机器视觉LED光源电源知识知多少

ledpan · 发表于 2015-12-24 20:40:04

在机器视觉系统中，巧妙地选择合适的照明方式及照明手法，可使难以摄取的图像一举成功，并能取得更为优质的图像。而在使用机器视觉LED光源时，一般都提供几种供电方式可供选择。
机器视觉LED光源电源常见的有5V、12V、24V直流电源，功率根据所用LED的数量多少而定。通常LED的工作电流在10mA~25mA，特别亮的LED可达50mA甚至更高，而LED的电压降一般为1.8V到3.3V，因此通常每个LED上都串联一个电阻(分压电阻)，这样才能保证LED发光均匀，而且在电压波动时不易损毁。
由于LED上的电压降和通过的电流都是恒定的，供电电源的电压不同时，多余的电压是串联的电阻所承担的。例如给一颗1.8V、15mA的LED用24V供电时，需要串联1.48KΩ[(24-1.8)/0.015=1480]，此时电阻的功耗是0.015*0.015*1480=0.333W，如果使用多个LED颗粒组合成光源，光源会发出很高的热量,这时必须采用风扇等强制散热手段，否则光源的寿命会很短。而同样的LED使用5V供电时，串联电阻R=213Ω，电阻的功耗为0.048W，和24V供电时差了近7倍。这时仅仅靠对流产生的散热效应就足够了，不必用强制散热的方法。
既然用低电压有好处，为什么还使用12V、24V呢?原因很简单，由于机器视觉系统用于工业生产线上，一般24V是标准配置;另外电压高时，搞干扰能力强，而低压则对电源和工作环境提出了更高的要求。是使用恒流源还是恒压源，环境温度有何影响等，均需要考虑。
如果保持稳定的供电，那么光源的亮度基本不变，如果供电使用脉冲，脉冲的时间宽度和LED本身的响应时间决定了发光时间，若是这个时间小于相机快门开启的时间，那么相机的曝光程度是由光源发出的光通量决定的，如果大于快门时间，则由快门决定。
一般情况下，如果需要频闪光源(时间小于快门速度)，传统上使用普通的照相机闪光灯，使用LED强度不够，所以以往针对于LED光源来讲，闪光是指光源开启时间大于快门时间的情况。
此时就需要用到频闪控制器，通常采用的是超电流的方法，即控制通过LED的电流超出标定的值多少倍，而使亮度增加，但是这种高负荷的工作状态由于功率过大，发热严重，对光源的寿命影响很大，所以通常通电时间都很短，减少光源的工作时间，以此来延长光源的使用时间。
使用频闪控制器，可以获得高亮的光源，可以减少环境的影响，可以减少快门时间从而减少动态拍摄时的拖尾现象，而且如果只需要平常的亮度时，可以使用低亮度的LED发光管，可以降低成本。
但是使用频闪时，电源的成本会提高，而且同步问题也必须考虑，频闪控制器可以从外部输出触发信号来触发光源，也可以从外部输出触发信号来触发频闪控制器，本身输出触发信号同时触发光源与相机，这样能达到光源与相机触发的同步，从而进一步确保机器视觉系统的稳定性和检测精度。

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