CN108644667A - 一种与摄像机同步匹配的led照明装置及照明方法 - Google Patents

一种与摄像机同步匹配的led照明装置及照明方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种与摄像机同步匹配的LED照明装置及照明方法，所述照明装置中，镜壳体固定安装在散热组件前侧，LED光源位于镜壳体内侧，并直接固定在镜壳体后侧散热组件上，步进电机组件与导杆均安装在镜壳体内侧，曲面镜组件由透镜组和支架组成，透镜组由两个前后叠加地安装在支架上的不同曲率的曲面透镜组成，透镜组的轴线与所述LED光源的光轴设置在同一轴线上，支架分别与步进电机组件与导杆相连；所述照明方法通过环境光照强度检测，进而启动照明装置，使在步进电机组件驱动下透镜组与的LED光源之间的距离连续变化。本发明能够实现使LED光源所发出的光束发散角连续变化，使得光照范围、光照强度与摄像机角变镜头相吻合，适应远近切换的应用场景。

Description

一种与摄像机同步匹配的LED照明装置及照明方法
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及一种与摄像机同步匹配的的LED照明装置及照明方法。
背景技术
现今，随着安防监控技术的发展，摄像机早已能够实现夜间拍摄功能。众所周知，摄像机夜间拍摄需要光源，而传统的摄像机夜间拍摄所采用的红外LED光源均为定角系统，存在LED光源的发射角度大、难收集、照射固定、照射距离短，光线不均匀，光能利用率差等问题，并不适合远近切换的应用场景，这将大大限制摄像机在安防监控技术领域的发展。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种与摄像机同步匹配的LED照明装置及照明方法，能够实现使LED光源所发出的光束发散角连续变化，使得光照范围、光照强度与摄像机角变镜头相吻合，能够较好适应远近切换的应用场景。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，由镜壳体3、散热组件1、LED光源2、步进电机组件5、曲面镜组件4、电路控制板6以及导杆7组成；
所述镜壳体3固定安装在散热组件1前侧；
所述LED光源2位于镜壳体3内侧，并直接固定在镜壳体3后侧散热组件1上；
所述步进电机组件5与导杆7均安装在镜壳体3内侧；
所述曲面镜组件4由透镜组403和支架组成，所述透镜组403由两个前后叠加地安装在支架上的不同曲率的曲面透镜组成，所述透镜组403的轴线与所述LED光源2的光轴设置在同一轴线上，所述支架分别与步进电机组件5与导杆7相连，在步进电机组件5驱动下支架带动透镜组403沿着导杆7前后滑移，使透镜组403与的LED光源2之间的距离连续变化；
所述散热组件1、LED光源2以及步进电机组件5分别与电路控制板6电信号连接。
所述镜壳体3由位于前端的第一壳体301与位于后端的第二壳体302固定连接组成，所述第一壳体301的前端面与第二壳体302的后端面均开有窗口。
所述LED光源2为近红外LED光源，且所述近红外的LED光源的光分布符合朗伯分布。
所述散热组件1由散热风扇101和散热片102组成；
所述散热风扇101固定连接散热片102的后侧，所述散热片102的前端面与镜壳体3的后端面固定连接；
所述LED光源2直接固定在所述散热片102的前端上。
所述散热片102为铝制散热片；
所述步进电机组件5由步进电机501、丝杠502和丝杠滑块503组成；
所述步进电机501水平设置在镜壳体3内侧，步进电机501的固定架底部固定在镜壳体3的内侧底面上，所述丝杠502水平设置并与步进电机501的输出轴同轴连接，所述丝杠滑块503内侧开有螺纹，并于丝杠502匹配连接形成丝杠副，在丝杠502的旋转驱动下，丝杠滑块503沿丝杠502水平滑移；
所述导杆7水平设置在镜壳体3内侧顶部，导杆7与下方的丝杠502平行设置，导杆7的两端分别固定在镜壳体3内部两侧。
所述曲面镜组4中的支架由移动连接支架和支架端盖402组成，其中，所述移动连接支架是由位于下部的支架底座401和位于上部的透镜滑块404所组成的一体式连接架结构；
所述支架底座401与丝杠滑块503固定连接，所述透镜滑块404套装在导杆7上，在步进电机501的驱动下，丝杠滑块503带动移动连接支架仅沿导杆7前后直线移动；
所述支架端盖402固定在移动连接支架的后端面上；
在所述支架端盖402与移动连接支架上分别开有卡槽，所述透镜组403中两个不同曲率的曲面透镜的边缘分别卡装在支架端盖402与移动连接支架的卡槽内，实现装卡固定。
所述透镜组403与的LED光源2之间的距离连续变化过程中，所述LED光源2发出的光束透过所述透镜组403的发散角由2°到50°连续变化；
所述LED光源2的光束通过透镜组403后的最小通光口径为15cm。
一种与摄像机同步匹配的LED照明装置的照明方法，所述照明方法具体过程如下：
步骤一：环境光照强度检测；
通过设置在夜视摄像系统上的光照强度传感器实时测量摄像范围内的实时环境光照强度；
步骤二：启动LED照明装置；
当光照强度传感器检测到实时光照强度值小于预设的光照强度阈值时，夜视摄像系统通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板分别向LED照明装置中的LED光源和散热风扇发送控制信号，控制LED光源向外发出光束，与此同时，散热风扇开始运转工作；
步骤三：调整LED照明装置；
夜视摄像系统根据光照强度传感器采集的摄像画面的实时光照强度，通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板向LED照明装置中的步进电机发送控制信号，控制步进电机通过丝杠副驱动透镜组相对于LED光源前后移动，使透镜组与的LED光源的距离连续变化，LED光源的光束照射画面符合摄像机拍摄的画面。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明所述的与摄像机同步匹配的LED照明装置能够使LED所发出的光束发散角连续变化，使得光照范围、光照强度与摄像机角变镜头相吻合；
2、本发明所述的与摄像机同步匹配的LED照明装置不仅灵敏度高，且工作稳定可靠；
3、本发明所述的与摄像机同步匹配的LED照明装置光照均匀、照射距离远，且光能利用率较高；
4、本发明所述的与摄像机同步匹配的LED照明装置配备的散热系统使其散热效果较好，大大延长使用寿命；
5、本发明所述的与摄像机同步匹配的LED照明装置结构简单，其照明方法简单易行。
附图说明
图1为本发明所述与摄像机同步匹配的LED照明装置的结构示意图；
图2为本发明所述与摄像机同步匹配的LED照明装置的优选光学结构一示意图；
图3为本发明所述与摄像机同步匹配的LED照明装置的优选光学结构二示意图；
图中：
1-散热组件，2-LED光源，3-镜壳体，4-曲面镜组件，
5-步进电机组件，6-电路控制板，7-导杆；
101-散热风扇，102-散热片；
301-第一壳体，302-第二壳体；
401-支架底座，402-支架端盖，403-透镜组，404-透镜滑块；
501-步进电机，502-丝杠，503-丝杠滑块。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案及其工作过程，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
如图1所示，本发明提供了一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，主要由镜壳体3、散热组件1、LED光源2、步进电机组件5、曲面镜组件4、电路控制板6以及导杆7组成。
所述镜壳体3由位于前端的第一壳体301与位于后端的第二壳体302扣合组成，所述第一壳体301的前端面与第二壳体302的后端面均开有窗口，第一壳体301与第二壳体302的相接位置均设有螺纹孔，二者通过螺钉固定连接。所述镜壳体3用于对安装在其内侧的曲面镜组件4与步进电机组件5实施密封保护，其在保护曲面镜组件4中的透镜表面不沾惹灰尘而影响透光率的同时，也避免了所述步进电机组件5中的部件与外界尘土接触而损坏的问题。
所述LED光源2为近红外LED光源，为了使LED光源2能在各个方向上的亮度一致，故所述近红外的LED光源的光分布符合朗伯分布。
由于所述LED光源2是一个热源发生装置，超过正常工作的最高温度，将使LED光源2的使用寿命大大缩减，故为了使LED光源2的工作温度稳定控制在有效范围内，就需要将多余的热量尽快散去。所述散热组件1能够很好地实现这一目的。
所述散热组件1位于整个LED照明装置的后端，由散热风扇101和散热片102组成；所述散热风扇101位于散热片102的后侧，散热风扇101与散热片102的四角上均开有螺纹孔，二者通过螺钉固定连接；所述散热片102的前端面与第二壳体302的后端面上也均开有两个螺纹孔，二者通过螺钉固定连接，使得散热组件1固定安装在镜壳体3的后端；为了更好地达到散热效果，所述散热片102为铝制散热片；所述LED光源2安装在镜壳体3的内侧，并位于第二壳体302后端的窗口位置处，所述LED光源2直接固定在所述散热片102的前端上，使得LED光源2尽量大面积的接触所述散热片102，实现了较好的导热散热效果。
所述步进电机组件5由步进电机501、丝杠502和丝杠滑块503组成；
所述步进电机501水平设置在镜壳体3内侧，步进电机501的固定架底部通过螺钉固定在镜壳体3的内侧底面上，所述丝杠502水平设置并与步进电机501的输出轴同轴连接，所述丝杠滑块503内侧开有螺纹，并于丝杠502匹配连接形成丝杠副，在丝杠502的旋转驱动下，丝杠滑块503沿丝杠502水平滑移。
所述导杆7水平设置在镜壳体3内侧顶部，导杆7与下方的丝杠502平行设置，导杆7的两端分别固定在镜壳体3内部两侧。
所述曲面镜组4设置在镜壳体3内，由移动连接支架、支架端盖402、透镜组403组成，其中，所述移动连接支架是由位于下部的支架底座401和位于上部的透镜滑块404所组成的一体式连接架结构；所述透镜组403由两片不同曲率的曲面透镜前后叠加组成。
所述支架底座401与丝杠滑块503固定连接，所述透镜滑块404套装在导杆7上，在步进电机501的驱动下，丝杠滑块503带动移动连接支架仅沿导杆7前后直线移动。
所述支架端盖402通过螺丝固定在移动连接支架的后端面上；
在所述支架端盖402与移动连接支架上分别开有卡槽，所述透镜组403中两个不同曲率的曲面透镜的边缘分别卡装在支架端盖402与移动连接支架的卡槽内，实现装卡固定。
所述透镜组403的轴线与所述LED光源2的光轴设置在同一轴线上。
所述电路控制板6通过螺钉固定连接在镜壳体3外侧表面上，所述散热风扇101、LED光源2以及步进电机501分别与电路控制板6电信号连接，所述电路控制板6同时向散热风扇101和LED光源2发送控制信号，散热风扇1A开始转动的同时LED光源2发出光束，光束透过所述透镜组403，使光束发散并照到物体上，紧接着电路控制板6向步进电机501发送控制信号，在步进电机501驱动下，丝杠502带动丝杠滑块503沿水平方向前后滑移，进而通过移动连接支架承载着透镜组403相对于LED光源2水平前后滑移，使LED光源2发出的光束透过所述透镜组403的发散角由2度到50度连续变化，直至使得光照范围、光照强度与摄像机变焦镜头或者与操作人员想达到的效果相吻合。所述LED光源2的光束通过透镜组403后的最小通光口径为15cm。
如图2所示，所述透镜组403离所述LED光源2相对位置最远时，此时光束发散角的角度为2度。
如图3所示，所述透镜组403离所述LED光源2相对位置最近时，此时光束发散角的角度为50度。
基于前述LED照明装置的组成及连接关系，本发明还公开了一种与摄像机同步匹配的LED照明装置的照明方法，在所述控制方法中，所述LED照明装置与夜视摄像系统同步配合工作，具体控制过程如下：
步骤一：环境光照强度检测；
通过设置在夜视摄像系统上的光照强度传感器实时测量摄像范围内的实时环境光照强度；
步骤二：启动LED照明装置；
当光照强度传感器检测到实时光照强度值小于预设的光照强度阈值时，夜视摄像系统通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板分别向LED照明装置中的LED光源和散热风扇发送控制信号，控制LED光源向外发出光束，与此同时，散热风扇开始运转工作；
步骤三：调整LED照明装置；
夜视摄像系统根据光照强度传感器采集的摄像画面的实时光照强度，通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板向LED照明装置中的步进电机发送控制信号，控制步进电机通过丝杠副驱动透镜组相对于LED光源前后移动，使透镜组与的LED光源的距离连续变化，LED光源的光束照射画面符合摄像机拍摄的画面；
透镜组距离LED光源最近时LED光源所发出光束的照射面最大，光束发散角的角度为50度，透镜组距离LED光源最远时LED光源所发出光束的照射面最小，光束发散角的角度为2度。

Claims (10)

1.一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
由镜壳体(3)、散热组件(1)、LED光源(2)、步进电机组件(5)、曲面镜组件(4)、电路控制板(6)以及导杆(7)组成；
所述镜壳体(3)固定安装在散热组件(1)前侧；
所述LED光源(2)位于镜壳体(3)内侧，并直接固定在镜壳体(3)后侧散热组件(1)上；
所述步进电机组件(5)与导杆(7)均安装在镜壳体(3)内侧；
所述曲面镜组件(4)由透镜组(403)和支架组成，所述透镜组(403)由两个前后叠加地安装在支架上的不同曲率的曲面透镜组成，所述透镜组(403)的轴线与所述LED光源(2)的光轴设置在同一轴线上，所述支架分别与步进电机组件(5)与导杆(7)相连，在步进电机组件(5)驱动下支架带动透镜组(403)沿着导杆(7)前后滑移，使透镜组(403)与的LED光源(2)之间的距离连续变化；
所述散热组件(1)、LED光源(2)以及步进电机组件(5)分别与电路控制板(6)电信号连接。
2.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述镜壳体(3)由位于前端的第一壳体(301)与位于后端的第二壳体(302)固定连接组成，所述第一壳体(301)的前端面与第二壳体(302)的后端面均开有窗口。
3.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述LED光源(2)为近红外LED光源，且所述近红外的LED光源的光分布符合朗伯分布。
4.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述散热组件(1)由散热风扇(101)和散热片(102)组成；
所述散热风扇(101)固定连接散热片(102)的后侧，所述散热片(102)的前端面与镜壳体(3)的后端面固定连接；
所述LED光源(2)直接固定在所述散热片(102)的前端上。
5.如权利要求4所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述散热片(102)为铝制散热片。
6.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述步进电机组件(5)由步进电机(501)、丝杠(502)和丝杠滑块(503)组成；
所述步进电机(501)水平设置在镜壳体(3)内侧，步进电机(501)的固定架底部固定在镜壳体(3)的内侧底面上，所述丝杠(502)水平设置并与步进电机(501)的输出轴同轴连接，所述丝杠滑块(503)内侧开有螺纹，并于丝杠(502)匹配连接形成丝杠副，在丝杠(502)的旋转驱动下，丝杠滑块(503)沿丝杠(502)水平滑移；
所述导杆(7)水平设置在镜壳体(3)内侧顶部，导杆(7)与下方的丝杠(502)平行设置，导杆(7)的两端分别固定在镜壳体(3)内部两侧。
7.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述曲面镜组(4)中的支架由移动连接支架和支架端盖(402)组成，其中，所述移动连接支架是由位于下部的支架底座(401)和位于上部的透镜滑块(404)所组成的一体式连接架结构；
所述支架底座(401)与丝杠滑块(503)固定连接，所述透镜滑块(404)套装在导杆(7)上，在步进电机(501)的驱动下，丝杠滑块(503)带动移动连接支架仅沿导杆(7)前后直线移动；
所述支架端盖(402)固定在移动连接支架的后端面上；
在所述支架端盖(402)与移动连接支架上分别开有卡槽，所述透镜组(403)中两个不同曲率的曲面透镜的边缘分别卡装在支架端盖(402)与移动连接支架的卡槽内，实现装卡固定。
8.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述透镜组(403)与的LED光源(2)之间的距离连续变化过程中，所述LED光源(2)发出的光束透过所述透镜组(403)的发散角由2°到50°连续变化。
9.如权利要求1所述一种与摄像机同步匹配的LED照明装置，其特征在于：
所述LED光源(2)的光束通过透镜组(403)后的最小通光口径为15cm。
10.一种与摄像机同步匹配的LED照明装置的照明方法，其特征在于：
所述照明方法具体过程如下：
步骤一：环境光照强度检测；
通过设置在夜视摄像系统上的光照强度传感器实时测量摄像范围内的实时环境光照强度；
步骤二：启动LED照明装置；
当光照强度传感器检测到实时光照强度值小于预设的光照强度阈值时，夜视摄像系统通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板分别向LED照明装置中的LED光源和散热风扇发送控制信号，控制LED光源向外发出光束，与此同时，散热风扇开始运转工作；
步骤三：调整LED照明装置；
夜视摄像系统根据光照强度传感器采集的摄像画面的实时光照强度，通过无线控制模块向LED照明装置中的电路控制板发送控制指令，进而通过电路控制板向LED照明装置中的步进电机发送控制信号，控制步进电机通过丝杠副驱动透镜组相对于LED光源前后移动，使透镜组与的LED光源的距离连续变化，LED光源的光束照射画面符合摄像机拍摄的画面。
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