LED-Messsystem: Ulbrichtkugel-Messmethode

Was ist eine Ulbrichtkugel?
Die Ulbrichtkugel wird auch als Hohlkugel mit stark reflektierender Innenfläche bezeichnet. Es handelt sich hauptsächlich um ein hocheffizientes Gerät, das die Streuung oder Emission von Licht durch Proben, die innerhalb oder außerhalb der Kugel und in der Nähe eines bestimmten Fensters platziert werden, oder das von der Lichtquelle selbst emittierte Licht erfasst. Damit lassen sich die optische Reflexions- und Transmissionsleistung von Materialien sowie die Strahldichte, Helligkeit oder Farbart von Lichtquellen genau messen.

Das Arbeitsprinzip der LED-Messsystem:
Das Licht wird von der Ulbrichtkugel durch die Probenöffnung gesammelt und nach mehreren Reflexionen innerhalb der Ulbrichtkugel wird das Licht sehr gleichmäßig an verschiedenen Positionen innerhalb der Ulbrichtkugel präsentiert. Wenn wir das Licht im Inneren der Ulbrichtkugel zur Messung nutzen, können unsere Messergebnisse zuverlässiger werden. Der Vorteil der Verwendung einer Ulbrichtkugel-Struktur besteht darin, dass Messfehler, die durch Unterschiede in der Lichtform, dem Divergenzwinkel und der Reaktion an verschiedenen Positionen auf dem Detektor verursacht werden, reduziert und beseitigt werden können.

Die Funktion des LED-Messsystems
1. Optischer Empfänger
Das gemessene Licht gelangt durch das kleine Loch in der Ulbrichtkugel in die Kugel, und an der Innenwand sind ein oder zwei Fotodetektoren, beispielsweise eine Selen-Fotozelle oder ein Fotovervielfacher, angeordnet. Der vom Fotodetektor ausgegebene Fotostrom ist direkt proportional zur Beleuchtung an der Innenwand der Ulbrichtkugel, d. h. direkt proportional zum Lichtstrom, der in die Ulbrichtkugel eintritt. Auf diese Weise kann die Änderung des Lichtflusses, der in die Ulbrichtkugel eintritt, basierend auf der Änderung des Ausgangsfotostroms bestimmt werden.

2. Gleichmäßig beleuchtete Oberfläche
Bringen Sie mehrere Glühbirnen (normalerweise vier oder sechs) symmetrisch und gleichmäßig an der Innenwand der Ulbrichtkugel und dem Lichtaustrittsloch an. Das von der Glühbirne emittierte Licht wird mehrfach durch die Innenwand gestreut, um eine gleichmäßige und helle Leuchtkugel zu bilden, die als Objektoberfläche des getesteten optischen Systems mit gleichmäßiger Helligkeit und großem Sichtfeld (2 W> 140 Grad) verwendet werden kann ) (die Einlass- und Auslasslöcher des optischen Systems stimmen grundsätzlich überein). Diese Ulbrichtkugel wird zur Messung des Vignettierungskoeffizienten und der Gleichmäßigkeit der Bildebenenbeleuchtung von fotografischen Objektiven verwendet.

3. Kugelkollimator
Öffnen Sie zwei Löcher an beiden Enden der horizontalen Achse der Ulbrichtkugel. Installieren Sie ein Kollimationsobjektiv durch ein Loch, wobei die Brennweite des Kollimationsobjektivs dem Durchmesser der Innenwand der Kugel entspricht. Installieren Sie mehrere Lampen symmetrisch zur horizontalen Achse auf dem Gehäuse in der Nähe der Objektivlinse und achten Sie darauf, dass das von ihnen emittierte Licht nicht direkt die Objektivlinse erreichen kann. Installieren Sie einen Stopfen mit zentraler Öffnung im anderen Loch und setzen Sie dann ein hornförmiges Löschrohr mit einer schwarzen Absorptionsschicht an der Innenwand außerhalb des Stopfens ein, sodass das durch das Stopfenloch in das Löschrohr eintretende Licht vollständig absorbiert wird.

Daher bilden der Lochstopfen und das Löschrohr zusammen einen schwarzen Körper, sodass die Kugel bei Ausrichtung auf das gerade Objektiv ein völlig schwarzes Ziel bei hellem Himmel simuliert. Entfernen Sie den Lochstopfen und das Löschrohr, ersetzen Sie sie durch einen weißen Stopfen, und die Kugel simuliert einen Himmel mit gleichmäßiger Helligkeit. Die Ulbrichtkugel mit einem Kollimationsobjektiv, einer Glühbirne und schwarzen und weißen Stoppern wird als sphärischer Kollimator bezeichnet und dient zur Messung des Streulichtkoeffizienten des Teleskops.

Während der Messung wird die Beleuchtungsstärke des Schwarzkörper-Zielbilds und des „White Plug“-Bilds mithilfe eines Fotodetektors gemessen. Dies ist der entsprechende vom Fotodetektor gemessene Indikatorwert. Nach der Berechnung kann der Streulichtkoeffizient des gemessenen Teleskops ermittelt werden. Denn wenn die Abbildung eines Schwarzkörperziels an einem hellen Himmel durch ein Teleskop nicht vollständig schwarz ist, deutet dies darauf hin, dass neben der Abbildung des Ziels auch Streulicht auf die Bildoberfläche fällt.

Warum ein LED-Messsystem verwenden?
Im Allgemeinen können optische Diffusoren bei sorgfältiger Verwendung kleinere Fehler reduzieren, die durch eine ungleichmäßige Verteilung der einfallenden Lichtquellen auf dem Detektor oder eine leichte Abweichung des Strahls während der Messung verursacht werden, und so die Genauigkeit der Messung verbessern. Bei präziseren Messungen müssen Sie jedoch eine Ulbrichtkugel als optischen Diffusor verwenden, um die oben genannten Fehler zu minimieren.

Bei Verwendung eines LED-Messsystem Zur Messung des Lichtstroms (Lumen) kann es die Messergebnisse zuverlässiger machen. Die Ulbrichtkugel kann Messfehler reduzieren und beseitigen, die durch die Form des Lichts, den Divergenzwinkel und Unterschiede in der Reaktion an verschiedenen Positionen auf dem Detektor verursacht werden.

Die Ulbrichtkugel kann auch mit einem Spektrometer kombiniert werden, indem das Lichtausgangsloch der Ulbrichtkugel mit dem Einfallsgitter des Spektrometers verbunden wird, um sicherzustellen, dass der Winkel der zu messenden Lichtquelle, die in das Spektrometer eintritt, derselbe ist, was die Reproduzierbarkeit erheblich verbessert der Messung.

Die spezifischen Mess- und Verwendungsmethoden der Ulbrichtkugelmessung umfassen im Wesentlichen die folgenden vier Aspekte:
1. Vorbereitung: Bereiten Sie eine Integrationskugel geeigneter Größe und eine Standardlichtquelle mit einem Lichtstrom nahe dem der Lampenlichtquelle vor und halten Sie eine Umgebungstemperatur von etwa 25 Grad Celsius aufrecht, ohne dass Wind in die Integrationskugel weht.

2. Inspektion: Installieren Sie die Standardlichtquelle in der Mitte der Ulbrichtkugel, schließen Sie die Stromquelle und den Leistungsmesser an und schalten Sie dann die Standardlichtquelle ein. Passen Sie die kontinuierliche Prüfung auf der Bedienoberfläche der Ulbrichtkugel-Software an, bis der Lichtstrom Stabilität erreicht, und zeichnen Sie den Lichtstromwert auf.

3. Kalibrierung: Der Kalibrierungsvorgang ähnelt einer Inspektion, außer dass eine Nullkalibrierung erforderlich ist, bevor die Standardlichtquelle eingeschaltet wird. Nachdem der Lichtfluss Stabilität erreicht hat, geben Sie die Standardfarbtemperatur und den Standardlichtfluss der Standardlichtquelle in die Bedienoberfläche der Ulbrichtkugel-Software ein und klicken Sie dann, um die Kalibrierung zu starten. Der Ulbrichtkugel-Tester führt die Kalibrierung automatisch durch.

4. Testprobe: Installieren Sie die Probe in der Ulbrichtkugel, beleuchten Sie die Probe, schließen Sie die Ulbrichtkugel und beginnen Sie mit dem Test. Nachdem sich der Lichtfluss stabilisiert hat, notieren Sie die Werte.

LPCE-2 Das LED-Testsystem mit Ulbrichtkugel-Spektroradiometer dient zur Lichtmessung einzelner LEDs und LED-Beleuchtungsprodukte. Die Qualität von LEDs sollte durch Überprüfung ihrer photometrischen, farbmetrischen und elektrischen Parameter getestet werden. Entsprechend CIE 177, CIE84,  CIE-13.3, IES LM-79-19, Optik-Engineering-49-3-033602, DELEGIERTE VERORDNUNG (EU) 2019/2015 DER KOMMISSION, IESNA LM-63-2, IES-LM-80 und ANSI-C78.377Es wird empfohlen, zum Testen von SSL-Produkten ein Array-Spektroradiometer mit Ulbrichtkugel zu verwenden. Der LPCE-2 System wird angewendet mit LMS-9000C Hochpräzises CCD-Spektroradiometer oder LMS-9500C CCD-Spektroradiometer in wissenschaftlicher Qualität und eine geformte Ulbrichtkugel mit Haltersockel. Diese Kugel ist runder und das Testergebnis ist genauer als die herkömmliche Ulbrichtkugel.

Hochpräzises Spektroradiometer mit integriertem Kugelsystem LPCE-2(LMS-9000)

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