Lichtmeter

Licht speelt een belangrijke rol voor de meeste levende organismen en voor het verloop van bepaalde chemische processen. De lichtstraling die op een bepaalde plaats aankomt, kan worden beschreven door de helderheids- en lichtkleurwaarden die met een lichtmeter worden bepaald. Lichtmeters of fotometers zijn echter niet alleen apparaten om de eigenschappen van licht te meten, maar ook apparaten die lichtsensoren gebruiken om parameters te bepalen die de lichttransmissie van de te analyseren stof beïnvloeden. De volgende tekst behandelt alleen apparaten die worden gebruikt om waarden te bepalen voor de lichteigenschappen van lichtbronnen of verlichte oppervlakken.

 

Voor lichtmetingen wordt de lichtsterkte ofwel voor de lichtbron ofwel voor de verlichte oppervlakken opgegeven. Met betrekking tot de lichtbron kan een onderscheid worden gemaakt tussen de totale uitgestraalde lichtstroom in lumen en de lichtsterkte in candela, waarbij ook rekening wordt gehouden met de stralingshoek. Eén candela komt overeen met één lumen per steradiaal, d.w.z. per eenheid van ruimtehoek. Met de armaturen en lichtbronnen die momenteel verkrijgbaar zijn, wordt de lichtstroom bijna altijd gespecificeerd in lumen. Om de lichtsterkte in candela te bepalen, moet het aantal lumen worden gedeeld door 4 π voor een lichtbron die gelijkmatig in alle richtingen straalt en door 2 π voor een lichtbron die alleen halfrond straalt.

De term candela verwijst naar kaarslicht. Het is daarom gemakkelijk te onthouden dat een kaarsvlam schijnt met een lichtsterkte van één candela. Een heldere vuurvlieg heeft daarentegen slechts 0,004 candela en de dagrijverlichting van motorvoertuigen heeft minstens 400 candela. Het grootlicht van alle koplampen op een wegvoertuig mag niet feller schijnen dan 225.000 candela en zwaailampen als oriëntatiehulpmiddel voor navigatie mogen bijvoorbeeld 35.000.000 candela uitstralen. De lichtstroom en lichtintensiteit van lampen en verlichtingselementen worden meestal bepaald tijdens de productontwikkeling en kwaliteitscontrole bij de fabrikant met behulp van een speciale lichtmeter.

 

Terwijl de lichtstroom en lichtintensiteit kunnen worden gebruikt om de lichtoutput van verschillende lichtbronnen te vergelijken, beschrijft de verlichtingssterkte hoeveel licht er op een verlicht oppervlak valt. Verlichtingssterkte wordt gespecificeerd als een oppervlaktegerelateerde grootheid in lux, waarbij één lux wordt gedefinieerd als één lumen per vierkante meter. Afgezien van de zon als een zeer sterke lichtbron, is het eenvoudig te herkennen, zelfs zonder lichtmeter, dat de helderheid van het licht dat een oppervlak raakt afneemt met toenemende afstand van de lichtbron. Het is echter niet alleen de afstand tot de lichtbron die beïnvloedt hoeveel licht er aankomt, maar ook extra lichtbronnen, schaduw, demping en reflecties op omringende oppervlakken. De lichtsterkte van elementen voor kunstlicht kan ook afnemen door veroudering of vervuiling. Daarom is het aan te raden om de verlichtingssterkte op de relevante punten op de bouwplaats niet alleen onmiddellijk na de installatie te controleren, maar ook later op regelmatige tijdstippen met een geschikte lichtmeter. In het geval van technische systemen voor het gebruik van zonlicht is het aan te raden om vóór de installatie met een lichtmeter te controleren welke opstelling het gunstigst is. Na installatie is het mogelijk om te controleren of het systeem het beloofde rendement haalt voor de hoeveelheid invallend licht.

 

Ten eerste moet een lichtmeter geschikt zijn voor het doel van de meting. Het is niet alleen de vraag of de lichtstroom, lichtsterkte of verlichtingssterkte moet worden bepaald. Het is ook belangrijk of het licht vooral gebruikt moet worden voor mensen, voor planten of voor technische doeleinden. Bij de meeste lichtmetingen moet de verlichtingssterkte worden gemeten die wordt bereikt voor het respectieve lichtgebruik op bepaalde punten. Zelfs als de verlichtingssterkte wordt gemeten in lux, kunnen de gemeten waarden van verschillende apparaten op dezelfde plaats en met dezelfde verlichting aanzienlijk verschillen.

Om ervoor te zorgen dat een lichtmeter de juiste waarden voor de toepassing geeft, moet rekening worden gehouden met het volgende:

Moet de verlichtingssterkte worden gemeten volgens de menselijke visuele waarneming of voor andere doeleinden?

Bijlage B van de norm DIN EN 13032 Deel 1 beschrijft veel apparaatspecifieke parameters die het meetresultaat van een lichtmeter beïnvloeden. Voor verlichtingsmetingen op werkplekken, in recreatieruimtes, speel- en sportfaciliteiten en op verkeerswegen is het belangrijk dat de meting wordt uitgevoerd in overeenstemming met de spectrale gevoeligheid van het menselijk oog. De lichtmeter moet het zichtbare spectrum van verschillende lichtbronnen kunnen detecteren en evalueren volgens deze spectrale gevoeligheid. Hij moet ook schuin invallend licht kunnen detecteren. Voor andere doeleinden kunnen de gevoeligheid voor ultraviolet en infrarood licht, de evaluatie van gepolariseerd licht en tijdvariabel licht een belangrijke rol spelen.

 

Een lichtmeter met aanvullende apparatuur kan ook worden gebruikt om lichtkleuren te meten. De verdeling van de golflengten of frequenties van de straling is kenmerkend voor de waargenomen lichtkleur. De kleur van licht beïnvloedt niet alleen de waarneming van verlichte oppervlakken, maar ook veel celactiviteiten in levende organismen. De kleurcoördinaten van licht kunnen worden gespecificeerd als primaire kleuren in driedelige additieve kleurmodellen, bijvoorbeeld als rode, groene en blauwe waarden volgens de CIE-RGB-kleurruimte of als X-, Y- en Z-waarden volgens de CIE-XYZ-kleurruimte. Veel modellen die de lichtkleur meten, geven niet alleen de numerieke waarden voor de primaire kleuren, maar tonen ook de kleurverdeling van het gemeten licht grafisch op het display van het gekleurde apparaat.

Moet de lichtmeter continu op dezelfde positie worden gebruikt of op verschillende meetpunten?

De vereisten verschillen naargelang een lichtmeter wordt gebruikt om continu de lichtomstandigheden op een specifieke locatie te controleren of voor metingen op verschillende locaties. In het geval van een lichtmeetapparaat dat op een vaste plaats in een lichtgevoelig productieproces moet worden gebruikt, is het zinvol om de gemeten waarden rechtstreeks via interfaces door te sturen naar andere apparaten voor gegevensevaluatie of voor het regelen van verlichtings- of zonweringsapparatuur. Voor apparaten die in mobiele toepassingen op veel verschillende meetpunten worden gebruikt, moet aandacht worden besteed aan de opslagmogelijkheden voor de meetwaarden. Voor bepaalde meetomstandigheden is het ook gunstig als de lichtmeter een externe sensor heeft. Het apparaat kan dan gemakkelijker worden afgelezen en bediend zonder het risico dat de sensor wordt afgeschermd.

 

Het meetbereik wordt bepaald door de toepassing. Voor veel lichtmetingen in algemene ruimtes is een meetbereik tot 2.000 lux of zelfs 10.000 lux voldoende. In werkruimtes waar veel licht nodig is en waar hoge verlichtingssterktes van daglicht ook buiten correct gemeten moeten worden, moet het meetbereik minstens 100.000 lux of meer bedragen.

Op basis van de nauwkeurigheid kan een lichtmeter worden ingedeeld in een van de nauwkeurigheidsklassen volgens DIN 5032 Deel 7. Deze nauwkeurigheidsklassen vereenvoudigen de keuze van de lichtmeter. Deze nauwkeurigheidsklassen vereenvoudigen de selectie van apparaatmodellen. Een apparaat met nauwkeurigheidsklasse C mag alleen worden gebruikt voor oriëntatiemetingen. Apparaten van klasse B en A kunnen worden gebruikt voor het meten van verlichting in bedrijven en openbare ruimten. Voor bijzonder nauwkeurige metingen moet echter een lichtmeter met de hoogste nauwkeurigheidsklasse L worden gebruikt.

Kan de lichtmeter worden gekalibreerd en aangepast indien nodig?

In gebieden waar een te hoge of te lage lichtintensiteit een ernstig effect heeft, moet ervoor worden gezorgd dat het meetapparaat dat wordt gebruikt voor het testen correct werkt. Om dit te doen, wordt de nauwkeurigheid van de metingen gecontroleerd onder gespecificeerde omstandigheden. Sommige apparaatmodellen kunnen ook door de gebruiker worden aangepast. Dit betekent dat deze modellen indien nodig bijgesteld kunnen worden om de meetresultaten zo nauwkeurig mogelijk weer te geven.