دور واحتياطات مصادر ضوء LED في الأنظمة البصرية

يتكون نظام الرؤية الآلية بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: الحصول على الصور، ومعالجة الصور وتحليلها، والإخراج أو العرض. يعد الحصول على الصور هو جوهر الرؤية الآلية، ويتكون نظام الحصول على الصور من ثلاثة أجزاء: مصدر الضوء، والعدسة، والكاميرا. ما إذا كان اختيار مصدر الضوء وإضاءته معقولًا أم لا يمكن أن يؤثر بشكل مباشر على 30% على الأقل من جودة التصوير. لذا فإن مصدر الضوء يعد جزءًا مهمًا جدًا من نظام رؤية الآلة.

1. إضاءة الهدف وزيادة سطوع الهدف،
2. تسليط الضوء على ميزات القياس وتبسيط خوارزميات معالجة الصور؛
3. التغلب على تداخل الضوء المحيط، وضمان استقرار الصورة، وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في الصورة؛
4. تحسين دقة تحديد المواقع والقياس والتعرف على نظام الرؤية، بالإضافة إلى سرعة تشغيل النظام؛
5. تقليل تعقيد تصميم النظام وتشكيل تأثير التصوير الأكثر فائدة لمعالجة الصور؛

يعد استقرار وجودة مصابيح مصدر الضوء LED أمرًا بالغ الأهمية لتبديد حرارة المصباح نفسه. غالبًا ما يستخدم تبديد الحرارة لمصابيح مصدر الضوء LED عالية السطوع المتوفرة حاليًا في السوق تبديد الحرارة الطبيعي، والتأثير ليس مثاليًا. إذا لم يتمكن مصدر ضوء LED من تبديد الحرارة بشكل جيد، فسوف يتأثر عمره أيضًا. لذلك، يجب الانتباه إلى النقاط التالية عند استخدام مصادر ضوء LED:

1. تأثير الحرارة على مصادر ضوء LED عالية السطوع

   تتركز الحرارة في شريحة ذات حجم صغير جدًا، وتزداد درجة حرارة الشريحة، مما يسبب توزيعًا غير منتظم للإجهاد الحراري، وانخفاض كفاءة الشريحة المضيئة وكفاءة ليزر الفوسفور؛ فعندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة معينة، يزداد معدل فشل الجهاز بشكل كبير. تشير الإحصائيات إلى أنه مقابل كل زيادة بمقدار درجتين مئويتين في درجة حرارة المكونات، تنخفض الموثوقية بنسبة 10%. عندما يتم ترتيب مصادر ضوء LED المتعددة بكثافة لتشكيل نظام إضاءة الضوء الأبيض، فإن مشكلة تبديد الحرارة تكون أكثر خطورة. أصبح حل مشكلة الإدارة الحرارية هو الشرط الأساسي لتطبيق مصادر الضوء LED عالية السطوع.

2. العلاقة بين حجم الشريحة وتبديد الحرارة

   الطريقة الأكثر مباشرة لتحسين سطوع مصدر ضوء LED للطاقة هي زيادة طاقة الإدخال. من أجل منع تشبع الطبقة النشطة، يجب زيادة حجم تقاطع pn بالمقابل؛ إن زيادة الطاقة المدخلة ستؤدي حتمًا إلى زيادة درجة حرارة الوصلة، وبالتالي تقليل الكفاءة الكمية. تعتمد الزيادة في طاقة الأنبوب الواحد على قدرة الجهاز على تبديد الحرارة من تقاطع pn. مع الحفاظ على مادة الرقاقة الحالية وهيكلها وعملية التعبئة والتغليف وكثافة التيار غير المتغيرة على الرقاقة وظروف تبديد الحرارة المكافئة، إذا تم زيادة حجم الرقاقة وحدها، فستستمر درجة حرارة الوصلة في الارتفاع.

3. تعد الإدارة الحرارية هي المشكلة الرئيسية في تطبيق مصادر ضوء LED عالية السطوع.

   نظرًا لأن منشطات النوع p من نيتريدات المجموعة III محدودة بقابلية ذوبان متقبل Mg وطاقة البدء العالية للفتحة، فمن السهل توليد الحرارة بشكل خاص في منطقة النوع p، ويجب أن تمر هذه الحرارة عبر الهيكل بأكمله لتتبدد في المشتت الحراري؛ مسار تبديد الحرارة لجهاز LED هو التوصيل الحراري والحمل الحراري بشكل أساسي؛ تؤدي الموصلية الحرارية المنخفضة للغاية للمادة الأساسية المصنوعة من الياقوت إلى زيادة المقاومة الحرارية للجهاز، مما يؤدي إلى تأثير تسخين ذاتي خطير، وهو ما يدمر أداء الجهاز وموثوقيته.