Korrektur der spektralen Fehlanpassung

Die Berücksichtigung des spektralen Korrekturfaktors ist ein wichtiger Bestandteil photometrischer Messungen. Mit Ausnahme von Spektroradiometern müssen alle photometrischen Detektoren (Photodioden, Leuchtdichtemesskameras) mittels Voll- oder Partialfiltern auf die relative spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges (V(lambda) Funktion) angepasst werden. Der integrale Kennwert f1‘ beschreibt die Güte der spektrale Anpassung. Unter bestimmten Bedingungen (siehe [KB2013]) kann man auf Grund des f1‘-Kennwertes den Messfehler eines photometrischen Detektors abschätzen.

Die Auswirkungen lokaler Abweichungen der Anpassung bei schmalbandigen oder spektral ungünstig verteilten Lichtquellen können durch den f1‘ Kennwert nicht wiedergegeben werden. Hier ist es erforderlich, den spektralen Korrekturfaktor (Spectral Mismatch Correction Factor - SMCF) auf Basis der relativen spektralen Empfindlichkeit des Detektors und der relativen spektralen Strahlungsverteilung des Messobjekts (DUT) zu bestimmen.

Die aktuellen Normen zur Messung von SSL Produkten (CIE S 025, EN13032-4, LM79) verweisen deutlich auf die Notwendigkeit der Berücksichtigung des SMCF. Weiße phosphorkonvertierte LEDs weisen zumeist einen hohen Blauanteil auf und in diesem Auslaufbereich der V(lambda) Funktion sind die lokalen Abweichungen der spektralen Anpassung häufig etwas ausgeprägter, was zu einem erhöhten SMCF führt. Dennoch liegt die Größenordnung der SMCF für weiße phosphorkonvertierte LEDs in etwa im Bereich des f1‘ Kennwerts, wie in [KB2013] aber auch der der Norm EN13032-4 unter C.3.6 ausgeführt. Hier sind auch die Korrekturfaktoren für weiße RGB LEDs dargestellt, die erwartungsgemäß etwas größer sind.

Bei allen RiGO801 Goniophotometern erfolgt die Lichtstrommessung über die Integration der Beleuchtungsstärken (nach CIE84:1989), die mit einem Photometer gemessen werden. Der Photometerkopf hat eine sehr gute Anpassung mit einem f1‘ < 1.5%. Die SMCF für alle üblichen weißen Lichtquellen liegen hier in einem vernachlässigbar kleinen Bereich.

Zur Berechnung des SMCF steht eine Excel Datei zur Verfügung, in die nur noch die spektrale Strahlungsfunktion (SPD) der gemessenen Lichtquelle eingefügt werden muss. Die SPD kann ebenfalls mit RiGO801 Goniophotometern gemessen werden, die mit einem Spektroradiometer ausgerüstet sind (Goniospektroradiometer).

Die folgende Abbildung zeigt das Spektrum einer weißen phosphorkonvertierten LED, die V(lambda) Funktion und die spektrale Anpassung eines RiGO801 Photometerkopfes.

Für folgende Spektren wurden beispielhaft die SMCF berechnet. Bis auf den SMCF der blauen LED sind die Faktoren vernachlässigbar:

	LED1 white	LED2 white	LED3 white	LED blue	OLED
SMCF	1.0009	1.0017	1.0018	0.9657	1.0025

Fazit: Bei der Messung weißer Lichtquellen mit RiGO801 Goniophotometern sind die SMCF vernachlässigbar klein. Nur bei der Messung monochromatischer LED im Randbereich der V(lambda) Funktion (blau / rot) sollte der gemessene Lichtstrom mit dem SMCF korrigiert werden.

[KB2013] KRÜGER, U., BLATTNER, P. (2013). Spectral mismatch correction factor estimation for white LED spectra based on the photometer's f1' value. CIE x038:2013 Proceedings of the CIE Centenary Conference “Towards a New Century of Light”, Paris, 2013.