Ungekühlte LWIR-Wärmebildgebung gewinnt in der Industrie an Bedeutung

In Umgebungen, in denen herkömmliche Sichtsysteme versagen – völlige Dunkelheit, rauchgefüllte Räume oder widrige Wetterbedingungen – bieten ungekühlte langwellige Infrarot- (LWIR-) Wärmebildkameras eine unverzichtbare Lösung. Diese Geräte erfassen Infrarotstrahlung, die von Objekten emittiert wird, und wandeln sie in sichtbare Wärmebilder um, die kritische 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 8-14 µm erfassen. Dieser Bereich bietet eine überlegene atmosphärische Durchdringung durch Rauch, Nebel und Staub im Vergleich zu anderen Infrarotbändern.

Der Wärmebildmarkt nutzt hauptsächlich LWIR- und mittelwellige Infrarot- (MWIR-) Technologien, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen:

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

Traditionelle gekühlte MWIR-Systeme erfordern komplexe Kühleinheiten, während moderne ungekühlte LWIR-Kameras Mikrobolometer-Arrays verwenden – temperaturempfindliche Widerstände, die die Notwendigkeit einer Kühlungsvorrichtung eliminieren. Diese Innovation reduziert die Kosten um 60-80 %, senkt die Wartungsanforderungen und ermöglicht kompaktere Designs.

Der globale LWIR-Kameramarkt wird voraussichtlich bis 2028 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7-9 % wachsen, was auf die zunehmende Akzeptanz in folgenden Bereichen zurückzuführen ist:

• Perimetersicherheitssysteme
• Industrielle vorausschauende Wartung
• Automotive-Nachtsichtsysteme
• Medizinische Diagnostik und Fiebermessung

Der Markt zeichnet sich durch etablierte Akteure und aufstrebende Spezialisten aus, wobei sich der Wettbewerb um drei Schlüsselparameter verschärft: Erfassungsbereich, thermische Empfindlichkeit (NETD) und Preis-Leistungs-Verhältnis.

Führende Hersteller setzen jetzt Mikrobolometer mit 12 µm Pixelabstand ein, eine Reduzierung um 30 % gegenüber den bisherigen 17 µm Standards. Dieser Fortschritt ermöglicht:

• 40 % größere Erfassungsbereiche mit äquivalenten Objektiven
• Höhere Auflösungsbildgebung (bis zu 1280 × 1024 Pixel)
• Aufrechterhaltung der thermischen Empfindlichkeit unter 50 mK

Fortschrittliche Germaniumlinsen mit f/1,0-1,3-Blenden demonstrieren eine 2,3-fach höhere Infrarotenergieerfassung im Vergleich zu herkömmlichen f/1,6-Designs. Dies führt zu überlegener Bildschärfe, insbesondere in Szenarien mit geringem thermischem Kontrast.

Grenzüberwachungssysteme, die Hochleistungs-LWIR-Kameras verwenden, haben in völliger Dunkelheit eine Eindringlingserkennungsrate von 94 % gezeigt, verglichen mit 67 % für herkömmliche Kameras mit sichtbarem Licht und IR-Beleuchtung.

Die Wärmebildgebung in Produktionsanlagen hat ungeplante Ausfallzeiten durch frühzeitige Erkennung von elektrischen Fehlern und mechanischer Überhitzung um 35-45 % reduziert.

Feuerwehren berichten von einer 28 % schnelleren Opferlokalisierung in rauchgefüllten Umgebungen bei Verwendung von Wärmebildgebung im Vergleich zu herkömmlichen Suchmethoden.

Die Integration von künstlicher Intelligenz in LWIR-Systeme ermöglicht die automatisierte Bedrohungserkennung und prädiktive Analysen, während die Fertigungsfortschritte die Kosten weiter senken. Diese Entwicklungen versprechen, die Anwendungen der Wärmebildgebung auf die Märkte für Landwirtschaft, Gebäudediagnostik und Unterhaltungselektronik auszuweiten.