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Goniophotometrie

Arbeitsgruppe 4.15

Profil

Die Arbeitsgruppe 4.15 richtet ihren Fokus auf die Darstellung und Weitergabe der photometrischen Einheiten für den Lichtstrom und der damit verbundenen colorimetrischen Kenngrößen wie beispielsweise Verteilungstemperatur, ähnlichster Farbtemperatur und Farbwertanteilen nahezu beliebiger Lichtquellen wie Glühlampen, Entladungslampen, weißer und monochromer LEDs, aber auch organischer LEDs regelmäßig in der Form als Transfernormale.
Eine teils historisch gewachsene enge Zusammenarbeit mit der Industrie und anderen NMIs erlaubt die kontinuierliche Anpassung und Weiterentwicklung der verwendeten Messsysteme und Methoden.  
Weitere Aufgaben sind:

  • Beratung der Industrie zu messtechnischen Fragestellungen
  • Unterstützung der Industrie bei der Entwicklung von z. B. LED-Transfernormalen
  • Durchführung von Begutachtungen z. B. als Fachbegutachter für die DAkkS (Deutsche Akkreditierungsstelle)
  • Teilnahme an internationalen Vergleichen im Rahmen des CCPR, von EURAMET und von anderen Organisationen 

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Forschung/Entwicklung

Das Prinzip der Goniophotometrie ist unabhängig von der technischen Realisierung der unterschiedlichen Goniophotometertypen. Ein Goniophotometer misst die räumliche Verteilung der Beleuchtungsstärke E(r,θ, φ) auf einer geschlossenen Hüllfläche mittels V(λ)-angepasstem Photometer für alle Richtungen (θ, φ) der Lichtausstrahlung im vollen Raumwinkel (4π sr) um die Lichtquelle herum. Seit mehr als 50 Jahren werden in der PTB hierzu nötige Messsysteme entwickelt, genutzt, verbessert und an neue Messaufgaben angepasst [1]. Höhepunkte dieser Entwicklung sind das aktuell verwendete Roboter-Goniophotometer [2] (Abb. 1) und das neue LED-Goniophotometer (Abb. 2) zur Kalibrierung auch von LED-Transfernormalen hoher Masse (mmax ≈ 15 kg).

Abbildung 1: Roboter-Goniophotometer

 

Abbildung 2: LED-Messplatz


Im Bereich Einheitentransfer mittels LEDs einwickelt die Arbeitsgruppe 4.15 permanent geeignete LED-Transfernormale im Bereich von einigen lm bis hin in den klm Bereich. Der Markt für Solid-State-Lighting Produkte entwickelt sich nach wie vor rasant, so dass neben klassischen LED-Transfernormalen für den Lichtstrom auch Transfernormale für die Variation von räumlichen, spektralen und temporalen Eigenschaften, vereinigt in einem Transfernormal, nachgefragt werden. Ein erstes derartiges Transfernormal entwickelt und hergestellt und befindet sich derzeit u.a. im Rahmen des „EMRP ENG62 MESaIL“ Projekts in der Erprobung.

[1] PTB-Mitteilungen, Heft 4, 2015, Seiten 18-30 und 31-38
https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/publikationen/ptb_mitteilungen/mitt2015/Heft4/PTB-Mitteilungen_2015_Heft_4.pdf

[2] Robot Goniophotometry at PTB, Metrologia 52, pages 167-194, Bristol, UK
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0026-1394/52/2/167/pdf

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Dienstleistungen

  • Photometrische und goniocolorimetrische Kalibrierungen
  • Goniophotometrie, Goniospektroskopie und Goniocolorimetrie für mittelgroße Strahler bis 2 m Länge
  • Messbetrieb des Roboter-Goniophotometers (Mess-Durchmesser bis 6 m) für photometrische Messungen und in benachbarten UV- und IR-Spektralbereichen.
  • Goniophotometrie/Goniocolorimetrie für LEDs
  • Untersuchung des Abstrahlverhaltens von LEDs

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Informationen

Roboter-Goniophotometer

Größe / CharakteristikBereich
Lichtstrom Φ5 lm < Φ < 1 000 000 lm
Messentfernung d1 m < d < 3 m
Lampenmasse mm < 23 kg
Überdeckter Raumwinkel Ω0 sr < Ω < 4π sr
Standardwellenlängenbereich des
Spektrometers
360 nm ≤ λ ≤ 830 nm

 

LED Goniophotometer II

Größe / CharakteristikBereich
Lichtstrom Φ0.200 lm < Φ  < 50 000 lm
Lichtstärke I0.020 cd <  I  < 4 000 cd
Messentfernung d

0.1 m < d  < 1 m  (links)

0.1 m < d  < 2,75 m  (rechts)

LED Masse m

m  < 500 g  (links)

m  < 10 kg  (rechts)

Überdeckter Raumwinkel Ω0 sr < Ω  < 4π sr
Wellenlängenbereich Spektrometer 1360 nm ≤ λ ≤ 830 nm
Wellenlängenbereich spektrometer 2750 nm ≤ λ ≤ 1050 nm

 

 

Beide Teile des LED Goniophotometers II nutzen die selben Photometer und Spektrometereingangsoptiken, welche auf einem drehbaren Rad montiert sind. Zur Messung von Strahlstärken und Strahlungsleistungen steht auch ein ungefilterter Silizium Empfänger (Radiometer) zur Verfügung. Ein drittes Spektrometer eröffnet künftig die Messung von LEDs im UV Bereich.

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