Prüfsystem für präzise LED-Board-Tests
Neue Spektralkamera-Technologie vereinfacht LED-Prüfung
Ohne teure optische Adapter oder Glaserfasertechnologien kommt der LED-Tester T100L von Spea aus. Enorme Vorteile bringt auch die neue Spektralkamera-Technologie: Sie erfasst jede LED während der Bewegung und misst Lichtintensität, Farbkoordinaten und CRI in Echtzeit.
So lassen sich LED-Boards mit einer großen Anzahl von LEDs effizient und reproduzierbar prüfen.
LEDs sind heute Schlüsselkomponenten in vielen Bereichen: von Anzeige- und Beleuchtungssystemen in Fahrzeugen, über Displays und Signage bis hin zu Anwendungen in Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt oder industrieller Beleuchtung. Die Anforderungen an Helligkeit, Farbtreue und Homogenität steigen kontinuierlich.
Früher genügte es, LEDs elektrisch zu prüfen: Eine einfache Messung der Vorwärtsspannung (Vf) zeigte an, ob das Bauteil bestückt ist und leuchtet. Farbunterschiede konnten nur sehr grob erkannt werden, beispielsweise zwischen rot und grün. Mit der Entwicklung hin zu LED-Boards mit einer großen Anzahl von Leuchtdioden und komplexen Farbmischungen reicht das aber nicht mehr aus. Heute müssen zusätzlich Parameter wie Lumen, Candela, RGB- und HSL-Werte, Farbkoordinaten nach CIE 1931, dominante Wellenlänge und Homogenität erfasst werden – und das mit höchster Genauigkeit. Für weiße LEDs kommt der Color Rendering Index (CRI) hinzu, der entscheidend für die Farbwahrnehmung ist.
Grenzen klassischer Testmethoden
Konventionelle Testsysteme arbeiten mit Lichtwellenleitern, die über jeder LED positioniert werden und mit einem optischen Sensor verbunden sind. Dabei wertet der Sensor das gesamte Licht innerhalb eines Messfelds aus – egal ob es von der zu prüfenden LED oder auch von benachbarten Lichtquellen stammt. Bei Multi-Die-LEDs oder eng gepackten LED-Panels führt das zu verfälschten Ergebnissen. Und die konventionellen Verfahren weisen noch weitere Einschränkungen auf: Der Messbereich für Lichtintensität ist begrenzt, der Zugriff auf den CRI bei weißen LEDs oft nicht möglich. Hinzu kommt, dass benachbarte LEDs die Ergebnisse beeinflussen und Interferenzen erzeugen können. Mechanische Zwänge, etwa durch Glasfasern oder Adapter, erschweren den Zugang zu komplexen Boards zusätzlich. Mit steigender LED-Zahl wachsen zudem die Adapter-Kosten durch die steigende Anzahl der nötigen optischen Sensoren. Schon ab ca. 40 zu prüfenden LEDs können die Adapter bereits mehrere Tausend Euro kosten. Durch die Verwendung der mechanisch empfindlichen Lichtwellenleiter können außerdem die Messergebnisse schnell verfälscht werden. Und auch die Testzeiten verlängern sich. Gerade für moderne Boards mit hunderten oder gar tausenden LEDs ist dieses Vorgehen nicht mehr praktikabel und rentabel.
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Der Ansatz des T100L
Mit dem Spea T100L will Spea diese Grenzen überwinden. Der T100L ist ein vollautomatisches inlinefähiges Testsystem, das Boards, Module und Panels mit eingebetteten LEDs prüft.
Die zentrale Komponente ist die Spektralkamera an Flying-Head-Technologie. Die Kamera tastet den gesamten Prüfling ab. Eine Kamera erfasst einen Bereich von 120 mm. Es können mehrere Achsen und Kameras verwendet werden – damit vergrößert sich der Erfassungsbereich. Die maximale Ausbaustufe des T100L sind vier Achsen mit acht Kameras (Top und Bottom). Dabei werden LEDs unterschiedlicher Helligkeit und Farbe gleichzeitig erfasst. Die Testgeschwindigkeit hängt nur von der Verfahrgeschwindigkeit der Kamera ab. Sie tastet die Baugruppe mit einer Geschwindigkeit von 200 mm pro Sekunde ab und prüft die LEDs. Die Bildverarbeitung läuft während der Kamerabewegung im Hintergrund in Echtzeit - unabhängig von der Anzahl der zu prüfenden LEDs. Dabei werden sämtliche relevanten Parameter für jede einzelne LED erfasst und ausgewertet.
Mit einer Kameraauflösung von 130 x 130 µm ist der Abstand der LEDs zueinander unerheblich. Damit eignet sich die Methode auch für Zero-Gap-Mounts und High-Density-Boards. So lassen sich hochdichte Anordnungen und Boards mit einer sehr hohen Anzahl von LEDs effizient und reproduzierbar prüfen.
Präzision durch Mikro-Spot-Analyse
Die Stärke des T100L liegt in der optischen Messtechnik. Mit einer Mikro-Spot-Auflösung von 130 × 130 Mikrometern und der Erfassung von 448 spektralen Bändern zwischen 400 und 1000 Nanometern analysiert das System Lichtquellen in bisher unerreichter Genauigkeit. Auf dieser Basis lassen sich Spektralverteilungen einzelner LEDs oder ganzer Bereiche bestimmen, Farbanalysen mit CIE-1931-Koordinaten, CRI und Farbtemperatur durchführen, LED-Binning durch Abgleich mit Referenzwerten ermöglichen sowie Homogenitätstests auf Panel-Ebene realisieren. Das heißt, dass der Tester Farbabweichungen korrigieren kann. Nach Erfassung der Istwerte werden diese an die Software übermittelt, die die Abweichungen und die nötigen Korrekturwerte berechnet. Der T100L schreibt dann diese Korrekturen in den Prüfling hinein. Nach der Korrektur erfolgt eine Kontrollprüfung. Es ist also nicht nur ein einfacher Test, sondern ein Funktionstest mit Kalibrierfunktion. Die Messung erfolgt nicht nur punktweise, sondern kann auch auf Flächen und mehreren Spots parallel angewendet werden.
Breites Testspektrum
Der T100L deckt ein breites Spektrum an Prüfungen ab. Farbtests umfassen HSL- und RGB-Werte, XY-Koordinaten, Farbtemperatur, CRI, dominante Wellenlänge und MacAdam-Ellipsen. Lichttests erfassen Intensität in Candela oder Lumen sowie Vollskalawerte. Ergänzend führt das System Funktionstests wie Power-on oder Flash-Sequenzen durch. Die Ergebnisse liegen in Echtzeit vor und ermöglichen eine direkte Bewertung der Prüflinge.
Flexible Systemarchitektur
Der T100L ist in verschiedenen Ausführungen verfügbar. Anwender können zwischen ein- und mehrköpfigen Konfigurationen wählen – von einem Top-Flying-Head- bis hin zu Vierkopf-Systemen, die LEDs beidseitig prüfen. Pro Flying Head lassen sich zwei Spektralkameras mit jeweils 120 mm Prüfbereich kombinieren. Dadurch entsteht eine flexible Plattform, die sich an unterschiedliche Produktgeometrien anpassen lässt. Angesteuert wird die Baugruppe über einen einfachen, projektspezifischen Adapter mit wenigen Nadeln, der mit dem Übergabeinterface des Testers verbunden ist. Lichtwellenleiter werden in diesen einfachen Adaptern nicht benötigt, was die Mechanik vereinfacht und die Wartungskosten senkt.
Fazit
Der T100L von Spea ist speziell auf die Herausforderungen moderner LED-Anwendungen zugeschnitten. Er kombiniert hohe Messgeschwindigkeit mit spektraler Präzision und ermöglicht Tests, die weit über einfache Funktionsprüfungen hinausgehen. Für Anwender bedeutet das: weniger komplexe Adapter, kürzere Testzeiten und reproduzierbare Ergebnisse auch bei Prüflingen mit einer hohen Anzahl von LEDs. Damit ist der T100L ein Werkzeug, das die Qualitätssicherung in Automotive, Displaytechnik und Industriebeleuchtung nachhaltig unterstützt
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