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拷问机器视觉LED光源
——机器视觉LED光源如何应对环境复杂的工业现场环境
作者姚鹏 文章来源中国视觉网 点击数:   更新时间:2007-10-25

    当一个机器视觉光源按照设计严格选取发光颗粒,选择优秀的电子装备进行焊接或贴片并按照严格的程序装配、测试包装出厂后,在应用过程中经常导致LED机器视觉光源工作稳定性的因素仍然有很多,其中,散热是一直困扰着光源厂商和用户的主要问题之一。高亮度机器视觉LED光源是未来的发展方向,同时也符合LED光源的摩尔定律。而随着亮度的增加如通过加大功率增加亮度,必然带来发热量增加,当温度超过一定数值时,器件失效率也将成指数规增加。统计资料表明,元件温度每上升2°C, 可靠性下降10%。因此为了延长LED光源的寿命,增加光源的稳定性,就必须使LED光源具备良好的散热能力。那么如何才能使光源产品具备很好的散热能力呢?
日本CCS王耀东:发热特性一直是LED照明的致命弱点,它是造成光衰加快和寿命缩短的主要原因。人们用了很多方法来加快散热,比如铝质外壳、吹风结构、增加散热面积等,也有运用定电流控制的手法来转嫁热能,但具有电源成本提高、使用寿命缩短、照明控制不灵活等缺点。CCS公司在2004年就运用特殊散热填料来确保LED焊点和外壳之间的热量流通,所以目前光衰最小的应该是CCS的产品,而散热填料的要求很高,它必须具有很强的导热性和耐热性。这也是CCS公司的专利项目。当然,如同上面提到的SW2系列产品一样,在同样能耗下提高热能向光能的转换能力,才是LED照明最佳的发展方向。
美国Ai王升:Ai 的LED光源解决散热问题时采用了包括内核及外壳都采用金属、高亮大功率光源配有散热片及风扇等措施。
东冠科技张礼洪:我公司产品在设计之初就考虑到了散热设计,首先根据LED的相关参数确定外形尺寸,其次合理排列LED、尽量增大印制电路板覆铜面积、采用散热性好的基板。对于一些特殊产品,我们也可能采用风扇进行散热。
上海铂美张劲泰:光源的封装是一个很重要的环节,因为温度是影响光源寿命的重要因素,为了延长LED光源的寿命,增加光源的稳定性,就必须把LED发出的热量很快地散发出来,我们在LED线路板与壳体(硬铝)加入了一种特殊的介质,这种物质能很快地把LED发出的热量传到到壳体上,从而使热量散发出来。
北京凌云赵严:LED器件的寿命通常在10000小时以上,那是在一定温度条件下测量的结果,而实际LED光源的寿命很大程度上受温度条件的影响。工业现场的温度环境是十分复杂的,有些甚至是恶劣的,要想保证良好的寿命,必须进行严格的散热设计。设计包括两部分,一是理论计算,要建立热传导模型,考虑环境约束、限定热功耗、设计相应的热传导环节、选择适当的材料、计算散热片的外形和面积等,另外一方面是工艺设计,要保证理论计算的模型是工业可行的和质量可保障的。还有一点非常重要,也是最容易出问题的,光源的亮度和寿命是一对矛盾,有时必须折衷,片面通过增到电流、功率追求亮度是很不可取的,要提高光源亮度还要在原材料上做文章,选择材料更新、电光效率更高的LED组件才是提高性能的根本。
上海方千朱益萍:发热问题是任何一个光源厂家都无法回避的一个问题。发热将直接影响光源寿命,并且最可怕的局部过热会造成比其他部位衰减更快而导致不均匀的后果。目前,散热方法大致有三种:第一种是空气流通,热辐射来散热;第二种是外壳导热,大部分的做法是采用在PCB板和金属外壳中间加一层绝缘但是导热效果较好的导热材料,最终通过外壳散热(目前有一种最新工艺,就是将PCB一面做成金属,而LED颗粒是贴片的,这样PCB外壳本身就能导热了,对于大面积的背光,如1.7M x 1.7M大小,就非常有效);第三种是强制风冷,在大电流LED光源中用到。
3AM邱学明:不单对于高亮度的LED,即使是一般照明亮度高的设备如卤素灯等,都要面对高热度问题,热度升高会影响LED寿命,甚至亮度都会随着温升效应而降低,因此散热的效果是特别重要的。LED光源不像现今的CPU一样,可以有大的风扇来散热,所以必须从机构上的设计来着手,藉由板子跟机构结合的地方来考虑导热效果,以及电路板跟机构材质的选用,这些对于温度的降低都会有很大的实质帮助。
珠海博瑞莱庞维健:我公司的发起股东都是在LED照明行业浸润多年的具有丰富的LED光源制作、应用经验的人员,因此在LED光源的散热结构设计和制作方面有自己独到之处,其中有一项技术已申请国家专利。同时,电路的控制和驱动也和光源的散热有一定关系。
上海纬朗徐大鹏:当LED颗粒焊接成一个光源之后,由于温度对LED的寿命会产生直接的负面影响,因此,导热散热也随之成为光源制造的一个基本要求。纬朗公司的光源产品目前采用导热胶体来连接LED基板与铝合金壳体的方式,替代一般普通使用的空气导热,加快导热速度以实现延长LED光源稳定性以及寿命的目的。

 

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