Ungekühlte LWIR-Wärmebildgebung gewinnt in der Industrie an Bedeutung

In Umgebungen, in denen herkömmliche Bildverarbeitungssysteme versagen – völlige Dunkelheit, rauchgefüllte Räume oder widrige Wetterbedingungen – bieten ungekühlte Langwellen-Infrarot-Wärmebildkameras (LWIR) eine unverzichtbare Lösung. Diese Geräte erfassen die von Objekten emittierte Infrarotstrahlung und wandeln sie in sichtbare Wärmebilder um, die wichtige Details offenbaren, die für das bloße Auge unsichtbar sind.

Alle Objekte über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) emittieren Infrarotstrahlung, wobei LWIR-Sensoren speziell Wellenlängen zwischen 8 und 14 μm erfassen. Dieser Bereich bietet im Vergleich zu anderen Infrarotbändern eine bessere Durchdringung der Atmosphäre durch Rauch, Nebel und Staub.

Der Wärmebildmarkt nutzt hauptsächlich LWIR- und Mittelwellen-Infrarot-Technologien (MWIR), jede mit unterschiedlichen Eigenschaften:

• LWIR-Vorteile:Geringere Kosten (keine kryogene Kühlung erforderlich), bessere Leistung unter feuchten Bedingungen und breitere kommerzielle Anwendbarkeit.
• MWIR-Vorteile:Höhere thermische Empfindlichkeit und räumliche Auflösung, bevorzugt für spezielle wissenschaftliche und militärische Anwendungen.

Herkömmliche gekühlte MWIR-Systeme erfordern komplexe Kühleinheiten, während moderne ungekühlte LWIR-Kameras Mikrobolometer-Arrays verwenden – temperaturempfindliche Widerstände, die Kühlgeräte überflüssig machen. Diese Innovation senkt die Kosten um 60–80 %, verringert den Wartungsaufwand und ermöglicht kompaktere Designs.

Der globale LWIR-Kameramarkt wird bis 2028 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7–9 % wachsen, angetrieben durch die zunehmende Akzeptanz in:

• Perimeter-Sicherheitssysteme
• Industrielle vorausschauende Wartung
• Nachtsichtsysteme für Kraftfahrzeuge
• Medizinische Diagnostik und Fieberscreening

Auf dem Markt gibt es etablierte Akteure wie Teledyne FLIR und aufstrebende Spezialisten, wobei sich der Wettbewerb um drei Schlüsselparameter verschärft: Erfassungsbereich, thermische Empfindlichkeit (NETD) und Preis-Leistungs-Verhältnis.

Führende Hersteller setzen jetzt Mikrobolometer mit einem Pixelabstand von 12 μm ein, was einer Reduzierung um 30 % gegenüber früheren 17 μm-Standards entspricht. Dieser Fortschritt ermöglicht:

• 40 % größere Erfassungsbereiche mit gleichwertigen Objektiven
• Bildgebung mit höherer Auflösung (bis zu 1280×1024 Pixel)
• Die thermische Empfindlichkeit bleibt unter 50 mK

Fortschrittliche Germanium-Linsen mit einer Blende von f/1,0–1,3 weisen im Vergleich zu herkömmlichen f/1,6-Designs eine 2,3-mal höhere Infrarot-Energieerfassung auf. Dies führt zu einer überragenden Bildklarheit, insbesondere in Szenarien mit geringem Wärmekontrast.

Grenzüberwachungssysteme mit Hochleistungs-LWIR-Kameras haben bei völliger Dunkelheit eine Einbrucherkennungsrate von 94 % gezeigt, verglichen mit 67 % bei herkömmlichen Kameras mit sichtbarem Licht und IR-Beleuchtung.

Die Wärmebildtechnik in Produktionsanlagen hat durch die frühzeitige Erkennung elektrischer Fehler und mechanischer Überhitzung ungeplante Ausfallzeiten um 35–45 % reduziert.

Feuerwehren berichten von einer um 28 % schnelleren Lokalisierung von Opfern in verrauchten Umgebungen durch den Einsatz von Wärmebildkameras im Vergleich zu herkömmlichen Suchmethoden.

Die Integration künstlicher Intelligenz in LWIR-Systeme ermöglicht eine automatisierte Bedrohungserkennung und prädiktive Analysen, während Fortschritte in der Fertigung weiterhin die Kosten senken. Diese Entwicklungen versprechen eine Ausweitung der Wärmebildanwendungen auf die Märkte Landwirtschaft, Gebäudediagnose und Unterhaltungselektronik.