OliNo

Duurzame Energie

Meetopstelling grote lampen

Geplaatst door Marcel van der Steen in Uitleg
Tags:
Geef een reactie

OliNo heeft een lampmeetopstelling waarmee kleine lampen mooi doorgemeten kunnen worden. Echter voor grote lampen, zoals de led-TLs alsook de led-Lantaarn miste ik een meetopstelling. Een hele speciale is nu klaar, genaamd BigMama.

In de tussentijd had ik opstelling gemaakt ter overbrugging tot BigMama er is. Deze overbruggingsopstelling licht ik in dit artikel toe. Ik leg uit hoe er gemeten werd en welke meetgegevens ik uit deze meetopstelling haalde.

De voorwaarden aan de meetopstelling

Aan de meetopstelling had ik een paar eisen:

1. Reproduceerbaar positioneren van de lichtsensor van de luxmeter en de kleurspectrometer.

2. Het maken van bogen om bepaalde posities van de te meten lamp, om zo de intensiteiten in verlichtingssterkte (de lux waardes) te bepalen.

3. Een zo correct mogelijke boog om de lamp heen, waarbij de afstand tot de lamp constant blijft.

4. Het moet niet te moeilijk zijn (te lang duren) om de meetopstelling te bouwen. Er mag wel wat handwerk in zitten bij het uitvoeren van de metingen, wetende dat ik toch aan een opvolger werk die beter automatiseerbaar zal zijn.

De meetgegevens

Als ik een meettool maak met bovenstaande eigenschappen, dan kan ik een meetobject (een lamp) plaatsen en de verlichtingssterkte (E_v) meten op een vaste afstand t.o.v. de lamp en onder verschillende hoeken.

De metingen die ik ijvoorbeeld wil doen aan een led-TL zijn in dit artikelgedeelte uitgelegd. Met deze meetresultaten kan ik het volgende uitrekenen/bepalen:

1. Een afstraalprofiel op 1 meter afstand. Ik meet dan in een boog van 90 graden over het midden van de lamp. Uit dit afstraalprofiel haal ik de helderheid in Candela, en de stralingshoek in graden (zie dit artikel dat de grootheden uitlegt).

2. De lichtstroom in lumen. Hiertoe maak ik gebruik van gemiddelde lux waardes en bereken ik voor welk gebied van de bol rondom de lamp, deze gemiddelde lux waardes gelden. Dan kan ik een hoeveelheid lichtstroom berekenen per gebied waarvoor ik een gemiddelde lux waarde heb en uiteindelijk alles sommeren om te komen tot de totale lichtstroom (link naar de uitleg).

Daarnaast gebruik ik de kleurspectrometer voor de kleurmetingen, de meting van het spectrum, de CRI / Ra waarde etc. Ik gebruik de Hameg powermeter voor de PowerFactor meting, de stroom- en spanningsmeting en in serie met de lamp plaats ik weer de variac om zo de voedingsspanning-afhankelijkheid te meten. Zo kom ik aan een compleet meet-resultatenpakket.

Het meettool

De eerder gestelde eisen heb ik kunnen realiseren door het getoonde design, zoals in de eerste foto van dit artikel. Het is een vanuit hout opgetrokken meettool, waarbij de luxmeter of de kleurspectrometer wordt gemonteerd aan de onderkant van respectievelijk tussen de bovenste twee latten.

De kleurspectrometer hier ingeklemd tussen de twee horizontaal gerichte latten.

Deze twee latten zijn verbonden aan twee eindpalen, die scharnierend zijn verbonden met een grondstuk dat 20 cm hoog is.

Middels een eindbord, waar ik op berekende plaatsen een gat heb geboord waarin ik een ronde stok in kan steken, kan ik de eindpalen in een bepaalde hoek zetten t.o.v. het eigen scharnierpunt.

Een eindbord, met de gaten op plekken die de eindpalen op bepaalde bekende hoeken zetten.

De eindborden zijn zwart, zodanig dat van het licht afkomstig van de te meten lamp, bijna niets reflecteert naar de meetsensor toe.

Verder hebben de eindborden gaten zodanig dat de eindpalen gezet worden op de volgende hoeken met de normaal loodrecht op de grondplaat: 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°. Dit zijn 7 postities die dicht genoeg op elkaar staan om het verloop van de lichtopbrengst tussen de posities te kunnen lineariseren.

Positie van het te meten lichtobject

De positie van het te meten object is nu van belang. De plek waar het object het licht uitstraalt, moet zijn uitgelijnd op de scharnierpunten. Vandaar dat ik de scharnieren voor de eindpalen op een grondstuk van 20 cm heb geplaatst. Hierdoor kan ik de lamp met opvulmateriaal op hoogte brengen zodanig dat deze is uitgelijnd met de scharnieren. Voor een led-TL buis heb ik het volgende plaatje toegevoegd.

De meetopstelling grote lampen, in gebruik ter meting van een led-TL.

Je ziet in het plaatje dat de led-TL zodanig is geplaatst dat het punt waar het licht wordt gemaakt, uitgelijnd is met de scharnierpunten. Dat is nodig, want bij het plaatsen van de eindpalen en de horizontale latten en daarmee de lichtmeter in bepaalde hoeken, behoud ik zo dezelfde afstand tot de lichtbron. Zo kan ik dus een lichtmeting uitvoeren op dezelfde afstand, en deze waardes gebruiken om het totaal aantal lumen te berekenen dat afkomstig is van de lamp.

Verder zie je dat ik als extra een zwart doek heb geplaatst op de witte ondergrond. Dit om eventueel reflecterend licht afkomstig van de lamp zelf niet via weerkaatsing tegen de ondergrond op de sensor te laten komen. Dit zou dan resulteren in een te hoge meting van de verlichtingssterkte.

Zo zou ik ook het houten skelet zwart kunnen schilderen. Ik heb er extra doek tegenaan gehouden en daaruit bleek dat dat niet uitmaakte voor de meetresultaten. Dus ik heb hier maar vanaf gezien.

Het resultaat in werking

Zie hier het resultaat, bij het meten aan een led-TL buis. Ik heb een tevreden gebruiker van het tool. De meting dient wel te worden uitgevoerd bij nacht, zodanig dat er geen licht van de omgeving in de sensor terecht komt. Ook dient de meting buiten te worden uitgevoerd en ver genoeg van muren en andere grote objecten, om zodoende de reflecties tegen te gaan.

Tevreden meten met een meettool voor grote lichtobjecten.

Specifiek aandachtspunt voor grote lampen

De luxmeters en de kleurspectrometers die we normaliter gebruiken, meten licht dat recht op de sensor valt het sterkste. Als het licht onder een hoek binnenvalt, wordt dit licht ook minder sterk gemeten. Hoe groter de hoek waaronder het licht binnenvalt, des te minder sterk het licht wordt gemeten. Dit verband staat bekend als een cosinus correctie van de meetsensor.

Een voorbeeld, wanneer het licht onder een hoek van 45 graden invalt, dan wordt dit licht slechts voor een factor cos 45° (= 0.707) meegemeten. Stel het licht was recht ingevallen, dan was deze factor cos 0° (= 1.0).

Bij het meten aan grote lampen heb ik dan een probleem met het licht dat van de uiteinden van de grote lamp op mijn sensor valt. Neem als voorbeeld een 150 cm lange led-TL buis. Wanneer ik midden boven de TL meet op een afstand van 1 meter, dan komt het licht dat komt van de uiteinden van de TL-buis onder een hoek binnen in de meetsensor (afstand 1 meter tot de buis en dan 0.75 meter tot de buis uiteinde), namelijk arctan 75/100 = 36.9°. Dit licht wordt dan voor cos 36.9° (= 0.8) meegenomen. Dit is niet correct.

Een oplossing is om verder weg te meten van de lamp vandaan. In een dergelijk geval wordt de hoek van inval kleiner. Stel je meet op 2 m afstand van de lamp, dan komt het licht aan de uiteinden van de lamp onder een hoek van arctan 75/200 = 20.5° binnen en telt het voor cos 20.5° (= 0.94) mee. Een nadeel is dat met een verdubbeling van de afstand ik slechts 1/4e van het licht overhoud op de plek waar ik dan meet. Dan duurt een meting langer, en is mijn nauwkeurigheid kleiner omdat ik nu eenmaal minder meet. Een ander nadeel is dat mijn tool zo groot wordt en ik niet meer praktisch kan werken.

Een andere oplossing, waarvoor ik nu gekozen heb, is om een gedeelte van de led-TL af te dekken. Dus, van een 1200 mm lange buis plak ik zoveel af dat ik nog 500 mm overhoud. Deze 500 mm meet ik en daarvan bepaal ik de lichtstroom in lumen. Deze uitkomst moet ik vermenigvuldigen met 12/5 en dan heb ik de uitkomst voor de gehele buis. Nu kan ik wel op 1 meter afstand blijven meten, want de meest grote hoek waaronder het licht van de uiteinden binnenkomt is nu arctan 25/100 = 14.0°, en zo telt dit licht van de uiteinden nog mee voor cos 14.0° (= 0.97).

De 1200 mm lange led-TL afgeplakt tot een opening van 500 mm.

Een reactie to “Meetopstelling grote lampen”

  1. Jeanne Eisenhut Says:

    Hey, you should get a patent on this thing before somebody gets the great idea to imitate it! Excellent work, Marcel. Good job.

Geef een reactie

 

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in