Goniophotometer mit Rotationsleuchte vs. Goniophotometer mit beweglichem Spiegel: Welches passt am besten zu Ihrem Labor?

Abstract
Die Messung der Lichtstärkekurve ist ein grundlegender Schritt zur Bewertung der optischen Leistung von Leuchten, zur Produktzertifizierung und zur Lichtsimulation. Goniophotometer werden anhand ihrer mechanischen Bewegungsstruktur hauptsächlich in Rotationsleuchten-Goniophotometer und Goniophotometer mit beweglichem Spiegel unterteilt. Diese beiden Typen unterscheiden sich deutlich in ihrer Bewegungslogik, der Anpassungsfähigkeit an Koordinatensysteme und den möglichen Messfehlerquellen. Das Rotationsleuchten-Goniophotometer arbeitet nach dem Prinzip einer festen photometrischen Sonde mit rotierender Prüfleuchte. Das Prüfgerät kann sich stufenlos von -180° bis +180° um die horizontale und vertikale Achse drehen, und sein Hardwaremechanismus unterstützt zwei CIE-Standard-Koordinatensysteme: C-γ (Einarmstruktur) und B-β (Doppelarmstruktur). LISUN Hochpräzisions-Goniophotometer LSG-1890B Es handelt sich um ein typisches Goniophotometer mit Drehspiegel. Es erfüllt die Spezifikationen für Goniophotometer nach CIE-70, LM-79-19 und EN 13032-1 Abschnitt 6.1.1.3 Typ 1 und kann flächenhafte photometrische Parameter für verschiedene Beleuchtungsprodukte wie LED-Leuchten, HID-Lichtquellen und Leuchtstofflampen erfassen. Dieser Artikel erläutert das Prüfprinzip und die Hardware-Eigenschaften des Goniophotometers mit Drehspiegel, vergleicht die Anwendungsbereiche mit denen eines Goniophotometers mit beweglichem Spiegel und bietet Orientierungshilfen für die Geräteauswahl in Beleuchtungsprüflaboratorien.

Einführung

Für die Qualitätskontrolle von Beleuchtungsprodukten bestimmen photometrische Parameter wie Lichtstärkekurve, Lichtstärkeverteilung, zonaler Lichtstrom und UGR-Blendungswert direkt die praktische Lichtleistung der Leuchten und sind zudem obligatorische Prüfdaten gemäß nationalen und internationalen Zertifizierungsstandards. Je nach Relativbewegung zwischen Probe und Detektor klassifizieren CIE 121 und EN 13032-1 Goniophotometer in verschiedene Kategorien. Typ 1 bezeichnet ein Rotationsleuchten-Goniophotometer, während Typ 4 ein Vertikalgoniophotometer mit beweglichem Spiegel ist. Beide Geräte erfassen die flächenhafte Lichtstärkeverteilung, jedoch führen die unterschiedlichen mechanischen Bewegungsarten zu systematischen Fehlern. Beim Rotationsleuchten-Goniophotometer wird die Prüfleuchte mittels eines Drehtellers um zwei Achsen gedreht, während die photometrische Sonde stationär bleibt. Durch die Änderung der Leuchtenposition kann die Sonde optische Signale aus allen Richtungen auf der Kugeloberfläche erfassen. Beim Goniophotometer mit beweglichem Spiegel bleibt die Prüfleuchte statisch, und die Sonde führt zusammen mit einem reflektierenden Spiegel eine kreisförmige Abtastung um die Leuchte durch. Unterschiedliche Strukturen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Stabilität der Brennposition der Prüfprobe, die Wärmeableitung und die Abmessungen der Dunkelkammer. Labore müssen die geeignete Ausrüstung anhand des Produktportfolios, der Standardausstattung und der Gegebenheiten vor Ort auswählen. Als repräsentatives Modell eines Rotationsleuchten-Goniophotometers zeichnet sich das LSG-1890B durch seine Kompatibilität mit den Koordinatensystemen C-γ und B-β aus und findet breite Anwendung bei der Prüfung von Flutlichtstrahlern, Projektorleuchten und herkömmlichen Gasentladungslampen.

Hochpräzise Rotationsleuchte Goniophotometer LSG 1890B 

Funktionsprinzip und Hardwaremerkmale des Drehleuchten-Goniophotometers

Das Funktionsprinzip des Rotationsleuchten-Goniophotometers beruht auf der festen Installation der photometrischen Sonde. Die Prüfleuchte wird mittels eines Zweiachsen-Drehtisches räumlich gedreht. Das Prüfobjekt kann sich stufenlos von -180° bis +180° um die horizontale und vertikale Achse drehen und deckt so den gesamten sphärischen Messwinkel von 0° bis 360° ohne tote Winkel ab. Ausgestattet mit einer multifunktionalen Vorrichtung, ermöglicht die Hardware den Wechsel zwischen zwei Standardmessmodi: C-γ (Einarmstruktur) und B-β (Doppelarmstruktur). Das C-γ-Koordinatensystem, auch C-Ebenen-Koordinatensystem genannt, wird hauptsächlich für Innenleuchten, Straßenbeleuchtung und allgemeine Beleuchtungsprodukte verwendet. Das B-β-Koordinatensystem eignet sich für Flutlichtstrahler und Stadionprojektoren und ist das empfohlene Koordinatensystem für die photometrische Prüfung von Hochleistungsprojektionsprodukten. Die Unterstützung beider Koordinatensysteme in einem Gerät reduziert die Kosten für zusätzliche Prüfgeräte und die Laborausstattung.

LISUN Das Goniophotometer LSG-1890B für Rotationsleuchten ist mit einer Konstanttemperatur-Photometersonde, einem japanischen Mitsubishi-Servomotor und einem deutschen Decoder ausgestattet, um die Winkelgenauigkeit bei Zweiachsenrotation zu gewährleisten. Die Winkelgenauigkeit des LSG-1890B beträgt 0.1°, die des Vergleichsmodells LSG-1800A 0.2°. Die Standard-Photometersonde entspricht der CIE-Klasse A; optional ist eine hochpräzise Sonde der Klasse L erhältlich, um Messabweichungen durch die photoelektrische Datenerfassung weiter zu minimieren. Das System kommuniziert über RS485 oder USB mit dem Computer. Die zweisprachige (Chinesisch/Englisch) Bediensoftware ist mit Windows 7 bis Windows 11 kompatibel. Testergebnisse können in verschiedenen Dateiformaten exportiert werden, darunter IES, LDT, CIE, CIB, TM4, CEN und Excel. Die Ausgabedateien lassen sich direkt in die Lichtsimulationssoftware DiaLux importieren. Zu den messbaren Parametern gehören Lichtstärke, Lichtstärkeverteilung, zonaler Lichtstrom, Leuchteneffizienz, Nutzungsgrad, Leuchtdichtebegrenzungskurve, UGR-Blendungskennzahl, effektiver Abstrahlwinkel, EEI und weitere photometrische Indikatoren. Optionales Zubehör unterstützt die Prüfung der Lichtstärkeverteilung. Darüber hinaus kann dieses Rotationsleuchten-Goniophotometer mit optionalen UVA-, UVB- und UVC-Sonden ausgestattet werden, um die Lichtverteilungsprüfung für UV-Desinfektionsleuchten zu erweitern.

Hauptmodellparametervergleich LISUN Rotationsleuchten-Goniophotometer

Für Leuchten mit unterschiedlichen Größen und Gewichten, LISUN Es werden zwei Goniophotometer-Modelle mit Rotationsleuchten angeboten: LSG-1890B und LSG-1800A. Beide Modelle basieren auf dem gleichen Funktionsprinzip und unterscheiden sich hauptsächlich in der Winkelgenauigkeit, der maximalen Außenabmessung und der Tragfähigkeit der Prüfprobe. Die wichtigsten technischen Daten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Das Modell LSG-1890B eignet sich für Prüflinge mit größerem Durchmesser und höherem Gewicht und ist ideal für leistungsstarke Außenstrahler und große Projektorleuchten. Das Modell LSG-1800A ist für mittelgroße und kleine LED-Leuchten sowie Innenbeleuchtungen konzipiert und wird häufig in Laboren kleiner und mittelständischer Unternehmen mit begrenztem Budget eingesetzt. Beide Modelle unterstützen die Koordinatensysteme C-γ (einarmig) und B-β (zweiarmig) und erfüllen die Geräteanforderungen der Normen CIE-70, LM-79-19, IES-LM-75 und EN 13032-1 Typ 1.

Anwendungsszenario-Vergleich zwischen Rotationsleuchten-Goniophotometer und beweglichem Spiegel-Goniophotometer

Bei Tests mit einem Rotationsleuchten-Goniophotometer wird die Testleuchte kontinuierlich gekippt und gewendet, wodurch sich ihre Brennposition ständig ändert. Bei herkömmlichen Lichtquellen wie HID- und Leuchtstofflampen, die unempfindlich gegenüber der Brennposition sind, beeinflusst die Lageänderung Lichtausbeute und Temperatur kaum, sodass stabile Messergebnisse erzielt werden können. Bei Hochleistungs-LED-Leuchten hingegen ist die Wärmeabfuhr der LED-Module stark von der Lage abhängig. Das kontinuierliche Kippen und Wenden der Leuchten verändert die internen Wärmeabfuhrbedingungen und führt zu einer Drift der Chip-Sperrschichttemperatur, was wiederum Abweichungen bei der Messung von Lichtstrom und Lichtstärkeverteilung zur Folge hat. Dies ist die Hauptbeschränkung der Rotationsleuchtenkonstruktion vom Typ 1 bei der Prüfung von Hochleistungs-SSL-Festkörperbeleuchtungsprodukten.

Goniophotometer mit beweglichem Spiegel, wie beispielsweise das vertikale Goniophotometer LSG-6000 Typ 4, gewährleisten eine konstante Brennposition der Prüfleuchte während des gesamten Prüfzyklus. Sonde und Reflektor führen eine Rotationsabtastung durch, sodass der thermische Zustand der LED-Leuchte nicht durch mechanische Bewegungen beeinträchtigt wird. Dieser Gerätetyp eignet sich besonders für die Prüfung von Hochleistungs-LED-Festkörperbeleuchtungsprodukten gemäß LM-79-Standard. Allerdings erfordern Goniophotometer mit beweglichem Spiegel eine größere Gesamthöhe und stellen höhere Anforderungen an die Deckenhöhe der Dunkelkammer.

Für die praktische Geräteauswahl ist ein Goniophotometer mit Drehspiegel eine kostengünstige Option, wenn das Labor hauptsächlich herkömmliche Lichtquellen, Projektoren und Flutlichter prüft. Bei Hochleistungs-LED-Straßenleuchten oder Flächenleuchten mit hohen Anforderungen an die LED-Sperrschichttemperaturstabilität empfiehlt sich hingegen ein Goniophotometer mit beweglichem Spiegel. Einige unabhängige Prüflaboratorien setzen beide Goniophotometer-Typen ein und wählen für verschiedene Leuchtenkategorien die jeweils passende Prüfausrüstung, um systematische Fehler aufgrund der mechanischen Struktur zu vermeiden.

Fazit

Als klassisches Lichtverteilungsmessgerät gemäß EN 13032-1 Typ 1 arbeitet das Rotationsleuchten-Goniophotometer mit feststehender Sonde und einer zweiachsigen, drehbaren Prüfleuchte. Dank der stufenlosen Drehung um -180° bis +180° unterstützt es zwei CIE-Standard-Koordinatensysteme: die C-γ-Einarmstruktur und die B-β-Doppelarmstruktur. LSG-1890B Rotationsleuchten-Goniophotometer Das Verfahren deckt die Anforderungen an photometrische Prüfungen für die meisten Leuchten mit herkömmlicher Lichtquelle, Flutlichter und Projektorlampen ab. Die erzeugten photometrischen Dateien können für die weltweite Produktzertifizierung verwendet werden. Es weist jedoch eine systembedingte Einschränkung auf: Die kontinuierliche Änderung der Position der Prüfleuchte kann die Messgenauigkeit bei temperatur- und lageempfindlichen Hochleistungs-LED-Produkten beeinträchtigen. Ein Goniophotometer mit beweglichem Spiegel kann die durch das Umdrehen der Leuchte verursachte Temperaturdrift eliminieren, benötigt aber mehr Platz im Dunkelraum. Bei der Anschaffung eines Goniophotometers sollten Labore daher nicht nur auf die nominelle Genauigkeit des Geräts achten, sondern auch eine umfassende Bewertung unter Berücksichtigung von Leuchtentyp, Produktstruktur, relevanten Normen und den Gegebenheiten im Dunkelraum vornehmen, um das am besten geeignete Prüfgerät auszuwählen und die Zuverlässigkeit der Lichtverteilungsdaten zu gewährleisten.