Messtechniken in der Goniophotometrie: Ulbrichtkugel vs. Goniometer

Einleitung

Goniophotometrie ist eine Standardmethode zur Beschreibung des Lichtfeldes um eine bestimmte Punktquelle. Es ist in vielen verschiedenen Bereichen von entscheidender Bedeutung, z Lichtdesign, Autobeleuchtung, Gartenbeleuchtung und mehr.

Die Ulbrichtkugel und das Goniometer sind zwei beliebte Messwerkzeuge Goniophotometrie. Unterschiedliche Aufgaben erfordern aufgrund ihrer jeweiligen Stärken und Schwächen unterschiedliche Methoden. Dieser Artikel befasst sich mit den Grundlagen, dem Messaufbau, den Vorteilen und Einschränkungen der einzelnen Methoden sowie ihren jeweiligen Anwendungsgebieten und Bedenken hinsichtlich der Messgenauigkeit.

Sphere integrieren

Die Ulbrichtkugel ist ein typisches Gerät, das für Messungen im Bereich der Goniophotometrie verwendet wird. Es hat die Form einer Hohlkugel, deren Oberfläche innen mit einem stark reflektierenden Material (häufig Bariumsulfat) beschichtet ist.

Da das Licht der Quelle gleichmäßig über die Kugel gestreut wird, ist es möglich, sowohl den gesamten Lichtstrom als auch seine räumliche Verteilung zu quantifizieren.

1. a) Messaufbau: Die Innenfläche der Kugel absorbiert und streut Licht, das von einer Quelle kommt, die sich in der Nähe der Kugelmitte befindet. Es ist möglich, dass wir eine räumliche Verteilung des Streulichts erhalten, wenn wir Fotodetektoren oder Spektroradiometer an wichtigen Stellen rund um die Kugel positionieren.
2. b) Vorteile: Da die Ulbrichtkugel eine Messung liefert, die über die gesamte Lichtstreuung in alle Richtungen gemittelt wird, ist sie hilfreich, um den gesamten Lichtstrom, kolorimetrische Eigenschaften und eine Gesamtleistungsbewertung zu erhalten. Der Aufbau ist unkompliziert und bietet Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit der Messungen. Darüber hinaus ist es hinsichtlich Größe und Form mit einer Vielzahl von Quellenkonfigurationen kompatibel.
3. c) Einschränkungen: Aufgrund ihrer geringen Winkelauflösung ist die Ulbrichtkugel bei der Überwachung stark gerichteter Quellen bei weitem nicht so effizient und genau wie andere Ansätze. Aus den Daten lässt sich lediglich die typische Verteilung des Lichts ermitteln, wobei möglicherweise bestimmte Richtungsinformationen verloren gehen. Darüber hinaus kann es aufgrund der Größe der Kugel schwierig sein, Quellen zu bewerten, die sehr groß sind oder eine komplizierte geografische Verteilung aufweisen.

Goniometer

Das Goniometer ist ein weiteres häufig verwendetes Instrument Goniophotometrie. Es ist möglich, sehr genaue Messungen der Winkelverteilung der Leistung einer Lichtquelle zu erhalten. Das Goniometer ist ein Gerät, das Licht in verschiedenen Einfallswinkeln misst; Es besteht aus einer rotierenden Plattform, auf der die Quelle und ein Fotodetektor oder Spektroradiometer befestigt sind. Mit dem Goniometer wird ermittelt, wie Licht mit verschiedenen Oberflächen interagiert.

1. a) Messaufbau: Die Goniometerplattform, auf der die Quelle montiert ist, kann sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Ebene gedreht werden. Während ein Fotodetektor oder Spektroradiometer an einem Arm montiert ist, der sich synchron mit der Quelle dreht, dreht sich der Arm selbst. Wenn die Quelle gedreht wird, werden Daten über die Streuung des Lichts aus einer Vielzahl von Perspektiven gewonnen.
2. b) Vorteile: Die Nutzung der Fähigkeit des Goniometers zur Messung der Winkelstreuung von Licht ist bei der Forschung an stark gerichteten Quellen hilfreich. Zu den dargestellten räumlichen Merkmalen gehören Dinge wie Abstrahlwinkel, Intensitätsverteilungen und Lichtabschneidewinkel. Dies sind nur einige der dargestellten Merkmale. Wenn es darum geht, die Leistung von gerichteten Beleuchtungssystemen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen verwendet werden, einschließlich Scheinwerfern und Scheinwerfern, zu beurteilen, kommt das Goniometer voll zum Einsatz.
3. c) Einschränkungen: Bei der Verwendung eines Goniometers ist die Zeit ein Faktor, da eine präzise Winkelsteuerung sowie viele Messungen in verschiedenen Winkeln erforderlich sind. Die Genauigkeit der Messungen kann aufgrund einer Reihe von Faktoren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf mechanische Vibrationen und Streulicht, in Frage gestellt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass Goniometerinstallationen Schwierigkeiten haben, Quellen aufzunehmen, die entweder sehr groß sind oder besonders komplizierte Geometrien aufweisen.

Anwendungsbereiche und Überlegungen

Welche Ulbrichtkugel und welches Goniometer für eine bestimmte Messung verwendet werden sollten, wird durch anwendungsspezifische Elemente sowie die Lichtquelle bestimmt. In den nächsten Abschnitten werden Überlegungen und Anwendungsbeispiele für jeden Ansatz aufgeführt:

1. a) Ulbrichtkugel: Eine Ulbrichtkugel ist ein Werkzeug, das zur Quantifizierung verschiedener Aspekte von Lichtquellen verwendet werden kann, einschließlich des gesamten Lichtstroms, kolorimetrischer Merkmale und einer Gesamtleistungsbewertung. Es ist möglich, die Helligkeit diffuser oder omnidirektionaler Lichtquellen wie Glühlampen und Leuchtstofflampen genau zu messen. Es ist auch hilfreich bei der Beurteilung des Farbwiedergabeindex (CRI) und der Aufrechterhaltung der Farbgleichmäßigkeit bei verschiedenen Lichtverhältnissen. Bei der Architekturbeleuchtungsplanung, bei der die Gesamtlichtverteilung sehr wichtig ist, kann die Ulbrichtkugel ein hilfreiches Werkzeug bei der Analyse der Leistung von Leuchten sein.

LEDs, Scheinwerfer und Autoscheinwerfer sind Beispiele für extrem gerichtete Lichtquellen, daher ist ein Goniometer das Mittel der Wahl, um deren Abstrahlwinkel zu messen. Mit einem Goniometer können Lichtstrahlwinkel, Intensitätsverteilungen und Lichtabschneidewinkel präzise gemessen werden. Dies ist besonders wichtig bei Beleuchtungskörpern für Fahrzeuge, Theater und Privathäuser, wo eine präzise Lichtrichtung erforderlich ist. Sie können auswählen LISUN für die besten Goniophotometer.

Bei der Entscheidung für eine Messmethode gibt es einiges zu bedenken. Zunächst kommt es auf die Größe und Form der Lichtquelle an. Aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit können Ulbrichtkugeln für vielfältige Zwecke eingesetzt werden. Allerdings kann es für Goniometer schwierig sein, mit sehr großen oder komplizierten Quellen umzugehen.

Der zweite Faktor, über den Sie nachdenken sollten, ist, wie viele Details und Präzision Sie in der physischen Welt benötigen. Während Ulbrichtkugeln die Lichtstreuung auf durchschnittlicher Basis beurteilen können, liefern Goniometer möglicherweise genauere Richtungsdaten. Die Ulbrichtkugel ist ein nützliches Werkzeug zur Ermittlung von Durchschnittswerten oder zur Beurteilung der Gesamtleistung. Das Goniometer ist das Werkzeug der Wahl, wenn präzise Messungen von Winkeln, Strahlmustern oder asymmetrischen Verteilungen erforderlich sind.

Drittens sollte der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Einrichtung der Messung berücksichtigt werden. Einfache Ulbrichtkugel-Konfigurationen können schnell genaue Ergebnisse liefern. Der Aufbau eines Goniometers kann jedoch zeitaufwändig sein, da eine genaue Winkelkontrolle und viele Messwerte an verschiedenen Stellen erforderlich sind.

Abschließend sind die für den Verwendungszweck relevanten Normen und Vorschriften zu berücksichtigen. Die International Commission on Illumination (CIE), das American National Standards Institute (ANSI) und andere geben alle Empfehlungen und Standards für goniophotometrische Auswertungen. Die Fähigkeit, zwischen Laboren und Herstellern genaue und konsistente Messungen durchzuführen, hängt von ihrer Vertrautheit mit diesen Standards ab.

Schlussfolgerung

Ulbrichtkugeln und Goniometer sind wichtige Werkzeuge auf diesem Gebiet Goniophotometrie, das die räumliche Verteilung von Licht aus verschiedenen Quellen untersucht. Bei der Beurteilung der Wirksamkeit einer diffusen oder omnidirektionalen Quelle eignet sich die Ulbrichtkugel zur Beurteilung des Gesamtlichtstroms, der kolorimetrischen Parameter und der Gesamtleistung.

Aber das Goniometer glänzt wirklich, wenn es darum geht, die präzise Winkelstreuung von Licht aus punktförmigen Quellen zu messen. Größe, räumliche Auflösung, einfache Einrichtung und Einhaltung geltender Standards sind nur einige der Faktoren, die bei der Entscheidung zwischen den beiden Methoden berücksichtigt werden sollten. Für zuverlässige und nützliche goniophotometrische Messwerte ist es entscheidend, die Stärken und Schwächen jeder Methode genau zu kennen.

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