Seit Februar 2012 bietet EBV Elektronik seinen Kunden am Standort Poing bei München einen neuen Service an: das optische Labor EBVLightLab. Damit ist EBV der erste europäische Distributor, der seinen Kunden in der EMEA-Region kostenlose radiometrische und photometrische Messungen an allen Arten von Beleuchtungsgeräten ermöglicht: von der Messung einzelner LEDs oder LED-Module und Vergleichsmessungen von Lichtquellen (z. B. Glühbirnen versus Kompaktleuchtstofflampen oder LED-basierte Lösungen) bis hin zur Messung kompletter Leuchten. So erhalten auch kleine Unternehmen Zugang zu hochpräziser Messtechnik – stets unter der fachkundigen Anleitung eines EBV-Ingenieurs.
EBV organisiert im neuen EBVLightLab außerdem Schulungsseminare für seine Kunden. In diesen Seminaren behandelt EBV die Unterschiede, Vor- und Nachteile verschiedener Lichtquellen und berät hinsichtlich der optimalen Implementierung der jeweils passenden Beleuchtung. Das EBVLightLab dient auch der Schulung der eigenen Anwendungstechniker. Mittelfristig plant EBV zudem die Entwicklung spezieller Referenzdesigns für LED-Beleuchtung.

„Das EBVLightLab ist ein weiterer Meilenstein in der personalisierten Kundenbetreuung. Wir sind sehr stolz darauf, als erstes Halbleitervertriebsunternehmen in Europa unseren Kunden in der EMEA-Region Zugang zu einem hochmodernen optischen Labor mit modernster Technologie zu bieten“, so Bruce Lynch, Vertical Segment Director bei EBVLightSpeed. „Das EBVLightLab ermöglicht es Kunden, ihre Beleuchtungsprojekte noch schneller und effizienter zu berechnen und zu bewerten und so die Markteinführungszeit deutlich zu verkürzen. Ein weiteres zentrales Element des EBVLightLab ist die EBVLightAcademy. Zusätzlich zu den Schulungen direkt im EBVLightLab bietet die EBVLightAcademy auch Online-Schulungen an, sodass Kunden in der EMEA-Region an Live-Webinaren teilnehmen können“, erklärt Lynch.

Hochmoderne Messgeräte.
Für die Ausstattung des EBVLightLab investierte EBV einen sechsstelligen Eurobetrag und entschied sich bewusst für ein umfassendes Sortiment hochprofessioneller Geräte. Die Liste der Messgeräte umfasst zwei Ulbricht-Kugeln für 2µm- und 4µm-Messungen, ein Spektroradiometer für Referenzmessungen, ein Goniophotometer, ein Gerät zur Messung der Lichtstärke und ein Luxmeter. Ergänzt wird dieses Produktsortiment durch spezielle Mess-, Auswertungs- und Steuerungssoftware, Quellmessgeräte und Multimeter, eine Wärmebildkamera sowie weiteres Zubehör.

Ulbrichtkugeln mit Durchmessern von 250 mm und 1000 mm.
Auf den ersten Blick fallen die beiden Ulbrichtkugeln des EBVLightLab besonders ins Auge. In ihnen werden Lichtstrom und Strahlungsleistung gemessen. Diese Messungen sind notwendig, um die Lichtausbeute (durchschnittlich in Lumen pro Watt) zu bestimmen. Zusätzlich werden in diesen Kugeln kolorimetrische Messungen der quantitativen spektralen Verteilung durchgeführt und die Farbtemperatur sowie der Farbqualitätsindex ermittelt.
Das EBVLightLab verfügt über zwei Ulbrichtkugeln: eine 2 µm große Kugel mit einem Durchmesser von 250 mm und eine 4 µm große Kugel mit einem Innendurchmesser von 1000 mm. Die Innenseite der Ulbrichtkugeln ist mit Bariumsulfat (BaSO₄) beschichtet, das etwa 98 % des Lichts reflektiert. Dadurch wird das Licht durch die reflektierenden Oberflächen im Inneren optisch in die Kugel integriert, was die Messung des Lichtstroms gemäß CIE 127 ermöglicht.

Nehmen wir als Beispiel die kleine Ulbricht-Kugel, die zur Messung oder Auswahl einzelner LEDs verwendet wird. Mit dieser 250-mm-Ulbrecht-Kugel können Ingenieure den halbkugelförmigen Raum (Steradiant: 2πp) über einer kleinen Leiterplatte und damit über einer LED messen. Das bedeutet beispielsweise, dass Mitarbeiter LEDs mit einer präzise definierten Wellenlänge auf einer 250-mm-Ulbrecht-Kugel auswählen können, wenn fünf identische LEDs benötigt werden.

Für die Messung einer kompletten Leuchte wird jedoch eine geeignete Kugel mit 4 Steradiant benötigt. Aus diesem Grund hat EBV neben der 250-mm-Kugel auch eine Ulbricht-Kugel mit einem Innendurchmesser von 1000 mm (4 Steradiant) für „Komplettmessungen“ angeschafft. Diese große 4-Steradiant-Ulbrecht-Kugel eignet sich ideal für Vergleichsmessungen – beispielsweise zwischen Glüh- oder Halogenlampen und LED-Lampen – oder für die Messung von Hochleistungs-LEDs und kompletten Leuchten mit einer Randlänge von bis zu 90 cm gemäß CIE-Normen.
Eine spezielle Halterung im Inneren der Kugel ermöglicht die Befestigung einer E27-Fassung oder Leuchte. EBV liefert außerdem die notwendigen mechanischen Adapter für Messungen an der Kugel.

Messungen mit dem Marktführer:
Die beiden Ulbricht-Kugeln sowie die Geräte für extrem komplexe Messungen im neuen EBVLightLab wurden vom deutschen Unternehmen Instrument Systems in München gefertigt. Instrument Systems ist Marktführer im Bereich der LED-Messtechnik und arbeitet eng mit mehreren internationalen Kommissionen zusammen. Die Geräte erfüllen die neuesten CIE-Anforderungen (Internationale Beleuchtungskommission) für präzise Lichtstrommessungen in Lumen. Zu den Referenzkunden von Instrument Systems zählen namhafte Unternehmen der Branche, darunter große LED-Hersteller und namhafte Anwender wie Apple, Avago, Cree, Dominant, Everlight, Nichia, Osram OS, Philips LumiLeds, Seoul Semiconductor, Vishay und Zumtobel.

Spektroradiometer:
Ein Schlüsselelement der Messtechnik im EBVLightLab ist das Spektroradiometer CAS 140CT von Instrument Systems, das für den industriellen Dauerbetrieb (24/7) ausgelegt ist. Dieses hochpräzise Gerät misst die spektrale Leistungsverteilung einer 1100-nm-Infrarotlichtquelle innerhalb von Millisekunden vom sichtbaren Spektrum bis zum UV-Bereich bei 380 nm. Die Datenpunkte werden in einem Abstand von 0,8 nm über einen sehr hohen Intensitätsbereich von neun Dekaden erfasst, was einem Dynamikbereich von 1:1.000.000.000 entspricht.
Alle Messwerte werden per USB-Bus an einen PC/Laptop übertragen, wo die Software SpecWinPRO die Daten unter Windows (XP und höher) verarbeitet. Diese Software stellt die Messdaten nicht nur als einzelne Datenpunkte in einer Tabelle dar, sondern visualisiert auch die spektrale Verteilung und die Position im Farbdiagramm. Auf Basis der Messwerte berechnet die Software außerdem die Farbtemperatur und den Farbwiedergabeindex (CRI). In diesem Fall misst das Gerät "nur" die radiometrische Leistung; um die photometrische Leistung zu bestimmen, wertet die Software die radiometrischen Daten aus der Spektralmessung unter Verwendung der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges als Referenz aus und gibt den Lichtstrom in Lumen an.

Mithilfe eines Plug-in-Moduls steuert die SpecWinPRO-Software ein Keithley-Quellenmessgerät. Dadurch lässt sich der gesamte Messprozess softwaregesteuert durchführen: von der elektrischen Aktivierung der LED bis hin zur Bereitstellung detaillierter Informationen zu den erzeugten Daten und deren Verarbeitung. Das zu messende Licht gelangt über CIE-konforme optische Sonden und ein Glasfaserkabel zum Analysegerät.

Praxisbeispiel:
Das folgende Beispiel, das die Entwicklung einer Leuchte mit einem Gesamtlichtstrom von 500 lm beschreibt, demonstriert, wie ein hochpräzises Spektroradiometer in einer 4-Zoll-Kugel mit 1000 mm Durchmesser Ingenieure bei ihrer Arbeit unterstützen kann. Theoretisch reichen fünf 100-Lumen-LEDs für diese Konstruktion aus, jedoch führen Diffusoren und Linsen zu Verlusten. Mithilfe der 1000-mm-Ulbrechtkugel des EBVLightLab können Hersteller Messungen an fertigen Systemen durchführen und feststellen, ob fünf LEDs ausreichen, um die Spezifikationen zu erfüllen, oder ob eine sechste LED erforderlich ist. Alternativ kann das Licht mit einem modifizierten Diffusor-Linsen-System gemessen werden, um zu prüfen, ob die Spezifikationen prinzipiell mit nur fünf LEDs erreicht werden können.

Differenzmessungen mit Hilfslichtern auf der 4π-Kugel ermöglichen es der SpecWin PRO-Software, die durch unerwünschte Absorption durch die Lampenfassung verursachten Verzerrungen des Messwerts zu korrigieren. In der Praxis ist diese Absorption jedoch völlig irrelevant, da sie nur den unbeleuchteten halbkugelförmigen Bereich betrifft, also den Bereich hinter der Lampe.

Farbspektrum und Farbwiedergabe in der Praxis.
Licht- und Lampendesigner interessieren sich sehr für die spektrale Verteilung des Lichts. Die Forschung konzentriert sich daher nicht nur auf die Lage der Intensitätsspitzen und die spektrale Verteilung, sondern auch auf den Farbwiedergabeindex und die Farbtemperatur.

Der Farbwiedergabeindex (CRI) beschreibt beispielsweise, wie ein Objekt unter einer bestimmten Lichtart erscheint. Ein gutes Beispiel hierfür sind Straßenlaternen, die mit ihren Natriumdampflampen ein gelbliches Licht abgeben. Natriumdampflampen sind sehr effizient und liefern einen hohen Lichtstrom (gemessen in Lumen) im Verhältnis zur verbrauchten elektrischen Energie, was einer hohen Lichtausbeute (lm/W) entspricht. Das von Natriumdampflampen emittierte gelbliche Licht ist jedoch relativ monospektral. Obwohl man unter diesem Licht andere Personen, Tiere oder Fahrzeuge auf der Straße gut erkennen kann, lassen sich grüne und rote Linien auf einer Karte nicht unterscheiden. Außerdem erscheinen Bäume schwarz.

Auch die Anzahl verschiedener LEDs ist durch gewisse Kompromisse bei der Farbwiedergabe begrenzt. Diese Einschränkungen lassen sich jedoch mittlerweile sehr effektiv kompensieren, und mit ausgeklügelten Konstruktionen ist es durchaus möglich, Licht mit einem exzellenten Farbwiedergabeindex (CRI) deutlich über 90 zu erzeugen. Allerdings sind eine 4-µm-Ulbrechtkugel und ein Spektroradiometer erforderlich, um diese Lichtquellen zu koordinieren.

Goniophotometer:
Mithilfe eines Goniophotometers vom Typ LEDGON 100 von Instrument Systems kann EBV Elektronik die Richtungscharakteristik einzelner LEDs und kleinerer LED-Module in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel mit einer Winkelauflösung von 0,1° über den gesamten Halbraum in Abstrahlrichtung bestimmen. Zusammen mit dem bereits erwähnten Spektroradiometer CAS 140CT ermöglicht dies EBV Elektronik die Messung verschiedener spektraler Parameter wie Farbkoordinaten und Farbtemperatur in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel. Da einige Parameter weißer LEDs – wie beispielsweise die Farbtemperatur – stark vom Abstrahlwinkel abhängen, sind diese Messungen von entscheidender Bedeutung.

Während bei Messungen mit einer Ulbricht-Kugel geometriebedingte Messfehler auftreten können, eignet sich das Goniophotometer – das Servomotoren enthält und vollautomatisch von der SpecWinPRO-Software gesteuert wird – auch ideal zur genauen Bestimmung der Strahlungsleistung und des Lichtstroms und damit des entscheidenden Lichtausbeuteverhältnisses
, das in lm/W angegeben wird.

Die Software SpecWinPRO wird erneut für das Goniophotometer verwendet, um die Messwerte zu verarbeiten und anzuzeigen. Diese stehen anschließend in den Exportformaten IES und EULUMDAT zur Weiterverarbeitung bereit. Diese Datenformate repräsentieren die charakteristischen Strahldaten einer LED und können als Ausgangsdaten für die Simulation einer kompletten Lampe verwendet werden.

Netzteil
-Messgerät ist im Wesentlichen eine programmierbare, hochpräzise Konstantstrom- und Konstantspannungsquelle zur Ansteuerung von LEDs und LED-Modulen unter Testbedingungen im EBVLightLab. Strom und Spannung lassen sich präzise über die serielle Schnittstelle einstellen.

Um die Belastung der Lichtquellen während der Messungen zu minimieren, kann das Source-Meter softwaregesteuert werden, sodass die LEDs nur während der eigentlichen Messung aktiviert und in den Messintervallen deaktiviert werden. Das Source-Meter 2440 ist zudem ein hochpräzises Voltmeter und Amperemeter, das Strom-, Spannungs- und Leistungsdaten über eine Schnittstelle an die Messsoftware überträgt.

Weitere Messgeräte:
Zur Messausrüstung des EBV Elektronik LightLab gehört eine Infrarotkamera. Mit dieser Kamera lassen sich „Hotspots“ auf Leiterplatten frühzeitig erkennen und so das Wärmemanagement (z. B. die optimale Ableitung von Wärmeverlusten) anhand dieser Daten optimieren.

Zusätzlich zu diesen Messgeräten umfasst das neue LightLab von EBV zwei Geräte für optische Messungen: das Lichtdichtemessgerät Mavo-Spot 2 und das Luxmeter Mavolux 5032B. Die „Lichtdichtekamera“ Mavo-Spot 2 wurde primär für die Fernmessung von Objekten wie Straßen, Tunneln, Sportstätten oder Flugplätzen entwickelt und misst die entsprechende Lichtdichte (Einheit: cd/m²). Sie kann auch zur Bestimmung der Lichtdichte von Displays, Monitoren oder Projektionsflächen eingesetzt werden.

Der Erfassungswinkel des Mavo-Spot 2 beträgt nur 1° und ermöglicht so eine sehr präzise Auswahl der Messpunkte bzw. Pixel, auf die das Gerät fokussiert. Das Messobjekt kann sich in einer Entfernung von 34 cm bis unendlich vom Gerät befinden. Mit dem Mavolux-Lichtmesser können Anwender die Beleuchtungsstärke (gemessen in Lux) am Arbeitsplatz und auf anderen Oberflächen berechnen.
Das EBVLightLab umfasst außerdem Universalmultimeter, die nicht nur die Effektivwerte von Spannungen und Strömen, sondern auch die Effektivwerte von Leistungen messen. Diese Geräte können zudem Widerstand, Frequenz und Kapazität messen. Das EBVLightLab beinhaltet außerdem Geräte zur Messung und Überwachung der Temperatur.

Weitere Ausrüstung, von kleinen Werkzeugen über Miniaturbohrmaschinen bis hin zu speziellen Stationen für das temperaturkontrollierte Löten von LEDs auf MCPCBs (Metallkern-Leiterplatten), ermöglicht es Anwendern, Modifikationen oder Reparaturen direkt im EBVLightLab durchzuführen. Wie Sie sehen
, kümmert sich EBV auch um die Details. „Heute ist Vertrieb. Morgen ist EBV!“

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