Homogene Lichtquelle mit Ulbrichtkugel – Leuchtdichte- und Strahldichtenormal
Leuchtdichte- und Strahldichtenormale von Opsytec sind homogene Lichtquellen auf Basis einer Ulbrichtkugel, die über ihre gesamte Ausstrahlungsfläche gleichmäßig und nahezu lambertsch emittieren. Eingesetzt werden sie in Photometrie und Radiometrie zur Kalibrierung und Charakterisierung von Kameras und optischen Messgeräten sowie zur Bestimmung von Reflexions-, Transmissions- und Absorptionseigenschaften von Materialien. Verfügbar sind Durchmesser von 75 mm bis 2500 mm mit Beschichtungen aus Bariumsulfat, PTFE oder Gold.
Die Funktionsweise beruht auf dem Prinzip der Ulbrichtschen Kugel. Sie besteht aus einer hohlen, sphärischen Struktur mit einer hochreflektierenden inneren Oberfläche. Diese Oberfläche ist mit einer diffus reflektierenden Beschichtung aus Bariumsulfat, PTFE oder Gold versehen, die je nach Material und Wellenlänge bis zu 99 % des einfallenden Lichts streut. Das ermöglicht es der Kugel, das Licht in allen Richtungen gleichmäßig zu verteilen und Richtungseffekte zu eliminieren.
Jede Opsytec Ulbrichtkugel wird nach den individuellen Anforderungen des Kunden gefertigt, um optimale Leistung für spezifische Anwendungen zu gewährleisten.
Ein weiteres Merkmal der Leuchtdichtenormale und Strahldichtenormale von Opsytec Dr. Gröbel GmbH ist ihre Fähigkeit, mehrere Lichtquellen gleichzeitig zu integrieren. Diese können optional einzeln oder in Gruppen betrieben werden, sind ggf. dimmbar oder mit einer manuellen oder motorisierten mechanischen Blende versehen. Blenden werden eingesetzt, falls die Leuchtdichten und Strahldichten eingestellt werden sollen, aber die Lampen nicht dimmbar sind oder sich hierbei spektral verändern.
Referenzbeispiele: Leuchtdichte und Homogenität
Zwei ausgeführte Normale zeigen, welche Leuchtdichte und Homogenität eine Ulbrichtkugel als homogene Lichtquelle erreicht:
| Aufbau | Lichtquellen | Leuchtdichte | Homogenität |
|---|---|---|---|
| Kugel 300 mm, Ausgangsport 50 mm, Bariumsulfat | 4 Halogenlampen (max. 8) | 12.000 cd/m² | über 99,5 % auf der gesamten Fläche |
| Kugel 2500 mm, Ausgangsport 1200 mm, PTFE | 25 Halogenlampen à 1000 W, eine davon mit motorisierter Irisblende | 76.000 cd/m² | über 98 % auf der Nutzfläche |
Der Ausgangsport nimmt bei der 300-mm-Kugel rund 0,7 % der Kugelinnenfläche ein, bei der 2500-mm-Kugel rund 6 %. Je größer die Austrittsfläche im Verhältnis zur Kugel, desto schwerer lässt sich die Homogenität halten.
Strahldichte und Leuchtdichte individuell berechnen
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Welche Leucht- und Strahldichte eine Ulbrichtkugel erreicht, hängt von Durchmesser, Beschichtung, Portgröße und Lampenbestückung ab. Der Rechner zeigt Strahldichte, Leuchtdichte und spektrale Strahldichte am Ausgangsport – mit Bariumsulfat, PTFE oder Gold – und liefert eine erste Auslegung samt 3D-Ansicht und PDF-Bericht, bevor wir gemeinsam ins Detail gehen.
Folgende Lampen sind als homogene Lichtquelle für Leuchtdichte- oder Strahldichte-Normale möglich:
Halogenlampen werden häufig verwendet, da sie ein kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Bereich bieten. Sie sind ideal für Anwendungen, die eine hohe Farbtreue und ein kontinuierliches Spektrum erfordern. Halogenlampen sind auch in verschiedenen Leistungsklassen verfügbar, was Flexibilität bei der Auswahl ermöglicht.
Leuchtdioden (LEDs) werden zunehmend für Leuchtdichtenormale und Strahldichtenormale eingesetzt. LEDs bieten mehrere Vorteile, darunter eine lange Lebensdauer, Energieeffizienz und die Möglichkeit, spezifische Wellenlängen auszuwählen. LEDs ermöglichen eine präzise Steuerung der Lichtintensität und eine schnelle Reaktionszeit, was sie besonders für moderne Anwendungen attraktiv macht. Zudem ist die erreichte Leuchtdichte höher als bei konventionellen Ulbrichtkugeln mit Halogenlampen.
Deuteriumlampen erzeugen ein kontinuierliches Spektrum von etwa 200 bis 400 nm, was sie ideal für Anwendungen macht, die UV-Strahlung erfordern.
IR-Emitter, wie z. B. Wolframstrahler, erzeugen ein kontinuierliches Spektrum mit Maximum im nahen bis mittleren Infrarotbereich und werden häufig in IR-Spektroskopie und Thermographie verwendet. IR-Emitter sind auch für Vakuum-Anwendungen verfügbar.
Diese Lampen dienen als Leuchtdichte- und Strahldichtenormale in folgenden Anwendungen der homogenen Lichtquelle:
- Kalibrierung von Messgeräten für Leucht- und Strahldichte
- Erzeugung homogener Lichtquellen mit definierter Leuchtdichte für die Charakterisierung von Kamerasystemen
- Bereitstellung von Referenzwerten für die Qualitätskontrolle in der Beleuchtungsindustrie
- Unterstützung der Forschung und Entwicklung im Bereich der Optik und Photometrie
- Charakterisierung der Reflexion, Transmission und Absorption, wenn eine gleichmäßige Beleuchtung die Ergebnisse sichert.
Technische Daten, Zubehör & Halterungen für Leuchtdichte-/Strahldichtenormale
| Durchmesser | 75 mm – 2500 mm |
| alternativ: kundenspezifisch | |
| Beschichtung | Bariumsulfat (BaSO4) |
| PTFE | |
| Gold | |
| Wellenlängen | BaSO4 300–2400 nm |
| PTFE 200–2500 nm | |
| Gold 0,7–20 µm | |
| Ausgänge | 1 (Standard) |
| Lampenports | 1–25 |
| Zubehör | Steuerung UControl |
| RMD-Sensoren | |
| Spektrometer | |
| Portblenden |
Bestellnummern, Lieferumfang, Zubehör und Versionen
| Beschichtung | Wellenlängenbereich |
|---|---|
| Bariumsulfat (BaSO₄) | 300–2400 nm |
| PTFE | 200–2500 nm |
| Gold | 0,7–20 µm |
Die Beschichtung bestimmt den nutzbaren Wellenlängenbereich. Sind Sie unsicher, welche die richtige ist, beraten wir Sie gern.
| Innendurchmesser | Hinweis |
|---|---|
| 75 mm | |
| 100 mm | |
| 150 mm | |
| 300 mm | |
| 500 mm | |
| 600 mm | |
| 800 mm | |
| 1000 mm | |
| kundenspezifisch | bitte bei der Anfrage angeben |
Die Bestellnummern der Kugeln stehen auf der Seite Ulbrichtkugeln; ein Normal ist Kugel, Lampe und Steuerung zusammen und wird für Ihre Messaufgabe zusammengestellt.
| Anzahl | Hinweis |
|---|---|
| 1 bis 25 | je nach gewünschter Strahldichte |
Als Zubehör gibt es die Steuerung UControl, RMD-Sensoren, Spektrometer und Portblenden.
Beispiele unserer Ulbrichtschen Kugeln als Leuchtdichte & Strahldichtenormal
Das Beispiel zeigt ein Leuchtdichtenormal mit 50 mm Ausgangsport und 300 mm Durchmesser. Verwendet wurden 4 Halogenlampen (8 max).
Die Leuchtdichte beträgt 12.000 cd/m². Die Homogenität liegt bei über 99.5 % auf der gesamten Fläche.
Material: Bariumsulfat
Das Beispiel zeigt ein Strahldichtenormal mit 1200 mm Ausgangsport und 2500 mm Durchmesser. Verwendet wurden 25 Halogenlampen (à 1.000 W) davon eine mit motorisierter Irisblende.
Die Leuchtdichte der großen Ulbrichtschen Kugel beträgt 76.000 cd/m². Die Homogenität liegt bei über 98 % auf der zu realisierenden Fläche.
Material: PTFE
Zubehör für Leuchtdichte und Strahldichte-Normale
- UControl – steuert die Lampen und die Blende und kann Messdaten der Sensoren aufzeichnen.
- RMD-Sensoren
- Spektrometer
- Portblenden
- Lampen mit manueller oder motorisierter Blende
Das Expertenteam von Opsytec Dr. Gröbel GmbH steht Kunden bei der Auswahl des optimalen Kugeldesigns für ihre spezifischen Anwendungen zur Seite. Dies gewährleistet, dass jede Ulbrichtkugel perfekt auf die individuellen Messanforderungen abgestimmt ist.
Häufige Fragen zur homogenen Lichtquelle
Sehr homogen, wenn der Ausgangsport klein gegenüber der Kugel ist. Ein Leuchtdichtenormal von Opsytec mit 300 mm Durchmesser und 50 mm Ausgangsport erreicht über die gesamte Fläche eine Homogenität von über 99,5 %, ein Strahldichtenormal mit 2500 mm Durchmesser und 1200 mm Ausgangsport über 98 % auf der Nutzfläche. Je größer der Ausgangsport im Verhältnis zur Kugel, desto schwerer lässt sich diese Homogenität halten.
Ein Leuchtdichtenormal gibt die Leuchtdichte in cd/m² an, also die mit der Hellempfindlichkeit V(λ) des Auges bewertete Strahlung; es dient zur Kalibrierung von Kameras und Leuchtdichtemessgeräten im sichtbaren Bereich. Ein Strahldichtenormal gibt die Strahldichte in W/(m²·sr) oder spektral in W/(m²·sr·nm) an und ist nicht an V(λ) gebunden – mit Deuteriumlampe oder IR-Emitter auch für UV- und IR-Anwendungen. Beide beruhen auf derselben Ulbrichtkugel; Lichtquelle und Beschichtung bestimmen den Spektralbereich.
Der Kugeldurchmesser folgt der Austrittsöffnung, denn für die Homogenität zählt das Verhältnis von Portfläche zu Kugelinnenfläche. Bei 50 mm Ausgangsport in einer 300-mm-Kugel sind es rund 0,7 % und die Homogenität liegt über 99,5 %; bei 1200 mm Ausgangsport in einer 2500-mm-Kugel sind es rund 6 % bei über 98 %. Opsytec fertigt Leuchtdichte- und Strahldichtenormale von 75 mm bis 2,5 m; welche Leucht- und Strahldichte eine Auslegung erreicht, berechnet der Ulbrichtkugel-Rechner auf dieser Seite.
Veröffentlichungen mit Ulbrichtkugeln von Opsytec
Die Veröffentlichungen nennen meist die Gerätefamilie, nicht das Modell. Hier stehen die zehn jüngsten Arbeiten mit Ulbrichtkugeln von Opsytec.
| Titel | Autoren | Zeitschrift | Jahr |
|---|---|---|---|
| Luminescence and Photochromism in Lanthanide‐Doped Hackmanites | Baggott, J.; Tuomisto, M.; Williams, J. A. G. et al. | Advanced Optical Materials | 2026 |
| Customizing Tactile and Visual Perceptions of Organic Light–Emitting Diodes by Surface Coatings | Buhl, J.; Cojocaru, A.; Gerken, M. | Advanced Intelligent Systems | 2021 |
| Design of Instrumentation & Control and Optical Table Instruments for the Divertor Flow Monitor Diagnostic at ITER | — | — | — |
