CIE 84 Lichtstrommessung

Der von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) entwickelte Standard „CIE 84 Lichtstrommessung“ definiert die für Lichtstrommessungen erforderliche Terminologie, behandelt die Grundsätze der Lichtstrommessung und beschreibt Methoden zur Bewertung der Beleuchtungsverteilung, zur Messung des Lichtstroms mittels eines Ulbrichtkugel-Photometers und zur Bestimmung des Lichtstroms durch Messung der Lichtstärke, Lichtdichte und Beleuchtungsstärke.

Diese Norm basiert auf Verfahren zur Messung des Lichtstroms von Entladungslampen und deren Kalibrierung als Arbeitsnormale sowie den Ergebnissen des CIE-Symposiums 81 zur Licht- und Strahlungsmessung.

Der Zweck dieser Norm besteht darin, die wichtigsten Methoden zur Lichtstrommessung zu überprüfen. Zu diesen Methoden gehören:

• Berechnung aus Beleuchtungsstärke oder Lichtverteilung (wird von Normungslaboren verwendet)
• Messung mit Ulbrichtkugel (weit verbreitet in der Industrie)
• Messung der Lichtintensitätsverteilung (kann in einer begrenzten Anzahl von Industrielabors mit Zugang zu einem Goniophotometer durchgeführt werden)

Obwohl jede Anwendergruppe primär an der in ihrem jeweiligen Fachgebiet verwendeten Methode interessiert ist, sollte ein Nachschlagewerk zur Lichtstrommessung alle hierfür wichtigen Methoden abdecken und in Bezug zueinander setzen.

Der Lichtstrom einer Lichtquelle kann mit verschiedenen Methoden berechnet bzw. gemessen werden:

• Berechnung aus der Lichtstärkeverteilung
• Berechnung aus der Lichtverteilung
• Messung mit einem Kugelphotometer mit photometrischen oder spektralen Messungen
• Messung mit einem Boxphotometer
• Relative Messungen über Beleuchtungsstärke, Lichtintensität oder Helligkeit

Die Berechnung des Lichtstroms aus der Lichtstärkeverteilung ist dann sinnvoll, wenn bereits Messungen dieser Verteilung vorliegen (z. B. bei Leuchten). Die Ableitung des Lichtstroms aus der Messung der Beleuchtungsstärkeverteilung einer Lampe ist die Methode, die in vielen nationalen Normungslabors zur Bestimmung grundlegender Lichtstromstandards verwendet wird. Mit dieser Methode kann auch eine genaue Messung der räumlichen Variation kolorimetrischer Eigenschaften und spektraler Leistungsverteilungen von Lichtquellen durchgeführt werden.

Lichtstrommessungen mit einem Kugelphotometer eignen sich für:

• In Industrielabors durchgeführte Messungen zur Produktionskontrolle.
• Messungen durch Prüfeinrichtungen und Anwender.
• Kalibrierung von Standardlampen (z. B. Arbeitsstandards) gegenüber Standardlampen höherer Qualität, mit zusätzlichen Korrekturen für Fehler, die sich aus geometrischen, spektralen und Lichtverteilungsunterschieden zwischen den zu vergleichenden Lampen ergeben.
• Messung von Lichtquellen, deren Lichtstrom zeitlich variiert (z. B. regelbare Lampen, Blitzlampen).
• Messung des Lichtstroms als Funktion der Zeit.

Bei der Lichtstrommessung mit einem Kastenphotometer ergibt sich nur dann ein direkter Zusammenhang zwischen dem Lichtstrom der Lichtquelle und der indirekten Beleuchtung an einem beliebigen Punkt der Kasteninnenfläche, wenn Referenzlichtquelle und zu messende Lichtquelle die gleiche räumliche Lichtstärkeverteilung, die gleiche spektrale Verteilung und die gleichen Abmessungen aufweisen.

Messungen des spektralen Strahlungsflusses können mit einem Ulbrichtkugel-Photometer für Lichtquellen durchgeführt werden, bei denen die spektrale Leistungsverteilung mit der Richtung variiert (z. B. Metallhalogenidlampen). Diese Methode liefert alle notwendigen Informationen zur Berechnung:

• Spektrale Leistungsverteilung
• Lichtstrom
• Strahlungsfluss
• Farbe
• Farbwiedergabeindizes

Die Bestimmung des Lichtstroms von Lichtquellen durch Messung der Beleuchtungsstärke, Lichtstärke oder Helligkeit wird in der Praxis häufig durchgeführt, um den Einfluss bestimmter Parameter (z. B. Alterung, Temperatur, Standort) zu ermitteln. Normalerweise handelt es sich dabei um eine relative Messung. Das Verfahren kann auch zur Messung des Lichtstroms von Leuchtstofflampen in Beleuchtungsanlagen verwendet werden.

Die zur Messung des Lichtstroms verwendete Methode hängt von der verfügbaren Ausrüstung ab. Die verwendeten Geräte und Methoden werden beeinflusst durch:

• Die Rolle des photometrischen Labors
• Wirtschaft
• Zeitaufwand
• Akzeptable Messunsicherheit

Die Lichtintensitätsverteilung kann mit einem Goniophotometer gemessen werden. Die Messung der Lichtintensitätsverteilung wird in einem separaten technischen Bericht der CIE beschrieben. Es gibt verschiedene Arten von Goniophotometern zur Messung der Beleuchtungsverteilung. Bei allen wird die zu messende Lichtquelle in der vorgeschriebenen Brennlage betrieben:

• Goniophotometer mit fest positionierter Lichtquelle
• Goniophotometer, bei dem die Lichtquelle um ein räumlich festes Lichtzentrum rotiert
• Goniophotometer, bei dem die Lichtquelle um eine vertikale Achse mit beweglichem Lichtzentrum rotiert

Die Genauigkeit von Lichtstrommessungen durch Auswertung der Beleuchtungsstärkeverteilung wird maßgeblich von der Qualität des verwendeten Beleuchtungsstärkemessgerätes bestimmt. Dieses Gerät muss von sehr hoher Qualität sein.

Der Lichtstrom einer Lichtquelle kann prinzipiell in einem Kugelphotometer durch Vergleich mit einer Lichtstromnormlampe gemessen werden. Bei der Messung werden Lichtquelle und Normlampe nacheinander an der gleichen Stelle der Ulbrichtkugel platziert. Als Maß für den Lichtstrom wird die indirekte Beleuchtung auf der Kugeloberfläche herangezogen. Ein Kugelphotometer besteht aus einer Ulbrichtkugel, einem Photometerkopf mit Ausleseeinheit sowie Datenerfassungsinstrumenten und einer Stromquelle für die Messeinrichtung.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die wir für Unternehmen aus verschiedenen Branchen durchführen, gehören auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „CIE 84 Lichtstrommessung“.