DE69307476T2

DE69307476T2 - Vorrichtung zum Messen eines Lichtstroms

Info

Publication number: DE69307476T2
Application number: DE69307476T
Authority: DE
Inventors: Ohkubo Kazuaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: JPH06167388A; JP3117565B2; US5430540A; EP0599024A1; DE69307476D1; EP0599024B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Gesamt-(Licht)Stromes einer Lampe durch Verwendung eines integrierenden Photometers. Das integrierende Photometer ist heute auf dem Gebiet der optischen Radiometrie weithin in praktischem Einsatz.
Es ist bei der Entwicklung oder Qualitätskontrolle von Glühlampen oder verschiedenen Entladungslampen erwünscht, den Gesamtlichtstromwert einer Lampe genau zu messen.
Beim Messen des Gesamtlichtstromes der Lampe wird allgemein ein integrierendes Photometer benutzt. Das integrierende Photometer ist ein Gerät, das eine integrierende Kugel besitzt mit einem in einer Wand derselben bestimmten photometrischen Fenster, mit einem Photometer zum Messen des durch das Fenster übertragenen Lichtes, mit einem Lampenhalter zum Halten und Beleuchten einer zu messenden Lampe innerhalb der integrierenden Kugel und einer Schirmplatte zum Abschirmen des Anteils des Lichtes, der von der Lampe, wenn sie eingeschaltet ist, emittiert wird und direkt zu dem Fenster hin läuft.
Die gesamte Innenwandfläche der integrierenden Kugel ist eine weiße Diffusionsfläche, um so die durch die Lampe bestrahlte Innenwand eine gleichförmige Beleuchtungsdichte zeigen zu lassen. Die gleichförmige Beleuchtungsdichte wird durch die Auswirkung der innerhalb der integrierenden Kugel stattfindenden Zwischenreflexion herbeigeführt.
Eine gegenwärtig in Gebrauch befindliche Gesamtlichtstrom- Meßvorrichtung mißt den Gesamtlichtstrom der Lampe durch Vergleich desselben mit der bekannten Gesamtlichtstromgröße einer Standardlampe.
Wenn die zu messende Lampe eingeschaltet wird, wird der von dieser Lampe ausgesandte Lichtstrom in der integrierenden Kugel zwischenreflektiert. Die weiße Diffusionsfläche der Innenwand zeigt eine gleichförmige Beleuchtungsdichte. Diese gleichförmige Beleuchtungsdichte wird durch ein Photometer erfaßt, das an der integrierenden Kugel angeschlossen ist. Dieses Ausgangssignal wird mit dem Wert verglichen, den die Standardgesamtlichtstrom-Glühlampe zeigt.
Weil die Lampe während der Messung innerhalb der integrierenden Kugel eingeschaltet wird, kann das integrierende Photometer in einem hellen Raum benutzt werden. Aus diesem Grund wird das integrierende Photometer nicht nur bei der Gesamt-Lichtstrommessung benutzt, sondern auch bei Spektralverteilungsmessungen, bei denen ein Spektrometer an dem Photometrie-Fenster angebracht ist. Zusätzlich wird das integrierende Photometer weithin in Lampenfertigungsstätten oder in Lampenentwicklungsabteilungen benutzt.
Das integrierende Photometer zeigt jedoch ein Problem; der Lampenhalter verursacht nämlich Meßfehler, da er durch direkte oder indirekte Bestrahlung einen Schatten wirft und Licht absorbiert.
Dieses Problem ist besonders evident, wenn eine Geraderohr- Fluoreszenzlampe als zu messendes Leuchtmittel benutzt wird. Der Lampenhalter für eine Geraderohr-Fluoreszenzlampe unterscheidet sich von dem für eine Standardgesamtlichtstrom-Glühlampe. Das kann einen großen Fehler verursachen. Dazu wird noch die Entladungseigenschaft einer Niederspannungs-Quecksilberdampflampe wie einer Leuchtstoffröhre bestimmt durch den Niedrigtemperatur-Leuchtteil der Lampe. Wenn diese Lampe das zu messende Leuchtmittel ist, verursachen die von der Lampe emittierte Wärme und Strahlung einen Anstieg der Temperatur der integrierenden Kugel, die ja einen geschlossenen Raum bildet. Damit kann es schwierig sein, den Gesamtlichtstrom genau zu messen.
Es wird eine integrierende Sphäre mit einem Durchmesser von 1,5 m benutzt. Ein zylindrischer Lampenhalter mit dem gleichen Radius wie dem der zu messenden Geraderohr-Fluoreszenzlampe wird längs eines Durchmessers der integrierenden Kugel installiert und mit dem gleichen Lichtdiffusionsmaterial BaSO&sub4; wie die Innenwand der integrierenden Kugel versehen. Der Lampenhalter ist auch mit BASO&sub4; beschichtet. Der Gesamtlichtstrom einer 40W-Geraderohr-Leuchtstofflampe wird gemessen.
Wenn der diffuse Reflexionsgrad von BaSO&sub4; 95% beträgt, hat die Lichtstromabsorption des Lampenhalters eine Größe von etwa 2 bis 3% des Gesamtlichtstromes.
Beim praktischen Ausführen der Gesamtlichtstrommessung wird der Gesamtlichtstrom des zu messenden Leuchtmittels abgeschätzt durch Vergleich mit der Standardgesamtlichtstrom-Glühlampe.
Der Lampenhalter der Standardgesamtlichtstrom-Glühlampe befindet sich innerhalb der integrierenden Kugel.
Die Absorption des Lampenhalters hängt von der Form und der räumlichen Verteilung der Lichtintensität des Leuchtmittels ab. Zusätzlich besitzt das Leuchtmittel eine Eigenabsorption des Lichtsstromes.
Diese Faktoren verursachen einen Fehler von 5% bei der Gesamtlichtstrommessung.
Um den Fehler zu korrigieren, wird eine Zusatzlampe in der integrierenden Kugel installiert. Die Absorption der Standardgesamtlichtstrom-Glühlampe mit Lampenhalter und die des zu messenden Leuchtmittels mit Lampenhalter werden jeweils gemessen. Das erlaubt die Ausführung einer Messung zur Korrektur des Fehlers.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtsstrom-Meßvorrichtung, die enthält eine integrierende Halbkugel, die Halbkugelform und eine Innenwand besitzt, an der ein lichtdiffundierendes Material angebracht ist, einen Flachspiegel, der zum Überdecken der Öffnung der integrierenden Halbkugel installiert ist, und eine zweiten Öffnung in der Mitte des Flachspiegels mit der gleichen Gestaltung wie der des Längsquerschnitts des zu messenden Leuchtmittels, ein Photometer, das ein innerhalb der integrierenden Halbkugel befindliches Aufnahmefenster besitzt und ein Mittel zum Installieren des zu messenden Leuchtmittels in der Krümmungsmitte der integrierenden Halbkugel.
Bei einer beispielhaften Ausführung besitzt das Mittel zum Installieren des Leuchtmittels eine Drehachse, um die das zu messende Leuchtmittel gedreht wird.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Lichtsstrom- Meßvorrichtung, die enthält eine integrierende Halbkugel von Halbkugelform mit einer Innenwand, an der Licht diffundierendes Material aufgetragen ist, einen Flachspiegel, der durch den Krümmungsmittelpunkt der integrierenden Halbkugel hindurchgeht, um die erste Öffnung (diese ist beispielsweise kreisförmig) der integrierenden Halbkugel zu überdecken, einer zweiten Öffnung in dem Flachspiegel, die in der Mitte des Flachspiegels eingerichtet ist und die gleiche Gestaltung wie die des Leuchtmittels besitzt, dessen Leuchtteil vertikal zu dem Flachspiegel steht, einen Photometer, der ein innerhalb der integrierenden Halbkugel angeordnetes Lichtaufnahmefenster besitzt, und ein Mittel zum Installieren des zu messenden Leuchtmittels im Krümmungsmittelpunkt der integrierenden Halbkugel.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Lichtstrom-Meßvorrichtung, die besitzt eine integrierende Viertelkugel von Viertelkugelform mit einer Innenwand, an der ein lichtdiffundierendes Material angebracht ist, einen ersten und einen zweiten Flachspiegel, welche durch die Mitte der Krümmung der integrierenden Viertelkugel hindurchgehen, um die erste Öffnung der integrierenden Viertelkugel zu überdecken, und ein Verbindungsteil zwischen dem ersten Flachspiegel und dem zweiten Flachspiegel, wobei eine zweite Öffnung am Zentrum des Verbindungsteils des ersten mit dem zweiten Flachspiegel angeordnet ist mit der gleichen Querschnittsgestaltung wie der des zu messenden Leuchtmittels, ein Photometer, das ein Lichtaufnahmefenster an der Innenseite der integrierenden Viertelkugel besitzt, und ein Mittel, um das zu messende Leuchtmittel im Krümmungszentrum der integrierenden Viertelkugel zu installieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung entsprechend einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer beispielsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN

Beispielsweise Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.

(Ausführungsbeispiel 1)

Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung gemäß einer ersten beispielsweisen Ausführung der Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an der Innenwand der integrierenden Halbkugel 2 mit Halbkugelform ein lichtdiffundierendes Material 1 BaSO&sub4; aufgebracht. Das Mittel 8 zum Halten des Leuchtmittels 4 ist ebenfalls mit BaSO&sub4; versehen. Damit werden 95% diffuser Reflektanz erreicht. Der Radius der integrierenden Halbkugel beträgt 75 cm. Ein Flachspiegel 3 ist zum Überdecken der ersten Öffnung der integrierenden Halbkugel installiert. Die Spiegelfläche des Flachspiegels 3 ist dem Inneren der integrierenden Halbkugel 2 zugewandt. Eine zweite Öffnung 5, die sich im Zentrum des Flachspiegels 3 und in der Krummungsmitte befindet, hat die gleiche Gestaltung wie der Längsschnitt des zu messenden Leuchtmittels 4. In diesem Beispiel wird eine Geraderohr- Leuchtstoffröhre von 40 W als Leuchtmittel 4 benutzt.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach Linie A-B der Lichtstrom-Meßvorrichtung nach Fig. 1. Das Fenster 5 besitzt 1,3 m Länge entsprechend der Länge der Leuchtstofflampe zuzüglich der Länge der Fassung (die einen Teil des Mittels 8 bildet), welche der Leuchtstofflampe elektrischen Strom zuführt.
Die zweite Öffnung 5 besitzt eine Breite von etwa 42 mm, entsprechend dem Durchmesser von 32 mm der 40W-Geraderohr-Leuchtstofflampe.
Das Photometer 6 besitzt eine angemessene Spektralempfindlichkeit zum Einstellen des spektralen Leuchtstrom-Wirkungsgrades. Das Photometer 6 besitzt ein Lichtaufnahmefenster, das im Inneren der integrierenden Halbkugel 2 gelegen ist.
Eine Lichtabschirmplatte 7 ist an dem Flachspiegel 3 zwischen dem Photometer 6 und dem Leuchtmittel 4 installiert, um das Photometer 6 gegen direkt von dem Leuchtmittel 4 emittiertes Licht abzuschirmen. Das Mittel 8 wird, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Installieren des Leuchtmittels 4 im Krümmungsmittelpunkt der integrierenden Halbkugel benutzt. Das Leuchtmittel 4 wird halb in den integrierenden Raum eingesetzt, der von der integrierenden Halbkugel 2 und dem Flachspiegel 3 umgeben ist. Der von dem Leuchtmittel 4 emittierte Lichtstrom wird durch Zwischenreflexion an der integrierenden Halbkugel 2 und durch die virtuelle Abbildung des Leuchtmittels 4 durch Reflexion am Flachspiegel 3 gleichmäßig verteilt. Deshalb wird eine gleichmäßige Leuchtdichte in dem integrierenden Raum verwirklicht.
In diesem Fall befindet sich das Mittel 8, der Leuchtmittelhalter fast insgesamt außerhalb des integrierenden Raumes, so daß wenig Lichtstrom-Absorption durch das Mittel 8 in dem integrierenden Lichtstrom auftritt, d.h. der Zustand, in dem das Leuchtmittel 4 leuchtet, ohne daß sich das Mittel 8 in dem integrierenden Raum findet, ist annähernd verwirklicht.
Es ist deshalb möglich die Hälfte des von dem Leuchtmittel 4 emittierten Gesamtlichtstroms zu messen.
Es ist leicht, die Temperatur des integrierenden Raumes zu steuern, da die andere Hälfte des Leuchtmittels sich außerhalb des integrierenden Raumes befindet, und die Entladungseigenschaft der Niederspannung-Quecksilberlampe, wie hier der Leuchtmittellampe, durch das Niedrigtemperatur-Leuchtteil der Lampe bestimmt wird.

(Ausführungsbeispiel 2)

Bei dieser beispielsweisen Ausführung der im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Lichtstrom-Meßvorrichtung ist ein Mittel vorhanden mit einer Drehachse, um das Leuchtmittel 4 um den Durchmesser der integrierenden Halbkugel 2 als Drehachse zu drehen. Fig. 3 zeigt eine teils aufgeschnittene Ansicht dieses Beispiels. Diese Vorrichtung ist dann wirksam, wenn das zu messende Leuchtmittel 4 eine ungleichmäßige Lichtstromverteilung besitzt.
Eine Seite der Lampenfassung ist an einer ersten runden Seilscheibe 11 angebracht, um das Leuchtmittel (Leuchtstofflampe 4) um den Durchmesser der integrierenden Halbkugel 2 als Drehachse zu drehen.
Eine zweite runde Riemenscheibe 10, die einen Handhebel besitzt, ist an dem Mittel 8 befestigt.
Die erste runde Riemenscheibe 11 und die zweite runde Riemenscheibe 10 sind miteinander über ein Band 12 verbunden.
Durch Drehen des zweiten runden Riemens wird das Leuchtmittel (Leuchtstofflampe) 4 gedreht.
Das wird bewirkt, indem man den Handgriff 9 so dreht, daß das Leuchtmittel 4 um 180º gedreht und der Lichtstrom zweimal gemessen wird. Damit kann der Gesamtlichtstrom eines Leuchtmittels mit fehlender Gleichmäßigkeit gemessen werden.

(Ausführungsbeispiel 3)

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist bei der in Beispiel 1 beschriebenen Lichtstrom-Meßvorrichtung das gesamte Leuchtmittel 4, wie eine elektrische Glühbirne mit einer Fassung, in dem integrierenden Raum untergebracht. Fig. 4 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht dieses Beispiels.
In diesem Fall ist der leuchtende Teil des Leuchtmittels 4 vertikal an dem Flachspiegel 3 installiert. Das ist in Fig. 5 gezeigt. Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht gemäß Linie C-D der Lichtstrom-Meßvorrichtung nach Fig. 4.
Da die Fassung zum Abstützen der elektrischen Glühbirne und das Mittel 8 sich außerhalb des integrierenden Raumes befinden, kann die Eigenabsorption dieser Teile vermieden werden.

(Ausführungsbeispiel 4)

Fig. 6 zeigt eine Teilschnittansicht einer Lichtstrom-Meßvorrichtung nach einer anderen Ausführung der Erfindung. Nach Fig. 6 besitzt die Innenwand einer integrierenden Viertelkugel 2' eine Viertelkugelform, die mit lichtdiffundierendem Material BaSO&sub4; beschichtet ist. Es wird ein diffuser Reflexionsgrad von 95% erreicht. Der Radius der integrierenden Viertelkugel beträgt 75 cm. Ein erster Flachspiegel 3" und ein zweiter Flachspiegel 3" gehen durch den Krümmungsmittelpunkt der integrierenden Viertelkugel und überdecken die Öffnung der integrierenden Viertelkugel 2'.
Das Fenster 5 liegt in der Mitte der Verbindungsteile des ersten Flachspiegels 3' mit dem zweiten Flachspiegel 3". Das Fenster hat denselben Viertel-Längsquerschnitt wie das Leuchtmittel 4.
Das Fenster 5 besitzt eine Breite von 21 mm entsprechend dem 32mm-Durchmesser der 40W-Geraderohr-Leuchtstofflampe.
Das Photometer 6 besitzt ein Lichtaufnahmefenster, das sich innerhalb der integrierenden Viertelkugel 2' befindet.
Eine Lichtabschirmplatte 7 ist an dem zweiten Flachspiegel 3" und zwischen dem Photometer 6 und dem Leuchtmittel 4 angeordnet, um das Photometer gegen direkt vom Leuchtmittel 4 austretendes Licht abzuschirmen. Das Mittel 8 wird benutzt, um das Leuchtmittel 4 an der Krümmungsmitte der integrierenden Viertelkugel zu installieren. Das Leuchtmittel 4 ist in den integrierenden Raum eingesetzt, der von der integrierenden Viertelkugel 2, dem ersten Flachspiegel 3' und dem zweiten Flachspiegel 3" umgeben ist.
Der vom Leuchtmittel 4 austretende Lichtstrom wird gleichmäßig verteilt durch die integrierende Halbkugel 2 und das virtuelle Abbild des Leuchtmittels 4, das im ersten Flachspiegel 3' und im zweiten Flachspiegel 3" reflektiert wird. Dadurch wird gleichmäßige Leuchtdichte in dem integrierenden Raum erreicht.
Das Mittel 8 befindet sich außerhalb des integrierenden Raumes, so daß während der Integrierung des Lichtstromes keine Lichtstrom-Absorption durch das Mittel 8 stattfindet, d.h. der Zustand wird annähernd erreicht, in welchem das eingeschaltete Leuchtmittel 4 ohne das Mittel 8 in dem integrierenden Raum ist.
Es ist deshalb möglich, ein Viertel des gesamten von dem Leuchtmittel 4 emittierten Lichtstromes zu messen.
Zusätzlich ist es leicht möglich&sub1; die Temperatur des integrierenden Raumes zu steuern, da sich ein wesentlicher Teil des Leuchtmittels 4 außerhalb des integrierenden Raumes befindet.
Die Riemenscheiben nach Beispiel 2 und das Leuchtmittel mit einer Fassung nach Beispiel 3 können in die Viertelkugel des Beispiels 4 integriert werden.

Claims

1. Lichtstrom-Meßvorrichtung zum Messen des Gesamt-Lichtstromes eines Leuchtmittels (4), welche Vorrichtung umfaßt:

eine integrierende Halbkugel (2) mit Halbkugelform, einer Innenwand und einer ersten Öffnung, wobei die Innenwand mit lichtdiffundierendern Material bedeckt ist,

einen die erste Öffnung der integrierenden Halbkugel abdekkenden Flachspiegel (3), wobei der Flachspiegel eine am Zentrum des Flachspiegels (3) gelegene zweite Öffnung (5) besitzt, welche zweite Öffnung entsprechend einer Gestaltung des Längs-Querschnittes des Leuchtmittels geformt ist, ein an der integrierenden Halbkugel angebrachtes Photometer (6), welches Photometer Licht von der integrierenden Halbkugel aufnimmt, und

Mittel (8), um das zu messende Leuchtmittel in der zweiten Öffnung zu halten.

2. Lichtstrom-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel (8) zum Halten des Leuchtmittels eine Drehachse zum Drehen des zu messenden Leuchtmittels (4) besitzt.

3. Lichtstrom-Meßvorrichtung zum Messen des Gesamtlichtstromes eines Leuchtmittels (4), welche umfaßt:

eine integrierende Halbkugel (2) mit einer Halbkugelform, einer Innenwand und einer ersten Öffnung, wobei die Innenwand mit einem daran angebrachten lichtdiffundierenden Material versehen ist,

einen die erste Öffnung der integrierenden Halbkugel bedeckenden Flachspiegel (3), wobei der Flachspiegel eine am Zentrum des Flachspiegels angeordnete zweite Öffnung (5) besitzt, welche zweite Öffnung eine Gestaltung identisch einem Querschnitt des Leuchtmittels besitzt,

ein an der integrierenden Halbkugel angeordnetes Photometer (6), welches Photometer Licht von der integrierenden Halbkugel aufnimmt, und

Mittel (8), um das Leuchtmittel in der zweiten Öffnung so zu halten, daß ein leuchtender Teil des Leuchtmittels im wesentlichen senkrecht zum Flachspiegel steht.

4. Lichtstrom-Meßvorrichtung zum Messen des Gesamtlichtstromes eines Leuchtmittels (4), welche umfaßt:

eine integrierende Viertelkugel (2') mit Viertelkugelform, einer Innenwand, einer Achse und einem Krümmungsmittelpunkt, welche integrierende Viertelkugel auch eine erste und eine zweite Öffnung besitzt, die an der Achse der integrierenden Viertelkugel aneinanderstoßen, wobei die Innenwand mit einem daran angebrachten lichtdiffundierenden Material versehen ist,

einen ersten Flachspiegel (3'), der mit einem zweiten Flachspiegel (3') an der Achse der integrierenden Viertelkugel miteinander verbunden ist, um die erste und die zweite Öffnung zu bedecken, wobei die Verbindung des ersten Flachspiegels mit dem zweiten Flachspiegel eine in der Mitte der Verbindung angeordnete dritte Öffnung (5) ausweist, welche dritte Öffnung eine mit der des Leuchtmittels identische Querschnittsgestaltung besitzt,

ein in der integrierenden Viertelkugel angeordnetes Photometer (6), welches Photometer Licht von der integrierenden Viertelkugel auffängt, und

Mittel (8), um das Leuchtmittel in der dritten Öffnung am Krümmungsmittelpunkt der integrierenden Viertelkugel zu halten.