10. Jun 2014 Fraunhofer IIS entwickelt integrierten und preiswerten Farbsensor Fraunhofer IIS develops integrated, low-cost color sensor -->

Eine definierte Farbempfindung

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen 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 Complementary metal-oxide-semiconductor-Halbleiter-Prozess verspricht diese Lösung zudem einen breiten Einsatz.

LEDs haben die Beleuchtung revolutioniert. Nichtsdestotrotz sind sie anfällig, da die Schwerpunktwellenlänge von LEDs sowohl temperatur- als auch alterungsabhängig ist. So sinkt zum Beispiel 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 notwendig. 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. 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.

www.iis.fraunhofer.de

Defined color perception

Researchers at the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS in Erlangen, Germany have developed a color sensor with an integrated on-chip filter for controlling color and brightness fluctuations that can occur with LEDs. Nano-structured metal layers for spectral filtering, combined with an underlying layer of photodiodes, can be utilized in a feedback loop to control colors, thus enabling defined color perception. The low-cost complementary metal ox-ide semiconductor process used to manufacture the color and multispectral sensors promises broad utility. Researchers will be presenting a prototype at the Sensor + Test trade fair in Nürnberg.

Although they revolutionized the lighting industry, LEDs remain susceptible to problems since their center wavelength can be impacted by temperature and aging effects. For this reason, luminance diminishes with longer use, changes in ambient temperature can cause color variations or brightness disparities can become too obvious after swapping out lamps. In many applications such as in operating rooms, film production and vehicle lighting systems, reliable and stable lighting is vital or at least desired. With this in mind, Fraunhofer IIS researchers have developed an integrated sensor designed to control LED colors and intensity. When manufacturing color and multispectral sensors, the color filters have to be fabricated using additional post-processing steps. Experts at Fraunhofer IIS have now discovered a method for manufacturing on-chip filters. In this case the color filter is integrated in the sensor. Nanostructured plasmonic filters in the metal layers of the semiconductor process are utilized as spectrally selective elements. When combined with photodiodes, this opens the door to high-volume manufacturing of the integrated sensors. The sensors can serve as the basis for the cost-effective development of color control systems used in high-quality LED-based lighting systems.

www.iis.fraunhofer.de

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