Erklären Sie das Goniophotometer und wie unterscheidet es sich von der Ulbrichtkugel?

A LM-79 Goniophotometer ist ein Instrument zur Messung des von einem Objekt unter verschiedenen Betrachtungswinkeln reflektierten Lichts. Es gilt als etwas ähnliches Spektralphotometer mit Ulbrichtkugel.
In letzter Zeit verwendete LED-Lichtquellen sind üblicherweise gerichtete Lichtquellen mit einer ungleichmäßigen räumlichen Lichtverteilung, was den Einsatz von Goniophotometern erforderlich macht.
Eine Lambertsche Quelle ist eine, deren Licht gleichmäßig verteilt ist. Die räumliche Streuung des Lichts ist aufgrund strenger Anforderungen in der Fahrzeugbeleuchtung und -gestaltung von erheblicher Relevanz.

Was ist Goniophotometer?
Ein Licht strahlt Licht aus, wenn es eingeschaltet ist. Dieses Licht variiert in Farbton, „Stärke“ und Intensität, je nachdem, aus welchem ​​Winkel es gesehen wird. Die Wellenlänge, Phase, Frequenz, Amplitude usw. sind einige Kategorien, in die diese Attribute fallen.
Das LM-79 Goniophotometer kann den Lichtstrom einer Lichtquelle und die Lichtstärkeverteilung messen. Farbtemperatur und Farbkonsistenz können auch mit mehreren Tools gemessen werden. Mit der Verbreitung der LED-Beleuchtungstechnologie hat das Goniophotometer eine weite Verbreitung gefunden.
Lambertsche Quellen, wie sie beispielsweise von LEDs erzeugt werden, sind darauf ausgerichtet, Licht in eine bestimmte Richtung zu fokussieren. Eine gewöhnliche Glühbirne strahlt Licht in einer nahezu gleichmäßigen radialen Verteilung aus, mit ungefähr der gleichen Helligkeit in jede Richtung. Das Goniophotometer ist im Automobilbereich weit verbreitet, um die Farbtemperatur von Scheinwerfern zu analysieren und deren Legalität sicherzustellen.

Lichtstrom
Die gesamte Lichtmenge einer bestimmten Quelle wird als Lichtstrom bezeichnet. Egal, in welche Richtung Sie sich wenden. Ein Laser beispielsweise emittiert eine enorme Lichtmenge in einem punktgenauen Bereich, aber fast kein Licht in eine andere Richtung. Im Gegensatz dazu gibt eine herkömmliche Glühlampe in alle Richtungen die gleiche Lichtmenge ab. Beide Lichtquellen können die gleiche Gesamtleistung haben. Im Gegensatz zur bisherigen Glühbirne, die das Licht über einen größeren Bereich streute, konzentriert der Laser alles auf einen einzigen Punkt.

Leuchtstärke
Die Lichtstärke einer Lichtquelle ist die Gesamtlichtmenge, die in einem bestimmten Abstand und Betrachtungswinkel gesehen wird. Es ist möglich, dass die Lichtstärke des fokussierten Lichts sehr hoch ist, wenn es aus einem Winkel betrachtet wird, und nahezu nicht vorhanden ist, wenn es aus einem anderen betrachtet wird. In diesem Szenario würde der obige Laser Licht am hellsten an einer einzigen punktgenauen Stelle, aber sehr schwach oder gar nicht in eine andere Richtung emittieren. Die Beleuchtung der alten Glühbirne wäre gleichmäßig schwach, aber in alle Richtungen.

Verteilung der Farbtemperatur
Zur Bestimmung der Farbtemperaturverteilung werden bestimmte Lichtarten verwendet. Diese Temperaturen reichen von etwa 1000 Kelvin (leicht rot) bis 27000 Kelvin (sehr bläulich). Im Allgemeinen bezieht sich „warmweiß“ auf eine Farbtemperatur zwischen 2500 und 5000 Kelvin, wohingegen „kaltweiß“ auf eine Farbtemperatur zwischen 5000 und 7500 Kelvin verweist.

Farbgleichmäßigkeit
Die Eigenschaften des Lichts können sich ändern, wenn es aus verschiedenen Blickwinkeln und Entfernungen betrachtet wird. Wenn die Farbtemperatur über alle Betrachtungswinkel hinweg konsistent ist, ist die Farbgleichmäßigkeit hoch; wenn es von einem Betrachtungswinkel zum nächsten stark variiert, ist die Farbgleichmäßigkeit schlecht.

Goniophotometer-Design
Das Goniometer ist die andere Hälfte der Gleichung; es dreht und kippt die zu untersuchende Lichtquelle relativ zu einem stationären Photometer. Für eine umfassende Beschreibung der Leistung einer Lampe oder Leuchte ist die Messung der Lichtstärke über den gesamten Winkelbereich, in den die Lichtquelle strahlt, erforderlich. Dies impliziert, dass die Lichtleistung einer Leuchte im Downlighter-Stil über einen Raumwinkel von 2 pi Steradiant gemessen werden muss. Im Gegensatz dazu muss es die anderer Lichtquellen (z. B. Glühlampen) über eine ganze Kugel (4 Pi ​​Steradiant) messen.

Bewegung des Goniophotometers
Licht wird gemessen, wenn das zu testende Gerät mit einem Goniometer in den meisten kommerziellen Goniophotometern gedreht und geneigt wird, wobei der Belichtungsmesser stationär bleibt. Der „bewegte Spiegel“ Goniophotometer ist eine Variante, bei der die Lampe wiederum um ihre Azimutachse bewegt wird. Ein Spiegel um die Lampe herum leitet das Licht zu einem stationären Fotodetektor um. In einem anderen Goniophotometer wird die Lichtquelle um ihre Azimutachse gedreht. Im Gegensatz dazu sammelt eine Reihe von Fotodetektoren, die in einem Bogen um die Quelle angeordnet sind, die einfallende Strahlung.
Festkörperbeleuchtung (SSL), die auf LEDs basiert, ist oft unabhängig von der Richtung, in der sie verwendet wird. Andererseits setzt dies voraus, dass das Produkt eine gute Wärmeableitung aufweist. Unter bestimmten Umständen, wie z. B. bei Metallhalogenid-Entladungslampen, variiert die Lichtleistung etwas in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Lichtquelle um die Schwerkraft.
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Geben Sie A- und B-Bewegung ein
Goniophotometer vom Typ A und B sind funktionell gleichwertig; in beiden Fällen wird das zu testende Gerät um neunzig Grad um seine horizontale und vertikale Achse gedreht. Das relevante horizontal-vertikale Koordinatensystem für Typ A oder B (HV oder XY). Bewegungs-Goniophotometer vom Typ C bewegen das zu testende Gerät in zwei Ebenen, von denen eine als Azimutachse und die andere als Elevationsachse (oder Neigungsachse) bezeichnet wird.

Typ A- oder B-Bewegung
Während eines Scans mit a LM-79 Goniophotometer Wenn es sich entweder um Typ A oder Typ B handelt, wird das zu prüfende Gerät relativ zur Schwerkraft geneigt und ändert seine Ausrichtung (Brennposition). Bei Goniophotometern vom Typ C muss das Instrument in einem festen Winkel zum Erdmittelpunkt gehalten werden. Internationale Beleuchtungsstandards wie IES LM-79-18, EN 13032-4 und CIE S025 Schreiben Sie die Verwendung eines Goniophotometers vom Typ C zur Messung der Probe vor, um Ungenauigkeiten zu vermeiden, die durch die Neigung einer Lampe oder Leuchte im Hinblick auf die Schwerkraft verursacht werden. Darüber hinaus sollte ein Korrekturfaktor berechnet und zu den Daten hinzugefügt werden, wenn die Probe in einem anderen Winkel als der beabsichtigten Ausrichtung auf dem Goniophotometer platziert wird.

Geben Sie A/B-Bewegung ein
Bewegungs-Goniophotometer vom Typ A/B sind der Goldstandard bei der Bewertung von Produkten mit gerichteter Beleuchtung. Fahrzeugbeleuchtung und andere Transport-/Avionik-Beleuchtungs-/Signalausrüstungstests sind ein häufiger Anwendungsfall. Lampen, Leuchten und andere architektonische Beleuchtungsprodukte werden häufig mit Goniophotometern des Typs C gemessen. Einige SSL Resource-Goniophotometer des Typs C können durch den Kauf eines optionalen Zubehörsatzes in Typ-B-Bewegungen (und umgekehrt) umgewandelt werden. Aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit kann ein einziges Goniophotometer die Leistung von gerichteter Fahrzeugbeleuchtung und Architekturleuchten messen.

Wie unterscheidet sich ein Goniophotometer von einer Ulbricht-Kugel?
Ein Goniophotometer und eine Ulbricht-Kugel werden verwendet, um die Lichtintensität in einem Prozess zu messen, der als Photometrie bekannt ist. Beide haben deutliche Vorteile, die sie für bestimmte Flusstest- und Messanwendungen gut geeignet machen.
Trotz ihrer gemeinsamen Verwendung weisen beide Methoden zur Messung der optischen Leistung unterschiedliche Merkmale und Funktionsprinzipien auf. Verschiedene Instrumente untersuchen verschiedene Arten von Lichtern (oder anderen Beleuchtungsquellen). Daher ist es wichtig, dies und die offensichtlichen Unterschiede in der Funktionsweise dieser Geräte im Hinterkopf zu behalten. Hier unterscheiden sich die beiden am meisten. Die acht Hauptunterschiede zwischen einer Ulbrichtkugel und einer LM-79 Goniophotometer werden unten diskutiert.

Unterschiede zwischen einem Goniophotometer und einer Ulbrichtkugel
Was ist ein Goniophotometer?
Ein Goniophotometer ist ein Photometer, mit dem festgestellt werden kann, wie stark eine Lichtquelle aus verschiedenen Betrachtungswinkeln erscheint. Es wird häufig verwendet, um die Leistung von gerichteten Lichtern wie LEDs und Autoscheinwerfern zu messen.
Es funktioniert ähnlich wie ein Photometer, außer dass es anstelle eines feststehenden Spiegels einen rotierenden Arm verwendet, um Licht zu reflektieren. Dieser Spiegel empfängt einen konstanten Lichtstrom aus einer Vielzahl von Richtungen (wenn sich der Arm dreht), was die Messung des Lichtstroms, der Intensitätsverteilung und der Effizienz der Quelle ermöglicht.

Was ist Ulbrichtkugel?
Die Leistung von unfokussierten Lichtquellen kann mit einer Integrationskugel, einem kugelförmigen Gerät, gemessen werden. Licht tritt durch mikroskopisch kleine Löcher in die Kugel ein, wird von der Innenbeschichtung reflektiert und nach dem Diffusionsprinzip gleichmäßig im Inneren verteilt. Die Flussmessung und viele andere Operationen werden dadurch ermöglicht.
Der Begriff „Coblentz-Quadrat“ kann austauschbar mit „Integrationskugel“ oder „Ulbricht-Kugel“ verwendet werden. Der innere Aufbau des letzteren ist reflektiv, im Gegensatz zum diffusen des ersteren, der in der Ulbricht-Kugel verwendet wird. Der kritischste Teil des Kalibrierungsverfahrens ist die Innenverkleidung der Kugel.

Messung der Gesamtleistung
Der Hauptvorteil einer Ulbricht-Kugel gegenüber einem Goniophotometer besteht darin, dass sie die gesamte Lichtstärke eines Objekts mit einem einzigen Messwert bestimmen kann. Sie müssen keine Iterationen durchführen, wenn Sie Ersteres verwenden.
Aus diesem Grund ist die Ulbrichtkugel ein äußerst gefragtes Photometriewerkzeug. LISUNDie Modelle der Ulbrichtkugeln sind auf dem neuesten Stand der Technik und gut für den Einsatz in der Industrie geeignet.

Genauigkeitsabhängigkeit
Wie bereits festgestellt, hängt die Genauigkeit einer Ulbricht-Kugel nur von der aufgebrachten Innenbeschichtung ab. Sowohl die Anzahl der Iterationen als auch die Anzahl der Punkte sind bei der Goniophotometrie von Bedeutung. Die durchschnittlichen Ergebnisse aller Wiederholungen können als grobe Schätzung verwendet werden.

Anwendungen
Diese beiden Werkzeuge werden austauschbar verwendet, um die Intensität eines bestimmten Lichtstrahls zu messen. Sie unterscheiden sich jedoch in Bezug auf die Lichtstreuung und die Information über die geografische Verteilung.
Das LM-79 Goniophotometer ist am nützlichsten für die Messung von Punktlichtquellen. Messungen mit einem solchen Messgerät sind genauer für Lichter, die nicht in alle Richtungen strahlen. Für genauere Messwerte der Umgebungslichtleistung ist eine Ulbricht-Kugel das Werkzeug der Wahl.
Angenommen, Sie möchten die Gesamthelligkeit in Ihrem Wohnzimmer messen (das wahrscheinlich mehr als eine Lichtquelle hat, z. B. eine Deckenleuchte, eine Tischlampe und möglicherweise sogar einige Weihnachtslichter). In diesem Fall können Sie dies mit Hilfe einer Ulbricht-Kugel tun, die das Licht von all diesen Punkten an einem Ort sammelt. Mit einem Goniophotometer ist das nicht möglich.
Daher sind Ulbricht-Kugeln das Werkzeug der Wahl, um die Wirksamkeit von Lichtquellen in radiometrischen und industriellen Umgebungen zu bewerten.

Kostenunterschiede
Historisch gesehen waren die Kosten für die Integration von Sphären hoch. Eine Alternative, die aber deutlich teurer ist, bietet ein Goniophotometer, das teure räumliche Spiegel verwendet. Außerdem sind die Bestandteile eines solchen Zählers ziemlich teuer.
Beachten Sie, dass bei der Auswahl von Instrumenten die Funktionalität wichtiger ist als die Kosten.

Prüfung der Farbgleichmäßigkeit
Vergleicht man Ulbricht-Kugeln mit Goniophotometern, wird deren Fähigkeit zur zuverlässigen Prüfung auf Farbgleichmäßigkeit und Temperatur deutlich. Farbsensoren ermöglichen die Messung dieser zusätzlichen Merkmale.
Lichtverteilung und räumliche Größen können nicht mit einer Ulbricht-Kugel bestimmt werden.

Verschiedene Typen
Typisch entspricht eine Ulbricht-Kugel dem vorigen Beispiel. Es ist in einigen Größen erhältlich und kann manuell oder automatisch ausgeführt werden, aber das war es auch schon.
Drei Hauptvarianten von Goniophotometern werden mit A, B und C bezeichnet. Dies erfordert Anpassungen an der Rotationsfreiheit der Achse. Im Gegensatz zu Typ A, der eine stationäre horizontale Achse hat, sind die Typen B und C vertikal orientiert. Es gibt eine Vielzahl von Lampenarten, die diese verwenden.
Strahler und Leuchtstoffröhren verwenden beide die Typ-C-Glühlampe.

Geschwindigkeit der Operation
Obwohl dies ein umstrittenes Thema ist, ist die allgemeine Meinung in der Branche, dass eine Ulbricht-Kugel die Messung in kürzerer Zeit durchführen kann als ein Goniophotometer. Dies liegt daran, dass letzterer eine beträchtliche Zeit benötigt, um seinen Arm für einen einzigen Zyklus zu drehen.
Auch wenn zur Vervollständigung der Messung ein zusätzlicher Detektor erforderlich ist, ist die Verwendung einer Ulbricht-Kugel eine schnelle Möglichkeit, die benötigten Daten zu sammeln.

Wartungsaspekt
Wenn die Lichtquelle in einer Ulbricht-Kugel sehr stark ist, kann sie die Beschichtung der Kugel beschädigen. Dieser Umstand lässt sich nicht vermeiden, und wenn die Kugel wieder verwendet werden soll, muss die Beschichtung ersetzt werden. Dies könnte sich als sehr kostspieliges Unterfangen herausstellen. Bariumsulfat und Magnesiumoxid sind zwei der Materialien, die dazu verwendet werden.
Ein Goniophotometer ist ein Gerät, das häufig gewartet werden muss, da es eine große Anzahl beweglicher Elemente enthält. Die Kosten für die Reparatur oder den Austausch dieser Komponenten können ziemlich hoch sein, obwohl sie auf dem Markt leicht erhältlich sind. Es entsteht die Notwendigkeit, zu wissen, wie der Prozess funktioniert, und intelligente Entscheidungen zu treffen.

Zusammenfassung
Die Hauptunterschiede zwischen einer Ulbrichtkugel und einer LM-79 Goniophotometer sind oben angegeben. Für einen erfahrenen Photometrie-Profi ist es eine praktische Frage, welches Verfahren er wählen soll. Diese Überlegungen werden jedoch helfen, die wesentlichen Unterschiede zu erfassen.
Beide Systeme stammen aus dem frühen zwanzigsten Jahrhundert und haben sich seit ihrer Einführung erheblich weiterentwickelt. In diesem Fall müssen die Ingenieure sicherstellen, dass sie ihre Vorräte aus zuverlässigen Quellen beziehen.

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