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Erfahrungsbericht : Kompaktes Messgerät für lichttechnische Parameter

| Autor / Redakteur: Dagmar Ecker * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mithilfe von spezieller Messtechnik konnte der Licht-Spezialist Signify die Entwicklung seiner LED-Leuchten optimieren und wichtige Lichtparameter messen. Wie sich dadurch in einem ungarischen Labor die Entwicklungszeit- und Kosten reduzierten, lesen Sie hier.

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Lichtparameter: Die individuelle Ausleuchtung ist wesentlicher Bestandteil eines Designkonzepts im Retailbereich. Wichtig ist, dass die Lichtparameter genau definiert sind und die Werte eingehalten werden.
Lichtparameter: Die individuelle Ausleuchtung ist wesentlicher Bestandteil eines Designkonzepts im Retailbereich. Wichtig ist, dass die Lichtparameter genau definiert sind und die Werte eingehalten werden.
(Bild: Signify)

Mit der LED-Technik lassen sich sowohl für den privaten als auch öffentlichen Raum energieeffiziente und kompakte Lichtszenarien konstruieren. Einer der großen Hersteller ist Signify, ehemals Philips Lighting. Um auch in Zukunft beim Thema Licht gut aufgestellt zu sein, investiert man kontinuierlich in Forschung und Entwicklung.

Für die Entwickler bei Signify ist Messtechnik ein wichtiges Werkzeug. Denn die Qualitätsstandards im Unternehmen sowie die Kundenanforderungen im Geschäftskundenumfeld sind sehr hoch. In seinem Labor in der ungarischen Hauptstadt Budapest entwickelt Signify unter anderem hochwertige LED-Leuchten für den sogenannten Retaileinsatz.

Der Gesamtlichtstrom und die Farbparameter wie auch die Farbwiedergabewerte der entwickelten Prototypen müssen sehr genau untersucht werden. Bis 2017 gestaltete sich dieser Entwicklungsprozess sehr aufwendig: Sobald der Entwickler ein Detail im Design der Leuchte änderte, musste der neue Aufbau zur Messung in eines der unternehmenseigenen Labore in den Niederlanden, Frankreich oder China gesendet werden. Am Standort in Budapest wäre es schlicht nicht wirtschaftlich gewesen, eigene Goniometer zu installieren oder Ulbrichtkugeln und andere Messgeräte anzuschaffen. Diese Geräte wären nicht nur zu teuer, sondern für ihren Betrieb speziell ausgebildete Experten notwendig gewesen, um die Kalibrierung und korrekte Nutzung zu gewährleisten.

Lichtparameter mit kompakten Messgerät messen

Darüber hinaus benötigen die Messinstrumente sehr viel Platz. Alleine das Goniometer, das für einige der Testszenarien wichtig gewesen wäre, hätte einen mindestens 15 Meter langen Darkroom erfordert. Immer wieder griff das Unternehmen deshalb auf lokale Lichtlabore für die Messungen zurück, doch auch dann musste das Entwicklerteam mehrere Tage warten bis die Ergebnisse vorlagen. Erst wenn alle Messungen vorlagen, konnten die Auswirkungen der Designanpassung beurteilt und nächste Schritte in Erwägung gezogen werden.

Als Máté Makkai, Entwicklungsingenieur Optiken bei Signify, einen Artikel über ein neuartiges Messsystem las, fand dieses sofort seine Aufmerksamkeit: Das FluxGage-System von Ophir kombiniert mehrere Messungen in einem kompakten Messgerät, benötigt wenig Platz und lässt sich einfach bedienen. Bei einer detaillierten Präsentation des Systems in der Konzernzentrale in Eindhoven überzeugte er sich zusammen mit seinen Kollegen von der Leistungsfähigkeit des Messinstruments.

„Vom ersten Moment war ich begeistert davon, wie viele unterschiedliche Parameter dieses kompakte, recht unscheinbar wirkende System erfassen konnte. Ohne zeitaufwendige Kalibration ermittelt es sekundenschnell zuverlässige Messergebnisse“, erklärt der Ingenieur. Im Juli 2018 nahm Signify Ungarn das erste FluxGage-System in Betrieb. In einem kleinen Labor direkt angrenzend an das Büro der Entwickler steht das Messgerät in einem klimatisierten Darkroom, Umbaumaßnahmen waren nicht erforderlich.

Sämtliche Entwicklungen lassen sich jetzt mit dem FluxGage-System sofort prüfen. Die wichtigsten Parameter für Máté Makkai sind dabei die Farbwerte und der Gesamtlichtstrom der jeweiligen Leuchte. Er entwickelt in der Regel einige Varianten, misst diese durch und vergleicht die Werte der verschiedenen Alternativen. Einflüsse durch unterschiedliche Optiken, Lichtquellen, Reflektoren oder Linsen können damit direkt identifiziert werden.

Messzubehör kommt aus dem 3D-Drucker

Wenn eine LED-Leuchte mit dem FluxGage-System gemessen wird, positioniert man die Leuchte direkt oberhalb der Messkavität, so dass sich das Licht im Inneren ausbreitet. Das emittierte Licht wird anschließend mit den Solarmodulen gemessen und in ein elektrisches Signal verwandelt. Mit der Hilfe eines integrierten Spektrometers berechnet die Software des FluxGage-System daraus den Gesamtlichtstrom der LED-Leuchte. Der Spektrometer – der auch zur Messung wichtiger Farbparameter verwendet wird – befindet sich zentral auf dem Boden des Messinstruments. Als dritter Sensor erfasst eine Photodiode das Flimmern.

Signify nutzt einen 3D-Drucker, um eine für die entwickelten Leuchten passende Abdeckung zu erstellen. So wird die Öffnung des FluxGage-Systems verschlossen.
Signify nutzt einen 3D-Drucker, um eine für die entwickelten Leuchten passende Abdeckung zu erstellen. So wird die Öffnung des FluxGage-Systems verschlossen.
(Bild: Signify)

Durch eine Vorab-Messung nach der Platzierung der Leuchte über dem Messinstrument kann das Umgebungslicht gemessen und später von den gemessenen Werten der Leuchte subtrahiert werden. Alternativ lässt sich das Innere des Messgeräts mit einem Deckel verschließen, bei dem eine Öffnung für die Leuchte ausgespart wird und ein Mini-Darkroom entsteht. Signify entwickelte dieses Konzept einen Schritt weiter: Mit einem 3D-Drucker erstellt das Forschungs- und Entwicklungsteam individuelle Halterungen für die jeweiligen Leuchten, so dass der Deckel optimal geschlossen ist.

Mehrere Entwicklungsschritte gleichzeitig

Das FluxGage-System spart dem Entwickler-Team Zeit, reduziert die Entwicklungskosten und macht den Entwicklungsprozess selbst nachhaltiger. Heute werden mehrere Entwicklungsschritte gleichzeitig abgearbeitet, die vergleichenden Messungen sofort durchgeführt – im eigenen Haus und ohne dass die Leuchten irgendwohin versendet werden müssen. Die Entwicklungszeit ließ sich um mehr als 10% senken.

„Das FluxGage-System ist sehr anwenderfreundlich. Wir kalibrieren es in der Regel nur einmal im Monat und auch das geht mit dem FGC100-Standard sehr schnell. Uns gibt es einfach die Sicherheit, dass die gemessenen Werte richtig sind. Wann immer wir das System aufgrund auffälliger Messergebnisse re-kalibriert haben, stellte sich heraus, dass die Leuchte selbst die merkwürdigen Werte erzeugte und das Messinstrument korrekt gemessen hat“, erklärt Máté Makkai.

Diesen Beitrag lesen Sie auch in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 11/2020 (Download PDF)

Insgesamt schätzt der Entwickler die Freiheit, die ihm das Messgerät gibt. Er arbeitet jetzt weitestgehend unabhängig von anderen Laboren und das selbst bei sperrigen LED-Leuchten. Die Messungen liegen mit dem kompakten System in wenigen Sekunden vor, und er schätzt den fachlichen Austausch mit den Experten von Ophir.

* Dagmar Ecker ist Fachwirtin Public Relations und betreibt eine Text- und PR-Agentur.

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