Fraunhofer IIS entwickelt integrierten und preiswerten Farbsensor zur Regelung von LED-Leuchten

/ 2.6.2014

Wissenschaftler des Fraunhofer IIS in Erlangen haben einen Farbsensor mit integrierten on-chip-Filtern entwickelt, der Schwankungen in Farbe und Helligkeit von LEDs steuert. Metallische Nanostrukturen zur spektralen Filterung und darunter liegende Photodioden können für eine Farbregelung genutzt werden, die eine definierte Farbempfindung ermöglichen. Durch die kostengünstige Herstellung des Farb- und Multispektralsensors im CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor)-Halbleiter-Prozess verspricht diese Lösung zudem einen breiten Einsatz. Einen Prototyp präsentieren die Forscher vom 3. bis 5. Juni 2014 auf der Messe SENSOR + TEST in Nürnberg (Halle 12, Stand 12-537).

LEDs haben die Beleuchtung revolutioniert. Nichtsdestotrotz sind sie anfällig, da die Schwerpunktswellenlänge von LEDs sowohl temperatur- als auch alterungsabhängig ist. So sinkt z. B. die Helligkeit nach langer Einsatzdauer, Änderungen der Umgebungstemperatur führen zu Farbänderungen oder es ist anhand der Helligkeit der LED deutlich erkennbar, welche Leuchten kürzlich ausgetauscht wurden. Doch in vielen Bereichen, wie z. B. in Operationssälen, in der Filmproduktion oder in der Fahrzeugbeleuchtung, ist eine zuverlässige und stabile Beleuchtung nötig oder wünschenswert. Hierfür haben Experten des Fraunhofer IIS in Erlangen einen integrierten Farbsensor entwickelt, mit dessen Hilfe Farbe und Leuchtintensität von LEDs künftig geregelt werden können.

Bisher werden bei Farb- und Multispektralsensoren die Farbfilter nachträglich in zusätzlichen Produktionsschritten prozessiert. Die Experten des Fraunhofer IIS haben eine Lösung gefunden, die die Herstellung von on-chip-Filtern erlaubt. Der Farbfilter ist in diesem Fall in den Sensor integriert. »Das ermöglicht uns eine Produktion direkt im CMOS-Halbleiter-Prozess«, erläutert Stephan Junger, Projektleiter Fraunhofer IIS und ergänzt: »Das ist eine der kostengünstigsten und eine der am höchsten integrierten Lösungen. Dadurch versprechen wir uns einen breiten Einsatz unserer Technologie in der LED-Industrie.« Nanostrukturierte plasmonische Filter in den Metallschichten des Halbleiterprozesses werden als spektral selektive Elemente genutzt und ermöglichen in Verbindung mit Photodioden die Herstellung dieser integrierten Sensoren in hohen Stückzahlen. Mit Hilfe dieser Farbsensoren können Farbregelungssysteme für hochwertige, LED-basierte Beleuchtungssysteme kostengünstig realisiert werden.

Auf der SENSOR + TEST in Nürnberg (Halle 12, Stand 12-537) präsentieren die Forscher des Fraunhofer IIS von 3. bis 5. Juni 2014 einen Prototypen des Farbsensors.