نقش و اقدامات احتیاطی منابع نور LED در سیستم های بینایی

سیستم بینایی ماشین عمدتاً از سه بخش تشکیل شده است: دریافت تصویر، پردازش و تجزیه و تحلیل تصویر، و خروجی یا نمایش. اکتساب تصویر هسته بینایی ماشین است و سیستم دریافت تصویر از سه بخش تشکیل شده است: منبع نور، لنز و دوربین. اینکه انتخاب و روشنایی منبع نور معقول باشد یا خیر، می تواند به طور مستقیم حداقل 30 درصد از کیفیت تصویربرداری را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین منبع نور بخش بسیار مهمی از سیستم بینایی ماشین است.

1. هدف را روشن کنید و روشنایی هدف را افزایش دهید،
2. برجسته کردن ویژگی های اندازه گیری و ساده سازی الگوریتم های پردازش تصویر.
3. غلبه بر تداخل نور محیط، اطمینان از ثبات تصویر، و بهبود نسبت سیگنال به نویز تصویر.
4. بهبود موقعیت، اندازه گیری و دقت تشخیص سیستم بینایی و همچنین سرعت عملکرد سیستم.
5. کاهش پیچیدگی طراحی سیستم و ایجاد جلوه تصویری که بیشترین سود را برای پردازش تصویر دارد.

پایداری و کیفیت لامپ های منبع نور LED برای اتلاف گرمای خود لامپ بسیار مهم است. اتلاف گرما لامپ های منبع نور LED با روشنایی بالا که در حال حاضر در بازار وجود دارد، اغلب از اتلاف حرارت طبیعی استفاده می کند و این اثر ایده آل نیست. اگر منبع نور LED نتواند گرما را به خوبی دفع کند، طول عمر آن نیز تحت تأثیر قرار می گیرد. بنابراین هنگام استفاده از منابع نور LED باید به نکات زیر توجه کنید:

1. تاثیر گرما بر منابع نور LED با روشنایی بالا

   گرما در یک تراشه با اندازه بسیار کوچک متمرکز می شود و دمای تراشه افزایش می یابد و باعث توزیع غیر یکنواخت تنش حرارتی، کاهش راندمان نوری تراشه و راندمان لیزر فسفر می شود. هنگامی که دما از مقدار معینی فراتر رود، میزان خرابی دستگاه به طور تصاعدی افزایش می یابد. آمار نشان می دهد که به ازای هر 2 درجه سانتی گراد افزایش دمای اجزا، قابلیت اطمینان 10 درصد کاهش می یابد. هنگامی که چندین منبع نور LED به طور متراکم مرتب شده اند تا یک سیستم روشنایی نور سفید را تشکیل دهند، مشکل اتلاف گرما جدی تر است. حل مشکل مدیریت حرارتی به شرط اولیه برای استفاده از منابع نور LED با روشنایی بالا تبدیل شده است.

2. رابطه بین اندازه تراشه و اتلاف گرما

   مستقیم ترین راه برای بهبود روشنایی منبع نور LED برق، افزایش توان ورودی است. برای جلوگیری از اشباع لایه فعال، اندازه اتصال pn باید به همان نسبت افزایش یابد. افزایش توان ورودی به ناچار دمای اتصال را افزایش می دهد و در نتیجه بازده کوانتومی را کاهش می دهد. افزایش توان تک لوله ای به توانایی دستگاه در دفع گرما از محل اتصال pn بستگی دارد. با حفظ مواد تراشه موجود، ساختار، فرآیند بسته بندی، چگالی جریان بدون تغییر روی تراشه، و شرایط اتلاف حرارت معادل، اگر اندازه تراشه به تنهایی افزایش یابد، دمای محل اتصال به افزایش ادامه خواهد داد.

3. مدیریت حرارتی موضوع اصلی در استفاده از منابع نور LED با روشنایی بالا است.

   از آنجایی که دوپینگ نوع p نیتریدهای گروه III بواسطه حلالیت پذیرنده منیزیم و انرژی اولیه بالای سوراخ محدود می شود، تولید گرما به ویژه در ناحیه نوع p آسان است و این گرما باید از کل ساختار عبور کند تا روی هیت سینک پخش شود. مسیر اتلاف حرارت دستگاه LED عمدتاً هدایت حرارتی و همرفت حرارتی است. رسانایی حرارتی بسیار کم مواد بستر یاقوت کبود باعث افزایش مقاومت حرارتی دستگاه می شود و در نتیجه یک اثر خود گرمایی جدی ایجاد می کند که برای عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه مخرب است.