Optik

Das Fachgebiet Optik befasst sich mit der Messung und Beurteilung freier optischer Strahlung im sichtbaren sowie im UV- und IR-Spektralbereich. Zudem gewährleistet es die Rückführbarkeit lichttechnischer Messgrössen der Photometrie und Radiometrie.

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Optik im Alltag

Licht ist sowohl für uns Menschen als auch für Tiere und Pflanzen essenziell. Es begleitet uns tagtäglich und macht Leben überhaupt erst möglich: das Tageslicht der Sonne ebenso wie das künstliche Licht in der Nacht. Im Fachgebiet Optik messen, testen und charakterisieren wir mit modernsten Technologien lichttechnische Parameter von Empfängern, Quellen, Filtern und Reflektoren.

Zur Ermittlung der entsprechenden Messgrössen verwenden wir die freie optische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich (380 nm bis 780 nm) sowie im ultravioletten Bereich ab 250 nm und im infraroten Bereich bis 1100 nm.

Dabei unterscheiden wir zwischen Photometrie und Radiometrie:

• Bei photometrischen Messgrössen wie Lichtstrom (lm), Lichtstärke (cd), Beleuchtungsstärke (lx) und Leuchtdichte (cd/m²) wird die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges im sichtbaren Wellenlängenbereich mitberücksichtigt.
• In der Radiometrie wird die gesamte elektromagnetische Strahlung gemessen. Typische radiometrische Messgrössen sind Strahlungsenergie (J), Strahlungsfluss (W), Strahlungsintensität (W/sr/m²) und Bestrahlungsstärke (W/m²).

Unsere Messverfahren orientieren sich an den aktuellen Normen und dem neuesten Stand der Technik. Zudem unterhalten wir die nationalen Normale und gewährleisten die metrologische Rückführbarkeit optischer Messgrössen auf das Internationale Einheitensystem (SI).

Typische Anwendungen der Optik

Unsere Messverfahren werden zur Messung und Bewertung von Lichtquellen und Beleuchtungsanlagen unterschiedlichster Technologien eingesetzt. Dazu zählen unter anderem:

• Leuchten und Lampen (LED-, Glüh- und Entladungslampen)
• Blitzlichtquellen
• Laserpointer und Lasershows
• Tunnelbeleuchtungen
• Lichtquellen im Innen- und Aussenbereich

Auch bei den Empfängern decken wir unterschiedliche Typen ab, darunter:

• Radiometer (Laser Power Meter)
• Photometer
• Passive Infrarotsensoren (PIR-Sensoren)
• Leuchtdichtemessgeräte
• Beleuchtungsstärkemessgeräte (Luxmeter)
• Spektroradiometer

Zudem kommen unsere Messverfahren für die Bestimmung optischer Oberflächen- oder Transmissionseigenschaften von Materialien zum Einsatz:

• Retroreflexion
• Bidirektionale Reflexionsverteilungsfunktion (BRDF)
• Glanz
• Visuelles Erscheinungsbild (engl. Appearance)

Unsere Dienstleistungen im Fachgebiet Optik

Kalibrierungen

• Beleuchtungsstärkemessgeräte (Luxmeter)
• Leuchtdichtemessgeräte und -normale
• Lichttransmissionsmessgeräte
• Retroreflektive Materialien
• Blitzlichtquellen und -messgeräte
• Laser Power Meter
• Spektrale Empfindlichkeit von Empfängern (Photometer oder Radiometer)
• Spektrale Transmission
• Spektroradiometer
• Normallampen (Lichtstrom, spektrale Bestrahlungsstärke)
• Farbetemperaturen von Lichtquellen

Prüfungen und Expertisen

Gefährdungsbeurteilungen und Lasersicherheit

Moderne Lichtquellen werden dank fortschrittlicher Technologien immer kleiner und leistungsfähiger. Aufgrund ihrer kontaktfreien Anwendung kommen sie in der Industrie zum Aushärten, Schweissen oder Schneiden von Materialien zum Einsatz. Bei gewissen verwendeten optischen Leistungen stellen selbst Reflexionen eine Gefahr dar. Daher braucht es für die Risikoabschätzung eine Gefährdungsbeurteilung.

Das Labor Optik verfügt über verschiedene Messmöglichkeiten für die Beurteilung von klassischen Lichtquellen nach IEC 62471, die aufgrund der LED-Technik im blauen Wellenlängenbereich gefährdend sein können (Blue Light Hazard). Die Gefährdungsbeurteilung hängt stark von der Anwendung des Produktes ab. So gelten für Kinderspielzeuge mit LED-Beleuchtung andere Anforderungen als für einen Stadionscheinwerfer.

Die Lasertechnik eröffnet aufgrund des kohärenten Lichtes viele technische Möglichkeiten. Mittels der Norm IEC 60825 führen wir Klassifizierungen von Laserlichtquellen und Geräten durch. Die Geräte müssen sowohl für die Augen als auch für die Haut sicher sein.

Lichttechnische Prüfungen

Wir führen lichttechnische Prüfungen von Leuchten und Lampen für den Innen- und Aussenbereich durch. Für die Messtechnik orientieren wir uns an der Norm CIE S025 oder den Ökodesign-Anforderungen an Lichtquellen der EU. Für die Messungen verwenden wir entsprechend den Anforderungen verschiedene Messeinrichtungen, entweder Goniophotometer oder auch Ulbrichtkugeln. Die Weitergabe der Messresultate erfolgt in aktuellen Datenformaten, die als Input für etablierte Lichtplanungssoftware verwendet werden können.

Tunnelbeleuchtung

Das METAS bietet die Messung von Strassentunnelbeleuchtungen an. Wir ermitteln unter anderem die L20-Werte und Reflexionseigenschaften der Fahrbeläge und Tunnelwände als Grundlage für die Lichtplanung. Zudem prüfen wir die realisierten Beleuchtungen nach Umrüstungen, Sanierungen oder für die Zustandsermittlung. Hierfür verwenden wir das METAS-eigene dynamische Messsystem und beurteilen nach Norm VSS 40551, RL ASTRA 13015 oder nach Projektvorgaben.

Appearance – kleine Objekte im Rampenlicht

Die visuelle Wahrnehmung ist einer der wichtigsten Sinne des Menschen. Wir verbinden den ästhetischen Wert eines Objekts mit dessen Qualität. Daher liegt es im Interesse vieler Branchen, visuelle Eigenschaften messen und kontrollieren zu können. Die Objekte werden jedoch immer komplexer und der Bedarf an Messungen kleiner Objekte nimmt zu.

Um diesem Trend gerecht zu werden und den Anforderungen der Industrie zu entsprechen, hat das METAS verschiedene Messmöglichkeiten entwickelt, mit denen Objekte, die kleiner als 1 mm sind, hinsichtlich ihrer Reflexionseigenschaften aus verschiedenen Winkeln gemessen werden können. Darüber hinaus bietet das METAS auch Messungen des Glanzes an.

Lichtverschmutzung

Lichtverschmutzung beschreibt die negativen Auswirkungen von künstlichem Licht in der Nacht (artificial light at night - ALAN) auf Menschen, Tiere und Umwelt. Sie umfasst alle unerwünschten oder störenden Auswirkungen künstlicher Beleuchtung auf die natürliche Umgebung. Dazu gehören beispielsweise die Aufhellung des Nachthimmels durch nach oben abgestrahltes oder reflektiertes Licht, Blendung durch starke Lichtquellen vor einem dunklen Hintergrund sowie Streulicht, das Bereiche beleuchtet, die nicht für eine Beleuchtung vorgesehen sind.

Zur Erfassung und Bewertung der Lichtverschmutzung entwickelt das METAS neuartige Methoden auf Basis von Boden- und Luftmessungen. Für die Messungen am Boden verwenden wir neueste Messgeräte, die wir für unsere metrologischen Anforderungen angepasst respektive charakterisiert und kalibriert haben. Für die Messungen aus der Luft verwenden wir eine Drohne, die mit entsprechender Sensorik (Kamera, Beleuchtungsstärkesensor, Spektroradiometer) ausgestattet ist. Dies erlaubt uns eine grossflächige, aber auch sehr detaillierte Bewertung einer Beleuchtungssituation im Aussenraum.

Prüfung Passiver Infrarotsensoren

Durch bedarfsgerechte Beleuchtung und intelligente Lichtsteuerung (Smart Lighting) lassen sich bis zu 50 % Energie einsparen. Diese Einsparungen sind unter anderem dank dem Einsatz von Bewegungs- und Präsenzsensoren auf Basis der Detektion passiver Infrarotstrahlung (PIR) möglich. Solche PIR-Sensoren lassen sich mit verschiedenen Normverfahren (sensNORM, IEC 63180) vermessen, um verlässliche und vergleichbare Leistungsparameter (tangentialer und radialer Erfassungsbereich, Präsenzbereich) zu ermitteln.

Mit dem sensLAB verfügt das METAS über ein vollautomatisiertes unabhängiges Testlabor um PIR-Sensoren in verschiedenen Montagehöhen zu vermessen.

Die von Ihnen gewünschte Dienstleistung ist nicht aufgeführt? Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, damit wir gemeinsam eine individuelle Lösung für Ihr Problem finden können.

Qualität und Expertise

Informationen zur Qualität unserer Dienstleistungen finden Sie auf der Seite «Integriertes Managementsystem».

Anfrage und Kontakt

Labor Optik
Eidgenössisches Institut für Metrologie METAS
Lindenweg 50
3003 Bern-Wabern

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Generelle Anfragen: [e-mail]
Anfragen im Bereich Tunnelbeleuchtung: [e-mail]
Anfragen im Bereich PIR-Sensoren: [e-mail]

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