大動(dòng)態(tài)白光led光輻射模擬器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器。大多光輻射模擬器采用電-光法模擬，雖然采用電控制，但是光輻射模擬動(dòng)態(tài)范圍窄，光斑不均勻，不能進(jìn)行窄寬度雙脈沖的輸出。本發(fā)明包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器、透鏡、光具座和LED電源。計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口與數(shù)字處理單元相接，數(shù)字處理單元和電流型功率放大器一起驅(qū)動(dòng)集成型大功率LED光源，集成型大功率LED光源發(fā)出光脈沖在復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器中整形后通過(guò)透鏡得到均勻性光斑。本發(fā)明模擬光輻射可調(diào)范圍大，最低響應(yīng)功率密度好，光斑尺寸大，光斑均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的白光LED的大動(dòng)態(tài)光福射模擬器,屬于光電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光輻射模擬器是利用人工光源模擬自然光輻照的一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。光輻射模擬器技術(shù)在工程材料老化試驗(yàn)、可靠性以及壽命測(cè)試、生物制品檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用:在工程材料科學(xué)和制造領(lǐng)域，由于天然、有機(jī)高分子材料在光的照射下，均會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，包括機(jī)械性能的退化、顏色的變化等，因此，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的光輻射模擬器成為材料老化試驗(yàn)、可靠性以及壽命測(cè)試的重要工具；在生物醫(yī)學(xué)中，光輻射模擬器通過(guò)調(diào)整各波段能量分布，能夠促進(jìn)皮下血管擴(kuò)張，增加抵抗力，治療某些特殊疾?。煌瑯?，光輻射模擬器技術(shù)也運(yùn)用于植物光合作用的研究以及生物制品的光學(xué)、化妝品測(cè)試等方面的應(yīng)用研究。目前，光福射模擬技術(shù)以成為工程研究的熱點(diǎn)之一，大多光福射模擬器米用電-光法模擬，用電路產(chǎn)生光輻射對(duì)應(yīng)的函數(shù)電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大處理后驅(qū)動(dòng)發(fā)光模塊產(chǎn)生與電信號(hào)對(duì)應(yīng)的光輻射信號(hào)，雖然采用電控制，精度高，穩(wěn)定度好，但是光輻射模擬動(dòng)態(tài)范圍窄，光斑不均勻，不能進(jìn)行窄寬度雙脈沖的輸出，而且光源大多采用氙燈、鹵鎢燈，這些光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服以上不足，本發(fā)明模擬器采用白光LED光源，模擬器具有最低響應(yīng)功率密度好，光輻射可調(diào)范圍大，光斑均勻，可單/雙脈沖輸出特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所米用的技術(shù)方案是:一種大動(dòng)態(tài)白光LED光福射模擬器包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元、電流型功率放大器、散熱器1、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3、透鏡4、光具座5和LED電源，數(shù)字處理單元包括USB接口、FPGA和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，散熱器1、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3、透鏡4和光具座5組成模擬器的光學(xué)部分，計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3、透鏡4依次相連，電流型功率放大器與LED電源相連，散熱器I與集成型大功率LED光源2相連，集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3和透鏡4與光具座5相連。
[0005]計(jì)算機(jī)將電流時(shí)間特性和控制信號(hào)通過(guò)USB接口輸出到數(shù)FPGA，F(xiàn)PGA控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得所需要的光強(qiáng)驅(qū)動(dòng)波形，最后輸出到電流型功率放大器中驅(qū)動(dòng)集成型大功率LED光源2產(chǎn)生合適的發(fā)光序列，LED電源為電流型功率放大器供電，集成型大功率LED光源2發(fā)出高功率光脈沖，光脈沖在復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3中整形后通過(guò)透鏡4得到均勻性光斑，光具座5將由散熱器1、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3和透鏡4組成的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)和固定。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:模擬光輻射可調(diào)范圍大，最低響應(yīng)功率密度好，光斑尺寸大，光斑均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明。
[0008]圖1模擬器平面結(jié)構(gòu)框圖
[0009]圖2數(shù)字處理單元框圖
[0010]圖3集成型大功率LED光源模擬器光路透視圖
[0011]圖中:1.散熱器，2.集成型大功率LED光源，3.復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器，4.透鏡，
5.光具座。
[0012]圖4LED光源模擬器復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器剖面圖
[0013]圖5LED光源模擬器復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器側(cè)視圖
[0014]圖6集成型大功率LED光源示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1中，計(jì)算機(jī)將電流時(shí)間特性曲線和控制信號(hào)經(jīng)USB線輸出到數(shù)字處理器，數(shù)字處理器負(fù)責(zé)解釋控制信號(hào)，并與電流型功率放大器一起驅(qū)動(dòng)集成型大功率LED光源，集成型大功率LED光源接收來(lái)自數(shù)字處理器和電源的信號(hào)，發(fā)出精確的光脈沖，光脈沖通過(guò)復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器進(jìn)行整形后進(jìn)入透鏡中，得到均勻性的光斑，光具座將集成型大功率LED光源、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器和透鏡對(duì)準(zhǔn)和固定，LED電源為電流型功率放大器供
[0016]在圖2中，計(jì)算機(jī)生成所需要的光強(qiáng)序列，通過(guò)USB接ロ將數(shù)據(jù)、命令發(fā)送到FPGA中，F(xiàn)PGA控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得所需要的光強(qiáng)驅(qū)動(dòng)波形，最后輸出到電流型功率放大器中驅(qū)動(dòng)集成型大功率LED光源產(chǎn)生合適的發(fā)光序列。
[0017]在圖3中，模擬器的光路部分由散熱器1、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3、透鏡4、光具座5組成，其中集成型大功率LED光源2是由若干個(gè)LED陣列排布組成，復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3內(nèi)表面鍍鋁作為反射層。散熱器I固定在集成型大功率LED光源2上，集成型大功率LED光源2上與復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3連接，散熱器1、集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3 —同固定在光具座5上,復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3出光面中心與透鏡4進(jìn)光ロ中心距離固定，集成型大功率LED光源2、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3、透鏡4在同一準(zhǔn)線上，集成型大功率LED光源2發(fā)出的脈沖光直接或經(jīng)過(guò)復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器3內(nèi)表面反射約束到n/16的出光立體角內(nèi)，進(jìn)入到透鏡4得到均勻光斑。
[0018]在圖4中，集成型大功率LED光源由10X 10均勻排列的100顆白光LED顆粒組成。
【權(quán)利要求】
1.ー種大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器，其特征是該模擬器包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元、電流型功率放大器、散熱器(I)、集成型大功率LED光源(2)、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)、透鏡(4)、光具座(5)和LED電源，數(shù)字處理單元包括USB接ロ、FPGA和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，散熱器(I)、集成型大功率LED光源(2)、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)、透鏡(4)和光具座(5)組成模擬器的光學(xué)部分，計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源(2)、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)、透鏡(4)依次相連，電流型功率放大器與LED電源相連，散熱器(I)與集成型大功率LED光源(2)相連，集成型大功率LED光源(2)、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)和透鏡(4)與光具座(5)相連；計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理單元和電流型功率放大器一起驅(qū)動(dòng)集成型大功率LED光源(2)，LED電源為電流型功率放大器供電，集成型大功率LED光源(2)發(fā)出的光脈沖在復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)中整形后通過(guò)透鏡(4)得到均勻性光斑，光具座(5)將由散熱器(I)、集成型大功率LED光源(2)、復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)和透鏡(4)組成的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)和固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器，其特征是集成型大功率LED光源(2)發(fā)出的脈沖光經(jīng)過(guò)復(fù)合拋物曲面準(zhǔn)直器(3)內(nèi)表面反射約束到/16的出光立體角內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器，其特征是集成型大功率LED光源(2)由100顆白光LED顆粒按照IOX 10均勻排列而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種大動(dòng)態(tài)白光LED光輻射模擬器，其特征是LED電源為電流型功率放大器供電，最大輸出功率為200W。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK103574367SQ201310557989
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】李鵬, 張春洋, 沙雪剛, 喬治宏, 李軍, 趙加凱, 胡長(zhǎng)江, 劉巖, 李冬梅, 韓超, 徐智, 張敏, 張子星, 陳月華, 何健, 趙樂(lè)田, 韓冬松 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63960部隊(duì)