Nach wie vor unterliegt die Lichtfarbe von LEDs Temperaturänderungen und Alterungseinflüssen. Gerade bei Farbflächen stechen auch kleinste Farbunterschiede ins Auge. Abhilfe für solche Farbort-Änderungen schafft aktives Messen und Regeln mit Farbsensoren. Betroffene Anwendungsbereiche sind die Ambiente-Beleuchtung in Flugzeugen und Shops sowie medizinische und technische Leuchten.

Beim Farbsensor MTCS-CDCAF aus der Jencolor-Familie von Mazet handelt es sich um eine voll integrierte Sensor-Chip-Lösung. Neben dem Sensor beinhaltet das QFN16-Package auch die Auswerteelektronik. Der Farbsensor enthält eine True-Color-Filter-Funktion (nach XYZ CIE9131 Standard), eine integrierte Signal-Verstärkung auf Basis einer Strom-Ladungs-Digital-Wandlung sowie einen Temperatursensor-on-Chip. Zu den Anwendungsbereichen gehören das Messen von Farbtemperatur (CCT) und Farbort, Helligkeit sowie das Ausgleichen anderer lichttechnischer Größen wie PWM-Frequenz oder Flicker von LED-Leuchten oder Backlight-Systemen von Monitoren. Der Sensor vereint die Funktionalitäten des MTCSiCF-Detektors und des digitalen Signalwandlers MCDC04. Er misst die Farbkoordinaten von Licht als XYZ-Signale im CIE-1931-Farbraum.

Der Integrierter Jencolor-Farbsensor MTCS-CDCAF, speziell für Licht-Applikationen.

Der Integrierter Jencolor-Farbsensor MTCS-CDCAF, speziell für Licht-Applikationen. Mazet

Aufgrund des erweiterten Temperaturbereichs, der langzeitstabilen Filter auf Basis der Normspektralwertfunktion (CIE 1931) sowie der erweiterten Parameter des ADC-on-Chip eignet er sich insbesondere für Anwendungen in der LED-Beleuchtung.

Großer Temperaturbereich

Licht wandelt der Sensor direkt in digitale Signale (Light-to-digital) um und gibt diese via I²C aus. Der ADC besitzt eine Verstärkung und Auflösung bis 16 Bit (intern 20 Bit mit Divider). Mit 1:10.000.000 eignet sich der Dynamikbereich für geringe bis hohe Leuchtstärken. Die Integrationszeit ist variabel programmierbar und Referenzströme lassen sich einstellen. Temperaturkompensierte Verstärkerkanäle bieten hohe Linearität und hohen Gleichlauf. Für gepulste Anwendungen wie gepulste LEDs besitzt der integrierte Sensor die Möglichkeit der Synchronisierung.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Absorptionsfiltern arbeitet der Sensor, basierend auf den verwendeten Interferenzfiltern, auch bei Temperaturen von über 100 °C zuverlässig (Arbeitstemperatur: -40 bis +125 °C). Seine spektralen Eigenschaften sind, laut Aussagen von Mazet, im Einsatz über die gesamte Lebenszeit beständig.

Sensorboard MTCS-INT-AB5

Development-Kit als Test-System DK MTCS-INT-AB5.

Development-Kit als Test-System DK MTCS-INT-AB5. Mazet

Das ergänzende Sensorboard MTCS-INT-AB5 stellt Mazet als Evaluationsboard für System- und Anwendungstests und als Development-Kit zur Verfügung. Es lässt sich mit einer Optik direkt an eine Lichtquelle ankoppeln. Das Board misst die Farbwerte nach CIE 1931-Standard über die I²C-Schnittstelle des Sensors und überträgt sie als Eingangsdaten für Farbmanagementaufgaben an die nachfolgende Elektronik. Für Kalibrier- und weitere Nutzerdaten in der Applikation ist der On-Board-Speicher vorgesehen. Typische Anwendungen für das Sensorboard sind die Lichtfarbmessung von multispektralen LED-Anordnungen sowie die Farbkalibrierung von Monitoren. Zudem eignet sich das Board für den Einsatz in photometrischen Anwendungen.

Für System- und Anwendungstests ist das Sensorboard auch als Bestandteil eines Development-Kits verfügbar. Es ist in einem Gehäuse montiert und über USB steuerbar. Mithilfe einer PC-gestützten Testsoftware lässt sich das MTCS-INT-AB5 leicht konfigurieren und kalibrieren. Die Spezifikation des Sensors und der Sensorelektronik übernehmen Steuerfiles auf PC-Ebene. Hat das Development-Kit eine Anwendung erfolgreich validiert, kann die Programmierung der Sensorelektronik leicht auf einen Mikrocontroller übertragen und das Sensorboard aus dem Test-Kit direkt über I²C in die Geräteelektronik integriert werden. Sowohl für erste Tests als auch für das Mapping gibt es entsprechende Softwarebibliotheken, welche die Routinen für die Messungen und das Farbmanagement enthalten. Je nach verwendeten Lichtquellen und unter Beachtung diverser Zielparameter wie Lichtfarbe, Helligkeit, Stromverbrauch, CRI und vieles mehr, bietet Mazet die kundenspezifische Anpassung von Basissoftware an. Zur Machbarkeitsanalyse führt das Unternehmen Simulationen im Vorfeld als auch entwicklungsunterstützend durch.