Analyse von der LED bis zur kompletten Leuchte

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Kernmessgerät ist das Spektralradiometer

Das Spektralradiometer CAS 140CT-156 von Instrument Systems ist auf Referenzmessungen in der Industrie bei 24-stündigem Dauerbetrieb ausgelegt. Es misst im Millisekundenbereich die spektrale Leistungsverteilung einer Lichtquelle von 1100 nm im Infrarot über das sichtbare Licht bis in den UV-Bereich bei 300 nm – und zwar mit einem Datenpunkt-Intervall von 0,8 nm über einen sehr hohen Intensitätsmessbereich von neun Dekaden hinweg, was einem Dynamik-Bereich von 1:1.000.000.000 entspricht.

Die gesamte Messwertausgabe erfolgt über USB-Bus. Das Gerät misst lediglich die radiometrische Leistung. Zur Bestimmung der photometrischen Leistung bewertet die Software die radiometrischen Spektral-Messdaten anhand der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges und gibt den Lichtstrom in der Einheit Lumen aus. Über ein Plug-In steuert die Software SpecWinPRO ein Source-Meter von Keithley, so dass sich der gesamte Messprozess per Software steuern lässt: von der elektrischen Ansteuerung der LED bis zu den Details der Datenausgabe beziehungsweise Datenaufbereitung. Das zu messende Licht gelangt jeweils über CIE-konforme Einkoppel-Optiken und einen Lichtwellenleiter in das Analysegerät.

Die Intensitäts-Peaks und die spektrale Verteilung

Im Fokus der Untersuchungen stehen die Lage von Intensitäts-Peaks sowie die spektrale Verteilung, der Farbwiedergabeindex CRI und die Farbtemperatur. So besagt der CRI-Wert, wie ein Objekt bei der Bestrahlung mit einem bestimmten Licht wirkt. Die Natriumdampflampen sind sehr effizient und liefern für ihren elektrischen Leistungsverbrauch einen hohen, in Lumen gemessenen Lichtstrom und damit eine hohe Lichtausbeute.

Allerdings emittieren Natriumdampflampen relativ monospektral mit gelblichem Licht. Analog dazu weisen diverse Leuchtdioden gewisse farbtechnische Kompromisse auf, die sich mittlerweile sehr gut kompensieren lassen, so dass LED-Leuchten bei geschicktem Design durchaus Licht mit einem hervorragenden Farbwiedergabe-Index von über 90 erzeugen können. Zur Abstimmung derartiger Lichtquellen sind jedoch eine 4π-Ulbricht-Kugel sowie ein Spektralradiometer erforderlich.

Mit einem Goniophotometer lässt sich die winkelabhängige Abstrahlcharakteristik von Einzel-LEDs und kleineren LED-Modulen mit einer Winkelauflösung von 0,1° über den gesamten Halbraum in Abstrahlrichtung der LED hinweg ermitteln. In Kombination mit dem Spektralradiometer lassen sich diverse spektrale Parameter wie Farbkoordinaten oder Farbtemperatur winkelabhängig vermessen.

LEDs und LED-Module mit einem Source-Meter ansteuern

Bei Messungen in einer Ulbricht-Kugel können geometrisch bedingte Messfehler auftreten. Das vollautomatisch gesteuerte Goniophotometer bestimmt präzise die Strahlungsleistung sowie den Lichtstrom und damit den Lichtausbeute-Quotienten, der in der Maßeinheit lm/W angegeben wird. Die Aufbereitung der Messdaten des Goniophotometers übernimmt die Software SpecWinPRO, die dann in den Exportformaten IES und EULUMDAT für die weitere Verarbeitung zur Verfügung stehen.

Die LEDs und LED-Module unter Testbedingungen werden über das Source-Meter 2440 von Keithley angesteuert. Aufgrund der geschlossenen Anordnung einer Ulbricht-Kugel ist eine Kühlung der Leuchtmittel nur bedingt möglich. Deshalb wird das Source-Meter per Software so gesteuert, dass die LED nur während der Messung leuchtet. Gleichzeitig ist das Sourcemeter Volt- und Amperemeter, das die Strom-, Spannungs- und Leistungsdaten an die Mess-Software übergibt.

Hot-Spots auf Leiterplatten erkennen

Mit einer Wärmebildkamera lassen sich heiße Stellen, sogenannte Hot-Spots auf Leiterplatten rechtzeitig erkennen. Damit lässt sich eine sinnvolle Ableitung von Verlustwärme optimieren. Zusätzlich sind noch zwei Beleuchtungs-Messgeräte im Labor: ein Leuchtdichte-Messgerät und ein Luxmeter. Das Leuchtdichte-Messgerät, auch Leuchtdichte-Kamera, visiert Objekte an, um aus der Ferne entsprechende Leuchtdichte-Messungen in cd/m² zu ermitteln.

Der Erfassungswinkel der Leuchtdichte-Kamera beträgt 1°, was eine sehr genaue Auswahl der Messpunkte beziehungsweise der anvisierten Pixel gestattet, wobei der Abstand zum Messobjekt zwischen 34 cm und unendlich liegen kann. Mit dem Luxmeter können Anwender die in Lux gemessene Beleuchtungsstärke an Arbeitsplätzen sowie auf sonstigen Flächen ermitteln.

* Bruce Lynch ist Vertical Segment Director EBVLightSpeed.

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