LED补光灯的制作方法

本发明属于监控摄像照明装置领域，尤其是涉及一种LED补光灯。

背景技术：

现阶段夜间运动车辆车牌识别主要由卡口相机、电子警察(实质仍为卡口相机)辅助闪光灯补光实现，但以上两种设备价格高昂，安装工艺复杂，不适宜大规模普及，无法达到平安城市监控全覆盖的要求。普通高清监控摄像机夜间识别运动车辆车牌主要依靠常亮光源补光，但无法抑制车辆强光照射，解决画面拖尾现象，识别率极低。传统补光方法采用卤素灯(功率500W以上)、LED白光灯(功率80W以上)，均存在耗电量大，无法抑制车辆强光，无法解决运动车辆画面拖尾现象，车牌识别率低。卤素灯灯光颜色对车牌识别不利，识别率仅能达到30％，车牌清晰度不高，并且使用寿命短，耗电量高，发热量大，启动瞬间对监控系统影响大，易造成设备故障率升高。功率80W以上LED白光灯对车牌识别有利，但LED灯光线集中，分布不均匀，光柱中间部分较亮，两侧明显发暗，只能识别光柱较亮位置车牌，不能覆盖整个路面，无法抑制车辆强光，无法解决运动车辆画面拖尾现象，识别率低于50％，车牌清晰度可以，但灯光刺眼，易引发交通事故，不符合交通安全法规要求。

专利201210185097.9公开了一种交通监控照相补光灯，属于交通监控照相装置领域。设有壳体，壳体内设有电路控制模块，电路控制模块与安装在反光镜上的闪光灯管电连接，上盖固定在壳体上，反光镜与闪光灯管组成一个可发射长条形光的长条形发光体，可发射长条形光的长条形发光体前部的壳体端部固定有一个凸透镜，其不但可以控制灯光照射区域的光斑大小，而且更重要的是可以对光斑不同部位的光强进行控制，即使被拍照对象的不同部位的反光强度不同，也会得到被拍照物体的整体清晰照片。

专利201220369577.6公开了一种LED补光灯，所述补光灯包括LED灯封装体，所述LED灯封装体设置在一壳体内，所述壳体的前端设置有反光罩和透光窗口，所述壳体的上下端面开设有散热孔，壳体上连接设置一罩体，该罩体与壳体间架空设置。该LED补光灯结构设计合理、使用寿命长且可以作为补光灯使用，其提高了LED光源的工作效率，同时能够保证亮度、光效和频闪要求，能够有效的降低组件成本的情况下提高频闪时长的精确控制和补光效果，使其可以适用于交通监控设计要求。

夜间如何采用一种成本低廉的补光方法，既可以抑制车辆强光照射，又可以识别运动车辆车牌，是监控行业内的难题，国内外至今未有成功案例，随着高清监控的智能化深度应用，社会需求更加迫切。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于普通高清摄像机夜间识别运动中车辆车牌的补光灯，提高车辆号牌识别率，达到智能化车牌检索对图像清晰度的要求，同时补光灯功率低，节能环保的同时还能保护驾驶员安全驾驶。

本发明的技术方案是：

LED补光灯，包括前壳体、后壳体、设置在后壳体内部的电路控制模块和设置在前壳体内部的LED灯，前壳体的前端设有反光杯和透光窗口，电路控制模块和LED灯通过电线相连接，所述透光窗口与反光杯的出口相配合设置，所述透光窗口上设有凸透镜，所述LED灯的功率为5-50W，前壳体的后壁上设有连接柱，连接柱的一端与前壳体的后壁相连接，连接柱的另一端与后壳体的前壁相连接，前壳体的后壁与后壳体的前壁之间间隔设置。

本发明LED补光灯采用与透光窗口相配合的凸透镜，凸透镜与反光杯相配合将LDE灯所射出的发散的光线集中成为平行光线，使照射范围内的光线分布均匀，亮度一致。本发明研究人员经过大量研究发现，采用功率为5-50W的LED灯与凸透镜组合既能够满足车辆号牌识别的要求，又能够避免光线过强，造成画面拖尾现象。并且本发明LED补光灯所提供的光源光线柔和，驾驶员在驾驶过程中，驾驶员与LED灯距离不同处的光线亮度一致，不会由于光线变化而影响司机视线，造成安全事故。电路控制模块在使用的过程中会持续发热，温度过高会影响整个LED灯的使用寿命，本发明将LED灯和电路控制模块分装在前壳体和后壳体之中，避免了电路控制模块散热对LED灯的影响，同时，在前壳体与后壳体之间间隔设置，且通过连接柱相连接提高了后壳体的散热效果。

优选的，所述LED灯的功率为10-30W。

更优选的，所述LED灯的功率为20W。

前壳体的后壁上设有多个连接柱，所述多个连接柱沿前壳体的后壁边缘设置。

所述连接柱带有内螺纹的空心螺柱，所述后壳体的前壁上设有与连接柱相对应的安装孔，所述后壳体的前壁通过螺栓连接安装在连接柱上。

所述前壳体的后壁上间隔均布设有多个散热片，所述散热片的高度小于连接柱的高度。

前壳体的后壁上设有散热片，可以将LED灯使用时散发的热量及时散出，提高LED灯的使用寿命。

所述前壳体的后壁上还设有空心的接线柱，所述电线一端与电路控制模块相连接，所述电线的另一端穿过接线柱与LED灯相连接，所述接线柱的高度等于连接柱的高度。

所述透光窗口为圆形，所述凸透镜为直径与透光窗口相同平凸透镜，所述平凸透镜的平面为光线射入面，所述平凸透镜的凸面为光线射出面，所述平凸透镜的平面边缘与透光窗口的内侧壁相连接。

本发明采用平凸透镜，平凸透镜与反光杯之间相互作用，将LED灯发出的光线集中效果好，在LED补光灯照射到的区域内，光线分布均匀，进一步提高了光线集中的效果。

所述凸透镜的凸面为半球面或半椭球面，所述凸透镜还包括与平面相垂直的圆柱形侧面和与平面相平行的环形面，圆柱形侧面的一端与平面相邻，圆柱形侧面的另一端与环形面的外圆相连接，所述环形面的内圆与凸面相连接，所述圆柱形侧面与透光窗口的内侧壁相连接。

圆柱形侧面和环形面与凸透镜的平面构成了一个环绕在凸透镜底部的具有一定高度的圆柱形。该圆柱形不仅方便凸透镜的安装，使凸透镜与透光窗口之间的连接更加牢固，还进一步增强了凸透镜的集光效果。才有常规的凸透镜，部分光线可能在凸透镜的边缘直接射出，没有集光效果，而在凸透镜的底部设有一个与凸透镜一体加工而成的圆柱形，部分射到凸透镜边缘的光线，经过圆柱形侧壁和环形面的多次折射和反射，又回到了反光杯中，经过反光杯的反射，重新从凸透镜的其他部分射出。

所述环形面内圆半径为环形面外圆半径的80-96％。

本发明研究人员经过大量实验发现，环形面内圆半径为外圆半径的80-96％时，集光效果最好，既能够防止部分光线从凸透镜的边缘直接射出，又能够避免环形面内圆与外圆之间的距离过大，光线直接透过环形面射出。

所述凸透镜平面与LED灯之间的距离为平凸透镜焦距的1/2-1/3。

所述LED灯为正多边形或圆形，所述LED灯的中心在凸透镜的轴线上。

所述正多边形的边数大于等于4个，所述正多边形的顶角和凸透镜的环形面外圆在同一个以凸透镜焦点为顶点的圆锥面上。

这样能够进一步保证通过凸透镜的光为平行光，且在照射区域内光线均匀柔和。

所述反光杯包括杯底和杯壁，所述杯底为一圆形平面，杯壁为一圆锥台侧壁，杯底与杯壁小端之间平滑过度连接，反光杯的出口为杯壁大端，杯底的中部设有与LED灯相配合的孔，所述杯壁的大端直径与凸透镜的环形面外圆直径相同。

LED灯射出的光线经反光杯壁的多次反射和凸透镜的多次折射反射，最终除了直接通过凸透镜射出的光线外，其他大部分光线经反光杯底部平面的反射后进入凸透镜中。反光杯与凸透镜相互作用进一步提高了光线集中的效果。使LED灯在较低的功率下也能够达到清晰识别车辆号牌的效果。

所述前壳体的前端还设有遮光板，遮光板与前壳体相连接，遮光板上设有透光窗口。

遮光板的设置用于保证LED灯射出的光线都经过凸透镜。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、LED灯功率低，节能环保；

2、车辆号牌识别清晰，无画面拖尾现象；

3、照射范围内的光线分布均匀，亮度一致，不影响司机视线，安全性高；

4、LED灯受电路控制模块散热影响小，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明前壳体后壁结构示意图

图3是本发明反光杯的侧视图

图4是本发明反光杯的俯视图

图5是本发明凸透镜的侧视图

图6是本发明凸透镜的俯视图

图中：

11、前壳体 12、后壳体 2、电路控制模块 3、LED灯 4、电线

5、反光杯 6、透光窗口 7、凸透镜 8、遮光板 111、前壳体后壁

112、散热片 113、连接柱 114、接线柱 51、杯底 52、杯壁

521、杯壁小端 522、杯壁大端 71、平面 72、凸面 73、圆柱形侧面

74、环形面 741、环形面内圆 742、环形面外圆

具体实施方式

如图1所示，本发明一种LED补光灯，包括前壳体11和后壳体12，在前壳体11的内部设有功率为5-50W的LED灯3，在后壳体12的内部设有电路控制模块2，电路控制模块2和LED灯3通过电线4相连接，在前壳体11的前端设有反光杯5和透光窗口6，透光窗口6与反光杯5的出口相配合设置，在透光窗口6上安装有凸透镜7。LED灯3和电路控制模块2分别设置在前壳体11和后壳体12中。前壳体后壁111上设有连接柱113，连接柱113的一端与前壳体后壁111相连接，连接柱113的另一端与后壳体12的前壁相连接，前壳体后壁111与后壳体12的前壁之间间隔设置，提高了电路控制模块2的散热效果，避免了电路控制模块2长期放热对LED灯3的使用寿命造成影响，提高了整个LED补光灯的使用寿命。

如图2所示，前壳体后壁111上设有多个连接柱113，所述多个连接柱113沿前壳体后壁111边缘设置。

优选的，前壳体后壁111为长方形，在长方形的四个角上分别设有连接柱113。连接柱113可以为带有内螺纹的空心柱，后壳体12的前壁上设有与连接柱113相对应的安装孔，后壳体12的前壁通过螺栓连接安装在连接柱113上。

进一步的，在前壳体后壁111上间隔均布设有多个散热片112，散热片112的高度小于连接柱113的高度。

前壳体后壁11上设有散热片112，可以将LED灯3使用时散发的热量及时散出，提高LED灯3的使用寿命。

前壳体后壁111上还设有空心的接线柱114，电线4一端与电路控制模块2相连接，电线4的另一端穿过接线柱114与LED灯3相连接，接线柱114的高度等于连接柱113的高度。

如图3、图4所示，反光杯5包括杯底51和杯壁52，杯底51为一圆形平面，杯壁52为一圆锥台侧壁，杯底51与杯壁小端521之间平滑过度连接，反光杯5的出口为杯壁大端522，杯底51的中部设有与LED灯3相配合的孔。杯壁大端522直径与环形面外圆742直径相同。

如图5、图6所示，凸透镜7可以为直径与透光窗口6相同平凸透镜。平凸透镜的平面71为光线射入面，平凸透镜的凸面72为光线射出面，平凸透镜的平面边缘与透光窗口6的内侧壁相连接。平凸透镜的凸面72可以为半球面，也可以为半椭球面。

可以在前壳体11的前端设有一个不透光的遮光板8，遮光板8与前壳体11相连接，在遮光板8的中部设有一个圆形的透光窗口6，凸透镜7的边缘与透光窗口6的内侧壁相连接，将凸透镜7固定安装在透光窗口6上。也可以将遮光板8和凸透镜7由玻璃一体加工成型，在遮光板8壳体1内部的一侧覆上遮光膜。

凸透镜7还可以包括与平面71相垂直的圆柱形侧面73和与平面71相平行的环形面74，圆柱形侧面73的一端与平面71相邻，圆柱形侧面73的另一端与环形面外圆742相连接，环形面内圆741与凸面72相连接，圆柱形侧面73与透光窗口6的内侧壁相连接。也就相当于在半球形或半椭球形的平凸透镜底部设有一个圆柱形，圆柱形与平凸透镜一体加工而成。圆柱形侧面73和环形面74能够将部分从平凸透镜边缘射出的光经过多次反射折射，到反光杯上，最终从凸透镜7的中部射出。优选的，环形面内圆741的半径为环形面外圆742半径的80-96％。

凸透镜7平面71与LED灯3之间的距离为平凸透镜焦距的1/2-1/3。LED灯3为正多边形或圆形，LED灯3的中心在凸透镜7的轴线上。

优选的，LED灯3为正多边形，正多边形的边数大于等于4个，所述正多边形的顶角和凸透镜7的环形面外圆742在同一个以凸透镜7焦点为顶点的圆锥面上。

本实例的工作过程：将本发明LED补光灯安装在马路的监控横梁上，光线从LED灯3中射出后，经过反光杯5和凸透镜7的多次反射或折射，LED灯3发出的光聚集成平行的光束，调整LED补光灯的安装位置和照射方向，使LED补光灯的最强照射区域与摄像机拍摄最清晰区域重合。通过调整摄像机快门抑制车辆大灯的强光照射，使监控画面内的车辆号牌清晰可见。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。