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Zerstörungsfreie Messung der Lichttransmission von großen Glasscheiben

App. 034

Für Glasscheiben in Automobilen, Flugzeugen, Zügen, Fenstern, Glastüren usw. ist die Transmission maßgebend wie sie von uns Menschen empfunden wird. Die Lichttransmission erfordert daher eine Bewertung optischer Strahlung mit der photometrischen Empfindlichkeit des menschlichen Auges. In stationären Messgeräten wie Spektralphotometern aber auch z.B. im ECE R43 Messaufbau zur Qualifizierung der gesetzlich vorgegebenen Lichttransmission von Autoscheiben können nur relativ kleine Glasscheiben vermessen werden. Zur Vermessung großer Scheiben müssen diese in kleine Proben geschnitten werden. Mobile Spektralphotometer helfen diesen zeit- und kostenträchtigen Aufwand zu vermeiden und ermöglichen sogar vor Ort die Messung der Lichttransmission eingebauter Scheiben.

Die große Herausforderung beim Entwurf eines mobilen Spektralphotometers ist die Umsetzung der Messgeometrie. Die klassische Messanordnung wie z.B. die der ECE R43 mit Probenbeleuchtung durch ein paralleles Lichtbündel und einer Ulbrichtschen Kugel als Detektor repräsentiert das konventionelle stationäre Messgerät.

Bild 1: Prinzipielle ECE R43/ISO 3538 Messanordnung zur Lichttransmission

Die Umsetzung einer invertierten Messgeometrie der ECE-R-43 kann wesentlich kompakter ausgeführt werden. Diese folgt dem Helmholtz-Reziprozität-Prinzip zur Umkehrbarkeit eines Strahlengangs. Die Messgeometrie entspricht gleichzeitig auch der Leuchtdichte-Messanordnung gemäß CIE 130 [2] und DIN 5036 [3].

Bild 2: Prinzipielle Darstellung der invertierten ECE R43 Messanordnung zur Lichttransmission

Bei der Umsetzung des invertierten ECE R43 Messanordnung in ein mobiles Spektralphotometer zur Messung der Lichttransmission muss besonderes Augenmerk gelegt werden auf die Einhaltung von:

  • Größenverhältnis des Leuchtfeldes der Ulbrichtkugel-Lichtquelle und des Messstrahls des Leuchtdichtemessgerätes
  • Ulbrichtkugel-Lichtquelle mit spektralen Monitordetektor zur Simulation von den CIE-Standardlichtarten A, D50 und D65 sowie zur Korrektur von Rückreflexionen der Probe in die Ulbrichtkugel
  • Robustes Halbleiter-Leuchtmittel
  • Pulsbetrieb der Lichtquelle zur Freistellung des Messsignals von Umgebungslicht
  • Leuchtdichtemesskopf mit quasi parallelem Messbündel
  • Leuchtdichtemesskopf mit spektralem Detektor zur Simulation der photometrischen CIE-Wirkungsfunktion
  • Leuchtdichtemesskopf mit Kamera zur zentrischen Ausrichtung des Leuchtdichtemessstrahls auf das Leuchtfeld der Ulbrichtkugel-Lichtquelle

Die Lichtquelle und das Leuchtdichtemesser sind getrennt ausgeführt. Vor der Messung müssen die beiden für einen 100 % Abgleich aufeinandergesetzt werden. Anschließend werden Lichtquelle und Leuchtdichtemesser je auf einer Seite der Scheibe aufgesetzt und zueinander ausgerichtet. Danach erfolgt die Messung der Lichttransmission in % gemessen mit CIE-Standardlichtart A, C und D65 sowie die spektrale Transmission.

Gigahertz-Optik GmbH bietet mit dem LCRT-2005-S ein in vielen Applikationen bewährtes mobiles Spektralphotometer. Die kompakte Größe ermöglicht Messungen an Scheiben ohne Größenbeschränkungen. Das Gerät kann in stationäre Messaufbauten integriert werden. Das angebotene Zubehör unterstützt viele Messaufgaben.

Referenzen

[1] UN ECE Regulation No. 43 - Uniform provisions concerning the approval of safety glazing materials and their installation on vehicles.

[2] CIE 130-1998 Practical Methods for the Measurement of Reflectance and Transmittance

[3] DIN 5036-3 Radiometric and photometric properties of materials; methods of measurement for photometric and spectral radiometric characteristics