一种基于LED的宽光谱光源制造技术

一种基于LED的宽光谱光源，包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。本发明专利技术功耗低、光谱范围宽、寿命长、驱动电路简单、体积小。

A Wide Spectrum Light Source Based on LED

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED的宽光谱光源
本专利技术属于宽光谱光源领域，尤其是应用于光谱分析、光谱仪光源。
技术介绍
随着光谱技术的不断发展，光谱分析广泛应用于生物、化学、水质等领域，稳定可靠的光源是光谱采集系统中必不可少的部件。光谱仪配套使用的光源通常包括钨灯、氘灯、氙灯、高压汞灯、发光二极管等，这些光源通常面临各种各样的问题，例如寿命短、光谱范围小、体积大、驱动电路复杂等。LED光源具有很高的稳定性和数万小时的寿命，但是LED光源带宽窄，单色LED波长带宽通常低于50nm，适用范围小。因此，光谱仪器行业上宽光谱的LED光源成为一种需求。
技术实现思路
为了解决现有光谱仪光源存在的寿命短、光谱范围小、体积大、驱动电路复杂等问题，本专利技术提供了一种基于单色LED和白光LED通过光路组合而成的宽光谱LED光源，具有功耗低、光谱范围宽、寿命长、驱动电路简单、体积小等优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于LED的宽光谱光源，包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。进一步，所述光源外壳的内壁电镀银色增加光的耦合路径。再进一步，所述的LED恒流驱动电路通过螺丝固定在光源外壳上。更进一步，所述的LED阵列中，单色LED是3mm直径灯珠，白光LED是3.5mm边长的方型灯珠，每个LED焊接于电路板上，通过接插件与LED恒流驱动电路连接。优选的，所述光源外壳内部有用于放置汇聚光路的锥面，所述的汇聚光路由两片平凸透镜和光源外壳内部的锥面组成，两片平凸透镜平行放置于LED阵列前方，使用胶水固定在光源外壳内，对LED阵列发来的光进行汇聚。所述的光纤耦合器安装在光源外壳上，用于与光纤连接进而将光远距离传向其它设备，所述光纤耦合器适配SMA或者FC接头的光纤。所述的LED恒流驱动电路，通过USB方式供电提供5V电压，再通过DC/DC升压产生20V电压，最后利用恒流驱动芯片LM317完成恒流输出至LED阵列，可以通过滑动变阻器调节流过LED的电流大小从而调节不同波长的亮度。所述的LED阵列安装了16个单色LED，和一个2700K色温的白光LED。单色LED波长有365nm～480nm和708nm～810nm，每个单色LED带宽25nm左右，2700K色温的白光LED波长范围：400～720nm，单色LED补偿了白光LED的波长范围。所述的LED阵列中单色LED，每8个串联为一路，白光LED单独一路，分别由LED恒流驱动电路供电工作，每个单色LED的安装位置可任意调换。所述的汇聚光路分别使用两片有边的平凸透镜，一片为外径23mm焦距15mm，另一片为外径27.5mm焦距16.5mm。外径27.5mm的平凸透镜放置靠近LED阵列，外径23mm的平凸透镜放置靠近光纤耦合器。本专利技术的技术构思为：结合传统LED的寿命长、稳定性高、驱动电路简单等优点，利用多种单波长LED加低色温LED组合的方式增加了光源的波长范围，而且通过LED恒流驱动电路调节不同波长LED的亮度，使得光源不同波长光谱强度更加均匀。本专利技术的有益效果主要表现在：光源体积小巧，供电方式简单，多个LED组成的阵列实现光谱范围互相叠加，汇聚光路增加了光线耦合路径，LED恒流驱动电路调节不同波长LED的亮度，使得光源不同波长光谱强度更加均匀，最后实现了基于LED的宽光谱光源。附图说明图1是基于LED的宽光谱光源结构示意图。图2是LED阵列结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1和图2，一种基于LED的宽光谱光源，包括光源外壳1、LED恒流驱动电路2、LED阵列3、汇聚光路4、光纤耦合器5。进一步，所述光源外壳1与LED恒流驱动电路2、LED阵列3、汇聚光路4、光纤耦合器5连接，起到固定作用。光源外壳1内部有锥面6，并且壳体电镀银色增加光的耦合路径。所述的LED恒流驱动电路2与LED阵列3连接，为LED阵列3提供稳定的电流驱动，安装于LED阵列3的后方，通过螺丝固定在光源外壳1上。所述的LED阵列3由多个单色LED10和白光LED9组成，其中单色LED10是3mm直径灯珠，白光LED9是3.5mm边长的方型灯珠，白光LED9放置于LED阵列3的中心位置，单色LED10以对称的方式放置于外圈。每个LED焊接于电路板上，通过接插件与LED恒流驱动电路2连接。所述的汇聚光路4放置于光源外壳1内部，由两片平凸透镜7、8和光源外壳1内部的锥面6组成。两片平凸透镜7、8平行放置于LED阵列3前方，使用胶水固定在光源外壳1内，对LED阵列3发来的光进行汇聚。所述的光纤耦合器5安装在光源外壳1上，用于与光纤连接进而将光远距离传向其它设备，光纤耦合器5可以适配SMA或者FC接头的光纤。更进一步，在基于LED的宽光谱光源中，所述的LED恒流驱动电路2，通过USB方式供电提供5V电压，再通过DC/DC升压产生20V电压，最后利用恒流驱动芯片LM317完成恒流输出至LED阵列3，可以通过滑动变阻器调节流过LED的电流大小从而调节不同波长的亮度。在基于LED的宽光谱光源中，所述的LED阵列3安装了16个单色LED10，和一个2700K色温的白光LED9。单色LED10波长有365nm～480nm和708nm～810nm，每个单色LED10带宽25nm左右，2700K色温的白光LED9波长范围：400～720nm。单色LED10补偿了白光LED9的波长范围。进一步，所述的LED阵列3中单色LED10，每8个串联为一路，白光LED9单独一路，分别由LED恒流驱动电路2供电工作，每个单色LED10的安装位置可任意调换。再进一步，在基于LED的宽光谱光源中，所述的汇聚光路4分别使用两片有边的平凸透镜，平凸透镜7为外径23mm焦距15mm，平凸透镜8为外径27.5mm焦距16.5mm。平凸透镜8放置靠近LED阵列3，平凸透镜7的平凸透镜放置靠近光纤耦合器5。上述实施方式为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的修改、替代、组合、裁剪，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述宽光谱光源包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述宽光谱光源包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。2.如权利要求1所述的一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述光源外壳的内壁电镀银色增加光的耦合路径。3.如权利要求1或2所述的一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述的LED恒流驱动电路通过螺丝固定在光源外壳上。4.如权利要求1或2所述的一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述的LED阵列中，单色LED是3mm直径灯珠，白光LED是3.5mm边长的方型灯珠，每个LED焊接于电路板上，通过接插件与LED恒流驱动电路连接。5.如权利要求1或2所述的一种基于LED的宽光谱光源，其特征在于，所述光源外壳内部有用于放置汇聚光路的锥面，所述的汇聚光路由两片平凸透镜和光源外壳内部的锥面组成，两片平凸透镜平行放置于LED阵列前方，使用胶水固定在光源外壳内，对LED阵列发来的光进行汇聚。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，朱康辉，黄付岭，
申请(专利权)人：杭州罗盘星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33