LED-based Standard Lamp for Realization of Photometric Units

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-10-27
Department
Major/Subject
Elektroniikka ja sovellukset
Mcode
S3007
Degree programme
EST
Language
en
Pages
6 + 41
Series
Abstract
Standard lamps of luminous intensity are widely used in the field of photometry as references or stable sources in calibration measurements and in realization of SI units. Due to the fact that the lighting industry is moving from incandescent and fluorescent lamps to LED-based lighting, a concern about the availability of the incandescent standard lamps has arisen. Laboratories have to develop new methods and equipment to measure new light sources, such as LEDs, which differ from the traditional incandescent lamps, especially in spectral and angular properties. According to a recently published study, spectral errors in photometric measurements of LEDs can be reduced down by a factor of 3 on the average, if incandescent calibration sources are replaced by LED-based sources in calibration of photometers. Recently, the development of white LEDs has produced a wide range of LEDs with increased optical output and different colour temperatures. Some of these LEDs may be suitable to be used as stable calibration sources. In this work, a new LED-based luminous intensity standard lamp has been developed for use in photometric calibrations as a stable source of illuminance. The new source was characterised for temporal stability, spectral and angular properties, as well as for repeatability of luminous intensity. The LED-based standard lamp performed equally or better than a traditional Osram Wi41/G incandescent standard lamp. The expanded uncertainty of the luminous intensity measurement of the LED standard lamp is 0.62 % (k = 2) at the distance between 0.5 m - 4 m.

Valovoimalamput ovat oleellinen osa valaistussuureiden realisointi- ja kalibrointilaitteistoissa, joissa niitä käytetään standardilamppuina ja stabiileina valonlähteinä. Yleinen suuntaus on että valaistuksessa ollaan siirtymässä hehkulampuista ja loisteputkivalaisimista ledipohjaisiin toteutuksiin. Myös perinteisten standardihehkulamppujen valmistus loppunee lähitulevaisuudessa. Standardilamppujen saatavuuden turvaamisen lisäksi laboratorioissa on kehitettävä menetelmiä ja laitteita, joilla voidaan tarkasti mitata uudentyyppisiä valonlähteitä, kuten ledejä, jotka poikkeavat perinteisistä valonlähteistä spektreiltään ja säteilykuvioiltaan. Äskettäin julkaistun tutkimuksen mukaan spektrisiä virheitä fotometrisissä mittauksissa voidaan vähentää keskimäärin kolmasosaan korvaamalla fotometrien kalibrointilähteinä käytetyt hehkulamput ledeillä. Viime aikoina markkinoille on tullut laaja valikoima valkoisia ledejä, jotka optisen tehon, spektrin ja eliniän perusteella sopivat hyvin standardilampun valonlähteeksi. Tässä työssä on kehitetty led-pohjainen valovoiman standardilamppu, jolle on suoritettu täydelliset karakterisointimittaukset. Lamppua voidaan käyttää fotometrian kalibroinneissa stabiilina valonlähteenä. Kehitetty lamppu karakterisoitiin mittaamalla sen spektrinen irradianssi, säteilykuvio sekä lyhyen ja pitkän ajan stabiilisuus. Lisäksi tutkittiin toistuvuutta valovoiman mittauksissa. Mittausten perusteella ledistandardilampun stabiilisuus ja fotometriset ominaisuudet ovat vähintään yhtä hyvät tai paremmat kuin yleisesti käytössä olevilla Osram Wi41/Ghehkulampuilla. Kehitetyn standardilampun laajennettu epävarmuus valovoiman mittaukselle on 0.62 % (k = 2) etäisyydellä 0.5 m - 4 m.
Description
Supervisor
Ikonen, Erkki
Thesis advisor
Poikonen, Tuomas
Baumgartner, Hans
Keywords
luminous intensity, standard lamp, photometry, illuminance
Other note
Citation