Wie man Licht genau misst: Warum die Entfernung bei Lichtmessern wichtig ist?
Einführung
Viele Benutzer unserer Spektrometer fragen, wie man die Lichtintensität genau misst und ob der Abstand zwischen Messgerät und Lichtquelle die Ergebnisse beeinflusst.
Die Antwort lautet: Es kommt darauf an, was Sie messen. Bei der Lichtmessung gibt es im Allgemeinen zwei Situationen, die Sie berücksichtigen sollten:
Abb. 1
Messung der Lichtfarbe – CCT
Wenn Sie nach Farbe oder CCT messen, ist der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Lichtquelle nicht wirklich wichtig. Ob Sie nun 1 oder 3 Meter messen, sollte kaum einen Unterschied machen – Ihr CCT sollte gleich bleiben.
Je weiter das Spektrometer jedoch von Ihrer Lichtquelle entfernt ist, desto mehr kann das Umgebungslicht von umliegenden Fenstern oder sogar das von nahe gelegenen Oberflächen wie Wänden oder Decken reflektierte Licht die Genauigkeit der Lichtmessung beeinflussen.
Wenn Sie die Lichtfarbe für Präzisionsanwendungen in Wissenschaft, Forschung oder Industrie messen, sollten Sie in einem geschlossenen Raum mit lichtabsorbierenden Wänden (d.h. Schwarzkörperflächen) messen.
Ein weiterer Punkt, den Sie berücksichtigen sollten, ist, dass die meisten Messgeräte immer eine sehr geringe Fehlertoleranz haben. Diese finden Sie in den Spezifikationen für Ihr UPRtek-Gerät, die Sie in unserem Support-Center auf der Website herunterladen können.
Ein Hinweis zum Messen zu nahe am Licht.
Wenn Sie aus einer sehr geringen Entfernung messen und das Licht eine sehr hohe Intensität aufweist, kann es zu einem „Überbelichtungs“-Fehler kommen. Und Sie müssen sich weit genug entfernen, bis der Fehler verschwindet.
Abb. 2 Bei der Farbmessung kommt es nicht auf die Entfernung an.
Messung der Lichtintensität: LUX oder PPFD
Bei der Messung der Lichtintensität, insbesondere bei Wachstumslampen, ist es wichtig, dass Sie wissen, wie man Lux oder PPFD richtig misst. Sie messen die Lichtmenge, die auf eine Fläche trifft, und in diesen Fällen ist der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Messgerät entscheidend.
Das liegt daran, dass sich das Licht zerstreut. Das bedeutet, je weiter das Licht von einer Oberfläche entfernt ist, desto mehr wird das Licht gestreut und desto weniger konzentriert ist es. Diese Streuung des Lichts folgt einem vorhersehbaren Muster, wie in Abbildung 5 dargestellt.
Sie besagt, dass die Lichtmenge proportional mit der Entfernung abnimmt, genauer gesagt, mit dem Quadrat der Entfernung.
- Ein Licht in 1 Meter Entfernung von einer Tischoberfläche misst 100 LUX.
- Bei 2 Metern wäre das Quadrat davon 2² oder 4. Wenn Sie die LUX (100) durch 4 teilen, erhalten Sie eine LUX von 25.
- Bei 3 Metern wäre das Quadrat von 3² oder 9. Wenn Sie die LUX (100) durch 9 teilen, erhalten Sie eine LUX von 11,11.
Abbildung 5 Das Licht wird gestreut und nimmt mit zunehmender Entfernung an Intensität ab.
Ein bisschen Wissenschaft (Deep Dive)
Wir haben festgestellt, dass der Abstand zwischen Ihrem Belichtungsmesser und der Lichtquelle bei der Lichtmessung wichtig ist, wenn Sie die Lichtmenge messen, aber nicht wichtig, wenn Sie die Farbe des Lichts messen.
Um zu verstehen, warum das so ist, müssen Sie sich die besondere Eigenschaft des Lichts ansehen – Licht ist sowohl Teilchen als auch Welle. Wenn Sie LUX messen, messen Sie Lichtteilchen oder Photonen – und diese Photonen werden vom Licht zerstreut und werden mit zunehmender Entfernung weniger konzentriert.
Wenn Sie eine Farbe auf einer Farbtafel messen, messen Sie die Wellenlängen der einzelnen Photonen. Das ändert sich nicht, egal wie weit oder nah Sie von der Lichtquelle entfernt sind.
Hinweis für „Doppler“-Fans: Wir gehen davon aus, dass sowohl das Messgerät als auch die Quelle stationär sind.
Die Faustformel für Belichtungsmesser und Entfernung.
Aber was ist mit all den anderen Metriken? Als allgemeine Faustregel können Sie Folgendes anwenden:
- Wenn die Metrik Farben oder Wellenlängen des Lichts misst, spielt die Entfernung keine Rolle.
- Wenn die Metrik die Lichtmenge oder -intensität misst, ist die Entfernung wichtig.
Abbildung 8 – Messen Sie die Farbe oder die Intensität?
Aber einige Metriken können verwirrend sein.
Spektrum
Bei der Betrachtung eines Spektrums gibt es ein Element der Intensität – die linke Seite des Diagramms bezieht sich auf die Intensität – aber es gibt keine tatsächlichen Werte auf der linken Seite des Diagramms. Das liegt daran, dass Sie bei der Betrachtung eines Spektrums meist die Form des Spektrums im Auge haben (visualisieren) und die relativen Intensitäten der Farben vergleichen, nicht die absoluten Intensitätswerte. Die Entfernung vom Meter zum Licht ist also immer noch nicht entscheidend – die Form des Spektrums ändert sich nicht mit der Entfernung.
Abb. 9 – Der Zellkern der Pflanzenzelle steuert alle Funktionen der Zellteilung.
CIE XYZ
Wenn Sie CIE XYZ-Messungen vornehmen, ändern sich die XYZ-Werte dramatisch mit der Entfernung. Sie mögen glauben, dass die Entfernung wichtig ist, aber das ist sie nicht.
XYZ wird verwendet, um die Farben eines Lichts zu messen. Aber auch wenn Sie ein Licht aus verschiedenen Entfernungen messen und sich die XYZ-Werte ändern, bleibt das Verhältnis der XYZ-Werte gleich, was bedeutet, dass es sich um dasselbe Licht handelt.
Abbildung 10 – Der linke Bildschirm ist aus unmittelbarer Nähe des Lichts, der rechte Bildschirm aus größerer Entfernung. Beachten Sie, wie sich die XYZ-Werte ändern, aber die Entfernung ist immer noch nicht wichtig, da die Verhältnisse gleich bleiben.
CRI – R-Werte
Wenn Sie sich die R1-R15 für den CRI ansehen, können diese auch als Farbintensitäten erscheinen. Aber diese Werte sind keine Intensitäten – sie sind Unterschiede in der Farbreflexion von Objekten durch ein Testlicht im Vergleich zu einem Prozentsatz der Reflexion von Sonnenlicht.
Abbildung 11 – Die CRI R-Werte sind keine Intensitäten, wie man vermuten könnte.
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Also, wie weit messen?
Befolgen Sie die allgemeine Faustformel –
- Das Messen von Farben hängt nicht von der Entfernung ab
- Die Messung der Intensität hängt von der Entfernung ab.
Dennoch sollten Sie die Metrik selbst genau unter die Lupe nehmen und verstehen, was sie darstellt, um wirklich sicher zu sein.
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