Роль и меры предосторожности от светодиодных источников света в зрительных системах

Система машинного зрения в основном состоит из трех частей: получение изображения, обработка и анализ изображения, а также вывод или отображение. Получение изображения является ядром машинного зрения, а система получения изображения состоит из трех частей: источника света, объектива и камеры. Разумность выбора и освещения источника света напрямую влияет как минимум на 30% качества изображения. Поэтому источник света является очень важной частью системы машинного зрения. Роль, которую он может играть в системах машинного зрения:

• Освещать цель и увеличивать яркость цели,
• Выделять измерительные признаки и упрощать алгоритмы обработки изображений;
• Преодолевать помехи от окружающего света, обеспечивать стабильность изображения и повышать соотношение сигнал/шум изображения;
• Повышать точность позиционирования, измерения и распознавания системы технического зрения, а также скорость работы системы;
• Уменьшать сложность проектирования системы и формировать эффект изображения, наиболее благоприятный для обработки изображений;

Стабильность и качество ламп светодиодных источников света имеют решающее значение для теплоотвода самой лампы. Теплоотвод высокояркостных светодиодных источников света, представленных на рынке, часто осуществляется естественным путем, и эффект не идеален. Если светодиодный источник света не может эффективно отводить тепло, это также повлияет на его срок службы. Поэтому при использовании светодиодных источников света следует обращать внимание на следующие моменты:

1. Влияние тепла на высокояркостные светодиодные источники света

Тепло концентрируется в чипе очень маленького размера, и температура чипа увеличивается, вызывая неравномерное распределение термических напряжений, снижение световой эффективности чипа и эффективности люминесценции люминофора; когда температура превышает определенное значение, частота отказов устройства экспоненциально возрастает. Статистика показывает, что при каждом увеличении температуры компонента на 2°C надежность снижается на 10%. Когда несколько светодиодных источников света плотно расположены для формирования системы освещения белым светом, проблема теплоотвода становится более серьезной. Решение проблемы управления тепловым режимом стало основным условием для применения высокояркостных светодиодных источников света.

2. Связь между размером чипа и теплоотводом

Самый прямой способ повысить яркость мощного светодиодного источника света — увеличить входную мощность. Чтобы предотвратить насыщение активного слоя, размер pn-перехода должен быть соответственно увеличен; увеличение входной мощности неизбежно приведет к увеличению температуры перехода, тем самым снижая квантовую эффективность. Увеличение мощности одного кристалла зависит от способности устройства отводить тепло от pn-перехода. При сохранении существующего материала чипа, структуры, процесса упаковки, плотности тока на чипе и условий эквивалентного теплоотвода, если увеличить только размер чипа, температура перехода будет продолжать расти.

3. Управление тепловым режимом является основной проблемой при применении высокояркостных светодиодных источников света.

Поскольку легирование p-типа нитридами группы III ограничено растворимостью акцептора Mg и высокой начальной энергией дырок, тепло особенно легко генерируется в области p-типа, и это тепло должно проходить через всю структуру для рассеивания на радиаторе; пути теплоотвода светодиодных устройств в основном включают теплопроводность и конвекцию; чрезвычайно низкая теплопроводность материала сапфирового субстрата приводит к увеличению термического сопротивления устройства, что приводит к серьезному эффекту самонагрева, который оказывает разрушительное воздействие на производительность и надежность устройства.