Fényerő mérés Készítette: Lenkei Zoltán
Mértékegységek • Kandela SI alapegység, a gyertya szóból származik. Egy pontszerű fényforrás által kibocsátott fény egy kitüntetett irányba. A kandela az olyan fényforrás fényerőssége adott irányban, amely 540*1012 hertz frekvenciájú monokromatikus fényt bocsát ki és sugárerőssége ebben az irányban 1/683 watt per szteradián. A fényt ezen kívül más származtatott mértékegységekkel is szokták jellemezni.
Mértékegységek • Fényáram: A lumen [lm] a fényáram SI származtatott mértékegysége, amely egy forrás által kibocsátott látható fény összességét jellemzi. Egy lumen az a fényáram, amelyet 1 kandela fényerősségű, minden irányban egyenletesen sugárzó, pontszerű fényforrás 1 szteradián térszögbe sugároz. 1 𝑙𝑚 = 1 𝑐𝑑 ∗ 1 𝑠𝑟 • Megvilágítás: A lux (jele: lx) a megvilágítottság mértékegysége. Fotometriában ezt használják annak a leírására, hogy az emberi szem milyen intenzitással látja a fényt, amely egy felülettel ütközik
Fénymérés mértékegységei
Fotométerek működése • Az első fotoelektromos mérőeszköz a Weston Electrical Instrument vállalat által készített szelén méter volt. Ez egy szelén fotocellát használt, anódjához és katódjához egy elektromágneses mérőeszköz volt kötve.
• A modern fotométerek általában inkább optoelektronikai alkatrészeket használnak, mint fototranzisztorokat és fotodiódákat.
Fotométerek működése • A fotodetektorok fényérzékeny szenzorok, amelyek félvezetőkből készülnek. Ezek egy p-n átmenetet tartalmaznak, ahol p-szennyezett és n-szennyezett félvezetőket tesznek egymás mellé. A PIN diódáknál az i sajátvezető réteg teszi lehetővé a fényérzékelést. A becsapódó fotonok energiája elektron-lyuk párokat hoznak létre a félvezetőben a kiürített tartományban.
Fotométerek felhasználása • Égők hitelesítése • LED binning • UV sterilizálás • Növénynövekedés • Kijelzők, tévék hitelesítése • Utcai lámpák megfelelő elhelyezésének ellenőrzése (pl az új LED utcai lámpák) • stb
Feldolgozóegységek – Gigahertz-Optik Méréstartomány: 3 lx-től 199 000 lx-ig, 380 nm-től 750 nm-ig. Kalibrációs hiba: megvilágítás +/- 2.2% Optikai sávszélesség: 10 nm Felbontás: 12 Bit Mérés ideje: 0.1 – 6000 ms Interfész: USB 2 (Type B), WiFi 2.4 GHz Működési hőmérséklet: -10 és +30°C között 1)BTS256-E műszer 2)Diffúziós réteg 3)CMOS dióda mátrix, blende és fotoszenzor 4)Mikroprocesszor 5)Kijelző 6)Vezérlő gombok 7)USB interfész 8)Bejövő fény
BTS256-PAR Maximálisan mérhető megvilágítás: minimum 199 999 lx Méréstartomány (hullámhossz): 380 nm-től 750 nm-ig. Kalibrációs hiba: megvilágítás +/- 2.2% Optikai sávszélesség: 10 nm Felbontás: 12 Bit Mérés ideje: 0.1 – 6000 ms Interfész: USB 2 (Type B), WiFi 2.4 GHz Működési hőmérséklet: -10 és +30°C között Mint látható kevés eltérés van a specifikációk között. A legnagyobb előnye ennek a mérőeszköznek, hogy rengeteg más mennyiséget is tud mérni (PAR, napi fény integrál, R/FR vöröstől távoli vörösig arány, stb), valamint súlyozott függvényeket is be lehet állítani.
BTS2048-VL Méréstartomány: 6 lx-től 1,000,000 lx-ig, 280 nm-től 1050 nm-ig Pixel felbontás: ~0.4 nm/Pixel ADC: 16 Bit (26 ns instrukciós ciklusidő) Csúcs hullámhossz: ±0.2 nm Domináns hullámhossz: ±0.5 nm Mérési idő: (0.1 – 6000) ms Hasonlóan az előző két műszerhez ugyanúgy BiTech szenzort használ, ami egy V(λ) szűrővel ellátott Si fotodiódából és egy CCD spektroradiométer egységből áll.
Feldolgozóegységek – International Light Technologies (ILT) ILT10 kézi műszer Kijelző: 4 digites LCD kijelző Hullámhossz tartomány: 400-700 nm (látható fény tartomány) Méréstartomány: 10 Lux ~ 400 000 Lux, 1 Fc ~ 40 000 Fc Pontosság: ±10% Felbontás: 0.1 Lux / 0.1 Fc Mintavételezési idő: 0.5 sec Analóg mérés: analóg bár-gráf indikátor Működési környezet: -20°C~+60°C 10% RH~90% RH Tárolási környezet: -20°C~+60°C 10% RH~75% RH Ár: 200 USD ~ 58 000 HUF
ILT5000 Mérési tartomány: 100 fA – 1 mA Automata méréstartomány: gyors váltás az áramszintekhez mérten WiFi: engedélyezett Működési hőmérséklet: -40 és 85°C között USB: USB2, áramellátással együtt Bemeneti csatlakozó: D-sub és/vagy SMA 4-20 mA kimenet LabView kompatibilis PC-re és Tabletre kapcsolódik Nagy pontosságú mérésekhez!
Detektorfejek • Rendkívül sokféle detektor fej kapható a különböző feldolgozóegységekhez, gyártónként körülbelül 30-40 féle fej kapható. Ezeknek a kiválasztásánál arra kell odafigyelni, hogy az érzékenységi görbéje a detektornak megfeleljen a felhasználásunkhoz.
ILT detektorok
Az SED100/U detektornak például hiába van 200-1100 nm méréstartománya, a válaszgörbe csúcsa 950 nm-nél van, tehát ennek a közelében érdemes használni. Ez az eszköz egy 100 mm²es szilícium detektorral rendelkezik.
Az SED254/U már egy sokkal szűkebb méréstartományt ad, 249-259 nm, aminek a csúcsa 254 nm-nél van, ultraibolya sugárzásra tervezték. Ennek az aktív detektáló területe csak 3.6 mm², az előzőhöz képest jóval kisebb.
ILT Detektorok
Gigahertz-Optik Detektorok • A Gigahertz-Optik is rengeteg mérőfejet kínál különböző méréstartományokra, felhasználásokra. Ők is árulnak kompakt kézi egységeket, amelyet még nem említettem, továbbá rack-re szerelhető mérőeszközt kínálnak. Három detektorfejet hasonlítanék össze ettől a gyártótól. V(λ) hiba: f1 ≤ 5 % Általános válasz: 0.2 nA/lx Maximális jel: 1 mA Mérési bemenet: 7 mm keresztmetszetű ablak Cosinus hiba: f2 ≤ 3 %
Gigahertz-Optik Detektorok VL-3702 V(λ) hiba: f1 ≤ 5 % Általános válasz: 0.5 nA/lx Maximális jel: 1 mA Mérési bemenet: 7 mm keresztmetszetű ablak Cosinus hiba: f2 ≤ 3 % Működési hőmérséklet: 5-40°C
Gigahertz-Optik Detektorok PD-9310B-N Az utolsó eszköz, amit bemutatok, alacsony megvilágítottságok mérésére alkalmas, ugyanis minimális, 3.6µlx a zaj a jelen. V(λ) hiba: f1 ≤ 6 % Általános válasz: 28 nA/lx Maximális jel: 1 mA Mérési bemenet: 11.28mm átmérőjű fotodióda, 15mm átmérőjű nyílás. Cosinus hiba: Működési hőmérséklet: 5-40°C
Gigahertz-Optik Detektorok • Ezek a mérőfejek mind csatlakoztathatók például a kézi műszerhez is, a P-9710hoz. Ez a műszer 2 soros, soronként 16 karakteres alfanumerikus kijelzővel rendelkezik, 10 vezérlő gombbal. A detektorok 9 tűs D-SUB csatlakozóval csatlakoznak rá. Analóg kimenetén a feszültség a jel áramától függ, 5 tűs TRIAD01 csatlakozóval kell rá csatlakozni.
