Integrační koule k měření světelného toku

Integrační koule (aka kulový integrátor) se spektrometrem je laboratorní zařízení pro měření především světelného toku světelného zdroje. Měřené hodnoty jsou s vysokou přesností díky kalibraci celého zařízení. My ho využijeme hlavně proto, abychom potvrdili, že námi udávanané hodnoty, především lumeny, jsou reálné. Zároveň nám poslouží i pro další vývoj, jako např. pro vývoj nových optik, kdy budeme schopni přesně měřit rozdíly mezi různými TIR optikami a vybrat tu nejlepší, popř. ji vyvinout a ověřit.

Proč je měření světelného toku tak složité?

Ze všech různých veličin (elektrických) se světelný tok měří nejhůře a obecně s nejmenší přesností. Zatímco např. napětí a proud můžete docela snadno měřit s přesností na milivolty a miliampéry i méně, měření světelného toku v laboratorních podmínkách je "pouze" s přesností +-2% až +-5%. Je to proto, že při měření existuje hodně nepřesností (odrazivost vnitřku koule, doba od kalibrace, šum v zařízení, parazitní světlo) včetně i faktu, že lidské oko vnímá různé vlnové délky s různou mírou, tedy se měření musí přepočítat na fotometrické hodnoty (lumeny) a jakákoliv nepřesnost ve spektru ovlivňuje výsledek.

Přesné měření světelného toku je tedy velmi náročné a vyžaduje takovéto drahé laboratorní vybavení, běžná konzumní/spotřební zařízení mají nepřesnosti měření i 20% a jsou nepoužitelná. Přesně měřit světelný tok lze buď gonimotrem nebo v kulovém integrátoru. Existuje několik výrobců podobných zařízení, obvykle na každém kontinentu alespoň jeden, my jsme po interním výběru nakonec zvolili 50cm kulový integrátor od německé firmy Gigahertz-Optik kvůli větší univerzálnosti zařízení, jednoduchosti doručení a budoucího servisu.

Technologie a postup měření

Měřící zařízení (spektrometr) obvykle funguje tak, že světelný paprsek přejde přes difrakční mřížku a rozdělí se do jednotlivých vlnových délek, které dopadnou na pole detektorů. Detektory jsou v principu nekalibrované s různou odezvou na signál, proto je nutné je vždy kalibrovat. BiTec sensor v měřícím zařízení BTS256-LED obsahuje pole detektorů a navíc také fotodiodu, která pomáhá zpřesňovat spektrometr, protože je fotodioda vysoce lineární a stabilní.

Spektrometr má USB výstup do počítače a vlastní měřící software, kde probéhá veškeré měření. Celý proces měření je delší a je potřeba postupovat podle daných kroků. Na začátku zapneme kalibrační lampu, spočítáme korekci a pak provedeme vlastní měření - to obvykle trvá okolo 1-3s. Software umí zobrazit jak spektrometrické hodnoty (spektrum), fotometrické (světelný tok) tak i kolorometrické (CCT, duv, CRI a další indexy).