Breitbandige sichtbare Emission für die farbkritische industrielle Inspektion
- Breitbandige sichtbare Emission im Bereich 400–700 nm unterstützt sowohl die Farbinspektion als auch natürlich wirkende Monochrom-Bildaufnahmen.
- Farbtemperaturen Kaltweiß, Neutralweiß und Warmweiß gleichen Sensorempfindlichkeit, Farbwiedergabe und spektrale Eigenschaften des Prüfobjekts aus.
- Ideal für bedruckte Verpackungen, Textilien, Lebensmittel, Pharmazeutika und jede Anwendung, bei der die Farbinformation des Prüfobjekts erhalten bleiben muss.
- Varianten mit hohem CRI (CRI > 90) empfohlen für farbkritische Anwendungen wie Kosmetika und Druckerzeugnisse.
- Apochromatische Objektive empfohlen für die Präzisionsmessung, um die chromatische Aberration über den gesamten sichtbaren Bereich zu minimieren.
- Begrenzte Umgebungslichtunterdrückung im Vergleich zu monochromatischen Quellen – für Installationen mit wechselnder Beleuchtung monochromatisch bevorzugen.
Weiße LED-Beleuchtung ist die universellste spektrale Konfiguration in der industriellen Bildverarbeitung: Sie liefert eine breitbandige Emission über den gesamten sichtbaren Bereich, die sowohl die Farbinspektion als auch natürlich wirkende Monochrom-Bildaufnahmen unterstützt. Weiße LEDs verbinden die Fertigungseinfachheit und Energieeffizienz von Festkörperlichtquellen mit dem spektralen Gehalt, der für jede Anwendung erforderlich ist, bei der die Farbinformation des Prüfobjekts erhalten bleiben muss oder die spektrale Antwort mehrerer Inspektionsaufgaben ausgeglichen werden soll.
Funktionsprinzip weißer LED-Quellen
Weiße LEDs werden üblicherweise hergestellt, indem ein blauer LED-Chip (typischerweise mit Emission bei 450 bis 470 nm) mit einer gelben Leuchtstoffschicht kombiniert wird, die einen Teil der blauen Emission absorbiert und im Bereich von Grün bis Rot wieder abstrahlt. Die Kombination aus nicht konvertiertem blauem Licht und leuchtstoffkonvertiertem gelbem Licht ergibt eine als weiß wahrgenommene Emission, deren Farbtemperatur von der Leuchtstoffzusammensetzung und vom Verhältnis zwischen konvertiertem und direktem Licht abhängt.
Es gibt alternative Architekturen weißer LEDs, darunter Mehrchip-Designs, die rote, grüne und blaue LEDs kombinieren, um Weiß durch additive Mischung zu erzeugen, sowie Vollspektrum-Leuchtstoff-LEDs, die mehrere Leuchtstoffzusammensetzungen nutzen, um das kontinuierliche Spektrum des natürlichen Tageslichts anzunähern. Diese Alternativen bieten eine bessere Farbwiedergabe oder eine größere Kontrolle über die spektrale Verteilung, zu höheren Kosten.
Farbtemperatur und Anwendungseignung
Weiße LEDs sind in verschiedenen Farbtemperaturen verfügbar, angegeben in Kelvin. Kaltweiß (5000 bis 6500 K) liefert eine leicht ins Blaue verschobene Emission, die die Sensorempfindlichkeit im Blauen und Grünen maximiert, und wird für die allgemeine Inspektion und das Lesen von Codes bevorzugt. Neutralweiß (3500 bis 4500 K) liefert eine ausgewogene, dem natürlichen Tageslicht nahe Emission und wird für farbkritische Anwendungen bevorzugt. Warmweiß (2700 bis 3200 K) liefert eine ins Rote verschobene Emission, die in der industriellen Bildverarbeitung selten verwendet wird, da sie die Sensorempfindlichkeit im Blauen und Grünen verringert.
Typische industrielle Anwendungen
Weiße LED-Beleuchtung ist die Standardwahl für die Farbinspektion bedruckter Verpackungen, bei der Farbe, Passer und Gleichmäßigkeit der Druckfarben bewertet werden müssen; für die Qualitätskontrolle von Textilien und gefärbten Materialien, bei denen die Farbunterscheidung ein primäres Inspektionskriterium ist; für das Lesen mehrfarbiger Codes und Etiketten; für die Prüfung montierter Produkte, bei denen die Farben mehrerer Komponenten unterschieden werden müssen; für die Inspektion von Lebensmitteln und Pharmazeutika, bei denen Farbabweichungen auf Fehler hinweisen; und für jede Anwendung, bei der die Farbwahrnehmung des Prüfobjekts durch das menschliche Auge Teil des Inspektionskriteriums ist. Die Varianten mit weißer Emission der Familien der LED-Ringbeleuchtungen, LED-Balkenbeleuchtungen und LED-Flächenbeleuchtungen decken die Mehrzahl dieser Anwendungen ab.
Auswahlkriterien und Auslegungsaspekte
Der erste Parameter ist die Farbtemperatur, die so gewählt wird, dass Sensorempfindlichkeit, Objektreflexion und Anforderungen an die Farbwiedergabe ausgeglichen werden. Neutralweiß ist die sicherste Standardwahl für die allgemeine Inspektion. Kaltweiß maximiert das Sensorsignal, verfälscht die Farbwiedergabe jedoch leicht. Warmweiß bewahrt natürlich wirkende Farben, verringert aber das Signal im kurzwelligen Bereich.
Der zweite Parameter ist der Farbwiedergabeindex (CRI), der angibt, wie genau die LED das Farbaussehen eines Satzes standardisierter Testflächen wiedergibt. Standard-Weiß-LEDs bieten CRI-Werte um 70 bis 80, was für die meisten industriellen Farbinspektionen ausreicht. Weiße LEDs mit hohem CRI (CRI über 90) werden für farbkritische Anwendungen wie die Inspektion von Kosmetika, Lebensmitteln und Druckerzeugnissen bevorzugt.
Bandbreite und chromatische Aberration
Die breitbandige Emission weißer LEDs wirkt mit der chromatischen Aberration des Objektivs zusammen und erzeugt für die verschiedenen Farbkanäle leicht unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe. Dieser Effekt ist bei der allgemeinen Inspektion in der Regel vernachlässigbar, wird aber bei der dimensionellen Präzisionsmessung wichtig, wo er Subpixelfehler verursachen kann. Für kritische Messanwendungen unter weißer Beleuchtung werden apochromatische Objektive empfohlen, die die chromatische Aberration über den gesamten sichtbaren Bereich minimieren.
Integration und Grenzen
Weiße LED-Beleuchtungen sind mechanisch identisch mit den monochromatischen Versionen und werden in dieselben Gehäuse integriert, mit denselben Diffusoren, Polarisatoren und Strahlteilern. Der wesentliche praktische Unterschied besteht darin, dass weiße Emissionen zur Unterdrückung des Umgebungslichts nicht so wirksam gefiltert werden können wie monochromatische Emissionen, weshalb weiße Beleuchtung für Installationen mit starkem, unkontrolliertem Umgebungslicht weniger geeignet ist.
Die andere Einschränkung ist die Unmöglichkeit, den Kontrast eines bestimmten farbigen Merkmals selektiv zu verstärken. Eine monochromatische Beleuchtung kann auf das Absorptionsmaximum eines Objektpigments abgestimmt werden, um den Kontrast zu maximieren; eine weiße Beleuchtung regt das Prüfobjekt über den gesamten sichtbaren Bereich an und erzeugt nur den Kontrast, den der natürliche Farbunterschied zulässt. Für Anwendungen, bei denen die Kontrastverstärkung einer bestimmten Farbe wichtiger ist als die Farbwiedergabe, sollten monochromatische oder RGB-umschaltbare Konfigurationen in Betracht gezogen werden.
Weiße LED-Beleuchtungen von RODER Vision
RODER Vision fertigt LED-Beleuchtungen mit weißer Emission über das gesamte Geometrieportfolio, verfügbar in den Farbtemperaturen Kaltweiß, Neutralweiß und Warmweiß sowie in Varianten mit hohem CRI für die farbkritische industrielle Bildverarbeitungsinspektion.
- Weiße Ringgeometrien in mehreren Größen und Intensitäten — LED-Ringbeleuchtungen
- Lineare weiße Konfigurationen für langgestreckte Inspektionsfelder — LED-Balkenbeleuchtungen
- Großformatige weiße Flächengeometrien für die Flächeninspektion — LED-Flächenbeleuchtungen
- Anwendungsspezifische Baugruppen mit hohem CRI und Vollspektrum — Kundenspezifische LED-Beleuchtungen
Für schnelle farbkritische Inspektionslinien, die eine synchronisierte gepulste weiße Beleuchtung erfordern, umfasst der RODER-Katalog spezielle LED-Treiber und elektronische Controller, die mit industriellen Bildverarbeitungscontrollern und SPS kompatibel sind.