Flir LEPTON LWIR Micro Wärmebildmodul
- Technologie
- OEM Infrarot-Kameramodule
- Partner
- Teledyne FLIR
Der Teledyne Flir Lepton ist ein radiometrisch messendes Mikrowärmebildmodul. Jedes Pixel erfaßt Strahlungswerte, die als Temperatur darstellbar sind.
Eigenschaften
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Mehrere Auflösungsoptionen (80×60 oder 160×120) – Wählen Sie zwischen Modulen mit niedrigerer Auflösung für einfache thermische Detektion oder Modulen mit höherer Auflösung für mehr Bilddetails. Ausgewählte Modelle sind radiometrisch, d. h. sie geben pro Pixel genaue Temperaturwerte für eine präzise Überwachung aus.
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Hohe thermische Empfindlichkeit (< 50 mK NETD) – Da die Lepton-Module kleinste Temperaturunterschiede erkennen können, erfassen sie feine thermische Details und subtile Temperaturänderungen, die typische Thermopile-Array-Sensoren übersehen würden. Diese hohe Empfindlichkeit führt zu klareren Bildern und einer zuverlässigeren Erkennung kleiner Wärmeanomalien.
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Großer Dynamikbereich der Szene (bis zu 450 °C) – Je nach Modell kann Lepton Szenen von Temperaturen unter 0 °C bis hin zu 450 °C messen. Dieser große Temperaturbereich eignet sich für vielfältige Anwendungen – von der Überwachung raumbezogener Temperaturschwankungen bis hin zum Erkennen von Hochtemperaturereignissen wie elektrischen Fehlern oder Bränden.
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Integrierte Signalverarbeitung – Die integrierte digitale Verarbeitung des Wärmebildes liefert ein optimiertes, stabilisiertes Wärmebild, ohne dass externe Prozessoren erforderlich sind. Jedes Modul übernimmt Funktionen wie automatische Verstärkungsregelung und Korrektur der Nichtuniformität intern (einschließlich eines integrierten Shutters bei den meisten Modellen zur Selbstkalibrierung), was die Integration vereinfacht und eine gleichbleibende Bildqualität sicherstellt.
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Mehrere Objektiv-FOV-Optionen (50°, 57°, 95°, 160°) – Mit verschiedenen integrierten Objektiven bieten Lepton-Module unterschiedliche horizontale field-of-view (FOV)-Winkel – von schmalen 50° bis zu ultraweiten 160°. Diese Flexibilität ermöglicht es, ein schmales FOV für die detailreichere Erfassung entfernter Ziele zu wählen oder ein Weitwinkelobjektiv, um große Bereiche (ideal für Anwesenheitserkennung oder Überwachung) in einer einzigen Aufnahme abzudecken.
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Ultrakompakte Baugröße (~10,5 × 12,7 × 7,2 mm) – Mit Abmessungen in der Größenordnung von nur einem Kubikzentimeter ist ein Lepton-Modul extrem klein. Die winzige Stellfläche und das geringe Gewicht (~0,9 g ohne Sockel) ermöglichen den Einbau in platzkritischen Designs und tragbaren Geräten, in die herkömmliche Wärmebildkameras niemals passen würden.
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Geringer Stromverbrauch (~150 mW) – Lepton-Module benötigen nur sehr wenig Leistung und eignen sich dadurch ideal für batteriebetriebene und Wearable-Anwendungen. Der typische Leistungsbedarf liegt im Betrieb bei nur etwa 0,15 W; im Standby-Modus werden zur Energieeinsparung weniger als 5 mW verbraucht, wenn der Sensor nicht aktiv ist. Selbst während eines automatischen Shutter-Ereignisses zur Kalibrierung (Dauer ~0,5 s) steigen die Leistungspeaks nur kurzzeitig auf ~650 mW, sodass die Akkulaufzeit kaum beeinflusst wird. Zusätzlich arbeitet das Modul mit den üblichen Versorgungsschienen mobiler Geräte (z. B. 2,8 V und 1,2 V), was die Einbindung in Handheld- oder Wireless-Produkte vereinfacht.
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Zuverlässigkeit für hohe Stückzahlen – Die Lepton-Serie ist weltweit in Millionen Stück im Feldeinsatz erprobt und wird in Großserie mit strenger Qualitätskontrolle gefertigt. Sie nutzt robuste Fertigungs- und Prüfstandards, wie sie aus der Unterhaltungselektronik bekannt sind, und stellt so sicher, dass jedes Modul auch bei großen Rollouts eine konsistente Performance und langfristige Zuverlässigkeit liefert. Diese nachgewiesene Erfolgsbilanz hilft, Entwicklungsrisiken für neue Produkte zu reduzieren.
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NDAA-konformes, ITAR-freies Design – Lepton-Module erfüllen zentrale behördliche/kommerzielle Compliance-Anforderungen. Sie sind NDAA compliant, d. h. für den Einsatz in US-bezogenen Regierungsprojekten zugelassen (nicht von gelisteten/gesperrten Unternehmen gefertigt), und ITAR-free, was Export- und Importbeschränkungen deutlich erleichtert. Integratoren können Lepton-basierte Produkte damit weltweit ohne große regulatorische Hürden einsetzen – und mit Vertrauen in die Sicherheit der Lieferkette.
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Umfassende Integrationsunterstützung – Umfangreiche Entwicklungsressourcen helfen, Designzyklen zu verkürzen. OEMs erhalten Zugriff auf detaillierte Datenblätter, elektrische/mechanische Zeichnungen sowie ein vollständiges Integrationstoolkit mit Application Notes, Softwaretreibern und Referenz-Source-Code für Plattformen wie Windows, Linux, Raspberry Pi und BeagleBone. Zusätzlich gibt es ein dediziertes Support-Center und eine Knowledge Base zur Unterstützung bei Fehlersuche und Best Practices. Dieses umfassende Support-Ökosystem ermöglicht es Entwicklungsteams, das Lepton-Modul schneller und mit geringerem Engineering-Aufwand zu integrieren.
Verfügbare Modellvariationen
Alle verfügbaren Varianten und ein Vergleich ihrer Spezifikationen
| Modell | Auflösung [Px] (Pitch) | HFOV | Radiometrie | Größe [mm] |
|---|---|---|---|---|
Lepton 2.5 | 80 x 60 (17µm) | 50° | Yes | 11,8 x 12,7 x 7,2 |
Lepton FS | 160 x 120 (12µm) | 56° | No | 10,5 × 12,7 × 7,1 |
Lepton 3.5 | 160 x 120 (12µm) | 56° | Yes | 10,5 × 12,7 × 7,1 |
FAQs
für Flir LEPTON LWIR Micro Wärmebildmodul
Radiometrische Lepton-Module geben kalibrierte Temperaturwerte für jedes Pixel aus, das heißt, sie können tatsächliche Objekttemperaturen messen (innerhalb eines bestimmten Bereichs und mit einer bestimmten Genauigkeit). Diese Module (z. B. Lepton 2.5 und Lepton 3.1R) enthalten einen internen Shutter sowie Kalibrierdaten, um in Echtzeit Temperaturwerte über die gesamte Szene bereitzustellen. Nicht-radiometrische Versionen (z. B. Lepton 3.5 und Lepton UW) erzeugen ein Wärmebild, bei dem die Pixelintensitäten mit der relativen Wärme korrelieren, jedoch nicht absolut kalibriert sind – sie eignen sich zum Erkennen von Wärmemustern, für präzise Temperaturmessungen wäre jedoch eine externe Referenz oder Kalibrierung erforderlich.
Die Lepton-Serie bietet zwei grundlegende Auflösungskonfigurationen: 80×60 Pixel (manchmal als Lepton 2.x bezeichnet) und 160×120 Pixel (Lepton 3.x-Modelle). Die Module mit 160×120 Auflösung liefern ein deutlich feineres Wärmebild mit viermal so vielen Pixeln, sodass sich kleinere Details erkennen lassen und eine größere Fläche mit ausreichender Auflösung abgedeckt werden kann. Die 80×60 Module sind zwar weniger detailreich, dafür jedoch äußerst kosteneffizient und für grundlegende Aufgaben der Wärmedetektion wie Anwesenheitserkennung oder das Erkennen größerer Hot-/Cold-Spots ausreichend. Beide Typen haben eine ähnliche thermische Empfindlichkeit, aber die Sensoren mit höherer Auflösung liefern – zusammen mit ihrem kleineren Pixelabstand (12 µm gegenüber 17 µm beim 80×60) – bei Bedarf ein schärferes und detaillierteres Wärmebild.
Lepton-Module sind mit einer Reihe werkseitig konfigurierter Objektivoptionen für das Sichtfeld (FOV) erhältlich, um unterschiedlichen Anwendungen gerecht zu werden. 50° FOV ist ein relativ enges Objektiv (Standard bei einigen 80×60-Varianten wie Lepton 2.5) und fokussiert auf einen kleineren Bereich, was für das Erfassen weit entfernter Objekte oder bestimmter Geräte nützlich sein kann. 57° FOV ist ein mittelbreites Sichtfeld (häufig bei Lepton 3.5) und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Abdeckung und Detailgrad. 95° FOV ist ein Weitwinkelobjektiv (wie bei Lepton 3.1R), ideal, um größere Bereiche abzudecken oder mehr von einer Szene auf einmal zu erfassen – zum Beispiel in Sicherheitskameras oder Belegungssensoren zur Überwachung eines ganzen Raums. Die weiteste Option ist 160° FOV beim Lepton UW; hierbei handelt es sich um ein ultraweites, fisheye-ähnliches Objektiv, das eine extrem große Szene erfasst (z. B. eine gesamte 180°-Halbkugel) – hervorragend für maximale Abdeckung, allerdings mit deutlicher Verzerrung und geringerer effektiver Auflösung pro Fläche. Zusammengefasst gilt: Eine kleinere FOV-Zahl (enges Objektiv) liefert einen engeren, weiter entfernten Bildausschnitt mit mehr Detail auf einem spezifischen Ziel, während eine größere FOV-Zahl (Weitwinkelobjektiv) einen größeren Bereich erfasst, was für die allgemeine Überwachung nützlich ist oder wenn möglichst viel der Umgebung abgedeckt werden soll.
Die Integration eines Lepton-Kameramoduls ist unkompliziert. Das Modul wird über einen standardmäßigen 32-poligen Board-to-Board-Steckverbinder angeschlossen (kompatibel mit einer Molex® 32-pin socket) und kommuniziert über SPI für Videodaten sowie über einen kleinen I²C-like bus (CCI) für Steuerbefehle. In der Praxis versorgen Sie das Modul mit Spannung (Lepton benötigt einige Niederspannungs-Versorgungsschienen, z. B. 2.8 V und 1.2 V) und verbinden die SPI-Leitungen mit Ihrem Mikrocontroller oder Prozessor, um den Live-Thermalvideostream zu empfangen. Die I²C-Verbindung wird verwendet, um Befehle zu senden oder den Status abzufragen (z. B. um Kalibrierungen durchzuführen oder Einstellungen zu ändern). Für Entwicklung und Prototyping verwenden viele Ingenieure ein Lepton Breakout Board oder einen ähnlichen Adapter, der die Pins des Lepton auf besser zugängliche Anschlüsse herausführt (und oft Spannungsregler enthält) – so lässt sich das Modul auf Plattformen wie Raspberry Pi, Arduino oder PC-Schnittstellen schnell testen, bevor es in ein kundenspezifisches PCB-Design übernommen wird.
Ja – der Lepton ist auf sehr hohe Energieeffizienz ausgelegt, was einer der Gründe für seine Beliebtheit in mobilen und tragbaren Anwendungen ist. Im Normalbetrieb nimmt er typischerweise etwa 150 mW Leistung oder weniger auf – das ist für einen Wärmebildsensor sehr wenig. Im Standby- bzw. Niedrigleistungsmodus begnügt er sich mit nur 4–5 mW (praktisch vernachlässigbar, sodass Sie Energie sparen können, wenn keine Bilder aktiv erfasst werden). Wenn das Modul eine interne Kalibrierung durchführt (bei radiometrischen Versionen mit mechanischem Shutter), kommt es kurzzeitig zu einem Leistungssprung von bis zu ~650 mW; dieser dauert jedoch nur etwa 0,5 Sekunden und tritt nur gelegentlich auf (die Häufigkeit dieser Kalibrierungen lässt sich steuern). Insgesamt bedeutet die sehr geringe Leistungsaufnahme des Lepton, dass er über lange Zeit mit einer kleinen Batterie betrieben werden kann – ideal für batteriebetriebene IoT-Sensoren, Drohnen, tragbare Wärmebildkameras und andere portable Anwendungen.
Die Lepton-Module können einen breiten Bereich an Szenentemperaturen erfassen, wobei der genaue Bereich und die Genauigkeit vom Modell und davon abhängen, ob es sich um eine radiometrische Version handelt. Bei radiometrischen Leptons (wie 2.5 und 3.1R) liegt der typische kalibrierte Temperaturmessbereich im High Gain mode bei ungefähr -10 °C bis +140 °C. Das bedeutet, dass diese Kameras Temperaturen von knapp unter dem Gefrierpunkt bis etwa zum Siedepunkt von Wasser präzise messen – und damit die meisten üblichen Umgebungen sowie Temperaturbereiche von Mensch und Tier abdecken. Zusätzlich gibt es einen Low Gain mode (der beim Blick auf heißere Szenen automatisch verwendet wird), der den messbaren Bereich auf bis zu etwa 450 °C erweitert – nützlich zur Betrachtung sehr heißer Objekte wie Brände oder Maschinen, allerdings bei geringerer Empfindlichkeit/Genauigkeit. Nicht-radiometrische Leptons (3.5, UW) erkennen Wärme ebenfalls weit in diesen Bereichen (sehr heiße oder sehr kalte Objekte sind im Bild sichtbar), aber da sie keine absoluten Temperaturwerte ausgeben, interpretieren Sie lediglich die relativen Intensitäten. Außerdem ist zu beachten, dass die operating temperature des Moduls (also die Umgebungstemperatur, in der die Kamera selbst betrieben werden kann) typischerweise zwischen etwa -10 °C und +80 °C liegt. Zusammengefasst kann Lepton alltägliche Temperaturszenen problemlos erfassen und messen und sogar extreme Hitze bis in den Bereich von einigen hundert Grad Celsius in begrenztem Umfang abdecken – was angesichts der winzigen Baugröße beeindruckend ist.
