Megtekintések: 0 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2026-06-05 Eredet: Telek
Az endoszkóp kameramodul beépített LED-ekre támaszkodik, hogy megvilágítsa az emberi test vagy az ipari gépek sötét, keskeny üregeit. A stúdiólámpákkal vagy a kameravakukkal ellentétben az endoszkóp LED-eknek egy apró (gyakran 3–8 mm átmérőjű) hegybe kell illeszkedniük, elegendő fényt kell termelniük a CMOS kameramodul számára, hogy tiszta képet készítsen, és el kell kerülnie a szövetek vagy alkatrészek túlmelegedését. Az endoszkópok hatékony LED-világításának tervezése az optikai, hő- és elektrotechnika gondos egyensúlya.
Az endoszkóp belsejében a környezet teljesen sötét. Megvilágítás nélkül még a legérzékenyebb CMOS kameramodul sem látna semmit. A LED-ek az előnyben részesített fényforrások, mert:
Kicsi – A csupasz LED matricák 0,5 mm × 0,5 mm méretűek lehetnek.
Hatékony – A legtöbb energiát fénnyel, nem hővé alakítják.
Hosszú élettartam – Nincs kiégetni való izzószál.
Könnyen vezérelhető – A fényerő impulzusszélesség-modulációval (PWM) állítható.
Egy tipikus endoszkóp kameramodul két-nyolc fehér LED-et tartalmaz az objektív körül. Speciális alkalmazásokhoz UV vagy infravörös LED-ek használhatók fluoreszcenciához vagy éjszakai látáshoz.
Helyszűke – A LED-gyűrűnek néhány milliméteren belül az objektív köré kell illeszkednie.
Hőelvezetés – A LED-ek hőt termelnek, és a lezárt endoszkóphegy belsejében nincs légáramlás. A túlzott hőség károsíthatja a CMOS kameramodult, vagy kényelmetlenséget okozhat a betegnek.
Egyenletes megvilágítás – A fényt egyenletesen kell elosztani a látómezőben, sötét foltok nélkül a közepén vagy fényes tükröződések nélkül a széleken.
Energiafogyasztás – Az elemmel működő USB kameramodul endoszkópok esetében a LED-ek teljesítményét minimálisra kell csökkenteni az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében.
Biokompatibilitás – Orvosi felhasználáshoz minden anyagnak (LED tokozásnak, vezetékeknek, ragasztóknak) biológiailag kompatibilisnek és sterilizálástűrőnek kell lennie.
Az endoszkópok LED-jeit általában a következők alapján választják ki:
Méret – A csupasz LED-ek (nincs műanyag csomagolás) a legkisebbek. A csomagolt LED-ek (pl. 0402 vagy 0603 SMD) valamivel nagyobbak, de könnyebben kezelhetők.
Színhőmérséklet – 5000–6500 K (hideg fehér) általános az ipari boroszkópoknál. Orvosi felhasználásra a semleges fehér (4000-5000 K) jobb szöveti színkülönbséget biztosít.
Fényerősség – millikandelában (mcd) vagy lumenben mérve. Egy tipikus endoszkóphoz összesen 10-50 lm szükséges.
Sugárszög – A széles látószögű (120-150°) LED-eket részesítik előnyben a teljes jelenet megvilágítására központi hot spot nélkül.
( HD kameramodulhoz 1080p) 80 feletti színvisszaadási indexű (CRI) LED-ek javasoltak a valódi szövetszínek megjelenítéséhez.
A leggyakoribb elrendezés az objektívet körülvevő LED-ek körkörös gyűrűje. A LED-ek száma a hegy átmérőjétől és a szükséges fényerőtől függ:
2-3 LED – 3 mm-nél kisebb hegyű mini endoszkóphoz. A LED-ek közötti hézagok árnyékokat okozhatnak; ezért diffúzor vagy fényvisszaverő bevonat is hozzáadható.
4-6 LED – Egy tipikus 5-6 mm-es ipari boreszkóphoz. A LED-ek egyenletesen helyezkednek el az egyenletes fény érdekében.
8+ LED – Nagy átmérőjű (>8 mm) orvosi távcsőhöz száloptikás tartalékkal.
A LED-eket a lehető legközelebb kell elhelyezni az objektívhez, de ne olyan közel, hogy a lencsecső árnyékot vessen. A PCB-t vagy a rugalmas áramkört gyakran olyan kivágásokkal tervezik, amelyek lehetővé teszik, hogy a LED-ek egy síkban helyezkedjenek el a lencsetartóval.
Még ha a LED-ek fizikailag szimmetrikusak is, a fényeloszlás továbbra is egyenetlen lehet a következők miatt:
Árnyék a lencsecsőről – A lencse enyhén kilóg; éle blokkolhatja a LED fényének egy részét. A ferde lencsetartó vagy a fényvisszaverő gyűrű csökkentheti ezt a hatást.
Forró pont a közepén – Ha a LED-ek túlságosan irányítottak, a középső világosabb lehet. Diffúzor (vékony mattüveg vagy műanyag ablak) hozzáadásával a fény egyenletesen oszlik el.
Csillogás és tükröződés – Fényes fém vagy nedves szövet vizsgálatakor a közvetlen tükröződés (tükrözéses tükröződés) elvakíthatja a fényképezőgépet. Ha a LED-eket kissé kifelé dönti, vagy keresztpolarizációt használ, ez minimálisra csökkenthető.
esetén OEM kameramodul az optikai mérnök sugárkövető szoftverrel (pl. Zemax, LightTools) szimulálhatja a megvilágítási mintát a prototípus elkészítése előtt.
A hő a LED-ek és a CMOS-érzékelők csendes ellensége. A zárt endoszkóp hegyében a hőmérséklet gyorsan emelkedhet, ha a LED-eket teljes teljesítménnyel működtetik. A hőkezelési stratégiák a következők:
Használjon nagy hatásfokú LED-eket – Wattonként több fény kevesebb hulladékhőt jelent.
Meghajtó LED-ek impulzusárammal (PWM) – Állandó áramerősség helyett nagy frekvenciával (1-10 kHz) impulzusolja a LED-eket. A szem ezt folyamatos fényként érzékeli, de az átlagos áram – és hő – alacsonyabb.
Csökkentse a LED-áramot – Gyakran a névleges áram 50-70%-a is elegendő a jó képminőséghez.
Termikus interfész – A LED hőpárnáját a nyomtatott áramköri lapon lévő réz területre kell forrasztani, amely viszont egy fémházhoz (pl. rozsdamentes acélcső) csatlakozik, amely hűtőbordaként működik.
Az esetében a hő kevésbé kritikus. USB-kameramodulok (pl. barkács-boreszkóp) időszakosan használt Egy orvosi UVC kameramodul esetében , amely 30 percig folyamatosan üzemelhet, a termikus tervezés elengedhetetlen.
A LED-ek általában párhuzamosan (mindegyik saját áramkorlátozó ellenállással) vagy sorosan (állandó áramú meghajtóval) vannak csatlakoztatva. Endoszkópokhoz:
Ellenállásokkal párhuzamosan – Egyszerű és olcsó, de a fényerő kissé eltérhet a LED-ek között. Alkalmas alacsony költségű OEM kameramodulokhoz, ahol az egységesség nem kritikus.
Sorozat állandó áramú meghajtóval – Minden LED ugyanazon az áramerősségen osztozik, ami azonos fényerőt biztosít. Egy kis IC (pl. CAT4104, PAM2804) akár 4 LED-et is képes meghajtani 3,3 V-os vagy 5 V-os tápról. Ezt előnyben részesítik orvosi és csúcskategóriás ipari moduloknál.
A LED árama általában potenciométerrel, feszültségbemenettel vagy a kamera processzorától érkező PWM jellel állítható. A felhasználó ezután tompíthatja a fényt, hogy elkerülje a tükröződést, vagy energiát takarítson meg.
A LED-gyűrűt gyakran az objektívvel és a CMOS kameramodullal együtt egyetlen csúcsba szerelik össze. A gyártási folyamat általában a következő lépéseket követi:
A rugalmas PCB (vagy merev-flex kártya) LED-ekkel és passzív alkatrészekkel van feltöltve.
Az érzékelő (csupasz szerszámmal vagy csomagolva) fel van szerelve és huzallal van kötve (COB-eljárás).
A lencse aktívan be van igazítva és ragasztva.
A LED-gyűrű fényerejét és színegyenletességét tesztelték.
Az egész csúcs átlátszó vagy átlátszatlan epoxigyantával van bevonva, így csak a lencse és a LED ablakok láthatók.
( UVC kameramodulhoz USB endoszkóp) ugyanazt az összeállítást használják, és a kábelt átöntötték a feszültségmentesítés és a vízszigetelés érdekében.
Tegyük fel, hogy egy épít USB kameramodult az autók ellenőrzéséhez. A csúcs átmérője 5,5 mm, és van egy 1080p HD kameramodulja 2 mm-es objektívvel. Úgy dönt, hogy négy fehér 0402-es csomagolt LED-et használ, mindegyik 2 lm névleges teljesítményű.
Helyezze a LED-eket 90°-os távolságra az objektív körül.
Használjon állandó áramú meghajtót (pl. PAM2804), amely LED-enként 20 mA-re van beállítva.
Tegyen egy vékony diffúzor filmet a LED-ek és a lencseablak közé.
Vezesse a LED-eket PWM-en (2 kHz) keresztül, hogy lehetővé tegye a gazdaszoftverből történő tompítást.
Az eredmény egy erős, egyenletes megvilágítás minimális hő mellett, amely elegendő ahhoz, hogy a motor hengerfalait akár 100 mm-re is láthassa.
Az endoszkópok LED-es világításának tervezése megköveteli a kis méret, az egyenletes megvilágítás, a hőkezelés és az energiahatékonyság egyensúlyát. A LED-eket gondosan kell kiválasztani, szimmetrikusan elhelyezni a lencse körül, és megfelelő áramkörrel kell meghajtani. Az orvosi alkalmazásoknál a hőszabályozás és a biokompatibilitás a legfontosabb. A fogyasztói esetében USB kameramodul endoszkópok a költség és a könnyű összeszerelés fontosabb.
Akár egyszerű UVC-kameramodulra van szüksége egy barkácsboroszkóphoz, akár egy teljesen egyedi OEM kameramodulra egy orvosi endoszkóphoz, az alapelvek ugyanazok: használjon nagy hatékonyságú LED-eket, kezelje a hőt és biztosítsa az egyenletes fényeloszlást. A jól megvilágított endoszkóp lehetővé teszi, hogy a CMOS kameramodul tiszta, diagnosztikai minőségű képeket készítsen – még a legsötétebb üregekben is.
Ha egyedi endoszkóp kameramodulra van szüksége optimalizált LED világítással, forduljon a Sincere-hez. Tervezünk és gyártunk HD kameramodul , USB kameramodul és OEM kamera modul megoldásokat orvosi, ipari és fogyasztói alkalmazásokhoz.
