光源主要参数与选型原则pdf

2024-05-16 01:18:06 | 作者：BOB体育地址

　　光源主要参数与选型原则 一、光源参数 光谱：简单地讲，就是光能量在不同频率上的分布。1，线谱（非连续光谱）：其中又分 单色 色光，例如激光就是很 单色光。2 ，连续光谱：例如自然光，日光灯发出的 荧光。 色温：光源发射光的光谱成分与绝对黑体在某一温度下辐射光谱相同（或最相近）时， 绝对黑体的温度就称为该光源的色温。 色温高的光源，光谱成分偏蓝，色温低的偏红。 光功率：指 时间内光源辐射出的各波长光能量总合。 照度场特性：一个光源它有照射范围大小，不同距离上有强弱不同，在特定区域还有不 同的照度强弱分布规律。这些在光源的使用上都要加以考虑。 光谱敏感度（灵敏度）：主要 CCD，CMOS 来说的，指 对不同波长光的响 应度。 的能查看器件的灵敏度曲线。 光谱光视效率：这个概念与上面光谱敏感度类似，不同的是靠人眼来接收。指人眼对不 同波长光的敏感度。以波长555nm 的绿光对人眼最敏感，规定为1，并以此为参照，统计了 其它波长光对人眼的敏感度。由此定义的人眼对不同波长的敏感度函数称为“视见函数”。 一些其它特性也要关注：例如外形、体积、重量、 （衰减规律）、响应速度等等。 上面是光源的共同属性，在选择时均要加以考虑。具体应用上，往往是对其某项或某几 项要求高，就应该着重关注。 二、光源种类 光源种类的区分方式有多种， 根据发光器件可大致分为LED 、氙灯、 、高频荧 ，根据灯的几何形状分为 等、环 、方型灯等，而根据发出光线的特征可以分 为点光源、线光源、面光源等，根据照射的角度等特性又可大致分为直射式、间接式、掠射式、 同轴式、平行光等等，目前并没有一个系统的区分 ，而且每一种照明方式都和很多因素 有关，使用 、体积大小各有不同。 目前一个明显的趋势是，如果可能，即采用LED 或高频荧光灯，特别是LED 光源。因 为LED 效率高，体积小，发热少，功耗低，发光 ， 长，红色LED 可达到10 万 小时，而其他颜色能够达到3 万小时，而且通过不同的组合方式能 成不一样的形状和照明 方式的光源，例如环 、 灯、同轴光源、条 等等。 CCS 公司和 RVSI都 是比较突出的典范。 这里需要提醒注意的是，普通日光灯是不可以使用的，因为使用交流电的普通灯管闪烁频 率是50 或60Hz，会造成影像的明暗变换。一定要使用高频的荧光灯，例如市场上销售的节能 灯。 三、照明方式 下面以现在被普遍的使用的LED 光源加以重点 。 LED 光源：LED 以其体积小，组合方便， 灵活， 长等优点受到广泛的使用。 在工业光源领域著名的开发 ：Ccs ，Moritex ，东冠科技等。在功能上，各公司都有 开发的类似 ，不同的是其性能高低不一样。下面以Ccs 的LED 为例。Ccs 开发 的LED 光源 主要有如下几类： 1，淋浴光 环形LED （直射型） 环形LED （间接、漫射型） 特点：上面2 种通常叫淋浴光。光线从上至下照射，角度（光线照射方向与水平方向的 夹角）较大。下面是其中两款LDR2-90 （直射型）和LFR-100 （间接、漫射型）的光路示意 图。 2 ，直线型及其组合 线形及其组合LED （直射型） 线形LED （间接、漫射型） 线形LED （汇聚型） 特点：LED 均成直线或其组合排列，照明效果也符合直线，低角度光 环形低角度（直射型） 环形、方形低角度LED （间接、漫射型） 特点：照射角度很低，有利于突出边缘轮廓。 4 ，同轴光和准直光（平行光类） 同轴光LED （间接、漫射型） 同轴光LED （准直型） 特点：它们都属于类平行光的应用。前面一种带漫射板，光线主要方向趋于平行，但是 有少量的非平行光成分。后面一种，光线，背光板 背光板（间接、漫射型） 特点：发光部分为一个漫射面，均匀性好。 6，屋顶型 屋顶形LED （间接、漫射型） 特点：出射光线为一个较大范围的连续角度。 7 ，点光源 点光源LED （紧凑型） 高亮点光源LED （紧凑型） 特点：发光部分为一个很小圆面，近似一个点。后者是前者的升级改进，属第二代 。 现在开发出的LED 光源，主要的就这几类应用。 常说的光纤光源，其实是用金属卤素灯用光纤导出，再做 、线、面、环形等不同形 状和角度的光源 ，用法与上面的LED 类似。两类之间所要重点区别的是光谱、功率（照 度强弱）、 方式、 等特性。 四、别的问题： 颜色、电源、散热、频闪的考虑。 五、关于特殊光源设计的考虑（设计范例） 工业用光源， 是其光学系统的组成部分，就一定要考虑与其它光学部分的配合使用。 下面将以花饼检查机上光源为例，说说工业用光源的特别的条件。 花饼检查机目的一是检查新生产硬币表面缺陷，例如划痕、残缺、粘坑、起瘤等；二是 要检测其 是不是满足要求，所以其成像系统就必须考虑测量要求。 光源的选择，不同光源对花饼表面缺陷有不同的表现力。就是说，采用单独一种光源照 明，经成像后某些缺陷明显，容易识别；某些缺陷不明显，不易识别。 无论采用何种光 源，都无法使所有缺陷都表现明显。几种光源组合使用，又会带来其它问题，例如成像呈双 轮廓。 问题：最符合标准要求的光源是同轴光，不足之处在于，对微小的起瘤和粘坑，成像仍不明 显。因为合同指标要求很高，很小的缺陷（ 粘坑、起瘤、黑点：0.1mm X 0.1mm ）都要 求能检测。 分析：成像面属于金属面，光线照射上去，主要发生的是镜面反射，也有少量的漫反射， 而且材质、表面十分光滑程度不同，两者的比例有所差异。同轴光源属于类平行光，其中也包含 少量漫射光成分，这些光的 会使微小的起瘤和粘坑成像不明显。这些非平行光的 也 有其有利的一面，例如对于被成像面放置的水平度要求降低，对成像镜头要求降低。 处理方法：严格 花饼照射面的光线方向。将其 在一个较小的角度范围之类，并 且面上各点一致性要好。简单讲，就是要在花饼面上任何一点都形成一个小的汇聚光锥，加 强对微小缺陷的表现力。 从后来的实际结果来看，证明上面的分析是对的。下面是同一枚硬币在不同光源下的成 像对比。 1，采用同轴光源 2 ，同轴光源+新准平行光源 花饼光学系统还应该要考虑其规格测量的要求，相应地光源也采用了类似背光照射的技术， 用一面高反射特性的背景来实现。

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