Kalibroitu valaistusvoimakkuuden mittaus – työpaikkavalaistuksesta aina 500 000 lx:iin asti.
Luksimittarit ja valaistusvoimakkuusmittarit tarkkaan valon mittaukseen
Valaistusvoimakkuus kuvaa pinnalle osuvaa valovirtaa, ja se on yksi fotometrian perussuureista. Se ilmaistaan lukseina. Toistettavia mittauksia varten valo on painotettava ihmissilmän spektrisen valoherkkyyden mukaisesti.
Opsytec tarjoaa kalibroituja mittausjärjestelmiä valaistusvoimakkuuden määrittämiseen. LUX-anturin avulla radiometreistä RMD ja RM-12 tulee luksimittareita – kalibroituja valomittareita, jotka näyttävät valaistusvoimakkuuden lukseina. Anturi kattaa näkyvän spektrialueen 380–780 nm ja painottaa siihen osuvan valon V(λ)-funktion mukaisesti.
Mitä luksimittari mittaa?
Luksimittari mittaa valaistusvoimakkuutta Ev. Se kuvaa tietylle pinnalle osuvaa valovirtaa. Yksikkö on luksi:
1 lx = 1 lm/m²
Valaistusvoimakkuus on fotometrinen suure. Se painottaa optista säteilyä ihmissilmän spektriherkkyyden mukaan päivänäössä.
Tämän vuoksi luksimittaus eroaa perustavanlaatuisesti radiometrisestä mittauksesta yksikössä W/m². Kaksi valonlähdettä, joilla on sama säteilyteho, voivat tuottaa erilaiset luksiarvot erilaisten spektriensä vuoksi.
V(λ)-painotus ja V-lambda-anturi
Fotometrisissä mittauksissa ihmissilmän spektristä valoherkkyyttä kuvataan V(λ)-funktiolla. Sen huippu on 555 nm:ssä ja se laskee jyrkästi näkyvän alueen reunoja kohti.
Valaistusvoimakkuusmittari tarvitsee siksi V-lambda-anturin: anturin, jonka spektrinen herkkyys vastaa mahdollisimman tarkasti tätä painotusfunktiota. Anturin vasteen ja V(λ):n väliset poikkeamat voivat aiheuttaa mittausvirheitä erityisesti kapeakaistaisilla LEDeillä tai epätavallisilla spektreillä.
Opsytecin LUX-anturi toimii alueella 380–780 nm V(λ)-painotuksella, ja sitä voidaan käyttää RMD- ja RM-12-radiometreissä.
Kosinikorjaus
Valaistusvoimakkuus on pinta-alaan liittyvä suure. Vinossa kulmassa mittauspinnalle osuva säteily vaikuttaa valaistusvoimakkuuteen tulokulman kosinin mukaisesti. Sopivan mittapään on toistettava tämä kulmakäyttäytyminen.
Opsytecin anturit käyttävät kosinikorjaukseen diffuusoreita. Tämä parantaa mittaustarkkuutta valolle, joka ei osu anturiin yksinomaan kohtisuorassa.
Luksiasteikko: kuinka kirkasta se on?
Tähtikirkkaan uudenkuun yön ja zeniitissä olevan auringon välillä on yli 100 miljoonakertainen ero – ja silmä näkee molemmissa. Pupilli muuttaa sisääntulevan valon määrää vain noin 16-kertaisesti; verkkokalvo hoitaa sopeutumisesta huomattavasti suuremman osan. Asteikko esittää tyypilliset valaistusvoimakkuudet ja ohjearvot logaritmisella akselilla. Vetäkää akselilla olevaa liukusäädintä, viekää hiiri symbolin päälle tai syöttäkää oma mittausarvonne.
| Tilanne | Valaistusvoimakkuus |
|---|---|
| Kirkas taivas, aurinko zeniitissä | 130 000 lx |
| Kesäpäivän keskipäivä Keski-Euroopassa, kirkas taivas | 90 000 lx |
| Talvipäivän keskipäivä, kirkas taivas | 20 000 lx |
| Kesäpäivän keskipäivä, pilvinen taivas | 19 000 lx |
| Varjossa kesällä | 10 000 lx |
| Pilvinen talvipäivä | 3 500 lx |
| Pilvinen päivä, tyypillinen arvo | 1 000 lx |
| Hämärä (aurinko juuri horisontin alapuolella) | 750 lx |
| Hyvin synkkä pilvinen päivä | 100 lx |
| Hämärä (aurinko 6° horisontin alapuolella) | 3 lx |
| Täysikuun yö | 0,05–0,36 lx |
| Puolikuu, selkeä taivas | 0,01 lx |
| Tähtikirkas yö uudenkuun aikaan | 0,001 lx |
| Kuuton yö, pilvinen taivas | 0,0001 lx |
| Tilanne | Valaistusvoimakkuus |
|---|---|
| Nykyaikainen leikkausvalaistus | 160 000 lx |
| Fotostabiilisuuskammio ICH Q1B:n mukaan (laskuesimerkki) | 75 000 lx |
| Hammashoidon työvalo (vähintään) | 15 000 lx |
| Toimisto- tai huonevalaistus | 500 lx |
| Käytävä | 100 lx |
| Olohuone | 50 lx |
| Fluoresenssitarkastus ISO 3059:n mukaan (ympäristön valo, enintään) | 20 lx |
| Katuvalaistus | 10 lx |
| Kynttilä noin 1 m:n etäisyydellä | 1 lx |
| Poistumisreittien turvavalaistus EN 1838:n mukaan (vähintään) | 1 lx |
Standardit: ISO 3059, EN 1838, ICH Q1B.
| Tehtävä / tila | Ylläpidettävä valaistusvoimakkuus |
|---|---|
| Tekninen piirtäminen | 750 lx |
| Toimisto, näyttöpäätetyö, kokoushuoneet | 500 lx |
| CAD-työasemat | 500 lx |
| Myyntitilat, vastaanotto | 300 lx |
| Käytävät, porraskäytävät | 100 lx |
| Pysäköintialueet | 75 lx |
Standardin arvot ovat ylläpidettäviä arvoja: valaistusvoimakkuus ei saa alittaa niitä edes valaisimien vanhenemisen ja likaantumisen jälkeen. Kun huoltokerroin on 0,8, uuden asennuksen on 500 lx:n arvoa varten tuotettava noin 625 lx. Näyttöpäätetyössä standardi edellyttää lisäksi häikäisyn rajoittamista arvoon UGR ≤ 19 sekä värintoistoindeksiä Ra ≥ 80.
Standardi: EN 12464-1:2021.
Missä valaistusvoimakkuutta mitataan
Tyypillisiä sovelluksia ovat:
- LED-valaisimien testaus
- Valaistusjärjestelmien kehitys
- Laadunvalvonta ja tuotannon testaus
- Lamppujen vertailumittaukset
- Tutkimus ja kehitys
- Optisten järjestelmien karakterisointi
Useissa sovelluksissa standardit määrittelevät valaistusvoimakkuuden suoraan:
- Fluoresoiva halkeamatarkastus ISO 3059:n mukaan: Tarkastuksen aikana näkyvä ympäristön valo saa olla enintään 20 lx ja UV-A-irradianssin vähintään 10 W/m². Tähän käyttöön RMD:lle on saatavana yhdistelmäanturi 365 nm:lle ja LUX-mittaukselle.
- Fotostabiilisuus ICH Q1B:n mukaan: Lääkenäytteiden on saatava vähintään 1,2 miljoonaa luksituntia näkyvää valoa ja 200 Wh/m² lähi-UV-säteilyä. Tätä varten valaistusvoimakkuus ja UV-irradianssi mitataan näytteen kohdalta.
- Työpaikkavalaistus EN 12464-1:n mukaan: Standardi määrittelee työpaikkojen ylläpidettävät valaistusvoimakkuusarvot, pysäköintialueiden 75 lx:stä teknisen piirtämisen 750 lx:ään.
- LED- ja näyttötekniikka: Valaistusvoimakkuus kuvaa ympäristön valoa ja LED-moduulien valontuottoa pinnalla.
Opsytecin luksimittarit: RM-12 ja RMD
Mittausjärjestelmän valinta riippuu spektristä, intensiteetistä, mittausgeometriasta ja siitä, arvioidaanko näkyvän valon lisäksi myös UV-säteilyä. Nopeisiin ja toistettaviin luksimittauksiin soveltuvat RMD tai RM-12 LUX-anturilla. Kiinteästi asennettuun laitteistojen valvontaan LUX-anturi on saatavana myös PLC-anturina analogisella lähdöllä sekä PLC.net -versiona Ethernet-liitännällä.
RM-12 kompaktina luksimittarina
RM-12 on kompakti, paristokäyttöinen käsiradiometri, jota voidaan käyttää eri mittapäiden kanssa. Yhdistettynä LUX-anturiin siitä tulee kätevä luksimittari.
Modulaarisen rakenteen ansiosta samaa perusyksikköä voidaan käyttää fotometrisiin ja radiometrisiin mittauksiin. Valaistusvoimakkuuden lisäksi sopivilla antureilla voidaan mitata esimerkiksi UVA-, UVB- tai UVC-irradianssia.
Tämä on erityisen edullista sovelluksissa, joissa näkyvä valo ja UV-säteily on arvioitava yhdessä.
RMD: digitaalinen luksimittari 500 000 lx:iin asti
RMD on täysin digitaalinen kädessä pidettävä radiometri, jossa on kaksi anturituloa. Se soveltuu tarkkoihin, suuren dynamiikka-alueen mittauksiin eri antureilla. Sen 500 000 lx:iin ulottuvan mittausalueen ansiosta voidaan tutkia sekä tavanomaisia keinovalaistustilanteita että erittäin suuria valaistusvoimakkuuksia – esimerkiksi säteilytyskammioissa tai leikkaus- ja hoitovalaisimien alla.
- kaksi digitaalista anturituloa, esimerkiksi valaistusvoimakkuuden ja UVA-irradianssin samanaikaiseen mittaamiseen
- 24-bittinen muunnos ja dynamiikka-alue 1 : 10 000 000
- valaistusvoimakkuus 500 000 lx:iin asti
- irradianssin, valaistusvoimakkuuden ja annoksen näyttö
- anturien kalibrointiepävarmuus tyypillisesti 4,5–6,0 % (k = 2)
Järjestelmä soveltuu laboratorioihin, tuotekehitykseen, laadunvarmistukseen ja teolliseen testaukseen, ja kahdella anturitulolla se tarjoaa suuremman varan.
RM-12
Käsikäyttöinen mittari irradianssin ja valaistusvoimakkuuden mittaukseen vaihdettavilla antureilla.
Radiometri RMD Pro
Täysin digitaalinen käsiradiometri irradianssin ja annoksen mittaamiseen, kahdella anturitulolla ja 8 Gt:n muistilla.
PLC-anturit analogisilla lähtösignaaleilla
UV- ja valoanturit 4–20 mA, 0–10 V tai 0–2 V lähdöllä suoraan PLC-ohjaimiin liitettäväksi.
PLC.net – UV-anturi Ethernet-liitännällä
UV-anturi Ethernet- ja PoE-liitännällä; mittaustulokset saatavilla Modbus TCP:n ja HTTP/JSON:n kautta suoraan verkossa.
LED-valaistusvoimakkuuden mittaaminen
LEDeillä voi olla hyvin kapeita spektrejä tai useasta piikistä koostuvia spektrejä. Luksimittarin spektrinen vastaavuus V(λ)-käyrän kanssa on siksi erityisen merkityksellinen LED-mittauksissa: jos anturin herkkyys emissioaallonpituudella on hieman V(λ)-käyrän ylä- tai alapuolella, tämä poikkeama vaikuttaa kapeakaistaisen lähteen lukemaan täysimääräisesti. Kuinka suuri vaikutus voi olla, selitetään artikkelissa spektrinen epäsovitus.
Kalibroitu luksimittari, jossa on V(λ)-sovitettu anturi, soveltuu rutiinitestaukseen.
Luksin mittaaminen: näin se tehdään oikein
- Määrittäkää mittaustaso: Anturi asetetaan siihen tasoon, jota arvon on määrä koskea – työpisteissä yleensä työtasoon – ja suunnataan sen suuntaisesti.
- Pitäkää etäisyys vakiona: Pistemäisillä lähteillä valaistusvoimakkuus pienenee etäisyyden neliön suhteessa. Jo muutama millimetri muuttaa lukemaa selvästi.
- Välttäkää varjostusta: Kehon osat, kädet tai kaapelit eivät saa estää valoa pääsemästä anturille.
- Useita mittauspisteitä: Pinnan valaistusvoimakkuus on harvoin tasainen. Useasta pisteestä koostuva ruudukko osoittaa keskiarvon ja tasaisuuden.
- Huomioikaa lämpötila: Anturin ja valonlähteen tulisi olla saavuttaneet käyttölämpötilansa; monien lamppujen ja LED-valojen valontuotto muuttuu lämpenemisen aikana.
Kalibroitu ja toistettava
Mittausjärjestelmän jäljitettävä kalibrointi on välttämätöntä toistettavien mittausten kannalta.
Opsytecin anturit toimitetaan kalibroituina, ja ne voidaan kalibroida uudelleen. Tämän ansiosta järjestelmät soveltuvat toistuviin testeihin, laadunvarmistukseen ja mittaustehtäviin, jotka edellyttävät dokumentointia.
FAQ: luksimittarit
Mitä eroa on luksimittauksella ja W/m²-mittauksella?
Radiometrinen mittaus yksikössä W/m² tallentaa fysikaalisesti läsnä olevan säteilytehon painottamattomana. Fotometrinen mittaus luksissa painottaa saman säteilyn ihmissilmän valotehokkuusfunktiolla V(λ), ja se on nolla noin 380–780 nm:n ulkopuolella. Kahdella säteilyteholtaan samanlaisella lähteellä voi siksi olla hyvin erilaiset luksiarvot.
Miksi valaistusvoimakkuus mitataan ISO 3059:n mukaisessa fluoresoivassa tarkastuksessa?
Näkyvä ympäristön valo heikentää fluoresoivan näyttämän ja taustan välistä kontrastia. Standardi rajoittaa siksi valaistusvoimakkuuden tarkastuksen aikana enintään 20 lx:ään, jolloin UV-A-irradianssin (säteilyvoimakkuuden) on oltava vähintään 10 W/m². Molemmat mitataan tarkastuspinnalta.
Mitä V(λ)-painotus tarkoittaa?
V(λ) on kansainvälisesti määritelty ihmissilmän valotehokkuuskäyrä fotooppisessa näkemisessä, ja sen maksimi on 555 nm:ssä. Luksimittarin anturin on seurattava tätä käyrää spektrisesti, jotta lukema vastaa havaittua kirkkautta. Kapeakaistaisilla lähteillä, kuten LED-valoilla, poikkeamat vaikuttavat voimakkaammin kuin laajakaistaisella valolla.
Mihin kosinikorjausta tarvitaan?
Pinnalle vinosti osuva valo vaikuttaa valaistusvoimakkuuteen vain tulokulman kosinin verran. Anturin optisen alueen edessä oleva diffuusori jäljittelee tätä käyttäytymistä. Ilman kosinikorjausta kulmassa saapuva valo – esimerkiksi useista valaisimista tai laaja-alaisista lähteistä – painottuisi virheellisesti.
