| Zugriffsnummer | 39097 |
| Dokumenttyp | Konferenzartikel |
| Peer Review | unbekannt |
| Sprache | Deutsch |
| Titel | Ungefilterte Detektoren für LED-Photometrie - PhotoLED |
| Autor(in); Institution |
Schneider, Philipp; 4.1, Photometrie und Spektroradiometrie, PTB-Braunschweig
Sperling, Armin; 4.1, Photometrie und Spektroradiometrie, PTB-Braunschweig
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| Quelle/Jahr | Lux junior 2017:(2017), 7 S. |
| Availability | [DVD-ROM] |
| ISBN | 978-3-927787-56-8 |
| Verlag | Ilmenau: Techn. Univ. |
| Konferenzangaben | Lux junior, 13. internationales Forum für den lichttechnischen Nachwuchs, Dörnfeld/Ilm, 07-08, September, 2017, Germany |
| Zusammenfassung | Klassische Photometer mit V(λ)-Anpassung werden im alltäglichen Gebrauch zunehmend an den Grenzen ihrer Fähigkeit betrieben. Die Messung von einfarbigen LEDs mit begrenzter spektraler Bandbreite stellt ebenso wie die Verwendung von weißen LEDs eine Herausforderung dar. Die Probleme liegen hierbei zum großen Teil in der spektralen Anpassung der Photometer an die Messobjekte bzw. die Referenzobjekte. Die Kalibrierung von Photometern wird praktisch immer auf Normlichtart A bezogen, entsprechend einem Planckschen Strahler mit einer Verteilungstemperatur von 2856 K. Diese Strahlungsfunktion, ebenso wie das Licht von Glühlampen, unterscheidet sich signifikant vom Licht der LEDs. Nur ein geringer Anteil des Lichtes von Glühlampen liegt im kurzwelligen Bereich, also unterhalb 450 nm, das Spektrum zeigt keine starken Gradienten und es erstreckt sich deutlich bis in den IR-Bereich. Diese Eigenschaften sind bei der Dimensionierung der Filter von Photometern berücksichtigt. Bei der Messung von Licht mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften muss die spektrale Fehlanpassung korrigiert werden, für diese Korrektur müssen die Strahlungsfunktion der Lichtquellen und die relative oder absolute spektrale Empfindlichkeitsfunktion des Detektors bekannt sein. An dieser Stelle setzt das europäische EMPIR-Projekt "PhotoLED" an, das von einem Konsortium aus nationalen Metrologieinstituten und Firmen bearbeitet wird. Ziel ist die Verringerung der Messunsicherheit durch die Einführung zusätzlicher Normlichtarten, die als Referenz bei der Kalibrierung von Photometern verwendet werden können und die das mittlere Spektrum von typischen weißen LEDs wiedergeben. Voruntersuchungen zu dem Projekt haben ergeben, dass auf eine derartige Lichtart kalibrierte Photometer die Messunsicherheit bei Allgemeinbeleuchtung um mehr als die Hälfte reduzieren können. Neben der Definition der Lichtarten wird in dem Projekt auch an der Realisierung entsprechender LED-basierter Referenzlichtquellen gearbeitet. Ein weiterer Gegenstand des Projekts ist die Verwendung ungefilterter Detektoren bekannter spektraler Empfindlichkeit bei der absoluten Bestimmung des Lichtstroms von ReferenzLEDs. Im Gegensatz zu Photometern bieten ungefilterte Detektoren eine höhere Empfindlichkeit im blauen und roten Bereich des sichtbaren Spektrums. Weiterhin werden starke Gradienten in der spektralen Empfindlichkeit und somit der spektralen Fehlanpassung vermieden, die zusammen mit starken Gradienten im Spektrum der Quelle zu hohen Unsicherheiten führen. Setzt man für den ungefilterten Empfänger berechenbare Halbleiterempfänger mit bekannter Quanteneffizienz (sogenannte "predictable quantum efficient detectors", PQEDs) ein so benötigt man für eine sehr präzise Messung einer Lichtstärke lediglich noch die relative spektrale Verteilung der LED-Lichtquelle. Diese Arbeit wurde im Rahmen des Projekts "Future Photometry Based on Solid-State Lighting Products" (15SIB017 PhotoLED) des EURAMET European Metrology Programme for Innovation and Resarch (EMPIR) gefördert. Classical photometers with V(λ)-matching filters are increasingly used at the limits of their performance in everyday use. The measurement of coloured LEDs with limited spectral bandwidth is a challenge, as is the measurement of white LEDs. The problems are largely due to the spectral matching of the photometers to the measured objects or reference objects. Calibration of photometers almost always references to the standard illuminant A, corresponding to a Planckian distribution with a distribution temperature of 2856 K. This radiation function, as well as the light of incandescent lamps, differs significantly from the light of LEDs. The short wavelength range, below 450 nm, of incandescent lamps contains only a small fraction of the total radiation, the spectrum has no steep gradients and extends far into the IR. These properties of the light are taken into account in the design of filters for photometers. Therefore, when measuring light with different spectral properties, a spectral mismatch correction must be used. Hence the spectral distribution of the used light sources as well as the relative or absolute spectral responsivity of the detector must be known. This is where the European EMPIR project "PhotoLED" comes into action, which started last year by a consortium of national metrology institutes and industry partners. The aim is to reduce the measurement uncertainty by introducing additional types of standard illuminants. These new illuminants shall represent the mean spectral distribution of typical white LEDs and can be used as reference spectra for photometer calibrations. Preliminary studies on the project have shown that the calibration of photometers with respect to such illuminants can halve the uncertainty of the measurement in general lighting. In addition to the definition of such standard illuminants, the project also includes the realization of corresponding LED-based reference light sources. A further subject of the project is the use of unfiltered detectors with known spectral responsivity in the absolute determination of the luminous flux of reference LEDs. In contrast to photometers, such unfiltered detectors offer a higher responsivity in the blue and red spectral range of the visible spectrum. Furthermore, steep gradients in the spectral responsivity are avoided, which together with steep spectral gradients of the light source lead to high uncertainties. Hence, when using an unfiltered predictable semiconductor detector with known quantum efficiency (also known as "predictable quantum efficient detector", PQED), a calibration is not necessary and only the relative spectral distribution of a LED-light source is needed for a precise photometric measurement. This work was funded by the project "Future Photometry Based on Solid-State Lighting Products" (15SIB017 PhotoLED) of the EURAMET European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR). |
