Lichtlabor

Lichtlabor - PINTSCH BAMAG - Hersteller von Eisenbahn Signaltechnik, Zugausrüstung, Zustiegsysteme, Bahnsteigtüren, Warntechnik für Einsatz und Rettungsfahrzeuge, Seezeichen

Die Entwicklung der lichttechnischen Produkte wird durch das unternehmenseigene Lichtlabor gestützt, welches eine Akkreditierung als Prüflaboratorium für Lichttechnik gemäß der DIN EN ISO IEC 17025 durch die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) besitzt.

Neben der Ermittlung der Lichtstärkeverteilungskurve und der Farbortbestimmung können weiterführende Messungen durchgeführt werden. Die zur Verfügung stehende Lichtmessstrecke beträgt max. 25 Meter. Zur umfangreichen Ausstattung gehören unter anderem ein rechnergesteuertes Goniophotometer, ein Leuchtdichtemessgerät, ein Spektrometer sowie verschiedene Ulbricht-Kugelphotometer mit Durchmessern von bis zu zwei Metern.

 

Ermittlung der Lichtstärkeverteilung

Die Überprüfung der Lichtverteilung erfolgt im Rahmen der Entwicklung und der Qualitätskontrolle. Bei der Bewertung der Messergebnisse stützt sich PINTSCH BAMAG auf die jeweiligen Vorschriften und Vorgaben der Kunden, der Zulassungsbehörden und der verschiedenen Normen.

Zur Messung der Lichtstärkeverteilung verfügt das Lichtlabor über ein Goniophotometer des Typs I nach DIN EN 13032-1, welches aus einem hochpräzisen Verstelltisch und einer Auswerteeinheit besteht. Mittels geregelter Gleichstromantriebe ist es möglich Lichtverteilungen mit einer maximalen Winkelauflösung von 0,01° in der horizontalen und vertikalen Achse zu erfassen. Der Messvorgang ist voll automatisiert und wird mit einem Rechner gesteuert. Somit besteht die Möglichkeit vorgegebene Messbereiche punktgenau und reproduzierbar abzufahren.

Das von einer zu vermessenden Leuchte ausgehende Licht in den jeweiligen Achsen wird hierbei in einstellbaren Messentfernungen von bis zu maximal 25 m von einem temperaturstabilisierten Beleuchtungsstärkemesskopf erfasst. Die gemessenen Beleuchtungsstärken werden automatisch in der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von der Messentfernung in Lichtstärken gemäß dem photometrischen Entfernungsgesetz umgerechnet und ausgegeben. Die bei der Messung ermittelten Messwerte werden unter Zuhilfenahme einer Auswertesoftware graphisch aufbereitet, so dass eine visuelle Bewertung als dargestellte Lichtverteilung ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Wesentliche Voraussetzung für die Gewährleistung einer präzisen Messung ist eine genaue Justage des Prüflings. Dazu wird vorab die Position des Messkopfes in der Messbahn mit einem Justagelaser mit dem Drehpunkt des Goniophotometers in Übereinstimmung gebracht. Ein zusätzlicher Positionierungslaser dient der genauen Ausrichtung des Lichtschwerpunkts vom Prüfling entlang der Messbahn in Richtung des Photosensors. Mit verschiedenen Messköpfen können sowohl konstante, wie auch gepulste Lichtquellen vermessen werden.

 

Farbortbestimmung

Bei der Entwicklung lichttechnischer Komponenten ist ein wesentlicher Punkt die Einhaltung der vorgegebenen, sehr eng definierten, Farbbereiche. Der Farbort kann durch die Bestimmung der Normfarbwertanteile x und y ermittelt werden. Mit der Ermittlung dieser beiden Farbortkoordinaten kann in der CIE-Normfarbtafel der Farbort dargestellt und mit den vorgegebenen Bereichen abgeglichen werden. Hierbei stehen PINTSCH BAMAG zwei Verfahren der Farbmessung zur Verfügung. Die eine Möglichkeit, Farbkoordinaten einer Lichtquelle aufzunehmen, bietet ein Kompakt-Array-Spektrometer. Dieses bestimmt die Normfarbwertanteile mittels des Spektralverfahrens, bei dem nach Messung des gesamten Spektrums die Farbkoordinaten berechnet werden. Bei dieser Berechnung fließt die Empfindlichkeitskurve V(λ) des menschlichen Auges ein. Die resultierende Farbe wird in Form der Normfarbwertanteile ausgegeben. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen in der Ermittlung des gesamten Spektrums der Lichtquelle und der Möglichkeit, gezielte Untersuchungen an einzelnen LEDs vorzunehmen. Die Ergebnisse können mit einer Auswertesoftware graphisch aufbereitet und die resultierende „ähnlichste“ Farbtemperatur berechnet werden.

Die zweite Variante, die Normfarbwertanteile zu ermitteln, bietet das Dreibereichsverfahren. Der verwendete Messkopf besitzt drei lichtelektrische Empfänger, die jeweils den relativen spektralen Empfindlichkeitskurven des menschlichen Auges durch Filter angepasst sind. Aus den resultierenden Messergebnissen werden die Farbkoordinaten x und y berechnet.

 

 

Lichtstrombestimmung

Der Lichtstrom ist definiert durch die gesamte abgegebene Lichtleistung einer Lichtquelle und dient der Ermittlung des Wirkungsgrades eines optischen Systems. Die Lichtleistung könnte grundsätzlich als die abgegebene Energie in der Einheit Watt aufgefasst werden. Die optische Wirkung einer Lichtquelle wird auf diese Weise jedoch nicht zutreffend beschrieben, da die abgegebene Strahlung unterschiedslos über den gesamten Frequenzbereich erfasst und die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit des Auges nicht berücksichtigt wird. Die Größe Lumen [lm] ergibt sich durch die Einbeziehung der spektralen Empfindlichkeit des Auges.

 

Zur Bestimmung des Lichtstromes von Lampen dient unter anderem die so genannte Ulbricht-Kugel. Diese ist eine Hohlkugel, deren Innenfläche mit einem homogen reflektierenden, weißen Material beschichtet ist. Im Zentrum der Hohlkugel wird das Leuchtmittel positioniert, dessen Lichtstrom bestimmt werden soll. Die Ulbricht-Kugel besitzt in der horizontalen Achse eine Öffnung, in der sich der Beleuchtungsstärkesensor befindet. Davor befindet sich ein Shutter, der den direkten Lichteinfall in den Sensor verhindert. Somit wird gewährleistet, dass ausschließlich das diffus reflektierte Licht auf den Sensor trifft. Anhand des ermittelten Beleuchtungsstärkewertes kann durch eine Vergleichsmessung mit einer Normlampe der Lichtstrom ermittelt werden.

 

 

Leuchtdichtemessung

Die für den Helligkeitseindruck maßgebliche Größe ist die Leuchtdichte. Dabei wird der Helligkeitseindruck vom Adaptionszustand des Auges, den umgebenen Kontrastverhältnissen und dem Informationsgehalt der gesehenen Fläche beeinflusst. Leuchtdichtemessungen können komfortabel und schnell mit Hilfe einer hochauflösenden Leuchtdichte- und Farbmess-Kamera durchgeführt werden. Mit der zugehörigen Auswertesoftware können die entstandenen Bilder ausgewertet und weiter bearbeitet werden. Die Leuchtdichtemessung ermöglicht es, einen visuellen Eindruck einer Licht emittierenden Fläche in Bezug auf die Gleichmäßigkeit zu erhalten. Die Leuchtdichte beschreibt das von dieser Fläche ausgehende Licht. Einerseits kann das Licht dabei von der Fläche selbst ausgehen (z.B. Lampen und Leuchten). Die Leuchtdichte ist hierbei definiert als das Verhältnis von Lichtstärke zu der auf die Ebene senkrecht zur Ausstrahlungsrichtung projizierten Fläche. Andererseits kann aber auch Licht von einer Fläche reflektiert oder transmittiert werden. Für die Produkte von PINTSCH BAMAG ist von besonderer Bedeutung, dass die gesehene Fläche eines Signals vom Betrachter gut zu erkennen ist. Daher werden in der Regel entwicklungsbegleitend Leuchtdichteuntersuchungen vorgenommen.