In vielen industriellen Anwendungen ist Licht eine eigenständige Prozessvariable. Eine Schwankung der optischen Leistung, eine spektrale Drift oder eine zeitliche Instabilität können bereits ausreichen, um die bei der Photobiomodulation abgegebene Dosis zu verändern. Darüber hinaus kann dies zu Messfehlern führen oder einen Prozess instabil und schwer reproduzierbar machen.

Radiometrische Messungen ermöglichen eine objektive Quantifizierung der emittierten und empfangenen Lichtenergie, von UV bis IR, kontinuierlich oder impulsgesteuert. Bei Imasolia bieten wir radiometrische und spektrale Charakterisierungsdienstleistungen für die Industrie an. So bieten wir einen reproduzierbaren Ansatz für F&E, Qualifizierung und Qualitätskontrolle.

Radiometrie und Photometrie

Die Radiometrie beschreibt Licht als physikalische Energie, ausgedrückt in absoluten Einheiten (W, W/m²…), ohne Bezug zur menschlichen Wahrnehmung.

Im Gegensatz dazu gibt die Photometrie dasselbe Licht nach einer physiologischen Gewichtung wieder, die auf der Empfindlichkeit des Auges basiert (lm, lux, cd). Daher können zwei Lichtquellen eine identische Beleuchtungsstärke in Lux aufweisen. Sie haben jedoch völlig unterschiedliche Auswirkungen auf einen Sensor oder einen Prozess. Dies zeigt sich insbesondere, wenn man sich mit UV/IR, der spektralen Verteilung oder der tatsächlich abgegebenen Leistung befasst.

Aus diesem Grund ist die Radiometrie in den meisten Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung, Materialcharakterisierung, UV-, Laser- oder Sensorinstrumentierung die relevanteste messtechnische Referenz.

Welche radiometrischen Messungen können wir durchführen?

Die in der Industrie am häufigsten verwendeten radiometrischen Messungen sind die optische Leistung (W), die Bestrahlungsstärke (W/m²), die Fluenz (J/cm²), die Spektralanalyse (UV–IR) und die zeitliche Charakterisierung der Impulse.

Die Kraft

Die optische Leistung entspricht der von einer Lichtquelle abgegebenen Gesamtenergie (ausgedrückt in Watt). Sie ist ein zentraler Indikator, um Lichtquellen (oder Chargen) unter gleichen Bedingungen zu vergleichen, Alterungserscheinungen zu erkennen, eine Beleuchtungsarchitektur zu qualifizieren oder eine Dimensionierung (Sensor-Marge/Sättigung) zu validieren. Für einen robusten Ansatz wird sie in einer kontrollierten Geometrie und mit einer stabilen Instrumentenkette gemessen. Darüber hinaus können diese Messungen sowohl bei kontinuierlicher als auch bei gepulster Beleuchtung durchgeführt werden.

Die Bestrahlungsstärke

Die Bestrahlungsstärke (manchmal auch als Energiebeleuchtungsstärke bezeichnet) entspricht der pro Flächeneinheit empfangenen Leistung (W/m²). Sie ist die Schlüsselgröße, wenn es darum geht, Licht mit einem Verfahrenseffekt in Verbindung zu bringen: UV-Belichtung (Polymerisation, Photoreticulation, beschleunigte Alterung), Sensorantwort (Kamera, Fotodiode, multispektrale Sensoren), optische Messungen an Materialien (Streuung, Fluoreszenz, Reflexion) oder Qualitätskontrolle mit reproduzierbaren Energieschwellenwerten. In der Praxis ist die Bestrahlungsstärke oft relevanter als die Gesamtleistung. Denn sie berücksichtigt automatisch die Entfernung, die Geometrie und die Beleuchtungsoptik (Linsen, Diffusoren, Lichtleiter usw.).

Die Fluenz

Bei dosisabhängigen Anwendungen wird die Fluenz (oder Energiedosis), ausgedrückt in J/m², zur Referenzgröße. Sie quantifiziert die auf das Zielobjekt über einen bestimmten Zeitraum abgegebene Energie. So ermöglicht sie die Definition robuster Konformitätskriterien, indem sie sowohl die Bestrahlungsstärke als auch die Expositionszeit berücksichtigt. Diese Messung wird häufig zur Charakterisierung von Photobiomodulationsverfahren verwendet.

Spektroskopie

Die Spektralmessung beschreibt die Leistungsverteilung in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Sie ermöglicht es, die Kompatibilität zwischen Quelle und Sensor (Empfindlichkeit, Filter, optische Fenster) zu überprüfen, einen nutzbaren Frequenzbereich zu kontrollieren, temperatur- oder alterungsbedingte Spektralabweichungen zu identifizieren und Phänomene wie Fluoreszenz oder Absorption zu analysieren. Darüber hinaus ist das Spektrum in der Industrie ein Entscheidungsinstrument für die Auswahl einer Quelle, die Festlegung von Toleranzen und die Gewährleistung von Stabilität und Reproduzierbarkeit.

Charakterisierung der Impulse

Schließlich arbeiten viele industrielle Systeme mit Impulsen (kamerasynchronisierte Blitzlichter, Hochleistungsblitze, Schnellsteuerungen). Unter diesen Bedingungen hängt die Leistung nicht nur von der Lichtmenge ab, sondern auch vom Zeitpunkt der Lichtabgabe und ihrer Wiederholbarkeit. Daher ist es wichtig, die Impulsdauer, die Energie pro Impuls, den Jitter oder die zeitliche Stabilität zu charakterisieren. Darüber hinaus müssen auch die Wiederholbarkeit über N Zyklen sowie die Kohärenz mit der Auslösung des Sensors oder der Steuerung untersucht werden. Oftmals sind solche Schwankungen die Ursache für sporadische Fehler in der Produktion. Dies tritt auf, wenn die Maschine ohne ersichtlichen Grund ausfällt.

Messplattform: Luminia und Visolia

Imasolia stützt sich auf eine modulare optische Charakterisierungslösung, die für industrielle Umgebungen entwickelt wurde: Luminia kombiniert Leistungs-, Spektrum- und Impulsmessungen mit der Steuerungs- und Analysesoftware Visolia.  

Dieses für industrielle Anforderungen entwickelte, individuell anpassbare Radiometriesystem basiert insbesondere auf:

• eine homogene Erfassung über eine integrierte Kugel, um geometrische Effekte zu kontrollieren,
• qualifizierte und rückverfolgbare Sensoren (gemäß ISO 17025),
• eine schnelle und reproduzierbare Erfassung,
• einfache Datennutzung (Analyse und Export).

Wann sollte eine radiometrische Messkampagne durchgeführt werden?

Eine radiometrische Messkampagne ist dann sinnvoll, wenn das Licht einen direkten Einfluss auf die Leistung eines Systems oder die Reproduzierbarkeit eines Prozesses hat. Sie wird insbesondere empfohlen, um eine Beleuchtung vor der Maschinenintegration zu validieren, eine Abweichung in der Produktion zu überprüfen (schwer erklärbarer Leistungsabfall), mehrere Lieferanten oder Chargen zu vergleichen, eine Qualitätskontrolle für Dauerbeleuchtungen oder Blitzlichter einzurichten oder einen UV-Prozess, eine Spektroskopiekette oder ein Sensorsystem durch radiometrische Messungen zu qualifizieren.

Je nach Ihrem Ziel (Vergleich, Diagnose oder Qualifizierung) ist die Dienstleistung so strukturiert, dass sie sofort verwertbare Ergebnisse liefert. Sie erhalten eine entscheidungsorientierte Zusammenfassung (gemessene Werte, Konformität, Abweichungen und Abweichungen). Darüber hinaus erhalten Sie die wesentlichen Kurven (Spektrum, Energie, Stabilität), alle exportierbaren Daten (CSV) sowie konkrete Empfehlungen (Schwellenwerte, Toleranzen, Messprotokoll). Auf diese Weise ist das Ziel klar: Licht soll zu einer kontrollierbaren und nachvollziehbaren Variablen werden und nicht länger ein Unsicherheitsfaktor sein.

Benötigen Sie eine radiometrische Messung?

Imasolia unterstützt Sie bei der Charakterisierung Ihrer Lichtquellen, egal ob kontinuierlich oder gepulst, durch umfassende radiometrische und spektrale Messungen: optische Leistung, Bestrahlungsstärke, Fluenz, Spektrum und zeitliche Dynamik.

Je nach Ihrer Organisation können wir diese Messungen im Rahmen einer Dienstleistung für Sie durchführen. So können wir Ihnen auch einen maßgeschneiderten Luminia-Messstand liefern, um die optische Charakterisierung direkt in Ihre Qualifizierungs- und Kontrollschritte zu integrieren.

Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen zu besprechen, das geeignete Messprotokoll festzulegen und einen technischen und finanziellen Vorschlag zu erhalten.