31.12.2007
Wie viel Licht eine Lampe insgesamt in alle Richtungen abstrahlt wird durch ihren Lichtstrom ausgedrückt. Um den für die Bestimmung der Energieeffizienz von Lampen notwendigen Lichtstrom schnell zu ermitteln, werden vor allem von der Lampenindustrie sog. Ulbrichtkugeln eingesetzt.
Üblicherweise befindet sich an einer Stange in der Mitte der Ulbrichtkugel eine E27-Lampenfassung, in die nacheinander die Lichtstromnormallampe und die zu kalibrierende Lampe eingeschraubt werden. Das indirekt auf den Messkopf fallende Licht erzeugt einen Photostrom, der im Idealfall proportional zu dem von der Lampe abgestrahlten Lichtstrom ist. Eine Voraussetzung dafür ist, dass jeder Teillichtstrom in gleichem Maß zum Photostrom beiträgt unabhängig von der Richtung, in der er abgestrahlt wird. Dies ist jedoch aufgrund der in die Kugel eingebrachten Gegenstände (z.B. Lampenhalter und Shutter, der eine direkte Beleuchtung des Messkopfes verhindert), bei einer ungleichmäßigen Beschichtung der Kugel sowie bei einer im Laufe der Zeit nicht zu verhindernden Verstaubung insbesondere der unteren Kugelhälfte nicht der Fall. Um diesen Umstand zu berücksichtigen, muss man a) sich beim Vergleich auf Lampen mit gleicher Abstrahlungscharakteristik beschränken oder b) die Messunsicherheit erhöhen oder am besten c) mit einem Kugelscanner (eine Lampe, die motorisiert in alle Raumrichtungen gedreht werden kann) die Homogenität der Kugel messen und daraus zusammen mit den Abstrahlungscharakteristiken der beiden zu vergleichenden Lampentypen einen Korrekturfaktor bestimmen.
Methode c) war für die meisten Nutzer aber bislang nicht praktikabel, weil dazu der Lampenhalter aus der Ulbrichtkugel ausgebaut werden musste und durch einen Halter für den Kugelscanner ersetzt werden müsste, da dieser zusätzlich zu der vorhandenen Stromversorgung der Lichtquelle und der Motoren auch noch Steuerleitungen für die Befehlsübermittlung und Winkelabfrage benötigte.
Um eine räumliche Charakterisierung der Ulbrichtkugel auch ohne Umbau zu ermöglichen, wäre es ideal, wenn der Kugelscanner direkt in die vorhandene zweipolige Lampenfassung geschraubt werden könnte, in die sonst die Normallampen hineingeschraubt werden. Hierfür wurden Verfahren entwickelt, die es ermöglichen, einen Kugelscanner direkt in eine zweipolige Lampenfassung einzubauen und trotzdem Informationen zwischen Kugelscanner und Messprogramm zu übermitteln. Eines wurde in Zusammenarbeit mit einer Firma beim Bau eines portablen E27-Kugelscanner umgesetzt. Die Informationsübermittlung erfolgt mit einer auf die Versorgungsspannung aufmodulierten hochfrequenten Wechselspannung über die vorhandenen Zuleitungen.
Dieser neuartige Kugelscanner kann praktisch in jeder Ulbrichtkugel mit E27-Fassung genutzt werden und ermöglicht es so vielen Firmen erstmalig, Ihre Ulbrichtkkugeln ohne großen Aufwand abzuscannen. Zusammen mit den Abstrahlungscharakteristiken der zu vergleichenden Lampentypen kann jetzt ein wichtiger Korrekturfaktor mit bisher unerreichter Messunsicherheit bestimmt werden.
Bild 1: Kugelscanner, der einfach in die sonst für die Normallampen verwendete E27- Lampenfassungen eingeschraubt werden kann. Durch diese Neuentwicklung ist es für die Lampen- und Beleuchtungsindustrie wesentlich einfacher bzw. erstmalig möglich geworden, einen wesentlichen Messunsicherheitsbeitrag ihrer Lichtstrommessungen zu reduzieren.