LED ışık kaynaklarının görsel sistemlerdeki rolü ve önlemleri

Makine görme sistemi temel olarak üç bölümden oluşur: görüntü edinme, görüntü işleme ve analiz, çıktı veya ekran. Görüntü edinme, makine görmenin temelidir ve görüntü edinme sistemi ışık kaynağı, lens ve kamera olmak üzere üç bölümden oluşur. Işık kaynağının seçimi ve aydınlatmasının makul olup olmadığı, görüntü kalitesinin en az %30'unu doğrudan etkileyebilir. Bu nedenle ışık kaynağı, makine görme sisteminin çok önemli bir parçasıdır. Makine görme sistemlerinde oynayabileceği rol:

• Hedefi aydınlatmak ve hedefin parlaklığını artırmak,
• Ölçüm özelliklerini vurgulamak ve görüntü işleme algoritmalarını basitleştirmek;
• Ortam ışığının parazitini gidermek, görüntü kararlılığını sağlamak ve görüntü sinyal-gürültü oranını iyileştirmek;
• Görüş sisteminin konumlandırma, ölçüm ve tanıma doğruluğunu ve sistemin çalışma hızını iyileştirmek;
• Sistem tasarımının karmaşıklığını azaltmak ve görüntü işleme için en faydalı görüntüleme etkisini oluşturmak;

LED ışık kaynağı lambalarının kararlılığı ve kalitesi, lambanın kendisinin ısı dağılımı için kritik öneme sahiptir. Pazardaki yüksek parlaklıklı LED ışık kaynağı lambalarının ısı dağılımı genellikle doğal ısı dağılımı kullanır ve etkisi ideal değildir. LED ışık kaynağı ısıyı iyi dağıtamazsa, ömrü de etkilenecektir. Bu nedenle, LED ışık kaynaklarını kullanırken aşağıdaki noktalara dikkat etmelisiniz:

1. Isının yüksek parlaklıklı LED ışık kaynakları üzerindeki etkisi

Isı çok küçük bir boyuttaki bir çipte yoğunlaşır ve çipin sıcaklığı artar, bu da termal gerilimin düzensiz dağılımına, çipin ışık verimliliğinin ve fosfor lazer verimliliğinin azalmasına neden olur; sıcaklık belirli bir değeri aştığında, cihaz arıza oranı üstel olarak artar. İstatistikler, bileşen sıcaklığındaki her 2°C'lik artış için güvenilirliğin %10 düştüğünü göstermektedir. Birden fazla LED ışık kaynağı, beyaz ışık aydınlatma sistemi oluşturmak üzere yoğun bir şekilde düzenlendiğinde, ısı dağılımı sorunu daha ciddidir. Termal yönetim problemini çözmek, yüksek parlaklıklı LED ışık kaynaklarının uygulaması için birincil koşul haline gelmiştir.

2. Çip boyutu ile ısı dağılımı arasındaki ilişki

Bir güç LED ışık kaynağının parlaklığını artırmanın en doğrudan yolu, giriş gücünü artırmaktır. Aktif katmanın doygunluğunu önlemek için pn jonksiyonunun boyutu buna göre artırılmalıdır; giriş gücünü artırmak kaçınılmaz olarak jonksiyon sıcaklığını artıracak, böylece kuantum verimliliğini azaltacaktır. Tek tüp gücündeki artış, cihazın pn jonksiyonundan ısı dağıtma yeteneğine bağlıdır. Mevcut çip malzemesi, yapısı, paketleme işlemi, çip üzerindeki akım yoğunluğu ve eşdeğer ısı dağılımı koşulları korunurken, yalnızca çip boyutu artırılırsa, jonksiyon sıcaklığı yükselmeye devam edecektir.

3. Termal yönetim, yüksek parlaklıklı LED ışık kaynaklarının uygulamasındaki ana sorundur.

Grup III nitrürlerin p-tipi katkılanması Mg alıcısının çözünürlüğü ve deliklerin yüksek başlangıç enerjisi ile sınırlı olduğundan, özellikle p-tipi bölgede ısı üretimi kolaydır ve bu ısı, soğutucu üzerinde dağıtılmak üzere tüm yapıyı geçmek zorundadır; LED cihazlarının ısı dağılımı yolları esas olarak termal iletim ve termal konveksiyondur; Safir altlık malzemesinin son derece düşük termal iletkenliği, cihazın termal direncini artırarak ciddi bir kendi kendine ısınma etkisine neden olur, bu da cihazın performansı ve güvenilirliği üzerinde yıkıcı bir etkiye sahiptir.