Neuartige Lichtleiter-Einkoppeloptik mit Photometer und Radiometer am Roboter-Goniophotometer

Zur Bestimmung photometrischer Größen wie Lichtstärke und Lichtstrom unterschiedlichster Lichtquellen werden herkömmlicherweise Photometer, teilweise aber auch Spektrometer eingesetzt. Als spektral integrierende Messsysteme weisen Photometer - je nach Güte - kleine Abweichungen vom angestrebten genormten Hellempfindlichkeitsgrad V(λ) auf. Die Wirkung dieser Abweichungen auf das Messergebnis kann durch die Kenntnis der Strahlungsfunktion der Lichtquelle (spektrale Verteilung des Lichts) einerseits und der relativen spektralen Empfindlichkeit des verwendeten Photometers andererseits in der Regel mit kleiner resultierender Messunsicherheit korrigiert werden. Lediglich im Falle des Glühlampenlichts sind deutlich einfachere Verfahren anwendbar. Werden ausschließlich Spektrometer zur Bestimmung photometrischer Größen eingesetzt, ist - bedingt durch das Messprinzip - mit einer wesentlich höheren Messunsicherheit zu rechnen. Die PTB verfolgt daher generell den Weg der Photometrie mittels spektral korrigierter Photometer. Aus der Strahlungsfunktion lassen sich neben dem nötigen spektralen Korrekturfaktor weitere colorimetrische Kennzahlen wie Farbort, ähnlichste Farbtemperatur und dominante Wellenlänge berechnen.

In der Praxis sind daher zwei Arbeitsschritte nötig, um zunächst die Photometerdaten und anschließend die spektralen Daten zu ermitteln. Dies macht sich insbesondere im Falle der Goniophotometrie nachteilig bemerkbar, da hier die Brennzeiten (typisch 1,5 h) der zu kalibrierenden Lichtquellen verdoppelt werden. Die neue Lichtleiter-Einkoppeloptik mit konzentrisch positioniertem Photometer, erlaubt es nun, sowohl die Strahlungsfunktion mit einem Spektrometer als auch die photometrischen Größen simultan und richtungsidentisch zu erfassen. Weiterhin ermöglicht die hohe Empfindlichkeit beider Systeme den Einsatz in der Goniophotometrie der PTB, da hier eine gute spektral räumliche Auflösung nur möglich ist, wenn nötige Integrationszeiten bzw. zugehörige Wegstrecken des Spektrometers kurz genug gewählt werden können. Die Abbildung 1 zeigt die Schnittdarstellung der Lichtleiter Einkoppeloptik mit Photometer, wobei das konzentrisch hinter der zentralen Streuscheibe angebrachte Photometer auch durch ein Radiometer ersetzt werden kann. Der eigentliche Strahlengang kann der Abbildung 2 entnommen werden.

Abb. 1: Schnittdarstellung Lichtleiter Einkoppeloptik mit Photometer und Radiometer

Abb. 2: Strahlengang Lichtleiter Einkoppeloptik mit Photometer und Radiometer