In den letzten Jahren kamen Leuchtdioden (LEDs) zunehmend in unzähligen Anwendungsgebieten zum Einsatz [1 bis 3]. Mit der kontinuierlichen Verbesserung ihrer Herstellungstechnologie, der Produktion neuer Halbleiterverbindungen, der Materialqualität, der chemischen Reinheit, der elektrischen Leitfähigkeit und der optischen Transparenz der verwendeten Optik werden die zugänglichen Spektralbereiche erweitert und die Wirkungsgrade der LEDs stetig gesteigert [4, 5]. Dadurch dringen LEDs in neue Anwendungsbereiche vor, wie z.B. die Ablösung konventioneller ultravioletter Strahlungsquellen zur Desinfektion von Wasser oder zur Aushärtung von Materialien [3, 4].
Damit steigt auch das Interesse an dem Einsatz von LEDs als moderne Strahlungsquellen für metrologische Anwendungen [5 bis 8]. Ihre Eignung als Strahlungsquelle für Reflexionsmessungen wird ausgiebig in dieser Arbeit durch den Aufbau, die Charakterisierung und die Integration eines LED Kugelstrahlers (LED Sphere Radiator, LED‑SR) in das robotergestützte Gonioreflektometer der PTB untersucht [9 bis 12]. Die wesentlichen Eigenschaften des LED‑SR wie seine spektrale Abdeckung, die zeitliche Stabilität und die Homogenität des Strahlungsfeldes werden vorgestellt. Zudem werden seine Einbindung in die Messapparatur und umfassende Vergleichsmessungen mit dem typischerweise verwendeten Halogen-Kugelstrahler (Halogen SR) gezeigt.
Durch den konzipierten Spektralbereich und damit einhergehende höhere Strahlungsleistung des LED‑SR an der Grenze zwischen dem sichtbaren und dem UV A (360 nm – 430 nm) wird die Genauigkeit der Messung, genauer die Standardabweichung, in diesem Spektralbereich verbessert. Eine zugehörige detaillierte Messunsicherheitsbetrachtung für Messungen des absoluten spektralen Strahldichtefaktors nach dem „Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM)" des Bureau International des Poids et Mesures [13] wird dargestellt und exemplarisch anhand von drei Keramikproben präsentiert. Der Einfluss verschiedener systematischer und statistischer Unsicherheitsquellen und deren Beiträge werden ausführlich diskutiert. Neben der Verwendung des LED‑SR zur Messung des absoluten Strahldichtefaktors werden in der vorliegenden Arbeit die Fluoreszenzeigenschaften von diffus reflektierenden Proben sowie zuverlässige polarisationsaufgelöste Messungen bei Wellenlängen unterhalb von 430 nm betrachtet. Diese konnten erstmals aufgrund des günstigen Signal-Rausch-Verhältnisses des LED‑SR untersucht und erörtert werden. Es wird auf weiterführende Untersuchungen in der Verwendung des LED‑SR eingegangen, wie z. B. Messungen im gepulsten Betrieb sowie die Modularität und Erweiterung des LED‑SR in andere Spektralbereiche wird aufgezeigt. Zusammenfassend wird in dieser Arbeit ein detaillierter Überblick über den entwickelten LED‑SR als neue Strahlungsquelle für das Gonioreflektometer gegeben und dessen Einsatz ausgiebig beschrieben, geprüft und ausgewertet.