Lichtmessungen mit dem ExpEYES Junior und einem RasPi (Seite 3)

Alternativ gibt es Tipps, alte Monitore mit Kaltkathodenröhren (CCFL) zu verwenden. Das untere Diagramm in Abbildung 12 zeigt nicht nur eine niederfrequente Netzmodulation, sondern auch eine überlagerte Hochfrequenz, ähnlich wie bei Energiesparlampen.

Flacker-LED

Unterhaltsam ist die Studie einer Flacker-LED. In Abbildung 13 zogen wir die tropfenförmige Plastikhaube ab, um die LED freizulegen. Abbildung 14 registriert die Helligkeitseinbrüche über eine Zeit von 3,5 Sekunden. Die strichartigen Ausreißer nach oben und unten sind, wie in den anderen Diagrammen ebenfalls, dem Rauschen bei der Aufnahme der Messung geschuldet.

Abbildung 13: Eine Flacker-LED dient unter anderem dazu, das Licht einer Kerze zu simulieren.

Abbildung 14: Die zeitaufgelöste Helligkeitsverteilung einer Flacker-LED in der Messkurve zeigt die Einbrüche der Helligkeit, wobei die Ausreißer dem Rauschen beim Einlesen der Werte geschuldet sind.

Das untere Diagramm löst die Bereiche kleiner Helligkeit weiter auf. Die Pulsweitenmodulation im linken Bereich verringert die Leuchtkraft der Diode, während die LED im rechten Bereich mit voller Helligkeit strahlt.

Die ersten Flacker-LEDs, die vor mehr als fünf Jahren auf den Markt kamen, leiteten ihr Flackern nicht von einem Pseudozufallsgenerator ab. Stattdessen steuerte die Tonfolge eines Musikchips die Helligkeit. Falls Sie noch eine alte Flacker-LED haben sollten, versuchen Sie einmal, das verstärkte Signal einem Lautsprecher zuzuführen.

Dynamo und Blitz

Moderne Fahrräder erzeugen den Strom für ihr LED-Frontlicht über einen Nabendynamo. Wie die Messung in Abbildung 15 zeigt, gelangt die Spannung gleichgerichtet ohne Glättungskondensatoren zum Scheinwerfer. Beim Anfahren beträgt die Frequenz (obere Kurve) etwa 20 Hz und steigert sich bei langsamer Fahrt auf 40 Hz (untere Kurve). Ein passendes Messgerät kann aus der Frequenz ableiten, wie schnell das Fahrrad unterwegs ist.

Abbildung 15: Variation der Lichtintensität eines Fahrrad-LED-Frontlichts.

In Handys übernehmen Leuchtdioden die Aufgabe eines Fotoblitzes. Abbildung 16 zeigt recht eindrücklich, warum das Ausleuchten damit nur unzureichend gelingt. Eine Xenon-Blitzröhre sendet die für die Belichtung erforderliche Energie innerhalb eines kurzen Zeitraums, in Abbildung 16 oben ist es weniger als 1 Millisekunde. Eine Leuchtdiode bleibt davon weit entfernt: Der Stroboskopblitz eines Handys (Abbildung 16 unten) leuchtet jeweils für 10 Millisekunden. Trotz der zehnfachen Dauer bleibt die Menge an Licht noch immer deutlich geringer als die eines Blitzes. Viel länger darf der LED-Blitz nicht leuchten, sonst steht der Verschluss zu lange offen und das Foto verwackelt.

Abbildung 16: Blitz einer Blitzröhre (oben) und eines Handy-LED-Blitzes (unten).

Selbst ein Blitz flimmert, wie Abbildung 17 deutlich macht: Was dem Betrachter als singulärer Blitz erscheint, sind in Wirklichkeit zwei. Dem ersten Blitz folgt in 50 Millisekunden Abstand der Hauptblitz. Über das reflektierte Licht des Vorblitzes bestimmt die Kamera, welcher Intensität es beim Beleuchtungsblitz bedarf, um das Motiv auszuleuchten. Manchmal handelt es sich sogar um drei Blitze, wobei es möglich ist, den Anti-Rote-Augen-Blitz wegen größerer zeitlicher Verzögerung als eigenen Blitz zu erkennen.

Abbildung 17: Vor- und Hauptblitz einer Kamera mit Blitzröhre.

Fazit

Immer wieder hört man von Gefahren, die von flimmernden Leuchten ausgehen sollen. Es gibt auch teure Messgeräte, die einen Flimmerindex aus Frequenz und relativer Amplitudenänderung ableiten. Im Artikel haben wir Ihnen eine preiswertere Methode vorgestellt, das Flimmern unterschiedlicher Lichtquellen direkt festzustellen.

Auf die Angabe einer Flimmerzahl haben wir bewusst verzichtet: Der Einfluss schnellen Flimmerns auf das Wohlbefinden des Menschen lässt sich nicht objektiv bestimmen. Unbestritten bleibt der Stroboskopeffekt. Er lässt sich gerade bei getakteten LEDs nicht vernachlässigen, da die Leuchten zwischen den Pulsen keinerlei Licht aussenden.