非快門式高速高穩定性LED閃光光源制造技術

本發明專利技術公開了一種非快門式高速高穩定性LED閃光光源，包括電源模塊、預設光強模塊、壓控恒流源模塊、電子開關模塊、比例積分光強比較模塊和光電檢測模塊，光電檢測模塊與比例積分光強比較模塊連接；預設光強模塊與比例積分光強比較模塊連接；比例積分光強比較模塊與電子開關模塊連接；電子開關模塊與壓控恒流源模塊連接；壓控恒流源模塊與LED燈連接；電源模塊為各模塊提供穩定的直流電源。本發明專利技術能夠實現在LED光源開機之后20ms內輸出光強穩定到設定值，且保持光強擾動小于1‰。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種非快門式高速高穩定性LED閃光光源，包括電源模塊、預設光強模塊、壓控恒流源模塊、電子開關模塊、比例積分光強比較模塊和光電檢測模塊，光電檢測模塊與比例積分光強比較模塊連接；預設光強模塊與比例積分光強比較模塊連接；比例積分光強比較模塊與電子開關模塊連接；電子開關模塊與壓控恒流源模塊連接；壓控恒流源模塊與LED燈連接；電源模塊為各模塊提供穩定的直流電源。本專利技術能夠實現在LED光源開機之后20ms內輸出光強穩定到設定值，且保持光強擾動小于1‰。【專利說明】非快門式高速高穩定性LED閃光光源
本專利技術屬于LED閃光光源，具體涉及一種非快門式高速高穩定性LED閃光光源。
技術介紹
高速高穩定性閃光光源是一種可以高速切換輸出狀態的恒定光強光源系統,在科研及工業中得到廣泛應用。常見的高穩定性光源根據其發光材質不同可以分為鹵素光源，氙燈光源等等，其基本原理都是利用一臺高穩定性的電流源對光源進行供能產生高穩定性(擾動在1%。以下)的光強輸出，同時利用高速快門對輸出狀態進行控制。此類傳統閃光光源的優點在于最大輸出功率大，技術成熟，主要問題則在于生產成本較高且壽命較短(數百至數千小時)，并且必須使用專業快門來對光源進行快速開關控制，增加了成本和系統復雜度。LED光源是一種近年來得到大力發展的新型光源，具有體積小，使用壽命長，發光效率高，價格低廉等顯著優勢，目前已在日常照明，平面顯示等方面得到廣泛應用，但由于其輸出光強對溫度依賴性很強，使得其輸出光強在每次開關機后都需要較長的時間(數分鐘至數十分鐘，視散熱條件而定)才能進入較穩定的光強輸出狀態(參見圖11)。如果采用高速快門的方式進行控制，整體系統會受限于快門控制器的壽命及體積，難以將LED光源自身的優勢發揮出來；如果不采用高速快門的方式進行控制，其輸出光強會有較大的波動，因此通常僅用于穩定性要求不高的閃光光源(例如數碼相機)，在科研及工業中的應用較少。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種非快門式高速高穩定性LED閃光光源，能實現在LED光源開機之后20ms內輸出光強穩定到設定值，且保持光強擾動小于1%0。本專利技術所述非快門式高速高穩定性LED閃光光源，包括: 光電檢測模塊，用于實時檢測LED燈輸出的實際光強并將該實際光強進行初級放大后輸入給比例積分光強比較模塊，該光電檢測模塊與比例積分光強比較模塊連接； 預設光強模塊，用于調節預設光強的輸出，該預設光強模塊與比例積分光強比較模塊連接； 比例積分光強比較模塊，用于高頻響應快速補償以及計算預設光強和實際強光的差異，并將該差異進行線性放大，該比例積分光強比較模塊與電子開關模塊連接； 電子開關模塊，用于消除反復開關LED燈時產生的系統輸出擾動，該電子開關模塊與壓控恒流源模塊連接； 壓控恒流源模塊，根據前級檢測到的實際光強和預設光強的差值調整輸出電流大小，該壓控恒流源模塊與LED燈連接； 電源模塊，用于為各模塊提供穩定的直流電源。還包括數顯狀態讀出模塊，用于監控LED燈的實際工作電流，該數顯狀態讀出模塊與壓控恒流源模塊連接。所述比例積分光強比較模塊包括: 高頻響應快速補償電路，用于補償光強調整中產生的高頻震蕩，該高頻響應快速補償電路與比例積分光強比較器連接； 比例積分光強比較器，用于計算預設光強和實際強光的差異，并將該差異進行線性放大，該比例積分光強比較模塊與電子開關模塊連接。所述光電檢測模塊包括: 光電檢測探頭，用于實時檢測LED燈輸出的實際光強并將該實際光強輸入給極低偏流運算放大器，該光電檢測探頭與極低偏流運算放大器連接； 極低偏流運算放大器，用于對光電檢測探頭輸出的實際光強進行初級放大并輸入給比例積分光強比較模塊，該極低偏流運算放大器與比例積分光強比較模塊連接。所述極低偏流運算放大器的最大偏流小于等于lOOfA。本專利技術具有的優點: (1)通過添加光反饋電路的方式由光電檢測探頭對輸出光強進行實時監測并進行跟蹤，解決了 LED閃光光源自身輸出光強隨溫度變化的問題，確保了輸出光強不受工作時間和工作溫度的影響； (2)在確保輸出光強與預期光強一致的前提下，加入了高頻響應快速補償模塊，使得閃光光源的開關穩定速度得到了極大提高；能夠實現20mS內穩定到1%。，或250ms內穩定到0.4%。，以及300ms內穩定到0.2%0 ； (3)在極大改善LED閃光光源穩定性的同時，由于沒有使用傳統的快門，極大地降低了系統復雜性和整體成本，提高了系統的穩定性； (4)整體運行非常平穩，總體的溫度穩定在50ppm/°C，光強調整率控制在1%。以內； (5)結構簡單，成本低，使用壽命長。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術的結構框圖； 圖2是本專利技術中電源模塊的電路圖； 圖3是本專利技術中預設光強模塊的電路圖； 圖4是本專利技術中光電檢測模塊的電路圖； 圖5是本專利技術中比例積分光強比較模塊的電路圖； 圖6是本專利技術中電子開關模塊的電路圖； 圖7是本專利技術中壓控恒流源模塊的電路圖(含LED燈)； 圖8是本專利技術中數顯狀態讀出模塊的電路圖； 圖9是本專利技術的控制時間與輸出光強示意圖之一(閃光模式下輸出光強可以在數十毫秒內從O達到穩定狀態)； 圖10是本專利技術的控制時間與輸出光強示意圖之二 (持續輸出模式下輸出光強擾動能夠長時間穩定在1%以下)； 圖11是傳統的恒流源供電方式下，LED光源的輸出光強和時間的關系示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖對本專利技術作進一步說明: 如圖1所示的非快門式高速高穩定性LED閃光光源，包括電源模塊1、預設光強模塊2、數顯狀態讀出模塊3、LED燈4、壓控恒流源模塊5、電子開關模塊6、比例積分光強比較模塊7和光電檢測模塊8，光電檢測模塊8和預設光強模塊2分別與比例積分光強比較模塊7連接，比例積分光強比較模塊7與電子開關模塊6連接，電子開關模塊6與壓控恒流源模塊5連接，壓控恒流源模塊5分別與數顯狀態讀出模塊3和LED燈4連接，電源模塊I為各模塊提供穩定的直流電源。如圖4所示，所述光電檢測模塊8用于實時檢測LED燈輸出的實際光強并將該實際光強進行初級放大后輸入給比例積分光強比較模塊7。該光電檢測模塊8包括光電檢測探頭8b和極低偏流運算放大器8a，所述光電檢測探頭Sb用于實時檢測LED燈輸出的實際光強并將該實際光強輸入給極低偏流運算放大器8a，該光電檢測探頭Sb與極低偏流運算放大器8a連接；所述極低偏流運算放大器8a用于對光電檢測探頭Sb輸出的實際光強進行初級放大并輸入給比例積分光強比較模塊7，該極低偏流運算放大器8a與比例積分光強比較模塊7連接。該極低偏流運算放大器8a的最大偏流小于等于IOOfA (其中，IfA=I(T15A),本實施例選用的極低偏流運算放大器8a的型號為0PA129U。如圖3所示，所述預設光強模塊2用于調節預設光強的輸出，該預設光強模塊2包括芯片IC1、電容CO、電容Cl、電阻R2和穩定性繞線電阻W1，所述芯片ICl的I腳經電阻R2與電源模塊I連接，芯片ICl的I腳與電阻R2的連接點經電容CO后接地，芯片ICl的I腳與電阻R2的連接點還依次經穩定性繞線電阻Wl的3腳和I腳的后接地，穩定性繞線電阻Wl的2腳與比例積分光強比較模塊7連接，穩定性繞線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非快門式高速高穩定性LED閃光光源，其特征在于，包括：光電檢測模塊（8），用于實時檢測LED燈輸出的實際光強并將該實際光強進行初級放大后輸入給比例積分光強比較模塊（7），該光電檢測模塊（8）與比例積分光強比較模塊（7）連接；預設光強模塊（2），用于調節預設光強的輸出，該預設光強模塊（2）與比例積分光強比較模塊（7）連接；比例積分光強比較模塊（7），用于高頻響應快速補償以及計算預設光強和實際強光的差異，并將該差異進行線性放大，該比例積分光強比較模塊（7）與電子開關模塊（6）連接；電子開關模塊（6），用于消除反復開關LED燈時產生的系統輸出擾動，該電子開關模塊（6）與壓控恒流源模塊（5）連接；壓控恒流源模塊（5），根據前級檢測到的實際光強和預設光強的差值調整輸出電流大小，該壓控恒流源模塊（5）與LED燈（4）連接；電源模塊（1），用于為各模塊提供穩定的直流電源。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周藝，
申請(專利權)人：中國人民解放軍第三軍醫大學，
類型：發明
國別省市：重慶;85