LEPTON® LWIR micro-warmtebeeldcamera-module

Radiometrische Lepton-modules geven gekalibreerde temperatuurwaarden per pixel, wat betekent dat ze de werkelijke objecttemperaturen kunnen meten (binnen een bepaald bereik en met een bepaalde nauwkeurigheid). Deze modules (bijv. Lepton 2.5 en Lepton 3.1R) bevatten een interne shutter en kalibratiegegevens om realtime temperatuurmetingen over de hele scène te leveren. Niet-radiometrische versies (bijv. Lepton 3.5 en Lepton UW) produceren een thermisch beeld waarbij pixelintensiteiten correleren met relatieve warmte, maar niet absoluut zijn gekalibreerd – ze zijn nuttig om warmtepatronen te zien, maar bij nauwkeurige temperatuurmetingen is een externe referentie of kalibratie nodig.

De Lepton-serie biedt twee basisresolutieconfiguraties: 80×60 pixels (soms Lepton 2.x genoemd) en 160×120 pixels (Lepton 3.x-modellen). De modules met 160×120-resolutie leveren een veel fijner thermisch beeld met vier keer zoveel pixels, waardoor je kleinere details kunt onderscheiden en een groter gebied met voldoende resolutie kunt afdekken. De 80×60-modules zijn weliswaar minder gedetailleerd, maar zeer kosteneffectief en voldoende voor basistaken in thermische detectie, zoals aanwezigheidsdetectie of het waarnemen van grotere warme/koude plekken. Beide typen hebben een vergelijkbare thermische gevoeligheid, maar de sensoren met hogere resolutie leveren, gecombineerd met hun kleinere pixel pitch (12 µm vs 17 µm bij de 80×60), een scherper en gedetailleerder thermisch beeld wanneer je dat nodig hebt.

Lepton-modules zijn verkrijgbaar met een reeks in de fabriek geconfigureerde lensopties voor het gezichtsveld (FOV), passend bij verschillende toepassingen. 50° FOV is een relatief smalle lens (standaard op sommige 80×60-units zoals Lepton 2.5) die op een kleiner gebied focust, wat nuttig kan zijn voor het richten op objecten op afstand of specifieke apparatuur. 57° FOV is een middelbreed beeld (gebruikelijk op Lepton 3.5) en biedt een balans tussen dekking en detail. 95° FOV is een groothoeklens (zoals op Lepton 3.1R) die ideaal is om grotere gebieden te bestrijken of meer van een scène in één keer vast te leggen – bijvoorbeeld in beveiligingscamera’s of bezettings­sensoren om een hele ruimte te monitoren. De breedste optie is 160° FOV op de Lepton UW; dit is een ultra-brede, fisheye-achtige lens die een uiterst brede scène vastlegt (zoals een volledige hemisfeer van 180°) – geweldig voor maximale dekking, maar met aanzienlijke vervorming en een lagere effectieve resolutie per oppervlak. Samengevat: een kleinere FOV-waarde (smalle lens) geeft een strakkere, verder weg liggende weergave met meer detail op een specifiek doel, terwijl een grotere FOV-waarde (groothoeklens) een breder gebied laat zien, wat nuttig is voor algemene monitoring of wanneer je zoveel mogelijk van de omgeving wilt afdekken.

Het integreren van een Lepton-cameramodule is eenvoudig. De module wordt aangesloten via een standaard 32-pins board-to-board-connector (compatibel met een Molex® 32-pin socket) en communiceert via SPI voor videodata en via een kleine I²C-like bus (CCI) voor besturingscommando’s. In de praktijk levert u de voeding (Lepton heeft enkele laagspanningsrails nodig, bijv. 2.8 V en 1.2 V) en sluit u de SPI-lijnen aan op uw microcontroller of processor om de live thermische videostream te ontvangen. De I²C-verbinding wordt gebruikt om commando’s te verzenden of de status op te vragen (bijvoorbeeld om kalibraties uit te voeren of instellingen te wijzigen). Voor ontwikkeling en prototyping gebruiken veel engineers een Lepton Breakout Board of een vergelijkbare adapter, die de pinnen van de Lepton doorverbindt naar beter toegankelijke aansluitingen (en vaak spanningsregelaars bevat) – zo kunt u de module snel testen op platforms zoals Raspberry Pi, Arduino of PC-interfaces voordat u deze in een custom PCB ontwerpt.

Ja – de Lepton is ontworpen om zeer energie-efficiënt te zijn, wat een van de redenen is dat hij populair is voor mobiele en handzame toepassingen. Tijdens normaal bedrijf verbruikt hij doorgaans rond de 150 mW of minder, wat vrij laag is voor een thermische imager. In stand-by of energiebesparende modi kan hij terugvallen tot slechts 4–5 mW (nagenoeg verwaarloosbaar, zodat u energie kunt besparen wanneer u niet actief beelden vastlegt). Wanneer de module een interne kalibratie uitvoert (wat bij radiometrische versies een mechanische shutter omvat), is er kortstondig een vermogens-/verbruikspiek tot ~650 mW, maar die duurt slechts ongeveer 0,5 seconde en treedt slechts af en toe op (u kunt de frequentie van deze kalibraties regelen). Al met al betekent het minimale stroomverbruik van Lepton dat hij lange tijd op een kleine batterij kan werken – ideaal voor IoT-sensoren op batterijen, drones, draagbare thermische camera’s en andere draagbare toepassingen.

De Lepton-modules kunnen een breed bereik aan scènetemperaturen detecteren, al hangen het exacte bereik en de nauwkeurigheid af van het model en of het radiometrisch is. Voor radiometrische Leptons (zoals 2.5 en 3.1R) omvat het typische gekalibreerde temperatuurbereik in High Gain mode ongeveer -10 °C tot +140 °C. Dat betekent dat deze camera’s temperaturen nauwkeurig meten van net onder het vriespunt tot ongeveer het kookpunt van water, wat de meeste normale omgevingen en temperatuurgebieden van mens/dier afdekt. Ze hebben ook een Low Gain mode (automatisch gebruikt bij hetere scènes) die het meetbare bereik uitbreidt tot ongeveer 450 °C – nuttig om zeer hete objecten zoals branden of machines te bekijken, zij het met een lagere gevoeligheid/nauwkeurigheid. Niet-radiometrische Leptons (3.5, UW) detecteren warmte eveneens ver in deze bereiken (je ziet zeer hete of zeer koude objecten in het beeld), maar omdat ze geen absolute temperatuurwaarden uitvoeren, interpreteer je alleen de relatieve intensiteiten. Het is ook goed om op te merken dat de bedrijfstemperatuur van de module (de omgevingstemperatuur waarin de camera zelf kan functioneren) doorgaans tussen ongeveer -10 °C en +80 °C ligt. Kortom: Lepton kan dagelijkse temperatuurscènes eenvoudig verwerken en meten, en zelfs extreme hitte tot enkele honderden graden Celsius in beperkte mate – wat indrukwekkend is gezien het minuscule formaat.