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Lichtwinkeldetektor - Vorrichtung zur Messung des Einfallswinkels einer Strahlung

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Ref.-Nr. 5257

An der Ruhr-Universität Bochum wurde ein Verfahren zur Messung des Einfallwinkels eines Lichtstrahls relativ zur Siliziumoberfläche einer integrierten Schaltung mit einer Hochgenauigkeit (2-dimensional) von unter 1/100 Grad vorgestellt. Durch die präzise Bestimmung des Einfallswinkels ist die Innovation insbesondere für die Integration in einem Standard-CMOS-Prozess geeignet. Helligkeitsgradienten im einfallenden Lichtstrahl können vollständig kompensiert werden. Der Winkelerfassungsbereich liegt in beiden Raumrichtungen bei ca. +/- 70 Grad. Durch Verwendung mehrerer Sensoren kann der Bereich naturgemäß entsprechend erweitert werden.

Keywords: Sensorik, Messtechnik, Steuer- und Regelungstechnik, Nachführsysteme für Solaranlagen, Sensors, measurement, controller, tracking for solar panels

Im Gegensatz zum heutigen Stand der Technik, gestaltet sich die hier vorliegende Erfindung zur Lichtwinkelmessung als sehr einfach, robust, kompakt und ist darüber hinaus in der Produktion wesentlich preiswerter. Darüber hinaus arbeitet die Technologie ohne zusätzliche optische Komponenten und kann durch die sehr hohe Lichtempfindlichkeit auch noch bei sehr schwachen Lichtverhältnissen eingesetzt werden. Auch Fremdlichteinflüsse sind kompensierbar.

Vorteile

  • Kleine kompakte Bauart
  • Integrierbar in Standard CMOS- Technologie
  • Raumeinfalls- Winkelmessung, anteilig als x- und y-Komponente
  • Genauigkeit bis 1/100 Grad
  • Bei starken und schwachen Lichtverhältnissen einsetzbar
  • Umgebungslichtunabhängig
  • Keine extra Optik
  • Der Mindestabstand der Strahlungsquelle zur Chip-Oberfläche beträgt nur wenige Millimeter
  • Auch zur Detektion des Sonnenstandes geeignet
  • Gleichzeitige Lichtintensitätsmessung

Kommerzielle Anwendung

Die Erfindung findet durch die einfache und kostengünstige Lösung in Anwendungsgebieten wie dem Maschinenbau,  der KFZ-Industrie und Halbleiterindustrie seine Verwendung. Ein weiterer Bereich ist die Messtechnik und die Erfassung von Objektpositionen, wie sie beispielsweise in der Produktkontrolle von Bedeutung sind. Dabei kann sowohl die absolute Objektausrichtung von Objekten zueinander von Interesse sein, als auch deren relativer Veränderung zueinander. Ebenfalls kann die Technologie im Bereich Steuer- und Regelungstechnik bei intensitätsabhängigen Strahlungsempfängersystemen eingesetzt werden.

Potenzielle Anwendungsgebiete

  • Sensorik
  • Messtechnik
  • Steuer- und Regelungstechnik
  • Nachführsysteme für Solaranlagen

Aktueller Stand

Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet. Gern informieren wir Sie über den Verfahrensstand. Die Funktionalität wurde von den Erfindern komplett nachgewiesen, Muster wurden vermessen. Im Namen der Ruhr Universität Bochum bietet PROvendis interessierten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung und der Patentanmeldung an.


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