Ortsaufgelöste Lichtmesstechnik - Systeme und Anwendungen. 52. Internationales wissenschaftliches Kolloquium

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1 Ortsaufgelöste Lichtmesstechnik - Systeme und Anwendungen 52. Internationales wissenschaftliches Kolloquium

2 TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH Ihr Partner für Licht- und Farbmesstechnik Werner-von-Siemens-Straße Ilmenau Tel Fax Dipl.-Ing. Tobias Porsch Gegründet Mitarbeiter Seite 2

3 TU Ilmenau - oberer Campus Seite 3

4 Gliederung Grundlagen der ortsaufgelösten Lichtmesstechnik Grundlagen der ortsaufgelösten Farbmesstechnik Gütemaße, Bewertungskriterien für Farbmesstechnik Anwendungen Messungen an LED und LED-Baugruppen Messungen an Display Messungen an Farbgläsern und Glasfassaden Seite 4

5 Erfassen von Leuchtdichte- & Farbverteilungen Seite 5

6 Anwendungen Signalisierung Beleuchtung Seite 6

7 Design von Baugruppen mit LED - Messungen Reflektorentwicklung Lichteinkopplung in Lichtleiter Seite 7

8 Grundlagen der ortsaufgelösten Lichtmesstechnik Seite 8

9 Lichtmesstechnik Φ = A 1 A 2 L θ ϕ cosε cosε 1 2 ( x1, y1,, ) 2 0 da1 da2 r Ω zu messende Größen: 2 d Φ Leuchtdichten: L = = f ( x, y) dω dacosε Beleuchtungsstärken: dφ E = = f ( x, y) da Lichtstärken: I = dφ dω = f ( ϑ, ϕ) Seite 9

10 Was ist Licht? Licht als Teil der elektromagnetischen Strahlung Empfindlichkeit der Sehzellen Hellempfindung des Auges Spektralwerte 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 Augenempfindlichkeiten (Zapfen) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 V(l) 0,20 0, Wellenlänge / nm Lambda (nm) Seite 10

11 CCD-Matrizen & spektrale Anpassung Ausgangsdaten: spektrale Empfindlichkeit der CCD-Matrizen rel. spekt. Empfindlichkeit 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Lambda (nm) y2 yk rel. spek. Empfindlichkeit 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Charge C14 ICX085AL (47 Sensoren) Lambda (nm) Realisierung einer V(λ) Anpassung mittels Vollfilterung V(λ) f 1 < 3,5% Messaufgabe: Erfassung und Bewertung von Leuchtdichten Seite 11

12 Leuchtdichtemesskamera LMK Seite 12

13 High-Dyn-Messung Seite 13

14 Anwendungen für Leuchtdichtemessungen Leuchtdichtemessungen an Lampen und Leuchten Straßenleuchte Bogenlampe Halogenlampe Seite 14

15 Grundlagen der ortsaufgelösten Farbmesstechnik Seite 15

16 Zielstellung CIE - Normfarbkurven Definition von Farbe anhand des 2 - Normalbeobachters nach CIE Normalbeobachter CIE1931 Normspektralwerte 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 X Y Z 0,2 0, Lambda (nm) Seite 16

17 Farbmessung mit Filterrad Die Daten für die einzelnen Farbkanäle werden zeitlich nacheinander erfasst. Seite 17

18 Ergebnisse der spektralen Anpassung 1,8 1,6 rel. spekt. Empfindlichkeit 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 x2 y2 z2 V' CL xk yk zk V'k CL 0,2 0, Lambda (nm) Seite 18

19 Farbmesskamera LMK color ortsaufgelöste Licht- & Farbmesstechnik auf Basis einer digitalen CCD Videokamera (LMK color) Prinzip einer digitalen Farbfilterkamera Seite 19

20 Gütemaße, Bewertungskriterien für Farbmesstechnik Seite 20

21 Integrale Kennwerte f ' : 1 (DIN5032 Teil 6) Kennwert für die V (λ) -Anpassung sik ' si S Asi λ λ f ' 1 i = 100% mit sik '( λ) = sik ( λ) s S s λ i f 1 *: f ' 1-Kennwert ohne die Wichtung mit Normlichtart A sik * si si λ λ f 1i* = 100% mit sik * ( λ) = sik ( λ) s s λ i λ λ A ik ik weitere Kennwerte: maximale Abweichung = max s * max λ ik s i Summe der quadratischen Abweichungen 2 i = ( sik * si ) λ 2 Seite 21

22 Messergebnisse Zielfunktion f ' (%) * 1 f 1 (%) max 2 X2 3,9 3,9 0,05 0,016 V λ 2,1 2,1 0,03 0,007 y2 / ( ) Z2 5,4 5,9 0,10 0,028 V '( λ) 6,2 5,5 0,07 0,049 i Seite 22

23 Messergebnisse 0,015 0,005 dy -0,015-0,005 0,005 0,015-0,005-0,015 Messungen an verschiedenen LED-Lichtquellen dx Seite 23

24 Leuchtdichte- und Farbmesskameras LMK LMK 98-4 LMK 98-4 Light LMK 98-4 Color LMK mobile Seite 24

25 Anwendungen Messungen an LED und LED-Baugruppen Seite 25

26 LED - Module Farbbild 7 fach logarithmisch Farbbild 2 fach logarithmisch X;Y(cd/m²);Z L(Pixel) Seite 26

27 Gleichzeitige Erfassung mehrerer LED LED-Modul Streuscheibe Seite 27

28 LED Band für Tagfahrscheinwerfer Farbkoordinaten Ausschnitt Farbkoordinaten (x,y) der einzelnen LED Farbkoordinate x, y 0,36 0,355 0,35 0,345 0,34 0, LED Nr. x y Seite 28

29 Anwendungen Messungen an Displays und Monitoren Seite 29

30 Anwendung Monitorbewertung Farbmessungen an Displays Seite 30

31 Anwendung Monitorbewertung Farbmessungen an Displays R R L(Pixel) Schnitt durch Testbild Farbverlauf bei DSTN-Display (Double Super Twisted Nematic LCD Display) L(Pixel) Schnitt durch Testbild Farbverlauf bei CRT-Monitor Seite 31

32 Kontrast winkelabhängig Messung der winkelabhängigen Kontraste mit hyperzentrischem Objektiv Pseudocolorierung Isolinien Isoflächen Seite 32

33 Anwendungen Messungen an Farbgläsern und Glasfassaden Seite 33

34 Objektive Farbbeurteilung an Mehrfachverglasungen In der Produktion diffuse Lichtquelle Mehrfachverglasung Am Objekt Spezialkamera Seite 34

35 Farbbewertung an Fassaden Reg. 1 Reg. 2 L* 44,47 47,76 a* -1,763-1,111 b* -2,434 2,32 Glasfassade mit Farbdifferenzen (links); Farbwerte der eingezeichneten Messregionen (oben) Seite 35

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 36