一种具有工作状态监测的照明光源

技术领域

本发明涉及LED检测技术领域，具体涉及一种具有工作状态监测的照明光源。

背景技术

在机器视觉检测领域，照明光源的作用是照明特征，使特征与背景的灰度值差异最大化，所以要求照明光源具有较高的亮度，且亮度必须均匀。

现有的光源模组均采多颗LED灯珠串联后，再以并联方式增加功率，且均匀分布于PCB板上，从而保证了光源的亮度均匀。

因厂商的LED生产设备，存在概率性的制造工艺偏差，导致同一批LED灯珠会存在一定的不良率。如工作寿命变短、内阻变大、直接短路等。且该LED灯珠在短时间内工作正常，普通设备无法区分。当这部分光源流入市场后，因长时间工作，就会出现光源局部烧坏、变亮、光衰等现象，如果不及时发现就会影响检测设备的检出等，给应用端客户的使用带来了很大的困扰。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种具有工作状态监测的照明光源。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种具有工作状态监测的照明光源，包括壳体；所述壳体上设有LED模块、光学组件、散热组件以及PCB板；所述LED模块用于给光学组件提供光源；所述LED模块设于PCB板上；所述PCB板上设有主控模块；所述LED模块与主控模块电性连接；所述PCB板设有用于检测LED模块电流的电流检测系统和/或用于检测LED模块电压的电压检测系统。

本发明进一步设置为，所述散热组件包括散热片以及散热风扇；所述PCB板设于散热片的一端；所述散热风扇设于散热片的另一端；所述散热风扇与主控模块电性连接；

所述散热风扇设有转速传感器；所述转速传感器与主控模块电性连接。

本发明进一步设置为，所述壳体上设有光传感器；所述光传感器与主控模块电性连接；

所述壳体上设有温度传感器；所述温度传感器与主控模块电性连接；

所述壳体上设有气体流速传感器；所述气体流速传感器与主控模块电性连接。

本发明进一步设置为，所述PCB板上设有数据存储装置；所述数据存储装置与主控模块电性连接；

所述PCB板上设有无线模块；所述无线模块与主控模块电性连接。

本发明进一步设置为，所述LED模块包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个电性连接的LED灯珠；所述电流检测系统包括若干个电流采样电阻；LED灯串与电流采样电阻电性连接；

所述主控模块用于检测每个LED灯串上的电流采样电阻的电流。

本发明进一步设置为，LED灯串与电流采样电阻串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；

所述LED灯串的一端接电源；所述LED灯串的另一端通过电流采样电阻接地；

所述主控模块设有若干个检测端口；一个检测端口设于一个检测支路的LED灯串与电流采样电阻之间。

本发明进一步设置为，所述电压检测系统包括电压采样模块、模拟开关模块以及运算放大模块；所述LED模块包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个串联的LED灯珠；所述电压采样模块包括若干个检测电阻；LED灯串与检测电阻串联；

所述模拟开关模块用于检测每个LED灯串上的电压；

所述模拟开关模块的输出端与运算放大模块的输入端连接；所述运算放大模块的输出端与主控模块连接。

本发明进一步设置为，LED灯串与检测电阻串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；

所述LED灯串的一端接地；所述LED灯串的另一端通过检测电阻接电源；

所述模拟开关模块设有若干个检测口；一个检测口设于一个检测支路的LED灯串与检测电阻之间；

所述电压采样模块还包括第一采样电阻以及第二采样电阻；所述第一采样电阻的一端接电源；所述第一采样电阻的另一端通过第二采样电阻接地或者所述第一采样电阻的另一端直接接地；

所述运算放大模块的正输入端与模拟开关模块的输出端连接；所述运算放大模块的负输入端设于第一采样电阻与第二采样电阻之间；

所述电压采样模块还包括采样二极管；所述第二采样电阻通过采样二极管接地；

所述主控模块设有基准端；所述基准端设于第一采样电阻与第二采样电阻之间。

本发明进一步设置为，所述电压检测系统包括电压采样模块、模拟开关模块以及第一差分放大器；所述LED模块包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个串联的LED灯珠；所述电压采样模块包括若干个检测电阻；一个LED灯串与一个检测电阻串联；

所述模拟开关模块包括用于检测每个LED灯串上的正电压的正模拟开关以及用于检测每个LED灯串上的负电压的负模拟开关；

所述正模拟开关的输出端以及负模拟开关的输出端分别与第一差分放大器的两个输入端连接；所述第一差分放大器的输出端与主控模块连接。

本发明进一步设置为，所述电压采样模块还包括若干个检测二极管；LED灯串与检测二极管串联；

检测电阻、LED灯串以及检测二极管串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；

所述LED灯串的一端通过检测电阻接电源；所述LED灯串的另一端通过检测二极管接地；

所述正模拟开关设有若干个正检测口；一个正检测口设于一个检测支路的LED灯串与检测电阻之间；

所述负模拟开关设有若干个负检测口；一个负检测口设于一个检测支路的LED灯串与检测二极管之间；

所述电压采样模块还包括第一采样电阻、第二采样电阻以及第三采样电阻；所述第一采样电阻的一端接电源；所述第一采样电阻的另一端依次通过第二采样电阻以及第三采样电阻后接地；

所述电压采样模块还包括采样二极管；所述第三采样电阻通过采样二极管接地；

所述电压检测系统还包括第二差分放大器；所述第二差分放大器的一个输入端设于第一采样电阻与第二采样电阻之间；所述第二差分放大器的另一个输入端设于第三采样电阻与采样二极管之间。

本发明的有益效果：本发明通过设置光学组件能够对LED模块的发光起到导光的作用，散热组件能够对照明光源起到散热的作用，通过设置电流检测系统和/或电压检测系统能够对照明光源的工作状态起到监测的作用。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为实施例1的LED模块与电流采样模块配合的电路图；

图3为实施例1的主控模块的原理图；

图4为实施例1的无线模块的原理图；

图5为实施例2的LED模块与电压采样模块配合的电路图；

图6为实施例2的主控模块与无线模块配合的原理图；

图7为实施例2的模拟开关模块U1的原理图；

图8为实施例2的第一运算放大模块的原理图；

图9为实施例2的模拟开关模块U2的原理图；

图10为实施例2的第二运算放大模块的原理图；

图11为实施例3的LED模块与电压采样模块配合的电路图；

图12为实施例3的主控模块与无线模块配合的原理图；

图13为实施例3的模拟开关IC9的原理图；

图14为实施例3的模拟开关IC7的原理图；

图15为实施例3的差分放大器IC5的原理图；

图16为实施例3的模拟开关IC8的原理图；

图17为实施例3的模拟开关IC9的原理图；

图18为实施例3的差分放大器IC4的原理图；

图19为实施例3的第二差分放大器的原理图；

其中：1、主控模块；11、检测端口；12、检测口；13、基准端；14、电流采样电阻；2、LED灯珠；3、检测电阻；4、检测二极管；5、无线模块；61、第一采样电阻；62、第二采样电阻；63、第三采样电阻；7、采样二极管；81、正检测口；82、负检测口；91、壳体；92、LED模块；93、光学组件；94、散热片；95、散热风扇；96、PCB板。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1，

由图1和图4可知，本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，包括壳体91；所述壳体91上设有LED模块92、光学组件93、散热组件以及PCB板96；所述LED模块92用于给光学组件93提供光源；所述LED模块92设于PCB板96上；所述PCB板96上设有主控模块1；所述LED模块92与主控模块1电性连接；所述PCB板96设有用于检测LED模块92电流的电流检测系统和/或用于检测LED模块92电压的电压检测系统。

具体地，本实施例通过设置光学组件93能够对LED模块92的发光起到导光的作用，散热组件能够对照明光源起到散热的作用，通过设置电流检测系统和/或电压检测系统能够对照明光源的工作状态起到监测的作用。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述散热组件包括散热片94以及散热风扇95；所述PCB板96设于散热片94的一端；所述散热风扇95设于散热片94的另一端；所述散热风扇95与主控模块1电性连接；通过上述设置能够加强照明光源的散热效果，并且主控模块1可以控制散热风扇95的转速。

所述散热风扇95设有转速传感器；所述转速传感器与主控模块1电性连接。通过设置转速传感器能够实时检测散热风扇95的转速。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述壳体91上设有光传感器；所述光传感器与主控模块1电性连接；通过设置光传感器，能够实时监测照明光源的光谱状态/分布状态/能量状态，并通过主控模块1调整照明光源的光谱状态/分布状态/能量状态。

所述壳体91上设有温度传感器；所述温度传感器与主控模块1电性连接；温度传感器能够实时监测照明光源关键位置的温度数据。

所述壳体91上设有气体流速传感器；所述气体流速传感器与主控模块1电性连接。气体流速传感器能够实时监测散热组件的气体流速。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述PCB板96上设有数据存储装置；所述数据存储装置与主控模块1电性连接；数据存储装置能够存储照明光源的工作状态，并记录照明光源微调数据以供再次分析。

所述PCB板96上设有无线模块5；所述无线模块5与主控模块1电性连接。上述设置使得照明光源具有外部通讯功能，能将照明光源的工作状态通过通讯的方式告知上位机，使照明光源的问题得到及时发现与处理。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述LED模块92包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个串联的LED灯珠2；所述电流检测系统包括若干个电流采样电阻14；一个LED灯串与一个电流采样电阻14串联；

所述主控模块1用于检测每个LED灯串上的电流采样电阻14的电流。

具体地，本实施例所述通过设置LED模块92、电流采样电阻14以及主控模块1，能够检测每一个LED灯串上的电流采样电阻14的电流，从而主控模块1能够根据与预设值相比后得知该LED灯串是否存在故障，实现LED的实时检测功能。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，一个LED灯串与一个电流采样电阻14串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；具体地，本实施例通过设置三个LED灯串以及三个电流采样电阻14，每个LED灯串上设有两个LED灯珠2，从而形成三个并联的检测支路，使得结构更加合理。

所述LED灯串的一端接电源；所述LED灯串的另一端通过电流采样电阻14接地；通过上述设置便于检测电流采样电阻14的电流。

所述主控模块1设有若干个检测端口11；一个检测端口11设于一个检测支路的LED灯串与电流采样电阻14之间。具体地，本实施例通过在主控模块1设置三个检测端口11，分别为VDD1、VDD2以及VDD3，分别与三个检测支路连接，从而能够同时检测多个LED灯串的工作状态。

实施例2，如图5至图10所示，

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述电压检测系统包括电压采样模块、模拟开关模块以及运算放大模块；所述LED模块92包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个串联的LED灯珠2；所述电压采样模块包括若干个检测电阻3；一个LED灯串与一个检测电阻3串联；

所述模拟开关模块用于检测每个LED灯串上的电压；

所述模拟开关模块的输出端与运算放大模块的输入端连接；所述运算放大模块的输出端与主控模块1连接。

具体地，本实施例通过设置电压采样模块、模拟开关模块、运算放大模块以及主控模块1，模拟开关模块的端口A、端口B、端口C分别与主控模块1的端口IO1、IO2以及IO3连接，从而使得主控模块1能够控制模拟开关模块在不同的地址下，选择不同的通道信号，从而对其中的一个LED灯串进行信号的检测采样，并将该信号送入运算放大模块中，经过运算放大后传给主控模块1，主控模块1根据预存值进行对比后即可以实现LED的异常检测。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，一个LED灯串与一个检测电阻3串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；具体地，本实施例通过设置16个LED灯串以及16个检测电阻3，每个LED灯串上设有14个LED灯珠2，从而形成16个并联的检测支路，使得结构更加合理。

所述LED灯串的一端接地；所述LED灯串的另一端通过检测电阻3接电源；通过上述设置便于检测LED灯串的电压。

所述模拟开关模块设有若干个检测口12；一个检测口12设于一个检测支路的LED灯串与检测电阻3之间；具体地，本实施例设置有16个LED灯串以及16个检测电阻3，故本实施例对应设置有两个模拟开关模块，分别为模拟开关模块U1以及模拟开关模块U2，模拟开关模块U1以及模拟开关模块U2分别设有8个检测口12，分别与16个LED灯串以及16个检测电阻3对应设置，从而能够检测每一个LED灯串的电压；同时通过设置两个运算放大模块，分别为第一运算放大模块以及第二运算放大模块；模拟开关模块U1的输出端以及模拟开关模块U2的输出端分别与第一运算放大模块的输入端以及第二运算放大模块的输入端连接；第一运算放大模块的输出端以及第二运算放大模块的输出端则分别与主控模块1连接。

所述电压采样模块还包括第一采样电阻61以及第二采样电阻62；所述第一采样电阻61的一端接电源；所述第一采样电阻61的另一端通过第二采样电阻62接地或者所述第一采样电阻61的另一端直接接地；

所述运算放大模块的正输入端与模拟开关模块的输出端连接；所述运算放大模块的负输入端设于第一采样电阻61与第二采样电阻62之间；

所述电压采样模块还包括采样二极管7；所述第二采样电阻62通过采样二极管7接地；

所述主控模块1设有基准端13；所述基准端13设于第一采样电阻61与第二采样电阻62之间。

具体地，主控模块1能够控制模拟开关模块在不同的地址下，选择不同的通道信号，从而对其中的一个LED灯串进行信号的检测采样，并将该信号送入运算放大模块中，该信号在不同亮度等级时，对应相应的电压信号，该电压信号与基准信号比较后，传送给主控模块1。

当光源的某一串LED灯串出现亮度不一致或异常，比如：开路、短路或者灯老化的时候，该电压信号出现微弱的变化，即与基准电压产生一个电压差，该电压差经过运算放大后，再输入给主控模块1。由此可以解决光源不一致的问题。

主控模块1收到的电压信号后，进行数字化处理，并将该数字信号进行处理与辨别，从而分出开路、短路或者老化的LED灯珠2，再将数据传输给外部的控制器。由于光源有不同功率，即光源并数有多有少，主控模块1通过模拟开关模块的地址，对不同通道的数据进行分析比较，如果检测该通道没有数据，说明该通道为空，用此方式可以快速识别出光源的功率，从而告知控制器，让控制器限制光源的最大电流输出。

实施例3，如图11至图19所示，

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述电压检测系统包括电压采样模块、模拟开关模块以及第一差分放大器；所述LED模块92包括若干个LED灯串；每个LED灯串设有若干个串联的LED灯珠2；所述电压采样模块包括若干个检测电阻3；一个LED灯串与一个检测电阻3串联；

所述模拟开关模块包括用于检测每个LED灯串上的正电压的正模拟开关以及用于检测每个LED灯串上的负电压的负模拟开关；

所述正模拟开关的输出端以及负模拟开关的输出端分别与第一差分放大器的两个输入端连接；所述第一差分放大器的输出端与主控模块1连接。

具体地，本实施例通过电压采样模块、模拟开关模块、第一差分放大器以及主控模块1，其中模拟开关模块分别为正模拟开关以及负模拟开关，正模拟开关的端口A、端口B、端口C以及负模拟开关的端口A、端口B、端口C分别与主控模块1的端口IO8、IO9以及IO10连接，从而使得主控模块1能够控制模拟开关模块在不同的地址下，选择不同的通道信号，从而对其中的一个LED灯串的正电压以及负电压进行信号的检测采样，然后正模拟开关以及负模拟开关分别并将信号送入第一差分放大器中，经过第一差分放大器后传给主控模块1，主控模块1根据变化值即可以实现LED的异常检测。

本实施例所述的一种具有工作状态监测的照明光源，所述电压采样模块还包括若干个检测二极管4；一个LED灯串与一个检测二极管4串联；通过上述设置便于检测LED灯串的负电压，并且防止倒流。

一个检测电阻3与一个LED灯串与以及一个检测二极管4串联后形成检测支路；若干个检测支路相互并联；具体地，本实施例通过设置16个LED灯串、16个检测电阻3以及16个检测二极管4，每个LED灯串上设有14个LED灯珠2，从而形成16个并联的检测支路，使得结构更加合理。

所述LED灯串的一端通过检测电阻3接电源；所述LED灯串的另一端通过检测二极管4接地；通过上述设置便于检测LED灯串的正电压以及负电压。

所述正模拟开关设有若干个正检测口81；一个正检测口81设于一个检测支路的LED灯串与检测电阻3之间；

所述负模拟开关设有若干个负检测口82；一个负检测口82设于一个检测支路的LED灯串与检测二极管4之间；

具体地，本实施例设置有16个LED灯串、16个检测电阻3以及16个检测二极管4，故本实施例对应设置有两个正模拟开关以及两个负模拟开关，两个正模拟开关分别为模拟开关IC8以及模拟开关IC9，两个负模拟开关分别为模拟开关IC6以及模拟开关IC7，模拟开关IC6与模拟开关IC7分别设有8个负检测口8282，模拟开关IC8以及模拟开关IC9分别设有8个正检测口81，分别与16个LED灯串、16个检测电阻3以及16个检测二极管4对应设置，从而能够检测每一个LED灯串的正电压以及负电压；同时通过设置两个第一差分放大器，分别为差分放大器IC4以及差分放大器IC5；模拟开关IC6的输出端以及模拟开关IC8的输出端分别与差分放大器IC4的两个输入端连接；模拟开关IC7的输出端以及模拟开关IC9的输出端分别与差分放大器IC5的两个输入端连接；差分放大器IC4的输出端以及差分放大器IC5的输出端分别与主控模块1的端口IO4以及端口IO3连接。

所述电压采样模块还包括第一采样电阻61、第二采样电阻62以及第三采样电阻63；所述第一采样电阻61的一端接电源；所述第一采样电阻61的另一端依次通过第二采样电阻62以及第三采样电阻63后接地；

所述电压采样模块还包括采样二极管7；所述第三采样电阻63通过采样二极管7接地；通过上述设置能够防止倒流。

所述电压检测系统还包括第二差分放大器；所述第二差分放大器的一个输入端设于第一采样电阻61与第二采样电阻62之间；所述第二差分放大器的另一个输入端设于第三采样电阻63与采样二极管7之间。具体地，第二差分放大器为差分放大器IC3，差分放大器IC3的输出端与主控模块1的端口IO5连接，差分放大器IC3主要负责将光源的基准电压变化信号转换成数字信号，传输给主控模块1进行分析。

当亮度等级发生变化时，每个LED灯串的正负极电压差也跟随变化，当亮度不变，则LED灯串的正极、负极之间形成的电压差是一个固定值，如果该LED灯串中，有某一个LED灯珠2出现异常，则整个LED灯串的正极、负极之间的电压将产生一个新的电压差，利用这个电压差变化的原理，可根据实际应用，找到合适的电压值，即可检测出每一个LED灯串中，是否存在开路、短路或者老化程度等异常现象，再通过控制器调整输出电流，这样可以做出或选择出亮度一致且均匀的光源。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。