Wie wird die Zuverlässigkeit eines SVM/PstLM-Flickermeters ermittelt?

Als Vertriebspartner des aktuellen SVM-Flickermeters der Fa. Fauser wurde ich auch mehrfach gefragt, wie genau das Messgerät denn sei, bzw. ob es möglich ist dieses zu kalibrieren, bzw. wie kann es kalibriert werden? Berechtigte Frage, aber nicht einfach zu beantworten und verweise auf die Dokumentation der Internationalen Kommission CIE x046:2019.

Zuvor also möchte ich grob das Messverfahren darlegen. Hierbei wird das Licht mit einem Sensor erfasst, durchläuft einige Verstärker- und Filterstufen, um dann über einen Analog-Wandler in diskrete Werte umgewandelt zu werden. 

Beispieldiagramm für die Ermittlung des Flickerwertes ASSIST.
Quelle: https://www.led-professional.com/resources-1/articles/flicker-standards-and-test-methods

Diese letzte Stufe bestimmt durch deren Auflösung und Abtastrate maßgeblich die Genauigkeit für die weitere Berechnung einer FFT (fast-fourier-transformation = Umrechnung von Zeit- in Frequenzbereich). Insbesondere in der Abtastrate unterscheiden sich viele der am Markt befindlichen Flickermeter. Nur mit hohen Abtastraten können auch höhere Flickerfrequenzen erfasst werden. So finden sich z.B. die nachfolgenden Werte

Hersteller / TypAbtastrate/Sampling-RateFrequenzbereich
UPRtek MF-250N5 kHz5 Hz – 2000 Hz
Gigahertz BTS245-EF100 kHzmax 5 kHz
GL-Optics Spectis 1.0125 kHz0,1 – 12,5 kHz
Fauser Zadpad328 kHz (Optional 1,6 MHz)variabel (max 400 kHz)
Angaben soweit aus den aktuell online verfügbaren Datenblätter entnommen.

Ohne Referenz keine Abweichung

Gemäß Spezifikation der EU-Kommission müssen die Grenzwerte zu SVM und PstLM innerhalb eines 5% Toleranzbereiches liegen. Doch was ist die Referenz?

Hierzu wurden Referenzwellenformen ermittelt und das sind u.a.

für SVM:

  • Gleichspannungswerte mit überlagertem Rechtecksignal (99 – 101Hz)
  • Gleichspannungswerte mit überlagertem Sinus (32Hz bis 1900Hz)

für PstLM:

  • Gleichspannungswert mit überlagertem Sinus (100Hz, Modulation 22%) mit aufmoduliertem Rechtecksignal im Bereich 0,3Hz bis 33Hz

Diese Signalformen wurden jeweilig mit einem entsprechenden Signalgenerator erzeugt, um so Beispiele für Lichtflicker zu simulieren. Nachstehende Skizzierung zeigt den dafür von der CIE vorgeschlagenen Messaufbau.

Messverfahren SVM
Quelle: http://files.cie.co.at/x046_2019/x046-OP01.pdf

Leider zeigte die Praxis, dass diese Signalformen nur wenig tatsächlichem Flickerverhalten entspricht. Dennoch werden basierend auf diesem die Einhaltung der Genauigkeit definiert. Dies hat zur Folge, dass Flickermessgeräte zwar die in den Normen vergebenen Sollwerte erfüllen, jedoch bei der Messung realer Leuchtmittel zu verschiedenen Ergebnissen kommen können. Gezeigt hat dies ein Ringversuch von vier Messlaboren und 25 Leuchtmitteln im Rahmen der Erstellung der EU-Verordnung. Nur zwischen  zwei Messlaboren gab es eine weitgehende Übereinstimmung, die anderen Messergebnisse stimmten nur unzureichend überein.

Überflieger mit hervorragendem Preis/Leistungsverhältnis

Wie in obiger Tabelle zu erkennen ist, sticht das Zadpad der Fa. Fauser insbesondere mit dessen hoher Abtastrate und großem Frequenzbereich hervor.
Sollte es doch schon Anfang 2021 serienreif sein, so sind nun endlich nach langer Wartezeit die ersten Geräte lieferbar.
Grund dafür, so die Aussage von Fauser sind die viele notwendige softwaretechnischen Anpassungen, um eine große Zahl verschiedenster Signalformen zuverlässig und reproduzierbar zu messen.

So wurden von über 50 verschiedenste Signalkurven* (siehe hierzu auch untenstehende Bilder) vermessen und die Algorithmen entsprechend angepasst, um so nach ganzer Ingenieurskunst ein zuverlässiges SVM/PstLM Flickermeter mit Erweiterungen auch für ASSIST für den Markt bereit zu halten.

Gerade noch termingerecht um die mit der Ökodesign Verordnung EU2019/2020 für Lichtquellen zu ermittelten SVM- und PstLM-Werte vermessen zu können.

*Referenzkurven nach Norm, gemessen mit Zadpad

Quellenhinweise:
https://www.energystar.gov/sites/default/files/asset/document/Bierman_EPA_FlickerWebinar_22Feb2016.pdf
http://files.cie.co.at/x046_2019/x046-OP01.pdf
http://www.enlight-project.eu/user/files/wp6_emckennismarkttut2014-pins-flicker-strobo-2014-05-23-v02.pdf
https://www.led-professional.com/resources-1/articles/flicker-standards-and-test-methods
Ringversuch von vier Messlaboren und 25 Leuchtmitteln
https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=uriserv:OJ.L_.2019.315.01.0209.01.ENG&toc=OJ:L:2019:315:TOC

SVM/PstLM- Flickerwerte — Zufallswerte?

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