CN101994981A

CN101994981A - 大功率led脉冲可调频闪装置

Info

Publication number: CN101994981A
Application number: CN2009101897545A
Authority: CN
Inventors: 康亚静
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-30

Abstract

大功率LED脉冲可调频闪装置包括显示与输入单元，脉冲产生单元，驱动与放大单元，LED发光单元。采用LCD显示和键盘输入单元输入脉冲宽度、脉冲间隔以及触发延时，使用FPGA来设计同步脉冲产生电路，使用大功率LED作为照明光源。所述LCD显示和键盘输入单元设置脉冲宽度、脉冲间隔、触发时间、占空比，设置信息、发送到脉冲产生电路，脉冲产生电路根据设置的脉冲信息产生相应的脉冲到LED驱动、放大电路，接着LED闪光。本发明采用同步触发技术进行控制LED闪光，同时还可以触发高速摄影相机、条纹相机和其他摄影设备开启快门进行捕捉瞬间信息。在没有触发脉冲产生的时间内LED灯处于关闭状态，实现了节能环保。

Description

大功率LED脉冲可调频闪装置

技术领域

本发明涉及具有超快现象领域中测量、监控系统中的光源照明装置，特别是脉冲可调频闪发光装置。

背景技术

在流体力学、爆轰物理学以及工程实践等研究领域中经常需要对快速运动的物体如高速飞行的弹丸、炸药性能、物体爆炸时的碎片、高速转动的转轴等进行测速、拍照、参数控制等，由于物体运动速度极高，必须采用高速摄影装置才能对其进行记录和观察。然而，这些物体大部分是自身不能够发光的，测量时需要有配套的照明装置和精确的同步控制系统才能使图像记录设备感光成像，正是在这样的背景下提出了设计大功率LED脉冲可调频闪装置。

目前市场上已有的频闪发光装置大部分主要是用于测量转速和表面缺陷，这就决定了其闪光脉冲宽(毫秒量级)，闪光频率慢；由于大部分闪光灯的发光部分都是采用电子管所以闪光灯的寿命不会太长；这些闪光装置一般都没有触发脉冲输出，所以很难与其他设备如摄影装置配合进行瞬间拍照。另外，这些频闪装置的闪光脉冲精度较低，一般都在毫秒量级，无法用于高精度的科学研究，特别是用于测量高速运动的物体。

发明内容

本发明装置弥补了以上所述频闪灯的缺点，提供了一种脉冲宽度可调，脉冲间隔可调，脉冲个数可调，触发延时可调的脉冲闪光装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种脉冲可调频闪装置包括LCD显示与键盘输入单元，脉冲产生单元，驱动、放大单元和LED发光单元，所述脉冲产生单元接收来自LCD显示与键盘输入单元的脉冲参数，产生并输出脉冲信号，驱动与放大单元接收到脉冲信号后驱动LED发光单元闪光。

所述显示与输入单元可包括控制LCD显示和键盘输入的单片机程序，用于检测电源状态的程序和电路，当电源异常时保护LED发光单元的保护电路。

所述脉冲产生单元可包括用于存储显示与输入单元发送的脉冲参数电路；用于控制脉冲参数的电路；用于接收和处理外界触发信号的触发电路。

还可包括计数和比较电路，计数电路用于产生倍频，比较电路用于和脉冲参数存储电路比较后产生一定要求的脉冲信号。

所述驱动与放大单元可包括高压，大电流驱动LED发光单元闪光的电路。

还可包括干扰抑制电路，所述干扰抑制电路消除LED驱动电路对脉冲产生电路产生的强干扰。

所述用于控制脉冲参数的电路均为集成芯片内部时序电路。

所述脉冲产生单元产生的脉冲宽度为1μs～1ms可调，脉冲间隔最小为2μs～1s可调，脉冲个数为任意可调，外触发延迟1μs～1s可调。

本发明采用LCD液晶和键盘输入单元输入脉冲宽度、脉冲间隔以及触发延时，使用现场可编程门阵列(FPGA)来设计同步脉冲产生电路，使用大功率LED作为脉冲照明光源。所述显示和键盘输入单元设置脉冲宽度、脉冲间隔、触发时间后设置参数发送到脉冲产生电路，脉冲产生电路根据设置的脉冲参数产生相应的脉冲到LED驱动、放大电路，接着LED闪光。本发明采用同步触发技术进行控制LED闪光，即到达触发延时后脉冲产生单元将产生预先设置的一个或者多个脉冲触发LED依次闪光，同时还可以触发高速摄影相机、条纹相机和其他摄影设备开启快门进行捕捉瞬间信息。在没有触发脉冲产生的时间内LED灯处于关闭状态，实现了节能环保。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，包括用于输入脉冲参数的LCD显示与键盘输入单元(包括单片机)，用于产生脉冲的脉冲单元，用于驱动、放大电流的LED驱动电路，用于为整个系统提供电源的电源模块，用于闪光的LED闪光单元。

所述LCD显示与键盘输入单元中的单片机程序反复扫描键盘输入，接收键盘输入的脉冲参数的同时通过LCD显示所输入的脉冲宽度，脉冲间隔，脉冲个数，以及外触发脉冲的时延等脉冲参数，当接收到键盘的“确认”键后产生一串矩形脉冲把脉冲参数输送到脉冲产生单元的脉冲参数存储电路。单片机时时扫描电源模块的状态一旦发现电源处于异常状态立即通过LCD显示并强制调整电源电压到安全范围内。

所述脉冲产生单元(也即FPGA芯片)接收到单片机发送来的脉冲参数后进行存储，整个时序电路处于空转状态，计数电路处于非使能状态，当外来触发脉冲到来后计数器电路由非使能状态变为使能状态，对10MHz时钟进行倍频，当计数达到键盘设置的脉冲参数后触发比较电路使其由非使能变为使能，时钟驱动比较电路开始计数并与脉冲参数比较从而产生对应的脉冲，脉冲产生后对脉冲进行滤波、放大、整形后输出；

所述LED放大、驱动电路放大来自脉冲产生单元的脉冲后打开开关，高压电容瞬间放电以驱动LED发光单元闪光。

所述电源模块分别向LCD显示与键盘输入单元提供12V电源，向脉冲产生单元提供5V电源，向LED放大、驱动电路提供60V电源。

所述用于检测电源状态的程序和电路时时扫描电路的状态，一旦判断电源电压的波动范围超出了给定门限将在LCD上告警电压异常并强行对电源进行调整以保护其他单元的安全，特别是保护LED灯的安全。

所述干扰抑制电路用于抑制LED放大、驱动电路产生的干扰，由于通过LED的瞬间电流很大，电压很高会对脉冲产生单元产生很强的干扰，而且FPGA芯片的抗干扰能力也比较差，一旦受到外界干扰其内部存储的脉冲参数会被打乱从而影响脉冲输出，所以必须有干扰抑制电路保护来切断干扰。

Claims

1.一种脉冲可调频闪装置，其特点是：包括LCD显示与键盘输入单元，脉冲产生单元，驱动、放大单元和LED发光单元，所述脉冲产生单元接收来自显示与输入单元的脉冲参数，产生并输出脉冲信号，驱动与放大单元接收到脉冲信号后驱动LED发光单元闪光。

2.根据权利要求1所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述LCD显示与键盘输入单元包括控制LCD显示的程序和处理键盘输入脉冲参数的程序，用于检测电源状态的程序和电路，当电源异常时保护LED发光单元的保护电路。

3.根据权利要求1所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述脉冲产生单元包括用于存储LCD显示与键盘输入单元发送来的脉冲参数电路；用于控制脉冲参数的电路；用于接收和处理外界触发信号的触发电路。

4.根据权利要求1所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述脉冲产生单元还包括输出触发LED灯闪光的脉冲电路和外触发脉冲的电路。

5.根据权利要求1所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述驱动与放大单元包括高压、大电流驱动LED发光单元闪光的电路。

6.根据权利要求3所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述用于控制脉冲参数的电路还包括计数和比较电路，计数电路用于产生倍频，比较电路用于和脉冲参数存储电路比较后产生一定要求的脉冲信号。

7.根据权利要求1～3中任一项所述脉冲可调频闪装置，其特点是：还包括干扰抑制电路，所述干扰抑制电路用于消除LED驱动电路对脉冲产生电路产生的强干扰。

8.根据权利要求1～3中任一项所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述用于控制脉冲参数的电路均为集成芯片(FPGA)内部时序电路。

9.根据权利要求1～3中任一项所述脉冲可调频闪装置，其特点是：所述脉冲产生单元产生的脉冲宽度为1μs～1ms可调，脉冲间隔最小为2μs～1s可调，脉冲个数为任意个数可调，外触发延迟1μs～1s可调。