專利名稱：大功率led脈沖可調(diào)頻閃裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有超快現(xiàn)象領(lǐng)域中測(cè)量、監(jiān)控系統(tǒng)中的光源照明裝置，特別是脈沖 可調(diào)頻閃發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
在流體力學(xué)、爆轟物理學(xué)以及工程實(shí)踐等研究領(lǐng)域中經(jīng)常需要對(duì)快速運(yùn)動(dòng)的物體 如高速飛行的彈丸、炸藥性能、物體爆炸時(shí)的碎片、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸等進(jìn)行測(cè)速、拍照、參數(shù) 控制等，由于物體運(yùn)動(dòng)速度極高，必須采用高速攝影裝置才能對(duì)其進(jìn)行記錄和觀察。然而， 這些物體大部分是自身不能夠發(fā)光的，測(cè)量時(shí)需要有配套的照明裝置和精確的同步控制系 統(tǒng)才能使圖像記錄設(shè)備感光成像，正是在這樣的背景下提出了設(shè)計(jì)大功率LED脈沖可調(diào)頻 閃裝置。目前市場(chǎng)上已有的頻閃發(fā)光裝置大部分主要是用于測(cè)量轉(zhuǎn)速和表面缺陷，這就決 定了其閃光脈沖寬(毫秒量級(jí))，閃光頻率慢；由于大部分閃光燈的發(fā)光部分都是采用電子 管所以閃光燈的壽命不會(huì)太長(zhǎng)；這些閃光裝置一般都沒有觸發(fā)脈沖輸出，所以很難與其他 設(shè)備如攝影裝置配合進(jìn)行瞬間拍照。另外，這些頻閃裝置的閃光脈沖精度較低，一般都在毫 秒量級(jí)，無(wú)法用于高精度的科學(xué)研究，特別是用于測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的物體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明裝置彌補(bǔ)了以上所述頻閃燈的缺點(diǎn)，提供了一種脈沖寬度可調(diào)，脈沖間隔 可調(diào)，脈沖個(gè)數(shù)可調(diào)，觸發(fā)延時(shí)可調(diào)的脈沖閃光裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種脈沖可調(diào)頻閃裝置包括LCD顯 示與鍵盤輸入單元，脈沖產(chǎn)生單元，驅(qū)動(dòng)、放大單元和LED發(fā)光單元，所述脈沖產(chǎn)生單元接 收來自LCD顯示與鍵盤輸入單元的脈沖參數(shù)，產(chǎn)生并輸出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)與放大單元接收 到脈沖信號(hào)后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元閃光。所述顯示與輸入單元可包括控制IXD顯示和鍵盤輸入的單片機(jī)程序，用于檢測(cè)電 源狀態(tài)的程序和電路，當(dāng)電源異常時(shí)保護(hù)LED發(fā)光單元的保護(hù)電路。所述脈沖產(chǎn)生單元可包括用于存儲(chǔ)顯示與輸入單元發(fā)送的脈沖參數(shù)電路；用于控 制脈沖參數(shù)的電路；用于接收和處理外界觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)電路。還可包括計(jì)數(shù)和比較電路，計(jì)數(shù)電路用于產(chǎn)生倍頻，比較電路用于和脈沖參數(shù)存 儲(chǔ)電路比較后產(chǎn)生一定要求的脈沖信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)與放大單元可包括高壓，大電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元閃光的電路。還可包括干擾抑制電路，所述干擾抑制電路消除LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn) 生的強(qiáng)干擾。所述用于控制脈沖參數(shù)的電路均為集成芯片內(nèi)部時(shí)序電路。所述脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生的脈沖寬度為1 μ s Ims可調(diào)，脈沖間隔最小為2 μ S Is可調(diào)，脈沖個(gè)數(shù)為任意可調(diào)，外觸發(fā)延遲1 μ s Is可調(diào)。
本發(fā)明采用LCD液晶和鍵盤輸入單元輸入脈沖寬度、脈沖間隔以及觸發(fā)延時(shí)，使 用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來設(shè)計(jì)同步脈沖產(chǎn)生電路，使用大功率LED作為脈沖照明光 源。所述顯示和鍵盤輸入單元設(shè)置脈沖寬度、脈沖間隔、觸發(fā)時(shí)間后設(shè)置參數(shù)發(fā)送到脈沖 產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)設(shè)置的脈沖參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖到LED驅(qū)動(dòng)、放大電路，接著 LED閃光。本發(fā)明采用同步觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行控制LED閃光，即到達(dá)觸發(fā)延時(shí)后脈沖產(chǎn)生單元將 產(chǎn)生預(yù)先設(shè)置的一個(gè)或者多個(gè)脈沖觸發(fā)LED依次閃光，同時(shí)還可以觸發(fā)高速攝影相機(jī)、條 紋相機(jī)和其他攝影設(shè)備開啟快門進(jìn)行捕捉瞬間信息。在沒有觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)間內(nèi)LED燈 處于關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。


圖1為本發(fā)明的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，包括用于輸入脈沖參數(shù)的IXD顯示與鍵盤輸入單元(包括單片機(jī))， 用于產(chǎn)生脈沖的脈沖單元，用于驅(qū)動(dòng)、放大電流的LED驅(qū)動(dòng)電路，用于為整個(gè)系統(tǒng)提供電源 的電源模塊，用于閃光的LED閃光單元。所述LCD顯示與鍵盤輸入單元中的單片機(jī)程序反復(fù)掃描鍵盤輸入，接收鍵盤輸入 的脈沖參數(shù)的同時(shí)通過LCD顯示所輸入的脈沖寬度，脈沖間隔，脈沖個(gè)數(shù)，以及外觸發(fā)脈沖 的時(shí)延等脈沖參數(shù)，當(dāng)接收到鍵盤的“確認(rèn)”鍵后產(chǎn)生一串矩形脈沖把脈沖參數(shù)輸送到脈沖 產(chǎn)生單元的脈沖參數(shù)存儲(chǔ)電路。單片機(jī)時(shí)時(shí)掃描電源模塊的狀態(tài)一旦發(fā)現(xiàn)電源處于異常狀 態(tài)立即通過IXD顯示并強(qiáng)制調(diào)整電源電壓到安全范圍內(nèi)。所述脈沖產(chǎn)生單元(也即FPGA芯片)接收到單片機(jī)發(fā)送來的脈沖參數(shù)后進(jìn)行存 儲(chǔ)，整個(gè)時(shí)序電路處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，計(jì)數(shù)電路處于非使能狀態(tài)，當(dāng)外來觸發(fā)脈沖到來后計(jì)數(shù)器 電路由非使能狀態(tài)變?yōu)槭鼓軤顟B(tài)，對(duì)IOMHz時(shí)鐘進(jìn)行倍頻，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到鍵盤設(shè)置的脈沖參 數(shù)后觸發(fā)比較電路使其由非使能變?yōu)槭鼓?，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)比較電路開始計(jì)數(shù)并與脈沖參數(shù)比較 從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的脈沖，脈沖產(chǎn)生后對(duì)脈沖進(jìn)行濾波、放大、整形后輸出；所述LED放大、驅(qū)動(dòng)電路放大來自脈沖產(chǎn)生單元的脈沖后打開開關(guān)，高壓電容瞬 間放電以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元閃光。所述電源模塊分別向IXD顯示與鍵盤輸入單元提供12V電源，向脈沖產(chǎn)生單元提 供5V電源，向LED放大、驅(qū)動(dòng)電路提供60V電源。所述用于檢測(cè)電源狀態(tài)的程序和電路時(shí)時(shí)掃描電路的狀態(tài)，一旦判斷電源電壓的 波動(dòng)范圍超出了給定門限將在LCD上告警電壓異常并強(qiáng)行對(duì)電源進(jìn)行調(diào)整以保護(hù)其他單 元的安全，特別是保護(hù)LED燈的安全。所述干擾抑制電路用于抑制LED放大、驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的干擾，由于通過LED的瞬間 電流很大，電壓很高會(huì)對(duì)脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，而且FPGA芯片的抗干擾能力也比 較差，一旦受到外界干擾其內(nèi)部存儲(chǔ)的脈沖參數(shù)會(huì)被打亂從而影響脈沖輸出，所以必須有 干擾抑制電路保護(hù)來切斷干擾。
權(quán)利要求
1.一種脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是包括IXD顯示與鍵盤輸入單元，脈沖產(chǎn)生單元， 驅(qū)動(dòng)、放大單元和LED發(fā)光單元，所述脈沖產(chǎn)生單元接收來自顯示與輸入單元的脈沖參數(shù)， 產(chǎn)生并輸出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)與放大單元接收到脈沖信號(hào)后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元閃光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述LCD顯示與鍵盤輸入單元 包括控制LCD顯示的程序和處理鍵盤輸入脈沖參數(shù)的程序，用于檢測(cè)電源狀態(tài)的程序和電 路，當(dāng)電源異常時(shí)保護(hù)LED發(fā)光單元的保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述脈沖產(chǎn)生單元包括用于存 儲(chǔ)LCD顯示與鍵盤輸入單元發(fā)送來的脈沖參數(shù)電路；用于控制脈沖參數(shù)的電路；用于接收 和處理外界觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述脈沖產(chǎn)生單元還包括輸出 觸發(fā)LED燈閃光的脈沖電路和外觸發(fā)脈沖的電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述驅(qū)動(dòng)與放大單元包括高壓、 大電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光單元閃光的電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述用于控制脈沖參數(shù)的電路 還包括計(jì)數(shù)和比較電路，計(jì)數(shù)電路用于產(chǎn)生倍頻，比較電路用于和脈沖參數(shù)存儲(chǔ)電路比較 后產(chǎn)生一定要求的脈沖信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是還包括干擾抑制 電路，所述干擾抑制電路用于消除LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的強(qiáng)干擾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述用于控制脈 沖參數(shù)的電路均為集成芯片(FPGA)內(nèi)部時(shí)序電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述脈沖可調(diào)頻閃裝置，其特點(diǎn)是所述脈沖產(chǎn)生單 元產(chǎn)生的脈沖寬度為1 μ s Ims可調(diào)，脈沖間隔最小為2 μ s Is可調(diào)，脈沖個(gè)數(shù)為任意 個(gè)數(shù)可調(diào)，外觸發(fā)延遲1 μ s Is可調(diào)。
全文摘要
大功率LED脈沖可調(diào)頻閃裝置包括顯示與輸入單元，脈沖產(chǎn)生單元，驅(qū)動(dòng)與放大單元，LED發(fā)光單元。采用LCD顯示和鍵盤輸入單元輸入脈沖寬度、脈沖間隔以及觸發(fā)延時(shí)，使用FPGA來設(shè)計(jì)同步脈沖產(chǎn)生電路，使用大功率LED作為照明光源。所述LCD顯示和鍵盤輸入單元設(shè)置脈沖寬度、脈沖間隔、觸發(fā)時(shí)間、占空比，設(shè)置信息、發(fā)送到脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)設(shè)置的脈沖信息產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖到LED驅(qū)動(dòng)、放大電路，接著LED閃光。本發(fā)明采用同步觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行控制LED閃光，同時(shí)還可以觸發(fā)高速攝影相機(jī)、條紋相機(jī)和其他攝影設(shè)備開啟快門進(jìn)行捕捉瞬間信息。在沒有觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)間內(nèi)LED燈處于關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101994981SQ20091018975
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者康亞靜 申請(qǐng)人:康亞靜