DE1925337A1

DE1925337A1 - Automatisches Lichtstromintegrationsverfahren mit kontinuierlicher,spiralfoermiger Abtastung des Lichtverteilungskoerpers

Info

Publication number: DE1925337A1
Application number: DE19691925337
Authority: DE
Inventors: Prof Dr-Ing J Krochmann; Dipl-Ing P Marx
Original assignee: MARX DIPL ING P
Current assignee: MARX DIPL ING P
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1970-11-19

Description

3eeohreibung des Patenes Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches Lichtstromintegrationsverfahren mit kontinuierlicher, spiralförmiger Abtastung des Lichtverteilungskörpers zur Messung des Lichtstromes beliebiger Lichtquellen (Lampen und Leuchten). Das neue Verfahren soll vorwiegend in der Licht'meßtechnik Anwendung finden.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik bestehen zur Messung des Lichtstromes von Lichtquellen prinzipiell 2 Möglichkeiten: a) Messung des Lichtstromes mit der Ulbrichtschen Kugel Die Messung ist schnell und einfach durchzuführen. Zu einer genauen Messung muß eine Normallampe mit gleicher Strahlungsfunktion und gleicher räumlicher Lichtstärkeverteilung verwendet werden. Diese beiden Forderungen sind häufig, insbesondere bei der Messung von neuentwickelten Lampen oder Leuchten mit abweichender Strahlungsfunktion bzw. abweichender räumlicher Lichtstärkeverteilung, nicht erfüllbar. Hieraus resultieren unvermeidliche 'Te3-fehler, die kaum unter # 5 % liegen. Außerdem können mit dieser Methode keine Absolut- sondern nur Relativmessungen durchgeführt werden.
b) bestimmung des Lichtstromes aus der Licht- bzw. Beleuchtungsstärkeverteilung Bei Messung der Lichtstärken mit einem an V(#) angepaßten Empfänger, bzw.
bei Messung der Beleuchtungsstärken mit einem V(A)- und cos-getreuen Empfänger ist kein Einfluß der Strahlungsfunktion oder der räumlichen Lichtstärkeverteilung der Lichtquelle vorhanden. Die Messung und die sich anschlieDende Auswertung sind jedoch umständlich und zeitraubend, da im Hinblick auf einen geringen Meßfehler eine relativ große Zahl von Meßwerten berücksichtigt werden muß.+) Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Apparatur zu erstellen, die die Vorteile der unter a) und b) genannten Meßmethoden unter Vermeidung ihrer Nachteile' verbindet und die die Messung von Lichtströmen innerhalb kurzer eit automatisch ohne Rechenaufwand und mit geringem Bedienungsaufwand gestattet. Der Meßfehler beträgt maximal + 2 %. Absolutmessungen sind nach einmaliger Kalibrierung möglich.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst +) Literatur DIN 5032, Blatt 1, Lichtmessung. Photometrische Meßverfahren wo Wiech@wski: Messung des Lichtetromes, ArM V 424-3, Lieferung 317 (1962).
Mi@t man die Beleucntungsstärkeverteilung auf einer um eine Lichtquelle gedachten Kugeloberfläche, so erhält man mit Einführung von Kugelkoordinaten für den Lichtstrom das Integral wobei das Flächenelement auf der Kugel (Kugelradius R) ist.
Um das Lichtstromintegral nach Gleichung (1) meßtechnisch auswerten zu können wird zunächst die Integration durch eine stückweise Summation angenähert. Mit folgt Die Summation wird ausgeführt, indem ein lichtempfindlicher Empfänger (z.B.
ein Photoelement) kontinuierlich die Oberfläche einer Kugel, innerhalb der sich die zu messende Lichtquelle befindet, auf einer spiralförmig gewendelten Bahn abtastet (siehe Zeichnung 1).
Praktisch erreicht man das durch Rotation der Lichtquelle um die senkrechte Polarachse (Z-Achse) und gleichzeitige Drehung des Empfängers, der än einem Dreharm der Länge il angebracht ist, um die horizontale X-Achse. Der Empfänger bewegt sich also längs eines Meridians vom Zenit (= = @) bis zum @adir (#= 180 °). Diese Relativbewegung ergibt eine Abtastspirale, die bei geringer Steigung des Höhenwinkels das Lichtstromintegrál nach Gleichung(1) sehr gut approximiert.(Ausführungsbeispiel: siehe Zeichnung 2).
Bei konstanten Winkelgeschwindigkeiten der Lichtquelle wl und des Empfängers wE ergeben sich die nachstehenden mathematischen Zusammenhänge: setzt man so ergibt sich der Lichtstrom zu mit Die Lichtstrombestimmung wird damit auf die zeitliche Integration der mit sin # be@erteten und von # und # abhängigen Beleuchtungsstärken zurückgeführt. Die meßtechnische Auswertung der Gleichung (9).erfolgt mittels einer geeigneten elektronischen Rechenschaltung.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt 1. Die Meß- und Reproduzierbarkeitsfehler können sehr klein gehalten werden.
2. Lichtströme können absolut gemessen werden.
3. Da spektral einwandfrei durch Verwendung geeigneter Photoslerente geressen werden kann, werden verschiedene Lichtstromnormale für verschiedene Lichtarten (Strahlungsfunktionen) nicht @ehr benötigt.
4. Das Meßergebnis ist unabhängig von der räumlichen Lichtstärkeverteilung der Lichtquelle.
5. Die Kalibrierung der Meßanordnung kann 80 erfolgen, daß der Lichtstrom direkt ohne Umrechnungen analog oder digital in Lumen angezeigt wird.
6. Das Meßprinzip funktioniert ohne weiteres in Verbindung mit Drehspiegelsystemen. Bei ausreichenden Abständen zwischen Lichtquelle und Lichtempfänger ist die Messung von Teillichtströmen mittels einfacher elektronischer Zus@tzgeräte möglich.
7. Die Klimati@ierung ist einfacher als bei der U-Kugel durchzuführen.
8. Die Durchführung von Lichtstrcmmessungen kann infolge der einfachen Bedienung durch technische hilfskräfte erfolgen.

Claims

Patentansprüche

1. Automatisches Liohtstromintegrationsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Empfänger den Lichtverteilungskörper auf einer spiralförmig gevendelten Bahn kontinuierlich abtas-tet.

2. Automatisches Lichtstromintegrationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger die Beleuchtungs- oder Lichtstärkeverteilung auf einer um die Lichtquelle gedachten Kugeloberfläche auf einer spiralförmig gewendelten Bahn abtastet.

3. Automatisches Lichtstromintegrationsverfahren, nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Abstastung des Lichtverteilungskqrpers durch den Lichtempfänger durch Rotation der Lichtquelle rit konstanter Winkelgeschwindigkeit um die senkrechte Polarachse und gleichzeitige Drenung des Empfängers mit konstanter @inkelgeschwindigkeit, um eine horizontale Achse, erfolgt. (Gemäß Zeichnung 1 und 2.) 4. automatisches Lichtstromintegrationsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Abtastung des Lichtverteilungskörpers mit geeigneten Drehspiegelsystemen erfolgt.

5. Automatisches Lichtstromintegrationsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische.Auswertung des Lichtstromintegrals mit einer geeigneten elektronischen Rechenschaltung vorgenommen wird.

L e e r s e i t e