非快门式高速高稳定性LED闪光光源制造技术

本发明专利技术公开了一种非快门式高速高稳定性LED闪光光源，包括电源模块、预设光强模块、压控恒流源模块、电子开关模块、比例积分光强比较模块和光电检测模块，光电检测模块与比例积分光强比较模块连接；预设光强模块与比例积分光强比较模块连接；比例积分光强比较模块与电子开关模块连接；电子开关模块与压控恒流源模块连接；压控恒流源模块与LED灯连接；电源模块为各模块提供稳定的直流电源。本发明专利技术能够实现在LED光源开机之后20ms内输出光强稳定到设定值，且保持光强扰动小于1‰。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种非快门式高速高稳定性LED闪光光源，包括电源模块、预设光强模块、压控恒流源模块、电子开关模块、比例积分光强比较模块和光电检测模块，光电检测模块与比例积分光强比较模块连接；预设光强模块与比例积分光强比较模块连接；比例积分光强比较模块与电子开关模块连接；电子开关模块与压控恒流源模块连接；压控恒流源模块与LED灯连接；电源模块为各模块提供稳定的直流电源。本专利技术能够实现在LED光源开机之后20ms内输出光强稳定到设定值，且保持光强扰动小于1‰。【专利说明】非快门式高速高稳定性LED闪光光源
本专利技术属于LED闪光光源，具体涉及一种非快门式高速高稳定性LED闪光光源。
技术介绍
高速高稳定性闪光光源是一种可以高速切换输出状态的恒定光强光源系统,在科研及工业中得到广泛应用。常见的高稳定性光源根据其发光材质不同可以分为卤素光源，氙灯光源等等，其基本原理都是利用一台高稳定性的电流源对光源进行供能产生高稳定性(扰动在1%。以下)的光强输出，同时利用高速快门对输出状态进行控制。此类传统闪光光源的优点在于最大输出功率大，技术成熟，主要问题则在于生产成本较高且寿命较短(数百至数千小时)，并且必须使用专业快门来对光源进行快速开关控制，增加了成本和系统复杂度。LED光源是一种近年来得到大力发展的新型光源，具有体积小，使用寿命长，发光效率高，价格低廉等显著优势，目前已在日常照明，平面显示等方面得到广泛应用，但由于其输出光强对温度依赖性很强，使得其输出光强在每次开关机后都需要较长的时间(数分钟至数十分钟，视散热条件而定)才能进入较稳定的光强输出状态(参见图11)。如果采用高速快门的方式进行控制，整体系统会受限于快门控制器的寿命及体积，难以将LED光源自身的优势发挥出来；如果不采用高速快门的方式进行控制，其输出光强会有较大的波动，因此通常仅用于稳定性要求不高的闪光光源(例如数码相机)，在科研及工业中的应用较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非快门式高速高稳定性LED闪光光源，能实现在LED光源开机之后20ms内输出光强稳定到设定值，且保持光强扰动小于1%0。本专利技术所述非快门式高速高稳定性LED闪光光源，包括: 光电检测模块，用于实时检测LED灯输出的实际光强并将该实际光强进行初级放大后输入给比例积分光强比较模块，该光电检测模块与比例积分光强比较模块连接； 预设光强模块，用于调节预设光强的输出，该预设光强模块与比例积分光强比较模块连接； 比例积分光强比较模块，用于高频响应快速补偿以及计算预设光强和实际强光的差异，并将该差异进行线性放大，该比例积分光强比较模块与电子开关模块连接； 电子开关模块，用于消除反复开关LED灯时产生的系统输出扰动，该电子开关模块与压控恒流源模块连接； 压控恒流源模块，根据前级检测到的实际光强和预设光强的差值调整输出电流大小，该压控恒流源模块与LED灯连接； 电源模块，用于为各模块提供稳定的直流电源。还包括数显状态读出模块，用于监控LED灯的实际工作电流，该数显状态读出模块与压控恒流源模块连接。所述比例积分光强比较模块包括: 高频响应快速补偿电路，用于补偿光强调整中产生的高频震荡，该高频响应快速补偿电路与比例积分光强比较器连接； 比例积分光强比较器，用于计算预设光强和实际强光的差异，并将该差异进行线性放大，该比例积分光强比较模块与电子开关模块连接。所述光电检测模块包括: 光电检测探头，用于实时检测LED灯输出的实际光强并将该实际光强输入给极低偏流运算放大器，该光电检测探头与极低偏流运算放大器连接； 极低偏流运算放大器，用于对光电检测探头输出的实际光强进行初级放大并输入给比例积分光强比较模块，该极低偏流运算放大器与比例积分光强比较模块连接。所述极低偏流运算放大器的最大偏流小于等于lOOfA。本专利技术具有的优点: (1)通过添加光反馈电路的方式由光电检测探头对输出光强进行实时监测并进行跟踪，解决了 LED闪光光源自身输出光强随温度变化的问题，确保了输出光强不受工作时间和工作温度的影响； (2)在确保输出光强与预期光强一致的前提下，加入了高频响应快速补偿模块，使得闪光光源的开关稳定速度得到了极大提高；能够实现20mS内稳定到1%。，或250ms内稳定到0.4%。，以及300ms内稳定到0.2%0 ； (3)在极大改善LED闪光光源稳定性的同时，由于没有使用传统的快门，极大地降低了系统复杂性和整体成本，提高了系统的稳定性； (4)整体运行非常平稳，总体的温度稳定在50ppm/°C，光强调整率控制在1%。以内； (5)结构简单，成本低，使用寿命长。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的结构框图； 图2是本专利技术中电源模块的电路图； 图3是本专利技术中预设光强模块的电路图； 图4是本专利技术中光电检测模块的电路图； 图5是本专利技术中比例积分光强比较模块的电路图； 图6是本专利技术中电子开关模块的电路图； 图7是本专利技术中压控恒流源模块的电路图(含LED灯)； 图8是本专利技术中数显状态读出模块的电路图； 图9是本专利技术的控制时间与输出光强示意图之一(闪光模式下输出光强可以在数十毫秒内从O达到稳定状态)； 图10是本专利技术的控制时间与输出光强示意图之二 (持续输出模式下输出光强扰动能够长时间稳定在1%以下)； 图11是传统的恒流源供电方式下，LED光源的输出光强和时间的关系示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步说明: 如图1所示的非快门式高速高稳定性LED闪光光源，包括电源模块1、预设光强模块2、数显状态读出模块3、LED灯4、压控恒流源模块5、电子开关模块6、比例积分光强比较模块7和光电检测模块8，光电检测模块8和预设光强模块2分别与比例积分光强比较模块7连接，比例积分光强比较模块7与电子开关模块6连接，电子开关模块6与压控恒流源模块5连接，压控恒流源模块5分别与数显状态读出模块3和LED灯4连接，电源模块I为各模块提供稳定的直流电源。如图4所示，所述光电检测模块8用于实时检测LED灯输出的实际光强并将该实际光强进行初级放大后输入给比例积分光强比较模块7。该光电检测模块8包括光电检测探头8b和极低偏流运算放大器8a，所述光电检测探头Sb用于实时检测LED灯输出的实际光强并将该实际光强输入给极低偏流运算放大器8a，该光电检测探头Sb与极低偏流运算放大器8a连接；所述极低偏流运算放大器8a用于对光电检测探头Sb输出的实际光强进行初级放大并输入给比例积分光强比较模块7，该极低偏流运算放大器8a与比例积分光强比较模块7连接。该极低偏流运算放大器8a的最大偏流小于等于IOOfA (其中，IfA=I(T15A),本实施例选用的极低偏流运算放大器8a的型号为0PA129U。如图3所示，所述预设光强模块2用于调节预设光强的输出，该预设光强模块2包括芯片IC1、电容CO、电容Cl、电阻R2和稳定性绕线电阻W1，所述芯片ICl的I脚经电阻R2与电源模块I连接，芯片ICl的I脚与电阻R2的连接点经电容CO后接地，芯片ICl的I脚与电阻R2的连接点还依次经稳定性绕线电阻Wl的3脚和I脚的后接地，稳定性绕线电阻Wl的2脚与比例积分光强比较模块7连接，稳定性绕线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非快门式高速高稳定性LED闪光光源，其特征在于，包括：光电检测模块（8），用于实时检测LED灯输出的实际光强并将该实际光强进行初级放大后输入给比例积分光强比较模块（7），该光电检测模块（8）与比例积分光强比较模块（7）连接；预设光强模块（2），用于调节预设光强的输出，该预设光强模块（2）与比例积分光强比较模块（7）连接；比例积分光强比较模块（7），用于高频响应快速补偿以及计算预设光强和实际强光的差异，并将该差异进行线性放大，该比例积分光强比较模块（7）与电子开关模块（6）连接；电子开关模块（6），用于消除反复开关LED灯时产生的系统输出扰动，该电子开关模块（6）与压控恒流源模块（5）连接；压控恒流源模块（5），根据前级检测到的实际光强和预设光强的差值调整输出电流大小，该压控恒流源模块（5）与LED灯（4）连接；电源模块（1），用于为各模块提供稳定的直流电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周艺，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85