Le rôle et les précautions des sources lumineuses LED dans les systèmes visuels

Le système de vision industrielle se compose principalement de trois parties : l'acquisition d'images, le traitement et l'analyse d'images, et la sortie ou l'affichage. L'acquisition d'images est le cœur de la vision industrielle, et le système d'acquisition d'images se compose de trois parties : la source lumineuse, l'objectif et la caméra. La pertinence de la sélection et de l'éclairage de la source lumineuse affecte directement au moins 30 % de la qualité de l'image. La source lumineuse est donc une partie très importante du système de vision industrielle. Le rôle qu'elle peut jouer dans les systèmes de vision industrielle :

• Illuminer la cible et augmenter sa luminosité,
• Mettre en évidence les caractéristiques de mesure et simplifier les algorithmes de traitement d'images ;
• Surmonter les interférences de la lumière ambiante, assurer la stabilité de l'image et améliorer le rapport signal/bruit de l'image ;
• Améliorer la précision du positionnement, de la mesure et de la reconnaissance du système de vision, ainsi que la vitesse de fonctionnement du système ;
• Réduire la complexité de la conception du système et former l'effet d'imagerie le plus bénéfique pour le traitement d'images ;

La stabilité et la qualité des lampes à source lumineuse LED sont cruciales pour la dissipation thermique de la lampe elle-même. La dissipation thermique des lampes à source lumineuse LED haute luminosité actuellement sur le marché utilise souvent une dissipation thermique naturelle, et l'effet n'est pas idéal. Si la source lumineuse LED ne peut pas bien dissiper la chaleur, sa durée de vie sera également affectée. Par conséquent, vous devez prêter attention aux points suivants lors de l'utilisation de sources lumineuses LED :

1. L'impact de la chaleur sur les sources lumineuses LED haute luminosité

La chaleur est concentrée dans une puce de très petite taille, et la température de la puce augmente, provoquant une distribution non uniforme des contraintes thermiques, une diminution de l'efficacité lumineuse de la puce et de l'efficacité de la luminescence du phosphore ; lorsque la température dépasse une certaine valeur, le taux de défaillance de l'appareil augmente de manière exponentielle. Les statistiques montrent que pour chaque augmentation de 2 °C de la température du composant, la fiabilité diminue de 10 %. Lorsque plusieurs sources lumineuses LED sont densément disposées pour former un système d'éclairage blanc, le problème de dissipation thermique est plus grave. La résolution du problème de gestion thermique est devenue la condition principale pour l'application des sources lumineuses LED haute luminosité.

2. La relation entre la taille de la puce et la dissipation thermique

Le moyen le plus direct d'améliorer la luminosité d'une source lumineuse LED de puissance est d'augmenter la puissance d'entrée. Afin d'éviter la saturation de la couche active, la taille de la jonction pn doit être augmentée en conséquence ; l'augmentation de la puissance d'entrée augmentera inévitablement la température de la jonction, réduisant ainsi l'efficacité quantique. L'augmentation de la puissance par tube dépend de la capacité de l'appareil à dissiper la chaleur de la jonction pn. Tout en maintenant le matériau de la puce, la structure, le processus d'encapsulation, la densité de courant sur la puce et les conditions de dissipation thermique équivalentes existants, si la taille de la puce est augmentée seule, la température de la jonction continuera d'augmenter.

3. La gestion thermique est le problème principal dans l'application des sources lumineuses LED haute luminosité.

Étant donné que le dopage de type p des nitrures du groupe III est limité par la solubilité de l'accepteur Mg et l'énergie de départ élevée des trous, la chaleur est particulièrement facile à générer dans la région de type p, et cette chaleur doit traverser toute la structure pour être dissipée sur le dissipateur thermique ; les chemins de dissipation thermique des dispositifs LED sont principalement la conduction thermique et la convection thermique ; la conductivité thermique extrêmement faible du matériau du substrat saphir augmente la résistance thermique du dispositif, entraînant un effet d'auto-échauffement grave, qui a un impact dévastateur sur les performances et la fiabilité du dispositif.