassisches
Goniophotometer als auch mit einem Spektrometer als hochwertiges Goniospektralradiometer betrieben werden. Auf diese Weise können alle wichtigen Kenngrößen wie räumliche Lichtstärkeverteilungen, Lichtstrom, Farbkoordinaten und sogar der Farbwiedergabeindex mit höchster Präzision gemessen werden.
Umfangreiche Messsoftware Spec Win Pro steuert dabei den
Messablauf und erleichtert die Auswertung der Messdaten.
Schwenkbereich des LGS 1000
Durch die Bauweise mit horizontaler optischer Achse gemäß des
C-γ-Koordinatensystems (CIE 121-1996) bildet das LGS 1000
einen sehr kompakten Messplatz für winkelabhängige Kenngrößen. Trotz seiner beeindruckenden Abmessungen passt es in ein
Labor mit Standarddeckenhöhe und grenzt sich dadurch von
großen und komplizierten Drehspiegel-Goniophotometern ab.
Der Winkelbereich der voll rotierbaren C-Achse erstreckt sich
von -90° bis +270°. Die γ-Achse lässt sich um ±165° drehen. Zwei
synchron gesteuerte Servomotoren mit Präzisionswinkelgebern
ermöglichen eine sehr feine Winkelauflösung von 0,01° und
sorgen für eine simultane und vibrationsarme Bewegung beider
Achsen. Die Reproduzierbarkeit der Probenpositionierung ist bei
Nennbelastung kleiner als 0,1°. Die komplette Goniometereinheit
ist schwarz beschichtet, um Oberflächenreflexe zu vermeiden.
Eck-Daten
Goniophotometrische Messungen eignen sich ideal, um LED-Produkte
schnell und präzise nach ErP-Richtlinie oder anderen internationalen
Standards zu prüfen. Instrument Systems bietet hierfür zwei Goniophotometer sowie unfangreiches Messzubehör und Mess-Software
an und vermittelt Wissenwertes zu den Messungen.
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Bilder: Instrument Systems
Sensorik + Messtechnik Spektrometer
Bild 2: Mit einem speziellen Adapter für das
LGS 1000 erfolgt die nach CIE-S-025 geforderte
Korrektur der Brennlage schnell und einfach.
Bild 3: Eine Integration der Beleuchtungsstärke E über eine sphärische Oberfläche
ergibt den Gesamtlichtstrom Φ.
Steuern und Auswerten per Software
Die Steuerung des Messablaufs erfolgt durch die Messsoftware
Spec Win Pro in zwei unterschielichen Verfahren. Beim SequenzModus wird die Abstrahlcharakteristik des Prüflings in bestimmten Winkelabständen auf beiden Achsen aufgenommen. Winkelbereich und Messintervall sind frei bestimmbar ,aber für alleMessschritte gleich groß. Der Mess-Serien-Modus hingegen
ermöglicht Messungen in einer beliebig definierbaren Winkelabfolge. Die Intervallschritte sind innerhalb eines Winkelbereiches variabel und frei wählbar. In beiden Fällen regelt die Software die Ansteuerung des Prüflings und nimmt auch elektrische
Messdaten auf. Spannung, Stromstärke, Einschalt- und Einbrenndauer sowie die Sequenzabfolge sind speicherbare Voreinstellungen und können für wiederkehrende Messaufgaben, wie
zum Beispiel der Test nach Ökodesign-Richtlinie und Energieeffizienz-Kennzeichnung, erneut abgerufen werden.
Die Software verfügt über fünf verschiedene Darstellungsmöglichkeiten der räumlichen Abstrahlcharakteristik: radial,
halb-radial, kartesisch, sphärisch und 3D (Bild 3). Damit können
sämtliche photometrische, radiometrische, farbmetrische und
spektrale Messdaten in allen Darstellungsformen abgebildet
werden. Die Auswertung und Aufbereitung der Messdaten ist
äußerst flexibel und vielfältig. Neben der Möglichkeit das Messfenster an die jeweilige Applikation anzupassen, steht auch ein
Export-Manager für die Erstellung kundeneigener, frei konfigurierbarer Messprotokolle zur Verfügung. Für die Beleuchtungsindustrie lassen sich wichtige Formate wie IES und Eulumdat
erzeugen, um sie in Simulationsprogrammen zu verwenden.
Lichtstromintegration
Die Bestimmung von Strahlungsleistung oder Lichtstrom durch
Integration der Strahl- oder Lichtstärke mit einem Goniophotometer stellt eine der genaueste aller Möglichkeiten dar. Diese
Methode wird von führenden Nationallabors bevorzugt und ist
beispielsweise Voraussetzung für die Kalibrierung von Lichtstrom-Normal-Lampen, welche die Referenzwerte für andere
Messverfahren liefern.
Die Messung des Lichtstroms mit einem Goniophotometer
ist im Vergleich zur Verwendung von Ulbricht-Kugeln zwar
deutlich zeitintensiver, dafür aber sehr viel genauer. Bei diesem
Verfahren werden die Einzelspektren aller Winkelpositionen
aufsummiert (Bild 3). Dadurch ist eine echte Integration der
gesamten spektralen Strahlungsleistung und damit die exakte
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Bild 4: Das Goniospektralradiometer erfasst die
3D-Farbtemperaturverteilung einer Leuchte.
Berechnung von farbmetrischen Kenngrößen gewährleistet.
Das absolute Messverfahren benötigt außerdem kein Lichtstromnormal als Referenzwert, wie es beim Einsatz von UlbrichtKugeln der Fall ist.
Ein Goniophotometer lohnt sich, wenn die Kenngrößen Lichtstärkeverteilung und Lichtstrom gleichermaßen interessant sind,
wie beispielsweise in der Allgemeinbeleuchtung. Sinnvoll ist
dieses Messverfahren auch wenn Lampen mit unterschiedlichen
Lichtstärkeverteilungen gemessen oder sogar kalibriert werden
sollen. Bei der Bestimmung von Kenngrößen wie Teillichtstrom
oder Halbwertswinkel von Lichtquellen, wie bei der Charakterisierung nach Energieeffizienz, ist eine goniophotometrische
Messung hingegen kaum verzichtbar.
Passendes Messzubehör
Der Lichtstromintegrator ist ein optionales Zubehör und bietet
die Möglichkeit, Leuchtmittel in ihrer erforderlichen Brennlage
schnell und platzsparend zu charakterisieren. Während der Messung bewegt sich der Detektor auf einer Kugelhüllfläche um den
in seiner Position unveränderlichen Prüfling.
Vorteilhaft ist beim Lichtstromintegrator, dass er die Messung
des Lichtstroms beschleunigt, vereinfacht und die vorgeschriebene Brennlage berücksichtigt. Bei kleinen Lichtquellen können
zusätzlich Lichtstärkeverteilungen sowie photo- und farbmetrische Abstrahlcharakteristiken in frei konfigurierbaren Brennlagen gemessen werden.
Es gibt zwei alternative Ausführungen des Lichtstromintegrators. Eine Version nutzt ein Photometer als Detektor und ist
dabei sehr schnell und kostengünstig. Die zweite Variante vereint
Photometer und Spektralradiometer und bietet eine genaue spektralradiometrische Ermittlung aller Kenngrößen.
Analog zur Standardkonfiguration ist auch bei Verwendung
des Lichtstromintegrators die Möglichkeit gegeben, den Prüfling
mit einer integrierten AC-Stromquelle zu versorgen, sowie elektrische Kenngrößen über ein integriertes Messgerät zu ermitteln.
Weitere Details finden Sie in der Online-Version dieses Beitrags
per untenstehender infoDIREKT. (jwa)
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Der Beitrag basiert auf Unterlagen von Instrument Systems.
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