Charakterisierung von Beleuchtungseinheiten

In modernen Machine Vision Systemen werden typischerweise LED-Beleuchtungseinheiten eingesetzt. Die Eigenschaften dieser Einheiten können je nach Fertigungslauf sehr unterschiedlich ausfallen. Insbesondere für kritische Anwendungen in der Bildverarbeitung ist eine Charakterisierung und Prüfung der Beleuchtungseinheiten unerlässlich.

Wir prüfen u.a. die folgenden Eigenschaften vom Beleuchtungseinheiten:

  • spektrale Verteilung und Farbort
  • räumliche und zeitliche Verteilung
  • absolute Leistungswert

Die spektrale Verteilung einer Beleuchtungsquelle wird mittels kalibriertem Spektrometer gemessen und dokumentiert. Dabei sind bei monochromatischen LED-Beleuchtungen zumeist die Zentralwellenlänge λ und die Halbwertsbreite FWHM von Interesse.

Bei breitbandigen Lichtquellen ist die Definition des Farborts komplexer. Mit unseren Prüfständen sind wir in der Lage den Farbort und die Correlated Color Temperatur CCT für breitbandige Lichtquellen genau zu bestimmen.

Bei flächigen LED-Beleuchtungen können räumliche Inhomogenitäten auftreten. Dies kann z.B. durch Streuung der Eigenschaften der LEDs, aber auch durch eine ungeeignete Beschaltung der LEDs verursacht werden. Mit einem kalibrierten Optometer werden flächige Beleuchtungen daher räumlich abgetastet und damit die Homogenität der Beleuchtung entsprechend überprüft.

Gleichzeitig wird mit dem Optometer die Leucht- oder Strahldichte bestimmt, so dass auch ein absoluter Vergleich der erzielten Helligkeiten von LED-Beleuchtungen erfolgen kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Beleuchtungseinheiten paarweise eingesetzt oder in Machine Vision Systemen als Ersatzteil eingebaut werden sollen. Hat das Ersatzteil eine deutlich andere Leuchtdichte bei gleichem Strom als das bisher verwendete Beleuchtungselement, dann muss die gesamte Bildverarbeitungseinstellung erneut vorgenommen werden. Bei etwa gleichen Elementen kann ohne Änderung weitergearbeitet werden.

Neben der räumlichen Verteilung spielt insbesondere bei LED-Beleuchtungen die nicht geblitzt werden (continuous mode) die Temperaturabhängigkeit der LEDs eine nicht zu unterschätzende Rolle. Durch die Eigenerwärmung der LEDs sinkt deren Wirkungsgrad, so dass die Helligkeit des LED bei gleichbleibendem Strom sinkt.