Logo of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Höchstleistungs-LED-Transfernormal

08.12.2013

Halbleiterbasierte Lichtquellen mit hohem Lichtstrom, so genannte High-Power-LED, dominieren zunehmend nahezu alle Bereiche der Beleuchtungstechnik. Die industrielle Entwicklung und Produktion derartiger LED erfordern aber auch den Transfer photometrischer, radiometrischer und spektroradiometrischer Größen vom NMI in die Industrie mit Hilfe ähnlich leistungsstarker LED-Transfernormale. In der PTB wurde jetzt ein Höchstleistungs-LED-Transfernormal entwickelt und befindet sich zurzeit in der Erprobung. 

Die Bedeutung halbleiterbasierender Lichtquellen mit hohem Lichtstrom, wie z.B. High-Power-LEDs, nimmt in nahezu allen Bereichen der Beleuchtungstechnik zu und verdrängt zunehmend herkömmliche Lichtquellen mit schlechterer Energieeffizienz. Die industrielle Entwicklung und Produktion derartiger LEDs erfordert auch den Transfer photometrischer, radiometrischer und spektroradiometrischer Größen wie Lichtstärke, Lichtstrom oder farbmetrische Kennzahlen von NMIs in die Industrie. Dies geschieht am vorteilhaftesten durch eine Substitutionsmethode mit Hilfe ähnlich leistungsstarker LED-Transfernormale. Die Entwicklung derartiger LED-Transfernormale wird von der PTB seit vielen Jahren erfolgreich betrieben, ihr Aufbau und ihre Verwendung in der Photometrie kann beispielhaft [1,2] entnommen werden. Mit dem neuen Höchstleistungs-LED-Transfernormal stehen jetzt verschiedene LED-Transfernormale für einen Lichtstromwertebereich vom ca. 0,010 lm bis ca. 2500 lm zur Verfügung. Abb. 1 zeigt das neue Höchstleistungs-LED-Transfernormal. Es besteht aus der auf einer gut wärmeleitenden Adapterplatte montierten LED, welche mit einem Peltier-Element thermisch verbunden ist. Verschiedene LEDs können mit Hilfe von Adapterplatten ausgewechselt werden. Die Verlustleistung der LED wird sekundärseitig über eine Heatpipe mit Lüfter abgeführt. Im Gegensatz zu den bisherigen LED-Transfernormalen wird keine externe Regelungseinrichtung zur Temperaturstabilisierung der LED benötigt. Die zugehörige Regelungselektronik für das Peltier-Element ist in das Gehäuse des LED-Transfernormals integriert (Abb. 1, rechts). Die Backplane-Temperatur der LED wird dabei über einen Temperatursensor, welcher in der Adapterplatte eingelassen ist, bestimmt und über das Peltier-Element geregelt. Wichtige Betriebsparameter der LED, wie Betriebsstrom, räumliche Lage, Temperatur und Brennzeit werden ebenfalls erfasst und auf einer Mikro-SD Speicherkarte abgelegt. Die hier gezeigte LED zeichnet sich durch eine Lambert-ähnliche Abstrahlcharakteristik aus (Abb. 2). Dies ermöglicht sowohl den Einsatz als Transfernormal für die Lichtstärkeeinheit Candela auf der optischen Bank, als auch als Transfernormal für die Lichtstromeinheit Lumen im Goniophotometer oder Ulbrichtkugel.

Abbildung 1: Höchstleistungs-LED-Transfernormal

Abbildung 2: Räumliche Lichtstärkeverteilung


Literatur:

[1]        GERLOFF, T. 2012, Development of a new High-Power LED Transfer Standard, PROCEEDINGS of CIE 2012 “Lighting Quality”, Hangzhou, China

[2]        LINDEMANN, M. 2009. Photometry and Colorimetry of Reference LEDs by Using a Compact Goniophotometer, MAPAN – Journal of Metrology Society of India, Vol. 24, No 3, pages 143-152, New Delhi, India