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Headerbild Lumineszenzsensor

Technologie von Lumineszenzsensoren

Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren er­ken­nen lu­mi­nes­zie­ren­de Mar­kie­run­gen, indem sie ein Ob­jekt mit UV-​Licht be­strah­len – un­ab­hän­gig von Mus­tern, Far­ben oder der Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit. Die in dem Ma­te­ri­al ent­hal­te­nen Lu­mi­no­pho­re wer­den durch das UV-​Licht an­ge­regt und re­flek­tie­ren sicht­ba­res Licht. Nimmt der Sen­sor das vorab ein­ge­lern­te Licht wahr, dann schal­tet er den Aus­gang.

Das ist Lu­mi­nes­zenz

Lu­mi­nes­zenz be­schreibt einen Pro­zess, wel­ches auf­grund einer che­mi­schen Re­ak­ti­on durch die Ab­sorp­ti­on von Strah­lungs­en­er­gie ab­ge­ge­ben wird.

Das sind Lu­mi­no­pho­re

Lu­mi­no­pho­re sind Stof­fe, die Licht emit­tie­ren, wenn sie mit kurz­wel­li­gem Licht (Wel­len­län­gen­be­reich zwi­schen 420 bis 750 nm) be­strahlt wer­den.
 

Das ist UV-​Licht

UV-​Licht oder auch ul­tra­vio­let­tes Licht liegt im Wel­len­be­reich bis 380 nm und ist für das mensch­li­che Auge nicht wahr­nehm­bar. 

Funk­ti­ons­wei­se von Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren

Funktionsweise Lumineszenzsensoren GIF
Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren sen­den UV-​Licht mit einer Wel­len­län­ge von etwa 375 nm aus, wel­ches für das mensch­li­che Auge nicht wahr­nehm­bar ist. Nun kommt der Ef­fekt der Lu­mi­nes­zenz zum Vor­schein: Trifft das aus­ge­sen­de­te UV-​Licht auf einen fluo­res­zie­ren­den Stoff, wird die­ser an­ge­regt und be­ginnt zu strah­len.

Lu­mi­no­pho­re sind Pig­men­te, die durch UV-​Licht zum Leuch­ten an­ge­regt wer­den. Gleich­zei­tig wan­delt die fluo­res­zie­ren­de Sub­stanz das UV-​Licht in lang­wel­li­ges, für das mensch­li­che Auge sicht­ba­res Licht (in einem Wel­len­län­gen­be­reich von 420 bis 750 nm), um. Das zu­rück­ge­strahl­te Licht wird von Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren emp­fan­gen und ver­ar­bei­tet.

Wich­tig hier­bei ist, dass Er­re­ger­fre­quenz und Emit­tier­fre­quenz über­ein­stim­men. Die­ses zu­rück­ge­wor­fe­ne Licht be­tä­tigt den Re­flex­tas­tern, ein Aus­gangs­si­gnal an eine Steue­rung zu sen­den.

So be­ein­flus­sen Fil­ter das Er­geb­nis

Mit einem Fil­ter wer­den be­stimm­te Wel­len­län­gen­be­rei­che un­ter­drückt, wes­halb Licht nur in einem be­stimm­ten Be­reich den Emp­fän­ger er­reicht. Der Ein­satz eines Fil­ters hat den Vor­teil, dass sich stö­ren­de Hin­ter­grund­lu­mi­nes­zen­zen aus­blen­den las­sen. Der Lu­mi­nes­zenz­re­flex­tas­ter P1PA00x ist in zwei un­ter­schied­li­chen Ver­sio­nen er­hält­lich, die sich durch den Emp­fangs­fil­ter un­ter­schei­den.

Farbspektrum

Er­ken­nung ver­schie­den­far­bi­ger Lu­mi­nes­zen­zen

Der Lu­mi­nes­zenz­sen­sor P1PA001 be­sitzt einen blau-​durchlässigen Emp­fangs­fil­ter. Mit die­sem Sen­sor kön­nen Wel­len­län­gen im Be­reich von 420 bis 750 nm er­kannt wer­den. Ein Bei­spiel aus der Pra­xis ist die Er­ken­nung von Bei­pack­zet­teln in der Phar­ma­in­dus­trie. Das weiße Pa­pier des Bei­pack­zet­tels ent­hält op­ti­sche Auf­hel­ler, die unter der Be­strah­lung mit UV-​Licht blau auf­leuch­ten und vom Sen­sor er­fasst wer­den. 

Er­ken­nung von Mar­ken auf lu­mi­nes­zen­ten Ob­jek­ten

Der Lu­mi­nes­zenz­sen­sor P1PA002 hat einen Emp­fangs­fil­ter mit dem Wel­len­län­gen im Be­reich von 570 bis 750 nm er­fasst wer­den. Durch den ein­ge­schränk­ten Emp­fangs­be­reich er­kennt der Sen­sor zu­ver­läs­sig grüne, gelbe oder rote Mar­ken auf lu­mi­nes­zie­ren­den Ob­jek­ten und Ma­te­ria­li­en. Mit dem Sen­sor kön­nen grün bis rote Mar­kie­run­gen auf Pa­pie­ren de­tek­tiert wer­den, das blau-​leuchtende Pa­pier wird nicht er­kannt.

Lu­mi­nes­zie­ren­de Mar­kie­run­gen aus zwei Blick­win­keln

Die Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren er­ken­nen lu­mi­nes­zie­ren­de Mar­ken, un­ab­hän­gig von der Menge an ent­hal­te­nen Lu­mi­no­pho­ren. Mit einem klei­nen, prä­zi­sen Licht­fleck wer­den auch kleins­te Mar­kie­run­gen in ver­schie­den­far­bi­gen Lu­mi­nes­zen­zen si­cher er­kannt.
Flasche ohne lumineszierende Markierung
Flasche mit sichtbarer lumineszierende Markierung

Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren zur Er­ken­nung vie­ler Ma­te­ria­li­en

Un­ab­hän­gig von Tex­tur, Farbe oder Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit kön­nen Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren lu­mi­nes­zie­ren­de Mar­kie­run­gen auf vie­len Ob­jek­ten er­ken­nen.
Materialien mit natürlichen Luminophoren

Ma­te­ria­li­en mit na­tür­li­chen Lu­mi­no­pho­ren

Na­tür­li­che Lu­mi­no­pho­re sind zum Bei­spiel in wei­ßem Pa­pier ent­hal­ten. Die­ses leuch­tet unter der Be­strah­lung mit UV-​Licht blau auf und kann vom Lu­mi­nes­zenz­sen­sor P1PA001 durch sei­nen blau-​durchlässigen Emp­fangs­fil­ter de­tek­tiert wer­den.

Materialien mit natürlichen Luminophoren

Ma­te­ria­li­en ohne na­tür­li­che Lu­mi­no­pho­re

Lu­mi­no­pho­re kön­nen na­he­zu allen Ma­te­ria­li­en künst­lich hin­zu­ge­fügt wer­den. Da Lu­mi­no­pho­re für das mensch­li­che Auge nicht sicht­bar sind, be­ein­träch­ti­gen sie somit nicht die Optik des Pro­dukts.

Farb- und Kontrastunterschiede

Farb- und Kon­trast­un­ter­schie­de

Für die Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren haben ver­schie­de­ne Far­ben oder Kon­tras­te von Ober­flä­chen keine Aus­wir­kung auf die De­tek­ti­on von lu­mi­nes­zie­ren­den Mar­kie­run­gen.

Farb- und Kontrastunterschiede

Star­ke und schwa­che Be­leuch­tung

Die zu­ver­läs­si­ge Er­ken­nung einer lu­mi­nes­zie­ren­den Mar­kie­rung mit­tels UV-​Licht wird durch eine star­ke oder schwa­che Um­ge­bungs­be­leuch­tung nicht be­ein­flusst.

Ein­satz­mög­lich­kei­ten von Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren

Die in­tel­li­gen­ten Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren sind in vie­len Bran­chen und In­dus­trien viel­sei­tig ein­setz­bar.

An­we­sen­heits­kon­trol­le

Anwendungsbeispiel Anwesenheitskontrolle

Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren er­ken­nen zu­ver­läs­sig die An­we­sen­heit ver­schie­de­ne Me­di­en, wie zum Bei­spiel Leim, Öl, Tinte oder Schmier­stoff. Auch die An­we­sen­heit von Bei­pack­zet­teln bei Phar­ma­pro­duk­ten wird durch den Sen­sor si­cher­ge­stellt.

Kon­trol­le von Eti­ket­ten

Anwendungsbeispiel Kontrolle von Etiketten

Die Kon­trol­le von Eti­ket­ten auf Le­bens­mit­tel­do­sen, Fla­schen, Phar­ma­pro­duk­ten sowie auf an­de­ren Pro­duk­ten wird durch Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren über­nom­men. 

Pla­gi­ats­er­ken­nung und Qua­li­täts­kon­trol­le

Anwendungsbeispiel Plagiatserkennung Qualitätskontrolle

Die Echt­heit von Pro­duk­ten und Ma­te­ria­li­en kann mit Lu­mi­nes­zenz­sen­so­ren nach­ge­wie­sen wer­den. Auch die Qua­li­tät von Holz wird durch die De­tek­ti­on von Ast­lö­chern kon­trol­liert.

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