Die Fortschritte bei telezentrischen Objektiven ermöglichen es Systemintegratoren, bei der Bildgebung mit blauem Licht eine hohe potenzielle Auflösung und eine hohe Depth of field (DOF, Schärfentiefe) zu nutzen. Damit können alle Vorteile der neuen LED-Generation – blau und weiß – nun auch in Anwendungen zur Messung und Inspektion genutzt werden. Die neuen telezentrischen Objektive eignen sich auch gut für alle konventionellen LED-Farben. Die Arbeit in diesem Spektrum erforderte jedoch die Überwindung erheblicher Hindernisse. Die hier vorgestellte Arbeit ist die derzeit effizienteste Nutzung von Lichtquellen mit blauen LEDs, die wiederum den höchsten Wirkungsgrad im Zusammenspiel von LED- und Sensoreffizienz ergibt. Dabei wird auf alle Besonderheiten in der Bildverarbeitungsprozesskette beim Einsatz von blauen LEDs eingegangen.
LED-Eigenschaften
Elektrische Energie kann relativ effizient in blaues Licht umgewandelt werden, vor allem für tiefes Blau, also Wellenlängen um 450nm. Die Strahlungseffizienz liegt nach Herstellerangaben im Bereich von >50 Prozent. Der Hersteller Osram gibt für seine LED (Oslon SSL 150 GD CSHPM1.14) derzeit sogar eine Effizienz von 75 Prozent an. Wir haben die Strahlungseffizienzen in W/W für alle typischen LED-Farben ermittelt. Für die Messung wurde ein Spektroradiometer verwendet. Dabei zeigten sich folgende Trends:
- – Spektrale Eigenschaften der blauen LED: Peak-Wellenlänge (WL): 452,90nm; Peak-Halbwertsbreite (FWHM): 18,13nm; Volle Breite bei 20 Intensitäts-Prozent: 40-60nm
- – Spektrale Eigenschaften der weißen LED: Weißes Licht LED: Peak WL 440,00nm; Peak FWHM 18,33nm; 2.Peak WL 551,00nm; 2. FWHM 126,00nm
- – Die Peak-Wellenlänge der weißen LED ist fast die gleiche wie die der blauen LED
- – Blaue LEDs bieten die höchste Effizienz. Der Wirkungsgrad der Deep Blue-LEDs mit Wellenlängen um 450nm wird direkt mit 52 Prozent oder 0,52W/W angegeben. Das bedeutet, dass 52 Prozent der elektrischen Leistung in Watt, die in die LED eingespeist wird, anschließend in Lichtenergie umgewandelt wird. Bei rotem Licht liegt der entsprechende Wert dagegen bei www.vision-control.com