Sensor zur Farbunterscheidung, Intensitätsprüfung und zum Funktionstest von LED

Leuchtdioden im Visier

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Sei es der sinkende Stückpreis oder ihre lange Lebensdauer – LED sind im Serieneinsatz auf dem Vormarsch. Um in der Fertigung die Qualität sicherzustellen, müssen die Dioden auf Herz und Nieren geprüft werden. Eine Aufgabe, der sich ein Prüfsystem angenommen hat, welches sich individuell an die Anforderung anpassen lässt.

Der Autor Bernd Hendrych ist Vertriebsleiter der Micro-Epsilon Eltrotec GmbH, Uhingen

Leuchtdioden (LED) zeigten als Anzeigen- und Signalelemente bisher hauptsächlich Informationen an. Das zunehmende Interesse an umwelt- und ressourcenschonenden Leuchtmitteln hat ihre weitere Entwicklung aber wesentlich beeinflusst. So ermöglichten beispielsweise farbige Leuchtdioden auch eine farbige Darstellung von Displays, wobei in der Beleuchtungstechnik die weiße LED weiterhin dominiert. Fast unbegrenzte Einsatzgebiete in der Beleuchtungstechnik und zunehmend auch in der Automobilindustrie lassen zudem die produzierten Stückzahlen erheblich steigen. Dies hat zur Folge, dass die Preise dieser Bauelemente in eine für den Serieneinsatz interessante Region kommen. Eine lange Lebensdauer und der sehr gute Wirkungsgrad sind weitere positive Effekte, die den Einsatz und die Weiterentwicklungen rechtfertigen.
Qualität: Das A und O in der Serie
Wichtig für den Serieneinsatz ist die Sicherstellung der optischen Qualität der Leuchtdioden. Deshalb müssen Farbe, Intensität und Funktion schon in der Produktion ständig überwacht werden. Diese Aufgabe wurde an Micro-Epsilon Eltrotec herangetragen, da langjährige Erfahrungen in der Farbsensorik, Bildverarbeitung und Lichtleitertechnik vorhanden sind: Schon im Jahr 2008 entstand die Produktserie „Colorcontrol MFA 55/100“ mit bis zu 100 Messstellen, die mit einer Geschwindigkeit von <1 s LED auf Farbe, Intensität und Funktion prüft.
Damit dem Anwender auch Systeme ab fünf Messstellen zur Verfügung stehen, wurde die Colorcontrol MFA-Serie konsequent zur Colorcontrol MFA-5-Serie weiterentwickelt. Diese kompakten und modular aufgebauten Prüfsysteme mit den Erweiterungsmodul Colorcontrol MFA-5-M lassen sich in Schritten von fünf Messstellen pro Erweiterungsmodul an die Aufgaben im Prüffeld anpassen.
Funktionsprinzip der LED-Prüfung
Das Licht des Prüflings wird über einen flexiblen 2-mm-Kunststofflichtleiter zum Prüfsystem geleitet und mit einem digitalen Farbsensor nach Farbe und Intensität hochdynamisch ausgewertet. Der in wenigen Millisekunden errechnete Farbwert kann als RGB-, HSI- oder CIE-Wert an eine USB- oder RS232-Schnittstelle mit einer Baudrate zwischen 9600 und 115200 an ein übergeordnetes Prüf- oder Rechnersystem zur weiteren Verarbeitung übertragen werden.
Um eine Messung über einen weiten Bereich von Intensitäten (Beleuchtungsstärken) zu ermöglichen lässt sich die Empfindlichkeit des Sensors in elf Stufen eingestellen (sechs Stufen im High Sensitivity-, fünf Stufen im Low Sensitivity-Mode). Der fotodiodenaktive Bereich, welcher zum Messen des Lichts genutzt wird, ist abhängig vom gewählten Empfindlichkeits-Modus (High Sensitivity-Mode mit 9 x 9 oder Low Sensitivity-Mode mit 3 x 3 Elementen im Zentrum des Sensors). Neben diesen beiden Modi kann die Lichtstärke auch über die Messzeit von 1 bis 10000 ms beeinflusst werden. Durch diese Anpassungen ist es möglich sehr dunkle oder sehr helle LED zu messen, ohne zusätzliche mechanische Filter einsetzen zu müssen. Damit für jede zu prüfende LED eine optimale Einstellung gewählt werden kann, sind die entsprechenden Parameter für jeden Messkanal konfigurierbar.
Die Colorcontrol MFA-5-Serie testet das volle Spektrum des sichtbaren Lichts von LED. Der digitale integrierte Farbsensor lässt folgende Genauigkeiten zu:
  • weiß: x=±0,0015, y=±0,0015
  • rot: (615 nm) ±3 nm
  • grün: (540 nm) ± 4 nm
  • blau: (465 nm) ± 3 nm
Lichtleiter richtig platzieren und montieren
Wesentlichen Anteil an der Qualität der Messung hat die Platzierung beziehungsweise Montage des Lichtleiters. Dieser muss über der optischen Mitte der LED fixiert werden, wobei der Abstand zur LED bei Intensitätsmessungen ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. 1 bis 3 mm Abstand zum Prüfling sollten beachtet werden. Damit die Montage des Lichtleiters erleichtert wird, sind entsprechende Hülsen mit oder ohne Optik verfügbar. Die Inbetriebnahme des Colorcontrol MFA-5-Systems erfolgt mit einer mitgelieferten Test-Software. Deren grafische Oberfläche zeigt dem Anwender übersichtlich dargestellt die Ergebnisse der Prüfung.
Damit die ermittelten Daten des Colorcontrol MFA-5 mit „Labview“ weiterverarbeitet werden können, sind Hilfen zum Programmieren verfügbar. Angesprochen wird die Kommunikation mit RS232- und USB-Schnittstelle, die Voreinstellung mit Capture und das Auslesen von Einzelmessungen wie RGB-Werte, Intensität, Hue, Saturation und die X-Y-Koordinaten des Chromaticity-Diagramms mit get Befehlen ist einstell- und abrufbar.
Halle 9; Stand
Micro-Epsilon Eltrotec; Telefon:
07161 98872-312; E-Mail:
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