Goniophotometer und Spektroradiometer

Ein Goniophotometer ist ein Messgerät zur Bestimmung der Lichtverteilung von Leuchten, Lampen und LED-Modulen. Es misst Lichtstärkeverteilung, Lichtstrom und andere photometrische Eigenschaften, um die Qualität und Effizienz einer Lichtquelle zu bewerten.

Ein Goniophotometer misst die Lichtverteilung einer Lampe oder Leuchte durch schrittweise Rotation um verschiedene Achsen. Ein Sensor erfasst dabei die Lichtstärke aus unterschiedlichen Winkeln, um eine vollständige 3D-Kennlinie der Lichtemission zu erstellen.

Die Goniophotometrie liefert detaillierte Daten über die Lichtverteilung, die für die Lichtplanung, Produktentwicklung und Zertifizierung von Leuchten essenziell sind. Sie ermöglicht eine genaue Bewertung von Lichtstrom, Intensitätsverteilung und Blendwerten.

Goniophotometer lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: nach ihrer Messgeometrie (CIE-Typ A, B, C) und nach ihrer mechanischen Umsetzung (Spiegel- oder drehbare Goniophotometer).

1. Einteilung nach CIE-Typen

• Typ A: Die Lichtquelle bleibt stationär, während der Sensor um sie rotiert. Dieser Typ wird hauptsächlich für gerichtete Lichtquellen wie Fahrzeugscheinwerfer oder Projektoren verwendet.
• Typ B: Die Lichtquelle dreht sich um eine vertikale Achse, während der Sensor stationär bleibt. Dieser Typ wird häufig für Straßenleuchten und Flächenstrahler genutzt, da diese in der Praxis meist horizontal montiert sind.
• Typ C: Die Lichtquelle rotiert um eine horizontale Achse, während der Sensor stationär bleibt. Dies ist der Standard für Allgemeinbeleuchtung, wie LEDs, Innenraumleuchten oder Glühlampen.

2. Einteilung nach mechanischer Umsetzung

• Spiegel-Goniophotometer: Der Sensor bleibt stationär, während ein Spiegel das Licht zur Messung reflektiert. Diese Bauweise ermöglicht kompakte Messsysteme und kann die Messzeit verkürzen.
• Drehbare Goniophotometer: Die Lichtquelle wird direkt um verschiedene Achsen bewegt, während der Sensor die Lichtverteilung erfasst. Diese Methode wird oft als präziser angesehen, da keine Spiegelverluste auftreten.

Die Wahl des geeigneten Goniophotometers hängt von der spezifischen Anwendung ab. Während die CIE-Typen definieren, wie die Messung durchgeführt wird, bestimmt die mechanische Umsetzung die Effizienz und Genauigkeit der Messung.

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Ein Goniophotometer kann folgende Werte erfassen:

• Lichtstärkeverteilung (cd)
• Gesamtlichtstrom (lm)
• Farbtemperatur (CCT)
• Farbort in der CIE-Normfarbtafel
• Farbwiedergabeindex (CRI)
• Spektrale Verteilung

Diese Werte sind entscheidend für die lichttechnische Bewertung einer Leuchte.

Wichtige Normen für die Goniophotometrie sind:

• IES LM-79 (für LED-Leuchten in Nordamerika)
• CIE 121 (internationale Standards für Goniophotometer)
• EN 13032 (europäische Norm für Lichtmessungen)
• IES TM-30 (erweiterte Farbmessmethodik)

Diese Normen stellen sicher, dass Messungen vergleichbar und reproduzierbar sind.

Eine Ulbrichtkugel wird zur Messung des gesamten Lichtstroms einer Lichtquelle verwendet, indem sie das gesamte abgestrahlte Licht in alle Richtungen einfängt und gleichmäßig über ihre Innenfläche verteilt. Sie liefert integrierte photometrische und spektrale Daten, wie den Gesamtlichtstrom [lm], die spektrale Leistungsdichte und Farbkennwerte. Ulbrichtkugeln eignen sich besonders für schnelle, wiederholbare Messungen der Gesamtlichtleistung von LEDs, Lampen und Leuchten, insbesondere in Labor- und Produktionsumgebungen.

Ein Goniospektrometer bietet jedoch einen entscheidenden Vorteil: Es misst nicht nur die spektralen Eigenschaften wie eine Ulbrichtkugel, sondern zusätzlich auch die Lichtverteilungskurve. Das bedeutet, dass es neben dem Gesamtlichtstrom auch die räumliche Lichtverteilung sowie spektrale Veränderungen über den Abstrahlwinkel (Color over Angle) erfassen kann. Diese Informationen sind besonders wichtig für Anwendungen, bei denen die Richtung der Lichtemission eine Rolle spielt, wie z. B. bei Scheinwerfern, Straßenleuchten oder Display-Hintergrundbeleuchtungen.

Für LEDs ist eine genaue Lichtverteilungsmessung entscheidend, da LEDs gerichtetes Licht erzeugen. Die Goniophotometrie ermöglicht:

• Optimierung von Linsen und Reflektoren
• Qualitätskontrolle in der Produktion
• Vergleich verschiedener LED-Module
• Validierung von Lichtsimulationen

Durch präzise Messungen können LEDs effizienter und normkonform eingesetzt werden.

Ein Goniophotometer misst die lichttechnischen Eigenschaften einer Lichtquelle, insbesondere die Lichtstärkeverteilung (Candela-Verteilung) in verschiedenen Winkeln. Es liefert photometrische Messwerte, die an die Helligkeitswahrnehmung des menschlichen Auges angepasst sind, wie Lichtstärke [cd] und Lichtstrom [lm]. Goniophotometer werden häufig in der Lichttechnik für Lampen, Leuchten oder Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt.

Ein Goniospektrometer bietet neben den photometrischen Daten auch spektrale Informationen und ermöglicht somit eine umfassendere Analyse der Lichtquelle. Es misst die spektrale Strahldichte oder spektrale Lichtstärke und liefert zusätzliche Daten wie Farbtemperatur, spektrale Zusammensetzung und Farbwiedergabeindex. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die spektrale Qualität des Lichts eine wichtige Rolle spielt, z. B. bei LEDs, Displays oder speziellen Beleuchtungslösungen.

Der Vorteil eines Goniospektrometers liegt also in der Kombination aus photometrischen und spektralen Messwerten, wodurch eine detailliertere Bewertung der Lichtquelle möglich ist.