CAS 120 CCD Array Spektrometer

Wir bringen Qualität ans Licht.

Mit dem neuen CAS 120 ist es jetzt noch attraktiver, die bewährte Messtechnik von Instrument Systems in preis-sensitiven 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 Produktionsein-satz. 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 (360 – 830 nm) und UV-VIS (200 – 800 nm) verfügbar.

Lösungen für Labor und Produktion

Wie alle Spektrometer von Instrument Systems fügt sich auch das CAS 120 in das modulare Konzept der Mess-systeme 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 Qualitätssiche-rung sowie Forschung und Entwicklung effizient eingesetzt werden. Das integrierte Dichtefilterrad und der Dunkelstrom-Shutter ermöglichen ferner vollautomatisierte Messungen über einen weiten Intensitätsbereich.

Vielseitige Softwareunterstützung

Für den Einsatz in der Produktion und für automati-sierte Messplätze stellt Instrument Systems eine DLL sowie einen LabVIEW®-Treiber zur Verfügung. In den Softwarepaketen ist bereits die komplette Berechnung von photometrischen, radiometrischen und farbmetri-schen Größen enthalten. Die Integration in bestehende Produktionsanlagen kann damit schnell und unkompli-ziert umgesetzt werden. Noch einfacher wird es bei der Verwendung der LED-Tester Software, die alle wichtigen Funktionen zur Definition von Testabläufen und Sortie-rung von LEDs bereitstellt.

Spektrale Analysesoftware SpecWin Pro

Das leistungsstarke Spektrometer: genau, schnell und vielseitig

Die Merkmale auf einen Blick

Präzisionsspektrograph mit integriertem

Dichtefilterrad (OD 1 – 4)

Shutter für automatische Dunkelstrom-

korrektur

2048 x 14 Pixel Back-Illuminated

CCD-Detektor, 16 bit ADC

Kurze Integrationszeiten bis zu 4 ms

USB-Interface mit Hardware-Trigger

2

Für die vielfältigen Aufgaben im Labor wurden die Spek-tral-Software Pakete SpecWin Pro und SpecWin Light entwickelt. In beiden stehen umfangreiche Funktionen zur Analyse und Dokumentation der Messergebnisse zur Verfügung.

Der bewährte optische Aufbau Das Herz des CAS 120 bildet ein Crossed-Czerny-Turner Spektrograph mit integriertem Dichtefilterrad und Dunkelstrom-Shutter. Seine besonders gute Streulicht-unterdrückung und spektrale Auflösung garantiert dabei höchste optische Genauigkeit.

Optischer Aufbau des CAS 120 mit optimiertem Crossed-Czerny-Turner Spektrograph

Back-Illuminated CCD-Detektor

Für alle Modelle wird ein Back-Thinned CCD-Flächensen-sor mit 2048 x 14 Pixel verwendet. Dieser Sensor bietet eine hohe Messempfindlichkeit sowie einen großen Dy-namikbereich. 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.

Spektrale Empfindlichkeitsfunktionen Back-Thinned CCD und Front-Illuminated CCD

Back-Thinned CCD-Detektoren weisen ferner eine deutlich bessere Signalempfindlichkeit im kurzwelligen

Spektralbereich (Blue Response) auf als dies bei her-kömmlichen 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.

Stabil auch ohne Kühlung

Ein wesentlicher Kostenfaktor bei High-End Array-Spek-trometern 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 inno-vativer Algorithmus erkennt durch Temperaturänderungen hervorgerufene Dunkelstromänderungen und kompensiert diese automatisch. Somit sind stabile und zuverlässige Messergebnisse auch ohne kostspielige Kühlung des Detektors garantiert.

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 Posi-tionierung 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 Dunkelstrom-Shutters, der für einen vollautomatischen Dunkel- stromabgleich des CCD-Detektors sorgt.

USB-Schnittstelle und Hardware-Trigger

Das CAS 120 verfügt über eine zuverlässige, anschraub-bare USB-Schnittstelle, die bei Instrument Systems auch auf härteste Produktionsbedingungen hin getes-tet wurde. Eine TTL-Triggerschnittstelle sorgt für ein präzises Timing und die Synchronisation mit anderen Geräten, was für genaue Messergebnisse bei schnellen Produktionstests unerlässlich ist.

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Qua

ntum

eff

icie

ncy

(%)

200 400 600 800 1000 1200 (nm)

BACK- thinned CCD

KMPDB0038EA

Spectral Response (CCD Area Image Sensors)

Front-illuminated CCD

3

Vielfältige Anwendungen:Vom Labor zur LED-ProduktionDas CAS 120 kann in allen Bereichen der Messung von LEDs, OLEDs und Solid-State-Lighting Produkten her-vorragend verwendet werden. Zum einen ermöglicht die umfangreiche Zubehörpalette den Ausbau des Spektro-meters zu einem universellen Labormessplatz.

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

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 Se-rie. 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.

LED 25-430 für Lichtstärkemessungen nach CIE 127

Labormessplatz für LEDs

4

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 arbei-tet 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.

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 17025 zertifi- zierten Kalibrierlaboren von Instrument Systems ist stets eine hohe Genauigkeit der Messergebnisse des CAS 120 gewährleistet.

Der LED-Tester

Der LED-Tester wurde als Komplettsystem konzipiert, das eine schnelle und problemlose Einbindung in unter-schiedlichste Produktionsabläufe in der LED-Herstellung gewährleistet. Durch den modularen Aufbau kann der LED-Tester an spezifische Erfordernisse angepasst wer-den. Das CAS 120 fügt sich nahtlos in dieses System ein und ermöglicht insbesondere Anwendungen, bei denen Kosten und Testgeschwindigkeit im Vordergrund stehen.

LED-Tester

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 ein-gesetzt werden.

Die Tester-Software ermöglicht eine frei konfigurierbare Abfolge von optischen und elektrischen Messungen an LEDs mit bis zu 8 Chips. Alle Ergebnisse dieser Mes-sungen können zur Klassifizierung der LEDs verwendet werden. Für das Waferprobing steht ein eigenes Wafer-mapping Modul zur Verfügung.

Ein Hardware-Interface sorgt für den schnellen Aus-tausch der Sortierergebnisse mit der Maschine. Diese Schnittstelle ist meist ohne zusätzlichen Programmier-aufwand mit allen gängigen LED-Handlern oder Wafer-probern verwendbar. Darüber hinaus bietet der LED-Tes-ter mit dem COM Client eine Softwareschnittstelle, die eine freie Programmierung aller Abläufe gestattet.

LED Tester-Software

5

Technische SpezifikationenModell UV/VIS VIS

Spektralbereich 200 – 800 nm 360 – 830 nm

Detektor Back-Thinned CCD Back-Thinned CCD

Pixelzahl 2048 x 14 2048 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%

Streulicht

breitbandig für Normlichtart A Strahlung *3 7 x 10-4 5 x 10-4

bei LED *4 5 x 10-4 5 x 10-4

mit Laser *4 1 x 10-4 1 x 10-4

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 +/- 4% +/- 4%

Messunsicherheit Lichtstrom *7 +/- 4% +/- 4%

Messunsicherheit Dominante Wellenlänge *7 +/- 0,5 nm +/- 0,5 nm

Messunsicherheit Farbort *7 +/- 0,002 +/- 0,002

Spektralradiometrie

Empfindlichkeitsbereich für Bestrahlungsstärke *8 5 x 10-8 – 5 x 102 W/m2nm 3 x 10-8 – 3 x 102 W/m2nm

Signalempfindlichkeit bei 1s Integrationszeit *8 8 x 10-7 W/m2nm 5 x 10-7 W/m2nm

Spektralradiometrische Genauigkeit *7 +/- 4% +/- 4%

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 mm3

Stromversorgung Weitbereichseingang 100 VAC – 240 VAC 50/60 Hz

Leistungsaufnahme max. 35 VA

Umgebungstemperatur 15 – 35°C; max. 70% rF nicht-kondensierend

Gewicht ca. 7 kg

Gültige Normen erfüllt EN 61010-1:2002-08 (Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte)

6

*1 Circawerte für 100 μm Standard Spalt. Bei optionalem 50 μm Spalt andere Werte. *2 Gilt für Penray-Lampe oder Laser. *3 Gemessen bei 400 nm in Kombination mit einem Langpass-Filter GG455 relativ zur Peakintensität der ungewichteten Spektraldaten.*4 Gemessen in 150 nm Abstand links von der Peakwellenlänge, relativ zur Peakintensität der ungewichteten Spektraldaten.*5 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.*6 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.*7 Unmittelbar nach Kalibrierung relativ zum Kalibrierstandard und ohne Dichtefilter. Die Fehlerangaben beziehen sich auf die zweifache Standardabweichung.*8 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 30.000 counts Aussteuerung. *10 Gilt für 30 Minuten mit LS100-130 nach 1 Stunde Aufwärmzeit.

BestellinformationenBestell-Nummer Beschreibung

CAS120-151 Modell VIS; 360 – 830 nm; 2048 Pixel back-illuminated CCD Detektor; 2,2 nm spektrale Auflösung (100 μm Spalt)

CAS120-152 Modell UV-VIS; 200 – 800 nm; 2048 Pixel back-illuminated CCD Detektor; 2,7 nm spektrale Auflösung (100 μm Spalt)

CAS120-330 50 µm Spalt (statt Standard 100 µm Spalt)

Messadapter für Produktionsanwendungen

LED-433-15 Lichtstärke-Messadapter für LEDs ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-414 und PLG-410; 380 – 1600 nm; gekürzte Version

LED-434-15 Lichtstärke-Messadapter für LEDsILED-B (0,01 sr); incl. OFG-424 und PLG-420; 190 – 1350 nm; gekürzte Version

EKT-101 EinkoppeladapterFaserbündel mit 90° Strahlumlenkung; 280 – 2500 nm

EKT-102 EinkoppeladapterFaserbündel mit 90° Strahlumlenkung; 190 – 1350 nm

ISP100-130 ISP100 Ulbricht-KugelUlbricht-Kugel mit 100 mm Durchmesser, Faserbündelanschluss; 240 – 2600 nm; Version für die Montage an Handlermaschine oder Prober

ISP100-140 ISP100 Ulbricht-KugelSchutzglas für die Messöffnung der ISP100-130

Messadapter für den Laboreinsatz

LED25-430 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; 220 – 1350 nm

LED-436-15 Lichtstärke-Messadapter für LEDs; ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-414 und PLG-410; 380 – 1600 nm; mit Klemmung für LED-Testfassung

LED-437-15 Lichtstärke-Messadapter für LEDs; ILED-B (0,01 sr); incl. OFG-424 und PLG-420; 190 – 1350 nm; mit Klemmung für LED-Testfassung

ISP150L-250 150 mm Ulbricht-Kugel, komplett für Lichstrommessungen an LEDs; Adapterplatte für 25 mm LED Testfassungen; Hilfslichtquelle; incl. OFG-414 und PLG-410; 380 – 1600 nm

ISP150L-251 150 mm Ulbricht-Kugel, komplett für Lichstrommessungen an LEDs; Adapterplatte für 25 mm LED Testfassungen; Hilfslichtquelle; incl. OFG-424 und PLG-420; 240 – 1350 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

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

Instrument Systems GmbH Neumarkter Straße 8381673 MünchenTel.: +49 89/45 49 43-0Fax: +49 89/45 49 43-11 E-Mail: info@instrumentsystems.dewww.instrumentsystems.de b

_cas

120_d

e_V2.1

Wir bringen Qualität ans Licht.