Pomiar strumienia świetlnego CIE 84

Norma „CIE 84 Pomiar strumienia świetlnego”, opracowana przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (CIE), definiuje terminologię wymaganą do pomiarów strumienia świetlnego, obejmuje zasady pomiarów strumienia świetlnego i opisuje metody oceny rozkładu oświetlenia, pomiaru strumienia świetlnego za pomocą fotometru sferycznego całkującego oraz określania strumienia świetlnego za pomocą pomiarów natężenia światła, gęstości światła i natężenia oświetlenia.

Norma ta opiera się na procedurach pomiaru strumienia świetlnego lamp wyładowczych i ich kalibracji jako wzorców roboczych oraz na wynikach sympozjum CIE Light and Radiation Measurement 81.

Celem niniejszej normy jest przegląd głównych metod stosowanych przy pomiarach strumienia świetlnego. Metody te obejmują:

• Obliczenia z oświetlenia lub rozkładu światła (stosowane przez laboratoria normalizacyjne)
• Pomiar za pomocą kuli całkującej (szeroko stosowany w przemyśle)
• Pomiar rozkładu natężenia światła (można wykonywać w ograniczonej liczbie laboratoriów przemysłowych z dostępem do goniofotometru)

Mimo że każda grupa użytkowników jest przede wszystkim zainteresowana metodą stosowaną w jej własnej dziedzinie, praca referencyjna dotycząca pomiaru strumienia świetlnego powinna obejmować wszystkie najważniejsze metody stosowane w tym celu i przedstawiać je we wzajemnej perspektywie.

Strumień świetlny źródła światła można obliczyć lub zmierzyć różnymi metodami:

• Obliczenia z rozkładu natężenia światła
• Obliczenia z rozkładu oświetlenia
• Pomiar fotometrem sferycznym z pomiarami fotometrycznymi lub spektralnymi
• Pomiar za pomocą fotometru skrzynkowego
• Pomiary względne za pomocą oświetlenia, natężenia światła lub jasności

Obliczanie strumienia świetlnego na podstawie rozkładu natężenia światła jest wygodne, jeżeli dostępne są już pomiary tego rozkładu (np. w przypadku opraw oświetleniowych). Wyznaczanie strumienia świetlnego na podstawie pomiaru rozkładu natężenia oświetlenia lampy jest metodą stosowaną w wielu laboratoriach normalizacyjnych w celu określenia podstawowych norm strumienia świetlnego. Tą metodą można również dokonać dokładnego pomiaru zmienności przestrzennej właściwości kolorymetrycznych i rozkładów mocy widmowej źródeł światła.

Pomiary strumienia świetlnego przy użyciu fotometru sferycznego nadają się do:

• Pomiary wykonywane w laboratoriach przemysłowych w celu kontroli produkcji.
• Pomiary wykonane przez placówki testowe i użytkowników.
• Kalibracja lamp wzorcowych (np. lamp roboczych) względem lamp wzorcowych wyższej klasy, z dodatkowymi poprawkami błędów wynikających z różnic geometrycznych, widmowych i rozkładu światła pomiędzy porównywanymi lampami.
• Pomiar źródeł światła, których strumień świetlny zmienia się w czasie (np. lampy regulowane, lampy błyskowe).
• Pomiar strumienia świetlnego w funkcji czasu.

Pomiar strumienia świetlnego za pomocą fotometru skrzynkowego wykazuje bezpośredni związek między strumieniem świetlnym źródła światła a oświetleniem pośrednim w dowolnym punkcie na wewnętrznej powierzchni skrzynki tylko wtedy, gdy źródło światła odniesienia i źródło światła podlegające pomiarowi mają ten sam rozkład przestrzenny natężenia światła, ten sam rozkład widmowy i te same wymiary.

Pomiary widmowego strumienia promieniowania można wykonać za pomocą fotometru sferycznego całkującego w przypadku źródeł światła, w których rozkład widmowy mocy zmienia się w zależności od kierunku (np. lampy metalohalogenkowe). Metoda ta daje wszystkie informacje niezbędne do obliczenia:

• Rozkład mocy widmowej
• Strumień świetlny
• Strumień promieniowania
• kolor
• Wskaźniki oddawania barw

W praktyce często stosuje się określanie strumienia świetlnego źródeł światła poprzez pomiar natężenia oświetlenia, natężenia światła lub jasności, aby określić wpływ niektórych parametrów (np. starzenia, temperatury, lokalizacji). Zazwyczaj przyjmuje formę pomiaru względnego. Metodę tę można stosować również do pomiaru strumienia świetlnego lamp fluorescencyjnych w instalacjach oświetleniowych.

Metoda pomiaru strumienia świetlnego zależy od dostępnego sprzętu. Na zastosowany sprzęt i metodę wpływają:

• Rola laboratorium fotometrycznego
• gospodarka
• Zużycie czasu
• Dopuszczalna niepewność pomiaru

Rozkład natężenia światła można zmierzyć za pomocą goniofotometru. Pomiar rozkładu natężenia światła opisany jest w oddzielnym raporcie technicznym CIE. Do pomiaru rozkładu oświetlenia stosuje się różne rodzaje goniofotometrów. We wszystkich z nich źródło światła podlegające pomiarowi pracuje w określonej pozycji pracy:

• Goniofotometr ze źródłem światła w stałej pozycji
• Goniofotometr, w którym źródło światła obraca się wokół przestrzennie ustalonego środka światła
• Goniofotometr, w którym źródło światła obraca się wokół pionowej osi, a środek światła jest ruchomy

Dokładność pomiarów strumienia świetlnego, dokonywanych poprzez ocenę rozkładu natężenia oświetlenia, ściśle zależy od jakości zastosowanego miernika natężenia oświetlenia. To urządzenie musi być bardzo wysokiej jakości.

Zasadniczo strumień świetlny źródła światła można zmierzyć w fotometrze kulistym, porównując go ze strumieniem świetlnym standardowej lampy. Podczas pomiaru źródło światła i lampa wzorcowa umieszczane są kolejno w tym samym miejscu na sferze całkującej. Pośrednie oświetlenie powierzchni kuli przyjmuje się za miarę strumienia świetlnego. Fotometr sferyczny składa się ze sfery całkującej, głowicy fotometru z jednostką odczytową, instrumentów do gromadzenia danych i źródła energii elektrycznej dla sprzętu pomiarowego.

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen świadczonych na rzecz przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi badawcze zgodne z normą „CIE 84 Pomiar strumienia świetlnego”.