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Besonderheiten bei der Vermessung von UV-C LEDs

Ultraviolette optische Strahlung (UV-Strahlung) wird in vielfältigen Aufgaben eingesetzt. Mit ihr lassen sich die physikalischen Eigenschaften von Materialien verändern - Strahlenhärtung - oder Hautkrankheiten wie Schuppenflechte behandeln. Wasser, Luft und feste Oberflächen werden mit UV-Strahlung desinfiziert. Mit UV-Strahlung lassen sich verschiedenste Gase und Biomoleküle nachweisen. Bei den künstlichen Strahlungsquellen zur Erzeugung ultravioletter Strahlung entwickeln sich UV-Leuchtdioden zunehmend zu einer ernst zu nehmenden Alternative zu den bis dato dominierenden Quecksilberdampflampen. Zwar ist die Technologie der UV-LEDs noch relativ jung, sie entwickelt sich jedoch mit hoher Dynamik, insbesondere hin zu kurzwelligen LEDs im UV-B und UV-C Spektralbereich. Das klassische Messgerät für die Vermessung von UV-LEDs sind Spektralradiometer mit Ulbricht’scher Kugel zur Messung der gesamten, divergent emittierten Strahlungsleistung.

Bei der Konzipierung von Ulbrichtkugel Spektralradiometer für UV-LEDs muss die Besonderheit der quasi monochromatischen LED-Strahlung berücksichtigt werden. Diese bewirkt, dass durch die LEDs erzeugt Fluoreszenzstrahlung zu signifikanten Messfehler führen kann, die sich nicht mit üblichen Korrekturmethoden kompensieren lassen. Untersuchungen im Messlabor der Gigahertz-Optik haben bestätigt, dass Bariumsulfatbeschichtungen und synthetische Beschichtungen für Ulbrichtsche Kugeln bei Bestrahlung mit UV-C LEDs < 250 nm fluoreszieren. Diese Fluoreszenz wird durch organische Moleküle verursacht, die sich mit zunehmender Zeit auf der Beschichtung ablagern. Bei Stimulation dieser Moleküle mit UV-LED Strahlung <= 230 nm kann die Strahlungsleistung durch Fluoreszenz die gleiche Größenordnung erreichen, die durch UV-Strahlung der LED selbst verursacht wird. Die Fluoreszenzeffekte lassen sich durch eine Vorbehandlung der Ulbrichtkugelbeschichtung mit intensiver UV-Strahlung auf Werte unterhalb der messtechnischen Nachweisgrenze reduzieren. Allerdings hat diese Maßnahme keinen dauerhaften Bestand. Weitere Untersuchungen haben zudem ergeben, dass Bariumsulfatbeschichtungen weniger fluoreszieren als synthetische Beschichtungen. Zudem hält die Fluoreszenzminderung bei den Bariumsulfatbeschichtungen länger an. Aus diesem Grund empfiehlt sich entgegen den bisherigen Richtlinien Bariumsulfat als Beschichtungsmaterial. Wegen der besonders niedrigen Dosis an Bindemitteln in der ODP97 Bariumsulfatbeschichtung der Gigahertz-Optik ist auch die Thematik der Langzeitstabilität bei dauerhafter UV-Bestrahlung unkritisch, da Bariumsulfat selbst UV-stabil ist.

Mit dem TFUV10-V01 bietet Gigahertz-Optik ein UV-Spektralradiometer zur Messung der absoluten Strahlungsleistung von UV-A, UV-B und UV-C LEDs im Spektralbereich von 200 nm bis 550 nm. Das Messgerät bietet sämtliche für diesen Einsatzzweck erforderlichen Eigenschaften und Funktionen:


Ulbricht‘sche Kugel zur Messung des Strahlungsflusses

Zur Erfassung der gesamten emittierten LED Strahlung ist die Messöffnung des Spektralradiometers als Ulbricht‘sche Kugel mit 100 mm Durchmesser ausgeführt. Die Messöffnung hat einen Durchmesser von 25,4 mm. Der stabile Portrahmen ermöglicht die Befestigung von LED Halterungen oder des optional verfügbaren 2Pi Kalibrierstandards. Dieser ermöglicht die Re-Kalibrierung durch den Anwender. Mit der Hilfslampe lassen sich Einflüsse durch Selbstabsorption der Prüflinge auf das Messergebnis kompensieren. Die Kugelbeschichtung ist mit UV-Strahlung vorgealtert. Diese Maßnahme erhöht die Langzeitstabilität der Bariumsulfatbeschichtung für UV-Strahlung und reduziert Fluoreszenz unter die Nachweisgrenze des Messgerätes. Zur dauerhaften Unterdrückung der Fluoreszenz ist zusätzlich eine UV-Lampe vorhanden, die wirkungsvoll und dauerhaft die Anregung der Fluoreszenz durch UV-C Strahlung < 250 nm unterdrückt.


Hochauflösendes Spektralradiometer

Das BTS2048-UV-2-F ist Teil der BTS2048 Serie, die sich in unterschiedlichsten Applikationen bewährt hat. Dazu gehören der Einsatz im Hochgeschwindigkeits-LED-Binning in der LED Massenproduktion genauso wie die Messung der Sonnenstrahlung im Außeneinsatz. Beides sind Beispiele, die höchste Präzision im Dauereinsatz erfordern. Das direkt ohne Lichtleiter an der Ulbricht‘schen Kugel befestigte Spektralradiometer bietet einen spektralen Messbereich von 200 nm bis 550 nm. Die spektrale Auflösung beträgt 1 nm. Ferngesteuert umschaltbare optische Filter vergrößern den Dynamikbereich. Die Pixel des temperaturstabilisierten Photodiodenarrays lassen sich synchronisiert zu Null setzen. Damit bietet sich die Möglichkeit Einzelpulse in einer Pulskette zu vermessen.


Streulicht und Dunkelsignal

Streulicht und Dunkelsignal haben bei UV-Spektralradiometern mit CCD bzw. CMOS Diodenarray-Sensoren einen signifikanten Einfluss auf das Messergebnis.

  • Streulicht erzeugt Messsignale von Pixeln, die nicht durch Nutzlicht bestrahlt werden. Die monochromatische Freistellung der LED Strahlung wird dadurch eingeschränkt. Die BTS2048-UV-2-F Spektralradiometer bieten eine innovative Streulichtunterdrückung durch integrierte Lichtfallen und optische Filter.
  • Der Einfluss des Dunkelsignals ergibt sich aus unterschiedlichen Betriebstemperaturen des Messgerätes und voneinander abweichende Integrationszeiten für unterschiedliche Bestrahlungsstärken. Mit der Dunkelblende der BTS2048-UV-2-F Spektralradiometer kann das Dunkelsignal gemessen und anschließend zur Korrektur der Messwerte genutzt werden.

Datenlogger

Das BTS2048-UV-2-F unterstützt durch seine hohe Empfindlichkeit, seine leistungsfähige Elektronik und die schnellen Schnittstellen (USB 2.0 und Ethernet) eine hohe Taktrate der Messdaten und bietet sich dadurch auch als Datenlogger zur Aufzeichnung von zeitlichen Signalveränderungen an.


Komplettpaket

Das TFUV10-V01 ist für seinen vorgesehenen Einsatz komplett ausgestattet. Die Einstellung der Messparameter und Auswertung der Messdaten werden durch die im Lieferpaket enthaltene Software wirkungsvoll unterstützt. Diese erlaubt z. B. auch die Nutzung der Hilfslampe. Das gilt auch für Re-Kalibrierungen durch den Anwender, wenn dieser die optional bei Gigahertz-Optik erhältlichen Kalibrierlampen einsetzt.


Werk-Kalibrierung und ISO/IEC/EN 17025 Prüfungen

Das Messlabor der Gigahertz-Optik bietet für das TFUV10-V01 Werkkalibrierungen auf allerhöchstem Niveau in Bezug auf Rückführbarkeit und Durchführung der Kalibrierungen. Der Garant dafür ist, dass Werkkalibrierungen dem gleichen Qualitätsmanagement unterliegen, das im DAkkS akkreditierten Prüflabor der Gigahertz-Optik zur Anwendung kommt. Gegen Aufpreis können DAkkS akkreditierte ISO/IEC/EN 17025 Prüfscheine für die Messgeräte ausgestellt werden.

TFUV10-V01 bei der Vermessung der BN-LDSF-2P.

Allgemein
Kurzbeschreibung

Testsystem zur Messung des spektralen Strahlungsflusses von UV LEDs im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 550 nm. Komplettsystem mit Ulbricht’scher Kugel, Spektralradiometer BTS2048-UV-2-F, Software und Kalibrierung.

Hauptmerkmale

Hochwertiges Spektralradiometer der BTS2048 Serie mit hoher Empfindlichkeit und spektraler Auflösung sowie schnelle Datenauslesung. Ulbricht‘sche Kugel mit 100 mm Durchmesser, UV vorgealtert für Langezeitstabilität und geringster Fluoreszenzneigung in Verbindung mit Ultravioletter Strahlung.

Messbereiche

Spektralbereich 200 nm bis 550 nm. Spektrale Auflösung 1 nm.

mögliche Anwendungen

UV LED Hersteller. UV LED Leuchtenhersteller. Forschungsinstitute im Halbleiterbereich. Forschungsinstitute mit Tief-UV Anwendungen. Metrologische Institute mit Bedarf für Prüfeinrichtungen.

Kalibrierung

Kalibrierung der spektralen Strahlungsleistungsempfindlichkeit von 200 nm bis 550 nm mit ausführlichem Werkkalibrierschein inklusive Rückführbarkeit. Optional ISO/IEC/EN 17025 Prüfschein des DAkkS akkreditierten Prüflabors.

Spektraler Detektor
Spektralbereich

(200 - 550) nm

Integrationszeit

2 μs - 60 s

Optische Bandbreite

1 nm

Pixelanzahl

2048

Chip

Highly sensitive back-thinned CCD chip, one stage cooled (1TEC)

Allgemein

siehe alle detaillierten Spezifikationen auf der Produktseite des BTS2048-UV-2

Typ Beschreibung Datei-Typ Download
Datenblatt TFUV10 PDF
UMPF-1.0-HL Portframe Technische Zeichnung des UMPF-1.0-HL Portframe PDF
TFUV10-V01 Technische Zeichnung von TFUV10-V01 PDF
Produktname Produktbild Beschreibung Zum Produkt
Artikel-Nr Modell Beschreibung Merken / Vergleichen
Produkt
15310312 TFUV10-V01

Messsystem für die spektrale Strahlungsleistung von 200 nm bis 550 nm.

15311205 TFUV10-V02

Messsystem für die spektrale Strahlungsleistung von 200 nm bis 430 nm.

Re-Kalibrierung
15310313 K-TFUV10-Phi-S

Re-Kalibrierung spektrale Strahlungsleistung von 200 nm bis 550 nm eines TFUV10-V01 Messplatzes. Kalibrierzertifikat.

Zubehör
15307523 BN-LDSF-2P

Kalibrierstandard, Laborleitungen mit Bananenbuchsen, Steckernetzteil für den Lüfter, Koffer, Kalibrierzertifikat.

15298594 BN-LHSF-2P-20-100

Kalibrierstandard, 100W Leuchtmittel, Steckernetzteil, Kalibrierzertifikat.