23.12.2011
Ein Nahfeld-Goniophotometer ist ein Goniophotometer, mit dem Messungen im Nahfeld der Lichtquelle durchgeführt werden. Dabei wird eine Leuchtdichte-Messkamera (statt Photometerkopf) eingesetzt. Mit einem Nahfeld-Goniophotometer können Leuchtdichteverteilungen bestimmt und z.B. in Form sog. Strahlendaten weitergegeben werden. Aus der jeweiligen Leuchtdichteverteilung können darüber hinaus alle relevanten photometrischen und radiometrischen (Fernfeld-) Größen der Strahlungsquelle, z.B. Lichtstärke und Lichtstrom, abgeleitet werden.
Für Nahfeld-goniophotometrische Messungen existiert derzeit noch keine vollständige Rückführung auf die SI-Basiseinheit für die Lichtstärke, die Candela. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, hat die PTB kürzlich einen bereits existierenden LED-Messplatz für Messungen im Nahfeld erweitert. Dieser Messplatz war zunächst für die photometrische und colorimetrische Charakterisierung von LEDs im Fernfeld aufgebaut worden. Ziel der Aktivität ist u.a. die komplette Charakterisierung des Nahfeld-Goniophotometers zur vollständigen Bestimmung der Messunsicherheit.
Bild 1 zeigt das erweiterte Fern- und Nahfeld-Goniophotometer der PTB. Im Gegensatz zu einem typischen Nahfeld-Goniophotometer wird die Leuchtdichtemesskamera während der Messung fixiert und die Lichtquelle bzw. LED um die Winkel {ϑ, φ} gedreht. Um die Messzeit zu reduzieren, werden die Leuchtdichtemessungen dynamisch durchgeführt. Hierbei werden die Leuchtdichtemesskamera und die {ϑ, φ}-Achsen des Goniophotometers gleichzeitig getriggert, um die Leuchtdichtebilder und Winkelpositionen synchron zu erhalten. Für die Messung der Lichtquelle im Fernfeld wird das Photometer 2 verwendet. Um Fernfeld-Bedingung zu erreichen, kann die Lichtquelle bis zu ca. 1,8 m vom Photometer 2 entfernt angebracht werden.
Als erste “Validierung” der Nahfeld-goniophotometrischen Messungen wurden die aus Nah- und Fernfeldmessungen erhaltenen Lichtströme und Lichtstärkeverteilungen einer Hochleistungs-LED verglichen. Aus diesen Vergleichen wurden eine Abweichung der Lichtstrommessung von 0,8 % und eine mittlere Abweichung der Lichtstärkeverteilungsmessung von unter 3,0 % ermittelt.
Obwohl die ersten Ergebnisse des Nahfeld-Goniophotometers mit denen aus den Fernfeldmessungen ermutigend gut übereinstimmen, sind weitere Untersuchungen notwendig, um derartige Messungen zu optimieren bzw. die Messunsicherheit bestimmen zu können.
Fern- und Nahfeld-Goniophotometer für LEDs.
Vergleich der Messungen der Lichtstärkeverteilung einer Hochleistungs-LED, die im Fern- und Nahfeld für die Polarwinkel {ϑ, φ = 0} durchgeführt wurden.