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CN104132316A - 一种工业检测用led光源 - Google Patents

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CN104132316A CN201410352611.2A CN201410352611A CN104132316A CN 104132316 A CN104132316 A CN 104132316A CN 201410352611 A CN201410352611 A CN 201410352611A CN 104132316 A CN104132316 A CN 104132316A
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Abstract

本发明公开了一种工业检测用LED光源，包括LED驱动电路、若干个LED芯片模块和外壳；若干个LED芯片模块依次串联，LED驱动电路分别连接首端与末端的LED芯片模块，LED驱动电路与LED芯片模块固定于外壳内，外壳中设置有用于支撑LED芯片模块的、具有设定角度的支座；LED芯片模块包括PCB电路板和LED芯片，由外部电源供电的LED驱动电路接收外部的闪光同步触发信号，发送驱动信号给LED芯片模块，控制LED芯片模块的亮、灭；所述LED芯片模块的布局方式随着要求的光源形状或尺寸随意组合、变换；本发明采用模块化设计，组合容易、设计移植方便；照射角度易于调节、照明效率高、照明强度更均匀。

Description

一种工业检测用LED光源
技术领域
本发明涉及一种工业检测用LED光源。
背景技术
LED光源是工业自动化检测领域里最常用的一种光源，用于对被检测物体的照明，同时工业相机对该物体进行拍照。按照形状分，常用的光源种类有条形光源、面光源、环形光源、拱形光源、四面无影光源等，其中环形光源又有多种照射角度类型，如0度、30度、45度、60度、90度等；按照颜色分，常用的光源种类有红色光源、蓝色光源、白色光源、红外光源、紫外光源等；按照驱动类型分，有电压驱动型和电流驱动型两种。
现有光源的设计和使用有四个特点:(1)多颗LED芯片焊接在一块或者两块硬质PCB上；(2)在有一定照射角度(非0度或者90度)的光源中，尤其是环形光源，LED芯片本身仍然按与光源轴线垂直或者水平的方向放置，但是把光源外壳的窗口部分设计成对应的角度，达到低角度或者高角度的照射效果；(3)光源都需要与独立的光源控制器联合使用，一个光源控制器可以驱动一个或者多个光源；(4)光源有闪光同步触发功能，但是该功能是通过光源与光源控制器外部的设备通过发送闪光同步信号给光源控制器来完成的，闪光延时相对比较长。
基于以上四个特点，现有LED光源存在以下缺点:
(1)每种光源尺寸多种多样、重新设计不方便；
(2)由于硬质PCB只能做成平面的，尤其是对于环形光源，导致了LED芯片照射角度与光源整体照射角度不一致，照明效果不好、效率低；
(3)必须依赖独立的光源控制器来工作，系统成本高、体积大、使用不方便；
(4)闪光同步延时大、同步效果不好。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种工业检测用LED光源，本发明采用集成式的横流驱动、模块化的设计方法来克服现有LED光源的缺点，达到设计移植方便、照射角度易于调节、照明效率高、照明强度均匀、闪光同步及时、成本低、体积小、使用方便的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业检测用LED光源，包括LED驱动电路、若干个LED芯片模块和外壳；若干个LED芯片模块依次串联，LED驱动电路分别连接首端与末端的LED芯片模块，LED驱动电路与LED芯片模块固定于外壳内，外壳中设置有用于支撑LED芯片模块的、具有设定角度的支座；LED芯片模块包括PCB电路板，其中LED芯片焊接在PCB上，由外部电源供电的LED驱动电路接收外部的闪光同步触发信号，然后驱动LED芯片模块，控制LED芯片模块的亮、灭；所述LED芯片模块的布局方式随着要求自由组合、变换。
所述闪光同步触发信号，包括但不限于电平信号。
所述要求的光源形状为环形，LED光源包括不少于4个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，外壳为圆形或环形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座沿着外壳圆周均匀分布，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，其中两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
所述要求的光源为双排条形光源时，LED光源包括不少于2n个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，n≥1，且n为整数，外壳为矩形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座依次平均分布于外壳的两侧，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，位于端部的两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
所述要求的光源为单排条形光源时，LED光源包括不少于2个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，外壳为矩形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座依次分布于外壳中间，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，位于端部的两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
所述LED芯片模块包括若干个LED芯片，LED芯片依次串联或并联。
所述外壳包括但不限于全部透光的透光罩、部分透光的柔光罩和漫射罩。
所述PCB上焊接有连接器。
本发明的有益效果为：
(1)采用模块化设计，组合容易、设计移植方便，对于不同尺寸或者形状的光源，只需要重新排布LED芯片模块的布局和姿态，而不需要重新设计单个LED芯片模块，这样就可以很快的实现产品设计；
(2)照射角度易于调节、照明效率高、照明强度更均匀，根据光源预先设定的照射效果来设计外壳的支座角度，不仅可以使照明效果最佳，也可以提高光的使用效率；
(3)闪光同步延时小，LED芯片模块串联，利用闪光同步触发信号集成式的恒流驱动，同步性高；
(4)集成光源控制器，系统成本低、体积小、使用方便，光源发光受外界影响小、光源亮度的一致性好；
(5)采用外触发控制功能，只有当需要的时候才打开光源，不仅可以降低功耗、还可以降低光源对人眼的刺激，也为多个光源分时打开提供必需的条件。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的LED芯片模块连接示意图；
图3为本发明的实施例一LED芯片模块连接示意图；
图4为本发明的实施例一的外壳示意图；
图5为本发明的实施例二LED芯片模块连接示意图；
图6为本发明的实施例二的结构示意图；
图7为本发明的实施例二的光源照射角度示意图；
图8为本发明的实施例二的光源照明强度效果图；
图9为本发明的实施例三的LED芯片模块连接示意图；
图10为本发明的实施例散的光源外壳结构示意图；
图11为本发明的一种电路原理图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，LED光源由三部分组成，LED驱动电路、LED芯片模块和光源外壳。
其中，LED驱动电路由外部电源供电，并驱动LED芯片，使其发光。可选的，LED驱动电路可以由外部信号触发控制，该触发信号是电平信号，例如高电平使光源打开、低电平使光源关闭，反之也可以。LED芯片的驱动类型可以是电流驱动，也可以是电压驱动。如果是电压驱动，LED亮度容易受电压波动的影响；如果是电流驱动，LED亮度则不容易受电压波动的影响。由于触发信号是作用在LED驱动电路的驱动芯片上，所以控制延时非常小。LED驱动电路固定在光源外壳的支座上。
如图2所示，LED芯片模块包含PCB和LED，由LED驱动电路驱动，使其发光或者不发光。每个模块包含1到4颗LED芯片，单个模块上的LED连接方式可以是串联也可以是并联。从电气角度看，多个LED芯片模块通过串联的方式连接，并由光源控制器控制。这种设计的好处是，对于不同尺寸或者形状的光源，只需要重新排布LED芯片模块的布局和姿态，而不需要重新设计单个LED芯片模块，这样就可以很快的实现产品设计。LED芯片模块固定在光源外壳的支座上。
光源外壳用于支撑LED驱动电路和LED芯片模块。可选的，外壳包含可以部分透光或者全部透光的透光罩/柔光罩/漫射罩。外壳的内部结构中，有用于支撑LED芯片模块的支座，LED芯片模块安装在该支座上。该支座有一定的角度，这个角度是事先定义好的，根据光源整体照明角度要求事先确定该支座的角度。这种设计的好处是，根据光源预先设定的照射效果来设计，不仅可以使照明效果最佳，也可以提高光的使用效率。光源的形状由外壳决定，可以是条形光源、面光源、环形光源、拱形光源、四面无影光源等。
从系统整体看，本申请提到的LED光源包含LED驱动电路和串联方式连接的LED芯片模块，即上面提到的集成式设计和模块化设计。其中LED驱动模块可以接受外部的触发信号。系统也包括光源外壳，LED驱动电路和LED芯片模块都安装在外壳上。LED芯片模块的安装姿态是由外壳上面的支座来决定的，进而决定了光源整体的照射角度。
如图11所示，本发明一种电路原理图，其中，LED驱动电路包括驱动芯片，驱动芯片的HSP端口串联电阻后连接LED芯片模块D10的输出端，HSN端口串联电阻、电容后连接LED芯片模块D3的输入端，发光LED二极管D3-D10依次串联。
实施例一：
本实施例为LED芯片模块按照环形排列的例子。如图3所示，光源包含了一个LED驱动电路模块和八个LED芯片模块，其中八个LED芯片模块按照环形排列成一圈。这八个LED芯片模块按照图4所示的光源外壳结构进行安装，每个LED芯片模块分别安装在光源外壳的八个安装支座上，所以LED芯片模块的姿态有外壳上的八个安装支座决定。LED驱动电路模块可以接受外部的触发信号。
实施例二：
本实施例为条形光源，包含了一个LED驱动电路模块和八个LED芯片模块。如图5所示，八个LED芯片模块分两排排列，每排四个。光源外壳有八个安装支座，分别用于安装八个LED芯片模块。由图6所示，两排支座的安装角度是不同的，因此两排LED芯片模块与该角度对应。与之对应的照明范围示意图由图7所示。两排LED芯片模块的照明主轴不平行，有一定的角度；两排LED芯片模块的照明范围有一部分重叠。从图8的照明强度对比示意图可以看出，两排组合后的照明强度的均匀性更好。
实施例三：
本实施例为条形光源，包含了一个LED驱动电路模块和四个LED芯片模块。如图9所示，四个LED芯片模块按照一排排列。光源外壳有四个安装支座，分别用于安装四个LED芯片模块，如图10所示。该光源的外壳有四个安装支座，分别用于安装四个LED芯片模块。其中四个支座的角度各不相同。例如，支座1的轴线的角度与外壳整体法线角度为-30度，支座2的为-10度，支座3的为10度，支座4的为30度。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种工业检测用LED光源，其特征是：包括LED驱动电路、若干个LED芯片模块和外壳；若干个LED芯片模块依次串联，LED驱动电路分别连接首端与末端的LED芯片模块，LED驱动电路与LED芯片模块固定于外壳内，外壳中设置有用于支撑LED芯片模块的、具有设定角度的支座；LED芯片模块包括PCB电路板，其中LED芯片焊接在PCB上，由外部电源供电的LED驱动电路接收外部的闪光同步触发信号，然后驱动LED芯片模块，控制LED芯片模块的亮、灭；所述LED芯片模块的布局方式随着要求自由组合、变换。
2.如权利要求1所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：当要求的光源形状为环形时，LED光源包括不少于4个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，外壳为圆形或环形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座沿着外壳圆周均匀分布，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，其中两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
3.如权利要求1所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述要求的光源为双排条形光源时，LED光源包括不少于2n个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，n≥1，且n为整数，外壳为矩形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座依次平均分布于外壳的两侧，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，位于端部的两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
4.如权利要求1所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述要求的光源为单排条形光源时，LED光源包括不少于2个的LED芯片模块、LED驱动电路和外壳，外壳为矩形，外壳中设有不少于LED芯片模块个数的支座，支座依次分布于外壳中间，LED芯片模块放置于支座上，LED芯片模块之间串联，位于端部的两个LED芯片模块之间连接有LED驱动电路。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述LED芯片模块包括若干个LED芯片，LED芯片依次串联或并联。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述外壳包括但不限于全部透光的透光罩、部分透光的柔光罩和漫射罩。
7.如权利要求1所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述闪光同步触发信号，包括但不限于电平信号。
8.如权利要求1所述的一种工业检测用LED光源，其特征是：所述PCB上焊接有连接器。
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