Wir bringen Qualität ans Licht. CAS 120 CCD Array Spektrometer

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1 Wir bringen Qualität ans Licht. CAS 120 CCD Array Spektrometer light measurement

2 Die Merkmale auf einen Blick Präzisionsspektrograph mit integriertem Dichtefilterrad (OD 1 4) Shutter für automatische Dunkelstromkorrektur 2048 x 14 Pixel Back-Illuminated CCD-Detektor, 16 bit ADC Kurze Integrationszeiten bis zu 4 ms USB-Interface mit Hardware-Trigger Das leistungsstarke Spektrometer: genau, schnell und vielseitig Mit dem neuen CAS 120 ist es jetzt noch attraktiver, die bewährte Messtechnik von Instrument Systems in preissensitiven Anwendungen, wie in der LED-Produktion oder Qualitätssicherung, einzusetzen. So führen die technischen Innovationen im CAS 120 trotz reduzierter Kosten zu noch höherer Zuverlässigkeit und Robustheit auch in einem harten 24h/7d Produktionseinsatz. Darüber hinaus werden die hohen Ansprüche an die Messgenauigkeit und Vielseitigkeit kompromisslos erfüllt. Das Spektrometer ist mit einem USB-Interface sowie Hardware-Trigger ausgestattet und in den Modellen VIS ( nm) und UV-VIS ( nm) verfügbar. Vielseitige Softwareunterstützung Für den Einsatz in der Produktion und für automatisierte Messplätze stellt Instrument Systems eine DLL sowie einen LabVIEW -Treiber zur Verfügung. In den Softwarepaketen ist bereits die komplette Berechnung von photometrischen, radiometrischen und farbmetrischen Größen enthalten. Die Integration in bestehende Produktionsanlagen kann damit schnell und unkompliziert umgesetzt werden. Noch einfacher wird es bei der Verwendung der LED-Tester Software, die alle wichtigen Funktionen zur Definition von Testabläufen und Sortierung von LEDs bereitstellt. Lösungen für Labor und Produktion Wie alle Spektrometer von Instrument Systems fügt sich auch das CAS 120 in das modulare Konzept der Messsysteme ein. Über Lichtwellenleiter lassen sich eine Vielzahl von Adaptern sowie weiteres Zubehör für unterschiedlichste Messaufgaben anschließen. Dadurch kann das CAS 120 sowohl in der Produktion als auch in der Qualitätssicherung sowie Forschung und Entwicklung effizient eingesetzt werden. Das integrierte Dichtefilterrad und der DunkelstromShutter ermöglichen ferner vollautomatisierte Messungen über einen weiten Intensitätsbereich. Spektrale Analysesoftware SpecWin Pro 2

3 Für die vielfältigen Aufgaben im Labor wurden die Spektral-Software Pakete SpecWin Pro und SpecWin Light entwickelt. In beiden stehen umfangreiche Funktionen zur Analyse und Dokumentation der Messergebnisse zur Verfügung. Spektralbereich (Blue Response) auf als dies bei herkömmlichen Front-Illuminated CCDs, die in einfachen Spektrometern Verwendung finden, der Fall ist. Ein Vorteil, der insbesondere der Messung von blauen und weißen LEDs zugute kommt. Der bewährte optische Aufbau Stabil auch ohne Kühlung Das Herz des CAS 120 bildet ein Crossed-CzernyTurner Spektrograph mit integriertem Dichtefilterrad und Dunkelstrom-Shutter. Seine besonders gute Streulichtunterdrückung und spektrale Auflösung garantiert dabei höchste optische Genauigkeit. Ein wesentlicher Kostenfaktor bei High-End Array-Spektrometern ist die Kühlung des CCD-Detektors, auf die beim CAS 120 aber bewusst verzichtet wurde. Stattdessen wird bei jeder Spektrumsaufnahme die Temperatur des CCD-Detektors erfasst und das Signal korrigiert. Ein innovativer Algorithmus erkennt durch Temperaturänderungen hervorgerufene Dunkelstromänderungen und kompensiert diese automatisch. Somit sind stabile und zuverlässige Messergebnisse auch ohne kostspielige Kühlung des Detektors garantiert. Optischer Aufbau des CAS 120 mit optimiertem Crossed-Czerny-Turner Spektrograph Back-Illuminated CCD-Detektor Für alle Modelle wird ein Back-Thinned CCD-Flächensensor mit 2048 x 14 Pixel verwendet. Dieser Sensor bietet Spectral Response (CCD Area Image Sensors) eine hohe Messempfindlichkeit sowie einen großen Dynamikbereich. Eine Zylinderlinse aus Quarzglas vor dem Detektor steigert die Empfindlichkeit des Spektrometers auf Werte, die sich mit größeren und teureren Detektoren vergleichen lassen. Durch das hardwaremäßige Binning der vertikalen Pixel wird das Signal-Rausch-Verhältnis nochmals deutlich verbessert BACKthinned CCD Quantum efficiency (%) Stabilität des photometrischen Messwertes Zuverlässig und robust Ein Novum ist das neu entwickelte Filterrad: Es kommt ohne mechanische Positionsschalter aus und stellt über den elektronischen Winkelsensor die exakte Positionierung der Filter sicher. Das Filterrad erweitert den Dynamikbereich des CAS 120 auf enorme 8 Dekaden und gewährleistet so die Messung von niedrigen und hohen Lichtintensitäten ohne manuellen Eingriff in das Messsystem. Darüber hinaus übernimmt das Filterrad auch die Funktion des mechanischen DunkelstromShutters, der für einen vollautomatischen Dunkelstromabgleich des CCD-Detektors sorgt. 30 Frontilluminated CCD USB-Schnittstelle und Hardware-Trigger (nm) Spektrale Empfindlichkeitsfunktionen Back-Thinned CCD und Front-Illuminated CCD Back-Thinned CCD-Detektoren weisen ferner eine deutlich bessere Signalempfindlichkeit im kurzwelligen Das CAS 120 verfügt über eine zuverlässige, anschraubbare USB-Schnittstelle, die bei Instrument Systems auch auf härteste Produktionsbedingungen hin getestet wurde. Eine TTL-Triggerschnittstelle sorgt für ein präzises Timing und die Synchronisation mit anderen Geräten, was für genaue Messergebnisse bei schnellen Produktionstests unerlässlich ist. 3

4 Vielfältige Anwendungen: Vom Labor zur LED-Produktion Das CAS 120 kann in allen Bereichen der Messung von LEDs, OLEDs und Solid-State-Lighting Produkten hervorragend verwendet werden. Zum einen ermöglicht die umfangreiche Zubehörpalette den Ausbau des Spektrometers zu einem universellen Labormessplatz. wichtig, wo nur eine präzise Messung der optischen und elektrischen Parameter der blauen LED-Chips geringe Fertigungstoleranzen und damit eine hohe Ausbeute der späteren weißen LEDs gewährleistet. Messung der Lichtstärke CIE-konforme Lichtstärkemessungen im Labor und im Backend ermöglichen die Messadapter der LED-4xx Serie. Für den Einsatz im Frontend hat Instrument Systems den faseroptischen Messadapter EKT-10x entwickelt, der unter einem Mikroskop betrieben werden kann und dadurch eine schnelle Einrichtung des Wafers und eine kontinuierliche Kontrolle der Position während des Tests erlaubt. Sein hoher Lichtdurchsatz ermöglicht auch bei Low-Power LED-Chips kürzeste Messzeiten. Labormessplatz für LEDs Zum anderen prädestinieren die kurze Messzeit, der robuste Aufbau und der attraktive Preis einen Einsatz in der Produktion. Hier ist der Wafer mit den separierten LED-Chips die erste Möglichkeit, die Eigenschaften der zukünftigen LED zuverlässig zu bestimmen. Dies ist insbesondere in der Fertigung von weißen LEDs eminent 4 LED für Lichtstärkemessungen nach CIE 127

5 Messung des Lichtstroms Für genaue Messungen des Lichtstroms kommen die bewährten Ulbricht-Kugeln von Instrument Systems zum Einsatz. Mit Durchmessern von 75 bis 2000 mm lassen sich alle Messungen im Labor und in der Produktion von LEDs und Modulen bis hin zu kompletten Lampen und Leuchten realisieren. Bei Produktionsanwendungen arbeitet Instrument Systems auch direkt mit den Herstellern von Waferprobern und LED-Handlern zusammen, um eine optimale Integration des optischen Messadapters in die bestehende Maschine sicherzustellen. LED-Tester ISP 150L Ulbricht-Kugel für den Produktionseinsatz Alle Ergebnisse in einer Messung Aufgrund des spektralen Messprinzips werden mit dem CAS 120 nicht nur die photometrischen sondern auch alle farbmetrischen und spektralen Kenngrößen in einer einzigen Messung ermittelt: Lichtstrom [lm] bzw. Lichtstärke [cd] Farbkoordinaten [x, y, z] und Farbtemperatur [K] Farbwiedergabeindex (CRI) Dominante, Schwerpunkt- und Peak-Wellenlänge [nm] Halbwertsbreite FWHM [nm] Durch die werksseitige Kalibrierung der Spektrometer zusammen mit dem Messadapter in den ISO zertifizierten Kalibrierlaboren von Instrument Systems ist stets eine hohe Genauigkeit der Messergebnisse des CAS 120 gewährleistet. Für die Bestromung und elektrischen Messungen hat Instrument Systems die 4-Quadranten-Stromquelle LSM 350 entwickelt. Dieses Gerät erlaubt besonders schnelle Messabläufe beim Test von Multichip-LEDs (z. B. RGB). Darüber hinaus können im LED-Tester die bekannten Sourcemeter der Serie 2400 und 2600 von Keithley eingesetzt werden. Die Tester-Software ermöglicht eine frei konfigurierbare Abfolge von optischen und elektrischen Messungen an LEDs mit bis zu 8 Chips. Alle Ergebnisse dieser Messungen können zur Klassifizierung der LEDs verwendet werden. Für das Waferprobing steht ein eigenes Wafermapping Modul zur Verfügung. Ein Hardware-Interface sorgt für den schnellen Austausch der Sortierergebnisse mit der Maschine. Diese Schnittstelle ist meist ohne zusätzlichen Programmieraufwand mit allen gängigen LED-Handlern oder Waferprobern verwendbar. Darüber hinaus bietet der LED-Tester mit dem COM Client eine Softwareschnittstelle, die eine freie Programmierung aller Abläufe gestattet. Der LED-Tester Der LED-Tester wurde als Komplettsystem konzipiert, das eine schnelle und problemlose Einbindung in unterschiedlichste Produktionsabläufe in der LED-Herstellung gewährleistet. Durch den modularen Aufbau kann der LED-Tester an spezifische Erfordernisse angepasst werden. Das CAS 120 fügt sich nahtlos in dieses System ein und ermöglicht insbesondere Anwendungen, bei denen Kosten und Testgeschwindigkeit im Vordergrund stehen. LED Tester-Software 5

6 Technische Spezifikationen Modell UV/VIS VIS Spektralbereich nm nm Detektor Back-Thinned CCD Back-Thinned CCD Pixelzahl 2048 x x 14 Spektralauflösung *1 2,7 nm 2,2 nm Datenpunktintervall 0,35 nm 0,3 nm Wellenlängengenauigkeit *2 +/- 0,3 nm +/- 0,3 nm Integrationszeit 4 msec 20 sec 4 msec 20 sec Linearität +/- 0,6% +/- 0,6% 7 x x x x x x 10-4 Streulicht breitbandig für Normlichtart A Strahlung *3 bei LED *4 mit Laser *4 LED-Messungen Messbereich Lichtstärke *5 1 mcd 5 kcd 1 mcd 5 kcd Messbereich Lichtstrom *6 1 mlm 3,3 klm 1 mlm 3,3 klm Messunsicherheit Lichtstärke *7 Messunsicherheit Lichtstrom *7 Messunsicherheit Dominante Wellenlänge *7 +/- 0,5 nm +/- 0,5 nm Messunsicherheit Farbort *7 +/- 0,002 +/- 0,002 5 x x 10 2 W/m 2 nm 3 x x 10 2 W/m 2 nm Spektralradiometrie Empfindlichkeitsbereich für Bestrahlungsstärke *8 Signalempfindlichkeit bei 1s Integrationszeit *8 8x 10-7 W/m 2 nm 5 x 10-7 W/m 2 nm Spektralradiometrische Genauigkeit *7 Farbortmessgenauigkeit bei Normlichtart A *7 +/- 0,002 +/- 0,002 Reproduzierbarkeit der Farbortmessung bei Normlicht A *7 +/- 0,0002 +/- 0,0002 Spektralphotometrie Basislinienrauschen *9 +/- 400 counts, oder +/- 2,5% Photometrische Transmissionsmessgenauigkeit +/- 1%T Basisliniendrift *10 0,3%/h Spektrograph Brennweite, Gitter ca. 120 mm f/3.5 / Plangitter Spalt Modelle UV/VIS und VIS : Standard: 100 μm; Optional: 50 μm Filterrad / Shutter Standard bei allen Modellen; Dichtefilter OD 1 4; Modell UV/VIS mit UV Dichtefiltern; Positionsüberwachung per Encoder Elektrische Daten AD-Wandler 16 Bit Auflösung PC-Interface USB 2.0 Triggerung Eingang: TLL steigende Flanke; Ausgang: 2 TTL Ausgänge (Software gesteuert), ein TTL Flash Impuls Sonstiges Maße (H, B, T) 147 x 343 x 317 mm 3 Stromversorgung Weitbereichseingang 100 VAC 240 VAC 50/60 Hz Leistungsaufnahme max. 35 VA Umgebungstemperatur C; max. 70% rf nicht-kondensierend Gewicht ca. 7 kg Gültige Normen erfüllt EN : (Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte) 6

7 Bestellinformationen Bestell-Nummer Beschreibung CAS Modell VIS; nm; 2048 Pixel back-illuminated CCD Detektor; 2,2 nm spektrale Auflösung (100 μm Spalt) CAS Modell UV-VIS; nm; 2048 Pixel back-illuminated CCD Detektor; 2,7 nm spektrale Auflösung (100 μm Spalt) CAS µm Spalt (statt Standard 100 µm Spalt) Messadapter für Produktionsanwendungen LED Lichtstärke-Messadapter für LEDs ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-414 und PLG-410; nm; gekürzte Version LED Lichtstärke-Messadapter für LEDs ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-424 und PLG-420; nm; gekürzte Version EKT-101 Einkoppeladapter Faserbündel mit 90 Strahlumlenkung; nm EKT-102 Einkoppeladapter Faserbündel mit 90 Strahlumlenkung; nm ISP ISP100 Ulbricht-Kugel Ulbricht-Kugel mit 100 mm Durchmesser, Faserbündelanschluss; nm; Version für die Montage an Handlermaschine oder Prober ISP ISP100 Ulbricht-Kugel Schutzglas für die Messöffnung der ISP Messadapter für den Laboreinsatz LED Averaged LED Intensity Einkoppeloptik, komplett für ILED-B (100 mm) und LED-Testfassungen mit Ø 25 mm; inkl. LED25-100, LED25-230, OFG-424 und PLG-420; nm LED Lichtstärke-Messadapter für LEDs; ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-414 und PLG-410; nm; mit Klemmung für LED-Testfassung LED Lichtstärke-Messadapter für LEDs; ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-424 und PLG-420; nm; mit Klemmung für LED-Testfassung ISP150L mm Ulbricht-Kugel, komplett für Lichstrommessungen an LEDs; Adapterplatte für 25 mm LED Testfassungen; Hilfslichtquelle; incl. OFG-414 und PLG-410; nm ISP150L mm Ulbricht-Kugel, komplett für Lichstrommessungen an LEDs; Adapterplatte für 25 mm LED Testfassungen; Hilfslichtquelle; incl. OFG-424 und PLG-420; nm Kalibrierungen CAL-120 Kalibrierung der Strahl- und Lichtstärke; Wellenlängenbereich VIS CAL-121 Kalibrierung der Strahl- und Lichtstärke; Wellenlängenbereich UV und VIS CAL-140 Kalibrierung des Lichtstroms; Absolutwert mit Referenz-LED an der Messöffnung der Kugel; Wellenlängenbereich VIS CAL-141 Kalibrierung des Lichtstroms; Absolutwert mit Referenz-LED an der Messöffnung der Kugel; Wellenlängenbereich UV und VIS Software SW-120 SpecWin Light Spektralsoftware für Windows XP/7; nur für MAS40/LED Station, CAS140B/CT und CAS120 SW-130 SpecWin Pro Spektralsoftware für Windows XP/7; unterstützt MAS40, CAS140B/CT, CAS120, SPECTRO 320, DTS 500, LEDGON SW-231 DLL Treiberprogramm für CAS140B/CT und CAS120; lauffähig unter Windows XP/7 SW-233 LabVIEW Treibersoftware; erfordert zusätzlich SW-231 *1 *2 *3 *4 *5 *6 *7 *8 Circawerte für 100 μm Standard Spalt. Bei optionalem 50 μm Spalt andere Werte. Gilt für Penray-Lampe oder Laser. Gemessen bei 400 nm in Kombination mit einem Langpass-Filter GG455 relativ zur Peakintensität der ungewichteten Spektraldaten. Gemessen in 150 nm Abstand links von der Peakwellenlänge, relativ zur Peakintensität der ungewichteten Spektraldaten. Gilt für ein Signal/Rausch-Verhältnis von 10:1, bei gelber LED mit 585 nm und mit LED-436 Adapter. Bei weißen LEDs liegen die Werte um den Faktor 20 bis 100 höher. Gilt für ein Signal/Rausch-Verhältnis von 10:1, bei gelber LED mit 585 nm und mit Ulbricht-Kugel ISP250. Bei weißen LEDs liegen die Werte um den Faktor 20 bis 100 höher. Unmittelbar nach Kalibrierung relativ zum Kalibrierstandard und ohne Dichtefilter. Die Fehlerangaben beziehen sich auf die zweifache Standardabweichung. Gemessen mit Einkoppeloptik EOP-120 und Faserbündel OFG-414, bei 600 nm Wellenlänge und Signal/Rauschverhältnis von 10:1, unter Einbeziehung der Dichtefilter und ohne Mittelwertbildung. *9 Bei kürzester Integrationszeit und bei counts Aussteuerung. *10 Gilt für 30 Minuten mit LS nach 1 Stunde Aufwärmzeit. Instrument Systems arbeitet kontinuierlich an der Weiterentwicklung der Produkte. Technische Änderungen sowie Irrtümer und Druckfehler begründen keinen Anspruch auf Schadenersatz. Im Übrigen gelten unsere Geschäftsbedingungen. 7

8 Wir bringen Qualität ans Licht. light measurement Instrument Systems GmbH Neumarkter Straße München Tel.: / Fax: /