Vai trò và biện pháp phòng ngừa của nguồn sáng LED trong hệ thống thị giác

Hệ thống thị giác máy tính chủ yếu bao gồm ba phần: thu nhận ảnh, xử lý và phân tích ảnh, và xuất hoặc hiển thị. Thu nhận ảnh là cốt lõi của thị giác máy tính, và hệ thống thu nhận ảnh bao gồm ba phần: nguồn sáng, ống kính và camera. Việc lựa chọn và chiếu sáng nguồn sáng có hợp lý hay không có thể ảnh hưởng trực tiếp đến ít nhất 30% chất lượng hình ảnh. Vì vậy, nguồn sáng là một phần rất quan trọng của hệ thống thị giác máy tính. Vai trò của nó trong hệ thống thị giác máy tính:

• Chiếu sáng mục tiêu và tăng độ sáng của mục tiêu,
• Làm nổi bật các đặc điểm đo lường và đơn giản hóa các thuật toán xử lý ảnh;
• Khắc phục nhiễu sáng môi trường, đảm bảo độ ổn định của ảnh, và cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của ảnh;
• Cải thiện độ chính xác định vị, đo lường và nhận dạng của hệ thống thị giác, cũng như tốc độ hoạt động của hệ thống;
• Giảm độ phức tạp của thiết kế hệ thống và tạo ra hiệu ứng hình ảnh có lợi nhất cho việc xử lý ảnh;

Độ ổn định và chất lượng của đèn nguồn sáng LED rất quan trọng đối với khả năng tản nhiệt của bản thân đèn. Khả năng tản nhiệt của đèn nguồn sáng LED độ sáng cao hiện nay trên thị trường thường sử dụng tản nhiệt tự nhiên, và hiệu quả không lý tưởng. Nếu nguồn sáng LED không tản nhiệt tốt, tuổi thọ của nó cũng sẽ bị ảnh hưởng. Do đó, bạn nên chú ý đến các điểm sau khi sử dụng nguồn sáng LED:

1. Ảnh hưởng của nhiệt đến nguồn sáng LED độ sáng cao

Nhiệt tập trung trong một con chip có kích thước rất nhỏ, và nhiệt độ của con chip tăng lên, gây ra sự phân bố ứng suất nhiệt không đồng đều, giảm hiệu suất phát quang của con chip và hiệu suất phát quang của phosphor; khi nhiệt độ vượt quá một giá trị nhất định, tỷ lệ lỗi thiết bị tăng theo cấp số nhân. Thống kê cho thấy, cứ mỗi 2°C tăng nhiệt độ linh kiện, độ tin cậy giảm 10%. Khi nhiều nguồn sáng LED được bố trí dày đặc để tạo thành hệ thống chiếu sáng trắng, vấn đề tản nhiệt càng trở nên nghiêm trọng. Giải quyết vấn đề quản lý nhiệt đã trở thành điều kiện tiên quyết cho việc ứng dụng nguồn sáng LED độ sáng cao.

2. Mối quan hệ giữa kích thước chip và tản nhiệt

Cách trực tiếp nhất để cải thiện độ sáng của nguồn sáng LED công suất cao là tăng công suất đầu vào. Để ngăn chặn sự bão hòa của lớp hoạt động, kích thước của mối nối pn phải được tăng tương ứng; tăng công suất đầu vào chắc chắn sẽ làm tăng nhiệt độ mối nối, do đó làm giảm hiệu suất lượng tử. Sự gia tăng công suất của mỗi bóng đèn phụ thuộc vào khả năng tản nhiệt của thiết bị từ mối nối pn. Trong khi duy trì vật liệu chip, cấu trúc, quy trình đóng gói, mật độ dòng điện trên chip và điều kiện tản nhiệt tương đương hiện có, nếu chỉ tăng kích thước của chip, nhiệt độ mối nối sẽ tiếp tục tăng.

3. Quản lý nhiệt là vấn đề chính trong ứng dụng nguồn sáng LED độ sáng cao.

Do việc pha tạp loại p của các hợp chất nitrua nhóm III bị giới hạn bởi độ hòa tan của chất nhận Mg và năng lượng khởi đầu cao của các lỗ trống, nhiệt dễ dàng sinh ra trong vùng loại p, và nhiệt này phải đi qua toàn bộ cấu trúc để được tản nhiệt trên bộ tản nhiệt; các đường tản nhiệt của thiết bị LED chủ yếu là dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt; độ dẫn nhiệt cực thấp của vật liệu đế Sapphire làm tăng điện trở nhiệt của thiết bị, dẫn đến hiệu ứng tự sinh nhiệt nghiêm trọng, gây ảnh hưởng tàn khốc đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.