LED-Messtechnik LED-Optiken dank neuem Patent schneller prüfen

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Schluss mit aufwendiger LED-Vermessung: Forscher der Hochschule Bremen haben ein neues Messverfahren patentiert, um die Inline-Messtechnik industrietauglich zu machen. Statt Stunden dauern Messungen nur noch Sekunden.

Ein am Deutschen Patent- und Markenamt angemeldetes Verfahren soll dabei helfen, LED-Optiken präzise zu vermessen. Die von der Hochschule Bremen (HSB) entwickelte Technologie senkt den Messaufwand und ermöglicht erstmals kompakte, schnelle Analysen direkt in der Produktion.

Wachsender Markt mit technischen Herausforderungen Ein neues, am Deutschen Patent- und Markenamt angemeldetes Verfahren (Nr. 10 2016 209 090.9) macht die präzise Vermessung von LED-Optiken deutlich effizienter und industrietauglich. Die von der Hochschule Bremen (HSB) entwickelte Technologie reduziert den Messaufwand drastisch und ermöglicht erstmals kompakte, schnelle Analysen direkt in der Produktion.

Der globale LED-Markt wächst mit über 13 Prozent jährlich auf mittlerweile mehr als 100 Mrd. US-Dollar. Gleichzeitig verschärfen sich die Qualitätsanforderungen: LED-Leuchtmittel haben konventionelle Lichtquellen weitgehend abgelöst, bringen aber neue messtechnische Anforderungen mit sich. Besonders in sicherheitskritischen Gebieten, wie Gefahrenfeuer an Windkraftanlagen, LED-Scheinwerfer in der Automotive-Industrie oder Positionsleuchten in der Luftfahrt, müssen LEDs exakt definierte Lichtverteilungen einhalten, um gesetzlichen Vorgaben zu entsprechen.

„LED-Optiken präzise zu vermessen, ist technisch anspruchsvoll und für viele Anwendungen absolut sicherheitsrelevant“, erklärt Prof. Dr. Friedrich Fleischmann vom Institut für Mikroelektronik, Mikromechanik und Mikrooptik (I3m) der HSB.

Laborverfahren sind oftmals nicht produktionstauglich

Bisherige Messverfahren wie Goniometer oder mechanische Scanner sind primär für Labore entwickelt und eignen sich nicht für die industrielle Fertigung.

Sie erfordern:

• Hohen Zeitaufwand: Stunden statt Minuten pro Messung.

• Große, teure Messaufbauten: Platzintensive Systeme mit komplexer Mechanik.

• Aufwendige Handhabung: Nicht für Industrie 4.0-Anforderungen geeignet.

Das verhindert bisher eine inline-fähige Qualitätskontrolle direkt in der LED-Produktion.

Von der Forschung in die Industrie

Das neue Verfahren basiert auf dem sogenannten Experimental Raytracing (ERT), bei dem ein extrem dünner Lichtstrahl auf ein optisches Bauteil gerichtet wird. Eine spezielle Struktur fängt den Lichtstrahl hinter dem Prüfling ab und reflektiert ihn mehrfach. Dadurch entstehen charakteristische Lichtpunkte, die mit einer Kamera erfasst werden. Aus deren Position und Abstand lässt sich der Strahlverlauf in nur einer einzigen Messung rekonstruieren.

„Wir machen ein hochpräzises Forschungswerkzeug erstmals industriegerecht und eröffnen völlig neue Anwendungsmöglichkeiten“, sagt Fleischmann.

Das patentierte Verfahren bietet Elektronikentwicklern und Fertigungsunternehmen entscheidende Vorteile:

• Geringere Messzeiten: Statt mehrerer Einzelmessungen genügt eine einzige Aufnahme.

• Kompakter Aufbau: Wegfall mechanischer Verfahrsysteme spart Platz und Kosten.

• Höhere Zuverlässigkeit: Weniger bewegliche Teile bedeuten weniger Fehlerquellen.

• Industrietauglichkeit: Integration in Produktionslinien wird möglich.

• Marktpotenzial: Von LED-Herstellern bis Automotive-Zulieferern.

Das Verfahren adressiert einen breiten Markt: LED-Hersteller, Automotive-Zulieferer, Beleuchtungsindustrie sowie Messtechnik-Anbieter und Prüflabore können von der Technologie profitieren. Als Substitut für teure Goniometer und mechanische Scanner erschließt es neue Anwendungsfelder in der automatisierten Qualitätskontrolle.

Anwendungen und Ausblick

Die Technologie eignet sich nicht nur für LED-Charakterisierung, sondern für alle komplexen optischen Elemente. Aktuell arbeitet das HSB-Institut daran, die optische Wirkung von Gleitsichtbrillen realitätsnah zu vermessen – über normierte Messpunkte hinaus.

„Wir wollen Optiken so charakterisieren, wie Menschen sie wirklich erleben. Das ermöglicht personalisierte und besser angepasste optische Systeme“, sagt Fleischmann.

Das Verfahren zeigt großes Potenzial für den Einsatz spezialisierter KI-Methoden zur automatisierten Analyse. Dies könnte die Effizienz weiter steigern und neue Anwendungsfelder in der digitalen Qualitätskontrolle erschließen.

Das Patent entstand im Rahmen des BMBF-Projekts „eboLED – Enhancement of beamshaping optical elements for LED intensive“ in Kooperation mit der Universität Bremen und der Jacobs University Bremen. (heh)

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