Weiße LED

Eine konstant weiße Lichtfarbe ganz ohne Binning

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Die Ergebnisse informieren, ob die LEDs im vorgegebenen Toleranzbereich um den gewünschten Farbort liegen. Der Farbort beschreibt die Farbe exakt anhand ihrer Koordinaten im CIE-Farbraum. Der Toleranzbereich steht für die maximal mögliche Abweichung vom gewünschten Farbort. Die Maßeinheit der Farbtoleranz ist SDCM = Standard Deviation of Colour Matching, ihr Wert stellt den Bezug zum CIE-Farbraum und den MacAdam-Ellipsen her. SDCM 1 oder auch MacAdam 1 beschreibt beispielsweise die sehr kleine Ellipse um den gewünschten Farbort, in der alle LEDs mit entsprechender Klassifizierung liegen müssen. Hier sind nur sehr geringe Abweichungen vom gewünschten Farbort erlaubt. Entsprechend größer fallen MacAdam-2- und MacAdam-3-Ellipsen aus.

In einem zweiten Dosierschritt kann auf jede Lichtquelle eine individuell angepasste Menge Konvertermaterial aufgebracht werden, um die finale Abweichung vom Zielfarbort weiter zu reduzieren. Dadurch gelingt es, sich über die Dicke der Konversionsschicht dem gewünschten Farbort immer mehr zu nähern. Auch nach dem zweiten Dosierschritt wird vollautomatisch photometrisch vermessen. Zum einen wird das Endergebnis kontrolliert und der Prozess und die Optimierung von Regelparametern des vorangegangenen Prozesses werden einbezogen. Das System ist auf kontinuierliche Selbstoptimierung ausgelegt.

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Durch die beiden, voneinander unabhängigen Dosiervorgänge lassen sich die Streuungen in den einzelnen Wellenlängen-Klassen deutlich reduzieren, wodurch der gewünschte Farbort erreicht wird. Die Ausfall- bzw. Fehlerrate liegt im Idealfall bei deutlich unter einem Prozent. Bei einstufigen Vergussprozessen liegt die Fehlerrate der LEDs, die nicht den spezifizierten Farbort treffen, bei bis zu 10 Prozent.

Die Qualität während der Fertigung garantieren

Um die gewünschten Farbtoleranzen sicher einzuhalten, legt man den Toleranzbereich während der Fertigung in engeren Grenzen fest, als die Produktspezifikation erfordert. Soll die Farbtoleranz der LEDs am Ende MacAdam 3 entsprechen, gibt man in der Fertigung MacAdam 2,5 vor. Das Verfahren ist beliebig skalierbar, so dass auch Farbtoleranzen realisierbar sind, die MacAdam 2 oder MacAdam 1 entsprechen. Geringe Toleranzen sind dann notwendig, wenn Exponate in Museen und Ausstellungen farbtreu wiedergegeben werden sollen.

Auch das Gesundheitswesen fordert enge Farbtoleranzen oder dass spezielle Kenngrößen der Farbwiedergabe eingehalten werden. SMD-LEDs werden nach Lieferantenvereinbarung als Rollenware in bestimmten Bins eingekauft und auf die Platine aufgelötet. Eine Matrix legt fest, wie die LEDs miteinander kombiniert werden können, um die gewünschten Farbtoleranzen einzuhalten. Die erreichbaren Farbtoleranzen entsprechen theoretisch denen des CoB-Prozesses.

In der Praxis lässt sich das System im Gegensatz zum CoB-Prozess jedoch nicht beliebig skalieren. Die Rollenware wird zwar in bestimmten Bins geliefert, aber auch Bins haben Toleranzbereiche in Bezug auf die Eigenschaften der SMD-LEDs. Ob die angelieferte Ware gleichmäßig verteilt über den Bin oder nahe der Toleranzgrenzen liegt, lässt sich weder vorhersagen, noch während des Herstellprozesses aussteuern. Das ist ein Nachteil im Vergleich zu CoB-Lösungen. Aus beiden LED-Bauformen entstehen homogene weiße, reproduzierbare Lichtquellen oder LED-Module, die nicht nur nach Farbtemperatur, sondern nach Farbort und MacAdam-Farbtoleranzen klassifiziert sind. In der Anwendung erscheint ein homogenes Lichtbild. Die Raum- bzw. Objektwirkung bleibt konstant.

* Dr. Martin Pfeiler-Deutschmann ist Head of Product Realisation bei Tridonic in Österreich.

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