Modulares Ulbrichtkugel-Konzept

 

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Abb.: Ulbrichtsche Kugel ISD-15 konfiguriert mit Standard-Bauteilen aus dem UM-Baukastensystem ergänzt mit individuell angefertigten Bauteilen.

 

Modulare Ulbrichtkugeln der Gigahertz-Optik GmbH

Ulbrichtsche Kugeln (UM)* sind ein wichtiges Bauelement der technischen Optik. Als Detektoren werden sie zur Vermessung divergenter Lichtquellen eingesetzt. Als Lichtquelle bieten sie homogene Leuchtfelder mit diffuser Abstrahlung. In der lichttechnischen Materialanalyse werden sie zur Messung von Reflexion, Transmission, Absorption, Photolumineszenz usw. genutzt.


Gigahertz-Optik GmbH bietet Ulbrichtsche Kugeln in individuell konfigurierter Ausführung. Diese ermöglichen als Alleinstellungsmerkmal sogar die individuelle Positionierung, Ausführung und Anzahl der Kugelöffnungen. 

In diesem Beitrag wird das Konzept des UM-Baukastensystems, die verschiedenen Kugelbaugruppen und das Zubehör zum Aufbau vollständiger Kugelsysteme vorgestellt. Der Weg zur eigenen modular konfigurierten Ulbrichtkugel wird in 10 einfachen Schritten beschrieben. Anhand von Beispielen wird das Verständnis der Modularität vertieft.


* die Ulbrichtsche Kugel, Englisch Integrating Sphere, ist nach dem Ingenieur Richard Ulbricht (1849 bis 1923) benannt. Das M steht für das Modulare Konzept.

 

 


 

Konfigurationsbeispiel einer Ulbrichtkugel mit dem 
UM Ulbrichtkugel-Baukastensystem

Bild 1 Modular1

 


 

Designkriterien für Ulbrichtsche Kugeln

Das UM-Baukastensystem bietet die Möglichkeit Ulbrichtsche-Kugeln für die gängigen Einsatzgebiete individuell zu gestalten.

 


Ulbrichtkugel Detektoren 

UM detector ISD 500x500 gray2

Ulbrichtkugel Detektoren, im englischen Integrating Sphere Detectors, zur Messung des Lichtstroms und Strahlungsleistung von Lampen, Leuchtdioden und Leuchten aber auch von Lasern, Laserdioden, Lichtleiter in der Telekommunikation und Endoskopie.

 

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Prinzipielle Designkriterien für Ulbrichtkugel Detektoren 

 

 


Ulbrichtkugel Lichtquellen

UM lightsource ISS 500x500 gray3

Ulbrichtkugel Lichtquellen, im englischen Integrating Sphere Sources, Uniform Light Sources, bieten Leuchtfelder mit hoher Gleichförmigkeit der Leuchtdichte bzw. Strahldichte mit diffuser Abstrahlcharakteristik. Anwendungsgebiete sind der Pixel Weißabgleich von digitalen Kamerasystemen, CMOS und CCD Sensoren, Hyperspektraler Systeme, Streulichtmessung (Veiling Glare), Kalibrierung von Messgeräten für Leuchtdichte- und spektraler Strahldichte, Target Beleuchtung.

 

 

 

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Prinzipielle Designkriterien für Ulbrichtkugel Lichtquellen (Uniform Light Sources)

 

 


 

 Ulbrichtkugeln für Materialkennzahlen

UM ISM 500x500 gray

Ulbrichtkugeln zur Messung von lichttechnischen Materialkennzahlen (Material Properties) wie Reflexion, Transmission, Absorption, Fotolumineszenz.

 

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Prinzipielle Designkriterien für Ulbrichtkugeln zur Ermittlung von lichttechnischen Materialkennzahlen

 

 


 


Die Baugruppen des UM-Baukastensystems

Der Grundgedanke des modularen Ulbrichtkugel-Systems ist der eines Baukastensystems. Standardbaugruppen lassen sich entsprechend der angestrebten Anwendung miteinander kombinieren. Dabei werden Kugel-Baugruppen mit einer Basiskugel untrennbar verbunden. Zur Erweiterung der Ulbrichtschen Kugel zu einem Ulbrichtkugel-System wird umfangreiches Zubehör angeboten, welches sich an den entsprechenden Portrahmen befestigen lässt.


Konfiguration und Service

Die Konfiguration der individuellen Ulbrichtkugel und des ausgewählten Zubehörs erfolgt bei Gigahertz-Optik GmbH. Zusätzlich zu ihren Standard Baugruppen bietet Gigahertz-Optik GmbH die Fertigung von Sonderbaugruppen an. Zum Leistungsspektrum der Gigahertz-Optik GmbH gehören auch funktionsfertige Ulbrichtkugel Systeme und die Dienstleistungen unseres Kalibrierlabors für optische Strahlungsmesstechnik.

 Nomenclatur Konfigurationsstruktur Baukastensystem neu18

Bild 1: Konfigurationsstruktur des Ulbrichtkugel Baukasten System


Sortiment und Zubehör

Hier finden Sie eine Übersicht unseres UM-Baukasten Produktportfolios. Bei Fragen wenden Sie sich jederzeit gerne an uns. Wir freuen uns Ihnen weiterzuhelfen.


 

Basis Kugeln

UMBB

Basiskugel mit Flansch.
Bariumsulfat Beschichtung

Verschiedene Durchmesser
UMTB

Basiskugel mit Sockel oder Hilfsrahmen.
Bariumsulfat Beschichtung

Verschiedene Durchmesser
UMBK

Basiskugel mit Flansch.
Synthetische ODM98 Beschichtung

Verschiedene Durchmesser
UMTK

Basiskugel mit Sockel oder Hilfsrahmen. Synthetische ODM98 Beschichtung

Verschiedene Durchmesser

 

Kugel Baugruppen

UMPF

Portrahmen mit umlaufender V-Nut zur Befestigung von Zubehör

0,5“ bis 10“ freie Apertur
UMMP Portöffnung ohne Rahmen Stufe oder Messerkante
UMDP Detektor Anschluss Für Detektoren und Spektralradiometer
UMPB Baffel

Abschattung zweier oder mehrere Portöffnungen zueinander oder zum Kugelzentrum

UMSS Sockel und Ständer Tischgestelle. Sockel für Pfostenbefestigung der Kugel

 

Kugel Zubehör

UMPP

Stopfen für Portrahmen

Zum Verschluss einer Portöffnung mit Portrahmen

UMPR

Reduziereinsätze für Portrahmen

Mit gerader oder Messerkante

UMPA

Portadapter für UMPF Portrahmen

Hilfslampen. Mikrobank Adaption. Lichtleiteranschluss.

UMSH

Probenhalter

Befestigung und elektrischer Anschluss von Test Proben bzw. Lampen Adapter

UMLA

Lampen Adapter Für verschiedene Lampensockel wie E14, E27 usw.
LS-IS

Leuchten mit Lampe im Kugelinneren 

Für Halogenlampen bis 100W 
LS-OS Leuchten mit Lampe außerhalb der Kugel Halogen und LED Lampen
LS-OK Reflektor Leuchte außerhalb der Kugel

Halogen Lampen, Optional Filterhalter, variable Blenden, Filterräder

 

Messtechnik Zubehör

PD-11

Fotodioden Detektoren

Si, InGaAs,
VL-11

Photometrische Detektoren

Feine V(Lambda) Anpassung
TD-11 Temperaturstabilisierte Detektoren

Si, InGaAs, V(Lambda)

X1-RM Optometer für Detektoren

Für 19“ Rack Einbau

P-2000 Optometer für Detektoren

Für zwei Detektoren. Tischgehäuse. RS232 und IEEE488

P-9801 Optometer für Detektoren Für bis zu acht Detektoren. Tischgehäuse. RS232 und IEEE488
BTS256-LED BiTec Sensor Spektralradiometer Bajonet Anschluss für Ulbrichtkugel Montage

BTS2048-VL

BiTec Sensor Spektralradiometer Hochauflösend, großer Dynamikbereich, Trigger I/O für zeitsynchronisierte CW und Puls Messungen, Messeingang mit Streuscheibe

BTS2048-VL-F

BiTec Sensor Spektralradiometer Hochauflösend, großer Dynamikbereich, Trigger I/O für zeitsynchronisierte CW und Puls Messungen, Messeingang mit Lichtleiter
LEDA7

LED Prüfadapter

Thermoelektrische Regelung der LED Sperrschichttemperatur. Vier-Leitungs-Halter für SMD LEDs und Platinen-LEDs bis 70mm Durchmesser. Schnittstelle für Fernsteuerung
S

Software

Anwender Software für Messgeräte, Zubehör und Applikationen

S-SDK

Software

Entwicklungstool zur Einbindung in User Software

 

 


In 10 Schritten zur individuell konfigurierten Ulbrichtschen Kugel

 

Hier finden Sie eine einfache Klickanleitung, mit deren Hilfe sie in zehn einfachen Schritten Ihre individuelle Ulbrichtkugel zusammenstellen. Bei allen Fragen zum UM-Baukastensystem steht Ihnen das Gigahertz-Team jederzeit gerne zur Verfügung und konzentriert sich ganz auf Ihre technischen Anforderungen und persönlichen Belange. Wir freuen uns mit Ihnen gemeinsam Ihre individuelle Ulbrichtkugel zu konfigurieren.

 


UM Workflow 10Steps5


  

In welcher Anwendung soll die Ulbrichtkugel eingesetzt werden?

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1. ISD Ulbrichtkugel Detektoren (Messung optischer Strahlung)

2. ISM Ulbrichtkugeln für Materialkennzahlen (Messung von Reflexion, Transmission, Absorption, Fotolumineszenz, usw.)

3. ISS Ulbrichtkugel Lichtquellen (Leuchtdichte- und Strahldichtestandards, Homogene Lichtquellen (Uniform Light Sources)

 


Machen Sie sich mit unserem Angebot vertraut

Number2

Prüfen Sie unser Produktportfolio hinsichtlich vorkonfigurierter Ulbrichtkugeln, Ulbrichtkugel Detektoren (ISD), Ulbrichtkugel Lichtquellen (ISS) und Ulbrichtkugeln für lichttechnische Materialkennzahlen auf unserer Homepage. Neben den zuvor beschriebenen drei Hauptanwendungen finden sich hier auch Ulbrichtkugeln der UP Serie. Dies sind Ulbrichtkugeln deren Gehäuse aus Aluminiumblöcken in präziser CNC Bearbeitungstechnik gefertigt sind. Daraus resultieren höchste Präzision der Kugelform sowie Geometrie- und Position der Portöffnungen. Finden Sie bereits hier eine Lösung, werden Sie Zeit und Kosten einsparen. Unser Vertriebsteam wird Sie gerne bei der Suche und Auswahl unterstützen.

 

 


Planung und Konfiguration

Number3

Sollten Sie keine geeignete, vorgefertigte Kugel oder ein Ulbrichtkugel-System für Ihre Anwendung gefunden haben, starten Sie an dieser Stelle mit der Planung der Kugel-Konfiguration. Schon jetzt wird festgelegt mit welchen Baugruppen bzw. mit welchem Kugel- Zubehör und Messtechnik-Zubehör der Gigahertz-Optik die gewählte Ulbrichtkugel zu einem Ulbrichtkugel-System erweitert werden soll. Wenden Sie sich auch bei diesem Schritt gerne an unser Vertriebsteam. Gemeinsam werden wir dann Ihre individuelle Ulbrichtsche Kugel konfigurieren.

 

Baukasten BilderGallery 1

 


Auswahl der Kugelgröße und deren Beschichtung

Number4

Als Anhaltspunkt für die Auswahl gelten:

  1. Anzahl der Portöffnungen – Die Gesamtfläche aller Kugelöffnungen sollte nicht mehr als 5% der inneren Kugelfläche betragen

  2. Durchmesser der größten Portöffnung

  3. Größte, maximale Ausdehnung und Leistung der an bzw. in der Kugel verwendeten Lichtquelle

  4. Wellenlängenbereich der geplanten Anwendung

  5. Maximal zulässige Dämpfung der Ulbrichtschen Kugel unter den Aspekten der späteren Anwendung und Kalibrierung.

 

 


Konfigurationsplanung der Basis-Kugel mit den Kugel-Baugruppen  

Number5

Als effektives Planungsinstrument für die Konfigurationsplanung Ulbrichtscher Kugeln haben sich Handskizzen bewährt. Im ersten Schritt empfiehlt sich die Darstellung der Basiskugel als Dreitafelbild mit Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht. Dabei sollte der Flansch, Hilfsrahmen bzw. Sockel der Basiskugeln in der angestrebten Ausrichtung dargestellt werden. Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass die Kugelbaugruppen und das Kugelzubehör proportional zur Größe der Basiskugel ausgeführt werden. Die Darstellung sämtlicher erforderlichen Bauteile dient als zuverlässige Vorlage zur Erstellung der Stückliste.

Machen Sie sich mit den Designkriterien für Ulbrichtsche Kugeln vertraut. Informationen dazu finden Sie im Informationsportal unserer Homepage: Grundlagen der Lichtmesstechnik

 

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Komplettausstattung des Systems mit Baugruppen des Kugel- und Messtechnik-Zubehörs

Number6

Neben der Bezugsmöglichkeit individuell Konfigurierter Ulbrichtscher Kugeln, die vom Anwender ausgebaut werden, bietet Gigahertz-Optik GmbH Teil- und Komplettlösungen für Ulbrichtkugel Systeme. In diesem Fall ist die Diskussion der geplanten Anwendung und technischen Daten und Erstellung eines Pflichtenheftes erforderlich.

 

 


Einsatz der „S“ Software der Gigahertz-Optik GmbH

Number7

Für Ulbrichtkugel-Systeme, in denen ferngesteuerte Baugruppen und Messabläufe vorgesehen sind, klären wir gemeinsam den Einsatz der „S“ Software der Gigahertz-Optik GmbH. „S“ bietet neben vielen Standardroutinen die Möglichkeit zusätzliche Funktions- und Auswertemodule einzubinden. Die Einbindung von Kugelsystemen mit Fernsteuerungsfunktion in die Software des Anwenders ermöglichen die S-SDK Software Entwicklungskits, die für Kugel-Zubehör, Messgeräte, Netzteile usw. zur Verfügung stehen.

 

 


Diskussion und Festlegung anfallender Kalibrierungen

Number8

Das Kalibrierlabor für optische Strahlungsmessgrößen der Gigahertz-Optik GmbH bietet auch Kalibrierungen für Ulbrichtkugel Systeme. Zu den möglichen Kalibrierungen gehören:

  1. Kalibrierung der absoluten spektralen Strahlungsleistungsempfindlichkeit in W von ISD Ulbrichtkugel-Detektoren. Spektralbereich 200 nm bis 1800 nm.
  2. Kalibrierung der Leuchtdichte in cd/m² von ISS Ulbrichtkugel-Lichtquellen.
  3. Kalibrierung der spektralen Strahldichte in W/m²nm bzw. W/m²μm. Spektralbereich 250 nm bis 2500 nm.
  4. Kalibrierung der Leuchtdichteverteilung (Homogenität/Uniformity) von ISS Ulbrichtkugel-Lichtquellen
  5. Kalibrierung von diffusen Reflexionsstandards für ISM Ulbrichtkugeln für Materialanalyse

 

 


 Aufbauskizze und Kostenvoranschlag  

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Basierend auf den erstellten Handskizzen und diskutierten Systemzusammenstellungen erstellen wir Kostenvoranschläge, in denen sämtliche Baugruppen und Dienstleistungen aufgeführt sind. Anhand des Kostenvoranschlages können Korrekturwünsche besprochen werden.

 

 


Freigabe und Angebotserstellung

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Sobald der Kostenvoranschlag und die Kugelkonfiguration freigegeben sind, erstellt Gigahertz-Optik GmbH ein verbindliches Angebot. Zur Vereinfachung und Reduzierung des Aufwandes für den Einkauf des Auftraggebers wird für das gesamte Kugelsystem ein neuer Artikel angelegt. Der Kostenvoranschlag dient als Stückliste für diesen Artikel.

 

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