Kalibratie van Solid state-verlichting

In tal van verlichtingstoepassingen wordt de overstap gemaakt naar LED als lichtbron. Door het smalbandige spectrum en niet homogene stralingsprofiel van een LED wordt met traditionele lichtmeetmethoden al snel een grote meetfout gemaakt. De Nederlandse overheid en industrie willen een internationale voortrekkersrol spelen in de omslag naar LED-verlichting. Goede metingen zijn hierbij cruciaal. VSL is aangewezen door de overheid voor het realiseren van twee grondeenheden, de Candela (Cd) en de Kelvin (K), en een infrastructuur voor optische metingen. Beide SI eenheden hebben als overeenkomst dat de overeenkomstige meetgrootheden optisch gemeten kunnen worden. De meetwaarde doet een uitspraak over de optische eigenschappen van de lichtbron, bijvoorbeeld de verlichtingssterkte, de kleurtemperatuur, de lichtsterkte of de stralingstemperatuur.

Naast kalibratie van lichtbronnen en detectiesystemen van het ultraviolet tot infrarood verricht VSL wetenschappelijk onderzoek naar ontwikkeling van nieuwe meetmethodieken en standaarden om de betrouwbaarheid van een meetwaarde te verbeteren. VSL heeft een detectiesysteem Most Advanced Goniometer for Irradiance Calibrations geïntroduceerd, kortweg MAGIC. De MAGIC-faciliteit is gerealiseerd voor onder meer het nauwkeurig bepalen van het totaal uitgestraald optisch vermogen van lichtbronnen. Deze faciliteit omvat een goniometeropstelling met een totale diameter van 3.7 meter. Wat deze faciliteit bijzonder maakt is dat het een groot multidetector platform kan ronddraaien voor de bepaling van het ruimtelijke spectrale irradiantie profiel van een lichtbron, voor elk gegeven actie spectrum tussen de 200 nm en 800 nm. Door het platform te scannen over een virtueel bol oppervlak wordt er ruimtelijke en spectrale informatie verkregen waarmee numeriek het totaal uitgestraald vermogen berekend kan worden.

In vergelijk tot de klassieke integrerende bol is deze faciliteit niet afhankelijk van een reflecterende wand; hierdoor kan ook het totaal uitgestraalde vermogen van een UV-lamp bepaald worden. Uniek is de mogelijkheid om eerst honderden ruimtelijk verdeelde lampspectra te meten en daarna het spectraal opgeloste uitgestraalde vermogen te bepalen. Dit laatste is belangrijk voor het kalibreren van hoogvermogen LED’s en luminaires omdat zowel spectraal als ruimtelijk de LED-eigenschappen veranderen.
 

Figuur 1: Schematische voorstelling van de MAGIC faciliteit met alle mogelijke meetconfiguraties. The inzet aan de rechterkant laat close-ups zien van de constructie. De inzet linksboven laat de speermaat zien waarmee de constante straal van de virtuele bol was geverifieerd. 

Figuur 2: Illuminnatie and spectrale irradiantie distributie van een 3W hoog-vermogen LED. Het spectrum van de LED verandert als functie van de kijkhoek, hetgeen significante invloed heeft op de correctiefactor voor de meetwaarde van de gebruikte detector.