一種顯微鏡的led燈供電電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種顯微鏡的LED燈供電電源，其包括：市電；整流濾波模塊，其連接市電，并將交流整流成直流，且對獲得的直流電信號進行濾波處理；變壓器模塊，其連接整流濾波模塊，并對濾波后的直流信號進行變壓處理，以在其副邊繞組側輸出LED燈供電電壓；調光模塊，輸入端連接變壓器模塊，輸出端連接至LED燈的陰極，LED燈的陽極連接至變壓器模塊，調光模塊對LED燈供電電壓進行調壓后送至LED燈的陰極；其中，在整流濾波模塊和變壓器模塊的原邊繞組之間還設置有PWM控制模塊，在變壓器模塊的副邊繞組和PWM控制模塊之間還設置有穩(wěn)壓反饋模塊。本實用新型提出的供電電源解決了LED燈光強總會出現跳躍的情況，且內置有調光模塊，可對LED燈的亮度進行寬范圍調節(jié)。
【專利說明】
一種顯微鏡的LED燈供電電源
技術領域
[0001]本實用新型涉及供電電源技術領域，具體涉及一種用于給顯微鏡供電的供電電源?！颈尘凹夹g】
[0002]顯微鏡是由一個透鏡或幾個透鏡的組合構成的一種光學儀器，是人類進入原子時代的標志，它主要是用于放大微小物體成為人的肉眼所能看到的儀器。顯微鏡通常分為光學顯微鏡和電子顯微鏡，但無論是哪種顯微鏡均需要使用到光源。該光源通常包括鹵素燈光源和LED光源，二者各具有優(yōu)缺點。比如采用鹵素燈作為顯微鏡的光源，其光譜比較寬，接近于太陽光，對于觀察而言，更加真實，但是其壽命較短，在觀察某些物質時，失真也是有可能的，這個時候只能通過使用濾色片來滿足觀察要求。而采用LED光源，價格較鹵素燈便宜， 使用壽命也相對較高，亮度也非常強，在視野中能夠看得比較清晰，不過由于是單波長的光，所以一般只能針對某些物質，在多數情況下還是會出現失真的情況。只是LED光源雖然在有些情況下會出現失真的情況，但畢竟壽命長、光比較柔和，產生熱量少，所以使用范圍還是比較廣的。然而，對于顯微鏡采用LED燈作為光源時，其供電電源部分元器件多，而且電壓不夠穩(wěn)定，導致LED燈的光強總會出現跳躍的情況，線性度不佳;同時對于有些顯微鏡LED 燈的亮度調節(jié)存在不可調或者調節(jié)范圍窄的缺陷，進而對觀察員的視力有所影響?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0003]針對現有技術中所存在的不足，本實用新型提供了一種顯微鏡的LED燈供電電源， 該供電電源元器件少，電壓足夠穩(wěn)定，解決了 LED燈光強總會出現跳躍的情況，而且在供電電源內部設置有調光模塊，可對LED燈的亮度進行寬范圍調節(jié)。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用了如下的技術方案:
[0005]—種顯微鏡的LED燈供電電源，其包括:
[0006]市電，其提供220V交流電；[〇〇〇7]整流濾波模塊，其連接市電，并將交流電信號整流成直流電信號，且對獲得的直流電信號進行濾波處理；
[0008]變壓器模塊，其連接整流濾波模塊，并對濾波后的直流電壓信號進行變壓處理，以在其副邊繞組側輸出LED燈供電電壓；
[0009]調光模塊，其輸入端連接變壓器模塊，輸出端連接至LED燈的陰極，所述LED燈的陽極連接至變壓器模塊以接收其輸出的LED燈供電電壓，所述調光模塊對變壓器模塊輸出的 LED燈供電電壓進行調壓后送至LED燈的陰極;其中，在整流濾波模塊和變壓器模塊的原邊繞組之間還設置有PWM控制模塊，在變壓器模塊的副邊繞組和PWM控制模塊之間還設置有穩(wěn)壓反饋模塊。
[0010]相比于現有技術，本實用新型具有如下有益效果:
[0011]本實用新型提供的顯微鏡LED燈供電電源，通過整流濾波模塊、變壓器模塊、調光模塊、PWM控制模塊和穩(wěn)壓反饋模塊之間的相互配合，使得LED燈的光強不再出現跳躍的情況，同時供電電源中集成的調光模塊還基于控制LED燈的通過電流對LED燈的亮度進行可靠調節(jié)，調節(jié)范圍廣，可有效保護觀察員的視力，對觀察員的眼部刺激性小，功耗減小?！靖綀D說明】[〇〇12]圖1為本實用新型所述顯微鏡的LED燈供電電源的電源部分原理圖；
[0013]圖2為本實用新型所述供電電源的調光模塊電路原理圖?！揪唧w實施方式】
[0014]為了使本實用新型實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步闡述:
[0015]參照圖1-2,其給出了本實用新型所述的顯微鏡LED燈供電電源電路原理圖，該供電電源主要包括有以下模塊:
[0016]市電100,其提供220V交流電；[〇〇17]整流濾波模塊200，其連接市電100，并將交流電信號整流成直流電信號，且對獲得的直流電信號進行濾波處理；
[0018]變壓器模塊300,其連接整流濾波模塊200,并對濾波后的直流電壓信號進行變壓處理，以在其副邊繞組側輸出LED燈供電電壓(S卩A點電壓)；
[0019]調光模塊400，其輸入端連接變壓器模塊300，輸出端連接至LED燈的陰極，所述LED 燈的陽極連接至變壓器模塊300以接收其輸出的LED燈供電電壓，所述調光模塊400對變壓器模塊300輸出的LED燈供電電壓進行調壓后送至LED燈的陰極;其中，在整流濾波模塊200 和變壓器模塊300的原邊繞組之間還設置有PWM控制模塊500,在變壓器模塊300的副邊繞組和PWM控制模塊500之間還設置有穩(wěn)壓反饋模塊600。
[0020]上述方案中，本實用新型為顯微鏡LED燈提供的供電電源中設置有調光模塊400， 利用調光模塊400對LED燈的通過電流進行控制進而使LED燈的亮度得到寬范圍的有效調節(jié)，使顯微鏡能夠滿足不同的試驗要求。進一步的是，利用PWM控制模塊500和穩(wěn)壓反饋模塊 600使供電電源形成一種開光電源的形式，其通過控制開關管的開通和關斷時間比率，進而維持輸出電壓的穩(wěn)定，從而使得LED燈的光強不會出現跳躍的情況，達到線性良好的效果。 [〇〇21]所述整流濾波模塊200包括整流橋D2,所述市電100(L、N)和整流橋D2之間設置有壓敏電阻ZNR1和保險電阻FR1，所述壓敏電阻ZNR1并聯(lián)在整流橋D2的交流輸入端，所述保險電阻FR1連接在市電火線L和壓敏電阻ZNR1之間。這里由圖1可見，壓敏電阻還并聯(lián)在市電的火線L與零線N之間，當該電阻兩端的電壓發(fā)生急劇變化時，電阻短路，保險電阻絲FR1熔斷， 斷開市電。因此，這里壓敏電阻和保險電阻在電路中起到電源過壓保護和穩(wěn)壓的作用。 [〇〇22]除了上述的整流橋D2,所述整流濾波模塊200還包括并聯(lián)在整流橋輸出端的濾波電路，所述濾波電路由色環(huán)電感L1、濾波電容C 11、共模電感和濾波電容C12構成，所述色環(huán)電感L1和共模電感設置在濾波電容C11和濾波電容C12之間。當整流橋D2將市電的交流信號整流成直流信號時，通過濾波電容C11進行首次濾波，然后經過色環(huán)電感L1進行二次濾波以及濾掉殘余的交流成分，及經過共模電感過濾共模的電磁干擾信號，最后再經過濾波電容 C12進行再次濾波，以使得到的直流電壓信號更加穩(wěn)定，無干擾。
[0023]對于上述方案中提到的變壓器模塊300,其變壓器T1在副邊繞組側還設置有整流二極管組和濾波電容C2,所述整流二極管組設置有相互并聯(lián)的兩個整流二極管D1、D8,且二者的陰極共同構成變壓器模塊300的信號輸出端A，所述濾波電容C2連接在整流二級管組的陰極。其中，R15、C10構成吸收保護電路，其作用是抑制反向峰值電壓(浪涌電壓)對整流二極管D1、D8的影響，以保護整流二極管D1、D8耐壓不足不致引起可能的損壞。這里，通過對變壓器模塊的副邊輸出電壓信號進行整流、濾波，從而得到一個較低的、能夠施加給LED燈的直流電壓。然而該直流電壓會由于外界的種種原因，并不會保持在一個穩(wěn)定的數值，即并不會因變壓器的原、副邊繞組線圈之比一定，該直流電壓的大小就會穩(wěn)定在人們想要的某一大小，因此這種情況下，LED燈的光強就會出現跳躍，偶爾很亮、偶爾很暗，這種光的閃爍不僅會對觀察員的視力有所影響，而且還會存在刺激性作用。因此，本實用新型在整流濾波模塊200和變壓器模塊300的原邊繞組之間還設置有PWM控制模塊500,在變壓器模塊300的副邊繞組和PWM控制模塊500之間還設置有穩(wěn)壓反饋模塊600,通過穩(wěn)壓反饋模塊從變壓器模塊的輸出端取壓，然后對取得的電壓進行比較，進而向PWM控制模塊反饋結果，PWM控制模塊會根據反饋結果控制內部的開關管導通時間，進而使加載在變壓器T1原邊繞組的電壓信號得以控制，從而使變壓器副邊繞組(pin6-pinl0)的輸出電壓受到控制。[〇〇24] 具體而言，參照圖1，所述PWM控制模塊500包括:PWM控制芯片U2，具有電源端(3 腳)、地端(1、2腳)、反饋輸入端(4腳)、控制輸出端(6、7、8腳);所述電源端(3腳)連接有取壓電路，所述取壓電路包括相互串聯(lián)的電阻R1、電阻R16和充電電容C3,電源端(3腳)連接至充電電容C3的充電端;所述反饋輸入端(4腳)連接穩(wěn)壓反饋模塊600,以接收穩(wěn)壓反饋電路的輸出電壓;所述控制輸出端(6、7、8腳)經尖峰電壓吸收電路連接至變壓器模塊300的原邊繞組;所述地端(1、2腳)接地線;其中，所述變壓器模塊300的原邊繞組設置有兩組，第一組繞組(pinl-pin3)連接尖峰電壓吸收電路，第二組繞組(pin4-pin5)經電阻R8和二極管D5連接至PWM控制芯片的電源端(3腳)。這里，整流濾波模塊輸出的直流電壓經過電阻R1、電阻R16 向電容C3充電，當PWM控制芯片U2的電源端充到12 V時，電路便開始工作。電路啟動工作后， 改由變壓器模塊的第二組繞組產生的感應脈沖電壓經R8限流、D5整流后的直流電壓為PWM 控制芯片供電。
[0025] 所述尖峰電壓吸收電路由1?3、1?4、04、07構成，由于^^控制芯片中設置有開關管， 且開關管的漏極端由控制輸出端(6、7、8腳)引出，當開關管截止瞬間，可通過尖峰電壓吸收電路抑制變壓器Pinl_pin3繞組產生的反向尖峰電壓，保護PWM控制芯片內部開關管不被過高的尖峰電壓擊穿。由此可見，這里在變壓器T1的原邊繞組設置尖峰電壓吸收電路是為了對PWM控制芯片中的開關管進行保護。[〇〇26]當所述穩(wěn)壓反饋模塊600發(fā)現變壓器T1副邊輸出的電壓過高時，會反饋一個高電壓信號給PWM控制芯片的反饋輸入端，PWM控制芯片然后基于該信號控制內部開關管的導通時間使之縮短(影響了輸出信號的占空比)，而開關管的漏端輸出接入變壓器T1的原邊繞組 (pinl-pin3)，因此當開關管導通時間縮短時便會使變壓器T1的原邊繞組(pinl-pin3)電壓信號降低，從而使得變壓器T1的副邊繞組輸出電壓下降，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。反之亦然。這便是采用PWM控制的核心，PWM即脈沖寬度調制的縮寫，它是一種模擬控制方式， 其根據輸出的變化來調制晶體管基極或M0S管柵極的偏置，來實現晶體管或M0S管導通時間的改變，從而實現對電源的穩(wěn)壓輸出。
[0027]如圖1所示，對于穩(wěn)壓反饋模塊600而言，本實用新型是基于光電耦合器U3和可控精密穩(wěn)壓源TL431(U4)設計的，S卩:所述穩(wěn)壓反饋模塊600包括光電耦合器U3和基準電壓提供模塊;其中，所述光電耦合器U3的信號輸入端分別與變壓器模塊300的信號輸出端A和基準電壓提供模塊相連，以將所述變壓器模塊300的輸出電壓與基準電壓提供模塊提供的基準電壓相比，并在光電耦合器U3的信號輸出端輸出不同信號反饋給PWM控制芯片。即，當變壓器T1的輸出電壓(A點電壓)因某種原因升高時，U4的控制端R電壓隨之升高，使K端電壓下降，使得光電耦合器U3內的發(fā)光二極管發(fā)光增強，光敏三極管導通增強內阻減小，從而使得 PWM控制芯片U2的反饋端4腳電壓升高，經U2內部電路處理后，使其內部的M0S管導通時間縮短，從而影響了變壓器T1的原邊電壓，經電磁耦合后，使副邊的輸出電壓(A點電壓)下降至額定值，從而實現LED燈供電電壓的穩(wěn)定。
[0028]在變壓器電壓穩(wěn)定輸出的同時，本實用新型設計的對LED燈亮度進行調節(jié)的調光模塊是基于雙運算放大器和可調電阻來實現的。具體來說:如圖2所示，[〇〇29]所述調光模塊400包括電壓跟隨模塊410、可調電阻模塊420和輸出模塊430;其中， 所述電壓跟隨模塊410由運算放大器U1B構成，所述運算放大器U1B的同相輸入端(+ )連接在電阻R6和二極管D6的串接點，所述電阻R6的另一端連接至變壓器模塊300的信號輸出端A， 所述運算放大器U1B的反相輸入端(-)連接至自身的輸出端;所述可調電阻模塊420包括可變電阻Z，所述可變電阻Z的第一端經電阻R5連接至運算放大器U1B的輸出端，第二端經電阻 R7接地，滑動端經電阻R17連接至輸出模塊430，電阻R17的信號輸出端還經濾波電容C18接地;所述輸出模塊430由運算放大器U1A、功率管Q1、基極電阻R9和發(fā)射極電阻R2構成，所述運算放大器U1A的同相輸入端(+ )與電阻R17相連，反相輸入端(-)連接至功率管Q1的發(fā)射極 e并經發(fā)射極電阻R2接入地線，所述運算放大器U1A的輸出端經基極電阻R9連接至功率管Q1 的基極b;所述LED燈的陰極與功率管的集電極c相連。
[0030]當功率管Q1的集電極電流發(fā)生變化時，集電極電壓發(fā)生變化(電阻R2)，從而使LED 燈的電流就會有所變化，使LED燈的亮度得到調節(jié)。而欲使功率管Q1的集電極電流發(fā)生變化，僅需通過調節(jié)可變電阻Z的阻值，使功率管Q1的基極電流發(fā)生變化。由圖2中的電路結構設計可知，當可變電阻Z的阻值增大時，LED燈就越亮;反之，當可變電阻Z的阻值減小時，LED 燈就越暗。通過采用上述電路設計形式，可以使LED燈的亮度調節(jié)范圍更大，進而使顯微鏡滿足不同的、更多的試驗需求。
[0031]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，包括:市電，其提供220v交流電；整流濾波模塊，其連接市電，并將交流電信號整流成直流電信號，且對獲得的直流電信 號進行濾波處理；變壓器模塊，其連接整流濾波模塊，并對濾波后的直流電壓信號進行變壓處理，以在其 副邊繞組側輸出LED燈供電電壓；調光模塊，其輸入端連接變壓器模塊，輸出端連接至LED燈的陰極，所述LED燈的陽極連 接至變壓器模塊以接收其輸出的LED燈供電電壓，所述調光模塊對變壓器模塊輸出的LED燈 供電電壓進行調壓后送至LED燈的陰極;其中，在整流濾波模塊和變壓器模塊的原邊繞組之 間還設置有PWM控制模塊，在變壓器模塊的副邊繞組和PWM控制模塊之間還設置有穩(wěn)壓反饋 豐旲塊。2.如權利要求1所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述整流濾波模塊包括 整流橋，所述市電和整流橋之間設置有壓敏電阻ZNR1和保險電阻FR1，所述壓敏電阻ZNR1并 聯(lián)在整流橋的交流輸入端，所述保險電阻FR1連接在市電火線和壓敏電阻ZNR1之間。3.如權利要求2所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述整流濾波模塊還包 括并聯(lián)在整流橋輸出端的濾波電路，所述濾波電路由色環(huán)電感L1、濾波電容C11、共模電感、 濾波電容C12構成，所述色環(huán)電感L1和共模電感設置在濾波電容C11和濾波電容C12之間。4.如權利要求3所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述變壓器模塊的副邊 繞組側設置有整流二極管組和濾波電容C2,所述整流二極管組設置有相互并聯(lián)的兩個整流 二極管D1、D8,且二者的陰極共同構成變壓器模塊的信號輸出端，所述濾波電容C2連接在整 流二級管組的陰極。5.如權利要求4所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述調光模塊包括電壓 跟隨模塊、可調電阻模塊和輸出模塊;其中，所述電壓跟隨模塊由運算放大器U1B構成，所述運算放大器U1B的同相輸入端連接在電 阻R6和二極管D6的串接點，所述電阻R6的另一端連接至變壓器模塊的信號輸出端，所述運 算放大器U1B的反相輸入端連接至自身的輸出端；所述可調電阻模塊包括可變電阻Z，所述可變電阻Z的第一端經電阻R5連接至運算放大 器U1B的輸出端，第二端經電阻R7接地，滑動端經電阻R17連接至輸出模塊，電阻R17的信號 輸出端還經濾波電容C18接地；所述輸出模塊由運算放大器U1A、功率管Q1、基極電阻R9和發(fā)射極電阻R2構成，所述運 算放大器U1A的同相輸入端與電阻R17相連，反相輸入端連接至功率管Q1的發(fā)射極并經發(fā)射 極電阻R2接入地線，所述運算放大器U1A的輸出端經基極電阻R9連接至功率管Q1的基極;所 述LED燈的陰極與功率管Q1的集電極相連。6.如權利要求5所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述PWM控制模塊包括: PWM控制芯片U2，具有電源端、地端、反饋輸入端、控制輸出端；所述電源端連接有取壓電路，所述取壓電路包括相互串聯(lián)的電阻R1、電阻R16和充電電 容C3，電源端連接至充電電容C3的充電端;所述反饋輸入端連接穩(wěn)壓反饋模塊，以接收穩(wěn)壓 反饋電路的輸出電壓;所述控制輸出端經尖峰電壓吸收電路連接至變壓器模塊的原邊繞 組;所述地端接地線;其中，所述變壓器模塊的原邊繞組設置有兩組，第一組連接尖峰電壓吸收電路，第二組經電 阻R8和二極管D5連接至PWM控制芯片U2的電源端。7.如權利要求6所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述穩(wěn)壓反饋模塊包括 光電耦合器U3和基準電壓提供模塊;其中，所述光電耦合器U3的信號輸入端分別與變壓器模塊的信號輸出端和基準電壓提供模 塊相連，以將所述變壓器模塊的輸出電壓與基準電壓提供模塊提供的基準電壓相比，并在 光電親合器U3的信號輸出端輸出不同信號反饋給PWM控制芯片。8.如權利要求7所述的顯微鏡的LED燈供電電源，其特征在于，所述基準電壓提供模塊 由可fe精密穩(wěn)壓源TL431構成。
【文檔編號】H05B33/08GK205584572SQ201620399014
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】王俊, 章興建, 冉春林
【申請人】重慶燦源電子有限公司