專利名稱：一種適用于玻璃瓶大面積led背光源裝置的制作方法
技術領域：
一種適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種照明技術，尤其是涉及一種適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置，適用于跟機器視覺有關透明玻璃瓶和半透明玻璃瓶的在線檢測等產品。
背景技術：
[0002]機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，通過成像器件(即圖像攝取裝置， 分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。如今，機器視覺已成為現(xiàn)代先進制造業(yè)中一種不可或缺的、重要的技術。光源照明模塊作為目標物體的照明源，在很大程度上影響了成像器件拍攝照片的亮度和顏色信息，是機器視覺應用的關鍵部分，在很大程度上能夠直接影響圖像的質量和應用效果。機器識別的照明光源主要有熒光燈、鹵素燈和發(fā)光二極管，熒光燈亮度和穩(wěn)定性差，而商素燈價格昂貴，使用壽命太短，從性能和成本方面考慮，目前發(fā)光二極管(LED)是機器視覺系統(tǒng)最理想的光源。LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)是一種新型固態(tài)冷光源，以其高能效，低工作電壓，快速的響應速度，節(jié)能環(huán)保， 使用壽命長和體積小重量輕等特點被廣泛應用于各種場合。尤其是其高光效、節(jié)能環(huán)保的特點使得LED照明比起普通的白熾燈和熒光燈具有明顯的優(yōu)勢。目前，LED最廣泛的應用是作為電視、手機以及一些光電裝置的背光源，常見的背光方式有側光式和直下式兩種。LED 是一種電致發(fā)光的半導體元件，LED的電路連接方式直接決定了背光模組的穩(wěn)定性和可靠性。[0003]從國家知識產權局專利數(shù)據庫檢索得知，申請?zhí)枮?00910031282的專利“基于 LED的軟膠囊在線檢測光源系統(tǒng)”，是用于膠囊在線檢測的LED背光光源裝置，該裝置采用直下式的背光方式，光源的形狀為小型平板式，LED光源在底部照明膠囊，用CCD相機拍攝膠囊的圖像傳輸進入計算機處理，獲得膠囊的信息反饋。這個光源裝置雖然小巧，但是檢測功能單一，只有一種顏色的光，不能同時檢測膠囊的多種信息；驅動電路簡單，效率不高； 沒有良好的散熱裝置。申請?zhí)枮?00520047810. 9的專利“電子設備上超薄導光型LED背光源裝置”，是一種用于電子設備上的背光光源裝置，由光亮度LED群組組成，外加反射膜作為均勻LED照明光的作用，是一種超薄導光型的LED光源裝置，本專利表面一致性雖然挺高， 但是結構復雜，所獲得的圖像輪廓較為模糊，另外也沒有有效地散熱裝置，所用的散射膜造價昂貴。發(fā)明內容[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠提高圖像質量和效果的適用于玻璃瓶大面積 LED背光源裝置。[0005]本實用新型的技術方案是由LED背光源部分和光源散熱系統(tǒng)組成，LED背光源部分由第一層的導光板和第二層的LED燈PCB板組成，光源散熱系統(tǒng)由第三層的排風裝置和第四層的散熱金屬板組成；導光板是在聚甲基丙烯酸甲酯薄板上鋪設反射膜，在反射膜上面鋪設散射膜與增亮膜；LED燈PCB板由若干個發(fā)光單元組成，每個發(fā)光單元由10行紅、 綠、藍三色LED有序配置排列在一起，紅光LED驅動采用12個一組串聯(lián)、每個組之間并聯(lián)連接，藍光LED和綠光LED驅動分別采用8個一組串聯(lián)、每個組之間并聯(lián)連接；排風裝置由若干個風扇串并聯(lián)組成，風扇固定在散熱金屬板上，散熱金屬板上具有若干個散熱小孔。[0006]上述每個發(fā)光單元第一行是藍光LED和紅光LED交替排列，第二行是紅光LED和綠光LED交替排列，以下的奇數(shù)行同第一行布置一樣，偶數(shù)行同第二行布置一樣。[0007]本實用新型的有益效果是本實用新型采用一種特殊的LED驅動方式，實現(xiàn)了 LED 燈的有序排列，簡化了布線方式，降低了驅動電壓及功耗。紅綠藍三色LED顆粒相間均勻分布，每種顏色單獨控制，實現(xiàn)多種顏色及亮度的方便快捷切換。LED燈PCB板采用單元模塊拼接的方式，可以根據被檢測產品的體積大小，任意改變整個背光源的面積，從而適應了多種應用場合的要求。通過加入風扇和散熱金屬板來控制溫度，風扇也采用獨特的連接方式， 可以根據LED燈PCB板的大小調整風扇個數(shù)，實現(xiàn)有效散熱，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。導光板鋪設有光學薄膜，提高了光源發(fā)光的使用效率，并使LED燈發(fā)出的光更加均勻， 便于清晰地成像。


[0008]圖1為本實用新型的結構示意圖；[0009]圖2本實用新型中LED的驅動方式圖；[0010]圖3本實用新型中風扇的連接方式圖。
具體實施方式
[0011]機器視覺系統(tǒng)的其工作原理是背光源提供照明光，經過目標物體的散射，經過鏡頭進入相機，目標的圖像聚集在二維CXD感光元件上，圖像的模擬信號從CXD送入控制器， 經A/D轉換后，利用數(shù)字信號進行處理，獲得目標物體的信息，達到檢測的目的。[0012]從圖1所示本實用新型的結構示意圖可以看出，本實用新型背光源裝置包括四層，上面兩層是LED背光源部分，下面兩層是光源散熱系統(tǒng)。[0013]本實用新型第一層是一塊鋪設有光學薄膜的導光板1，導光板1由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)做成，底層鋪設反射膜，上面鋪設散射膜與增亮膜。LED發(fā)出的光是朗伯體分布的，光強度分布很不均勻，如果直接應用作為機器視覺的光源，那么利用CCD相機拍攝到得照片就與真實的目標有出入，導致無法準確識別，利用這一層鋪設有光學薄膜的導光板，提高了光源發(fā)光的使用效率，并使得LED發(fā)出的光均勻化，便于CCD拍照進行識別。[0014]本實用新型第二層是LED燈PCB板2，是在一層PCB板上面均勻排列的直插式的 LED,通過繪制PCB板連接LED的管腳，設計LED的連接方式。LED的驅動方式采用如圖2所示，采用多顆LED串并聯(lián)分區(qū)域驅動的方式。其中紅光LED采用12個一組串聯(lián)，每個組之間并聯(lián)的連接方式，藍光和綠光LED采用8個一組串聯(lián)，每個組之間并聯(lián)的連接方式。本實用新型將紅綠藍三原色LED組織在一起，第一行是藍光LED和紅光LED交替排列，第一顆是藍光LED，第二顆是紅光LED，第三顆又是藍光LED，第四顆是紅光LED，這樣每四組紅光LED 燈與六組藍光LED燈依次等距離的相間排列組成第一行。第二行第一顆是紅光LED，第二顆是綠光LED，第三顆又是紅光LED，第四顆是綠光LED，這樣每四組紅光LED燈與六組綠光 LED燈依次等距離的相間排列組成第二行。以下的奇數(shù)行同第一行布置一樣，偶數(shù)行同第二行布置一樣。本實用新型的設計中，每十行組成一個LED燈PCB板的發(fā)光單元，任意個數(shù)的發(fā)光單元(根據被檢測物體生產線要求而定)組成一塊平面型的LED光源，LED燈PCB板的發(fā)光單元端口給每種顏色的LED并聯(lián)后分別留一個正極和一個地的接口，以便于進行單元拼接和連接光源控制器，由光源控制器輸出12V—24V直流供電。將紅綠藍三原色的光源集中體現(xiàn)在一塊板上，根據改變三色光源的比例可以得到任何一種顏色的光。本實用新型中提出的LED燈PCB板的發(fā)光單元的設計，具有重要的意義，可以根據被檢測產品的體積大小，任意改變整個背光源的面積，從而適應了多種應用場合的要求。本實用新型應用于啤酒瓶的在線檢測，因此根據其生產線的要求，選用八個之上所述的LED燈PCB板的發(fā)光單元拼接成一整塊背光源，可以根據瓶子的大小，改變發(fā)光單元的個數(shù)，改變發(fā)光面積的大小。[0015]本實用新型第三層是排風裝置，LED雖然光效較高，但是多顆LED緊密排列于PCB 板上的時候，所發(fā)出的熱量也很可觀，如果不加散熱裝置，這些熱量就無法很快擴散，導致 LED高溫工作，致使LED壽命降低甚至損壞，我們在LED所在的PCB板下面加風扇，通過空氣傳導使得熱量很快擴散，提高了光源的壽命和穩(wěn)定性。排風裝置由若干個風扇3串并聯(lián)組成，風扇3連接方式根據LED燈PCB板的發(fā)光單元拼接模式而設計，如圖3所示，三個風扇串聯(lián)為一個風扇單元，串聯(lián)之后再并聯(lián)，并聯(lián)的風扇單元個數(shù)根據LED燈PCB板的發(fā)光單元個數(shù)而定，每四個LED燈PCB板的發(fā)光單元對應一個風扇單元，風扇的個數(shù)與發(fā)光面積成正比。風扇采用12V—24V直流供電，可以與LED光源模塊共用一個光源控制器輸出的電壓與電流。[0016]本實用新型第四層是散熱金屬板4，風扇3均勻地固定在該金屬板上，在金屬板上均勻地挖出一些小孔，由于金屬板導熱很快，所以風扇吹出的熱量很快由金屬板吸收，并由風扇的風排到外界，金屬板表層涂一層絕緣漆，確保電路部分不會因為接觸金屬板而導致短路。[0017]本實用新型的上述結構形式具有顯著的優(yōu)勢和效果[0018](I)LED串并聯(lián)混聯(lián)的連接方式有很大的優(yōu)點，一方面串聯(lián)連接，可以通過調節(jié)電壓大小，改變流過LED顆粒的電流大小，從而改變LED的亮度，方便快捷；另一方面串聯(lián)后的并聯(lián)連接，可以使并聯(lián)的每一路可以單獨工作，有一顆LED損壞不會影響其他路的LED正常工作，不會造成光源大面積無法點亮的現(xiàn)象。[0019](2)光源PCB板上將紅、藍、綠三原色光源相間均勻分布，通過光源控制器選通不同通道或調節(jié)電流，可以方便快捷的實現(xiàn)不同顏色、不同強度的背景光之間的切換，方便應用。[0020](3)本實用新型中提出的LED燈PCB板的發(fā)光單元的拼接設計，具有重要的意義， 可以根據被檢測產品的體積大小，任意改變整個背光源的面積，從而適應了多種應用場合的要求。[0021](4)根據LED燈PCB板的發(fā)光單元拼接模式而設計風扇連接方式，實現(xiàn)了有效散熱，提高了 LED光源的壽命和穩(wěn)定性。[0022](5)采用的LED驅動方式，LED管腳接線由PCB板繪制，風扇和LED光源共用一個穩(wěn)壓電源，使得光源模塊結構緊湊。[0023] (6)在光源前面加入一塊鋪設有光學薄膜的導光板，提高了光源發(fā)光的使用效率， 并使LED燈發(fā)出的光更加均勻，便于清晰地成像。
權利要求1.一種適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置，由LED背光源部分和光源散熱系統(tǒng)組成， 其特征是所述LED背光源部分由第一層的導光板(1)和第二層的LED燈PCB板(2)組成， 光源散熱系統(tǒng)由第三層的排風裝置和第四層的散熱金屬板(4)組成；所述導光板(1)是在聚甲基丙烯酸甲酯薄板上鋪設反射膜，在反射膜上面鋪設散射膜與增亮膜；所述LED燈PCB 板(2)由若干個發(fā)光單元組成，每個發(fā)光單元由10行紅、綠、藍三色LED有序配置排列在一起，紅光LED驅動采用12個一組串聯(lián)、每個組之間并聯(lián)連接，藍光LED和綠光LED驅動分別采用8個一組串聯(lián)、每個組之間并聯(lián)連接；所述排風裝置由若干個風扇(3)串并聯(lián)組成，風扇(3)固定在散熱金屬板(4)上，散熱金屬板(4)上具有若干個散熱小孔。
2.根據權利要求1所述的適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置，其特征是每個發(fā)光單元第一行是藍光LED和紅光LED交替排列，第二行是紅光LED和綠光LED交替排列，以下的奇數(shù)行同第一行布置一樣，偶數(shù)行同第二行布置一樣。
3.根據權利要求1所述的適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置，其特征是所述排風裝置由三個風扇串聯(lián)為一個風扇單元，若干個風扇單元并聯(lián)連接，風扇的個數(shù)與發(fā)光面積成正比。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于玻璃瓶大面積LED背光源裝置，由第一層導光板、第二層LED燈PCB板、第三層排風裝置、第四層散熱金屬板組成，導光板鋪設有光學薄膜，LED燈PCB板的每個發(fā)光單元由10行紅、綠、藍三色LED有序配置排列在一起，LED驅動采用多顆LED串并聯(lián)分區(qū)域驅動的方式。本實用新型能夠提高圖像質量和效果，安全性和穩(wěn)定性好。
文檔編號F21V8/00GK202253157SQ201120321380
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者司煒, 張樹君, 徐樂年, 王慧, 韓春萌, 黃存真 申請人:山東明佳包裝檢測科技有限公司