CN201696938U - 可更换高亮led实验光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可更换高亮LED实验光源，包含控制电源座和光源灯头两部分，控制电源座上有选择开关和调光旋钮及四位数显电流表，内含电源和控制调光电路；光源灯头部分由凸透镜、聚光筒、高亮LED和外壳及调节支架组成，本实验光源通过对高亮LED的脉冲宽度调制，实现了稳定的可调的光源输出，并可更换不同发光波长的高亮LED模块。满足光学的干涉和衍射、光谱测定、太阳能特性等实验的光源要求，实验光源结构合理，操作方便，稳定可靠，适合于大专院校的光学、信息光学、光电子学、物理学等课程的教学实验。

Description

可更换高亮LED实验光源

技术领域

本实用新型涉及一种可更换高亮LED实验光源，属于光学、信息光学、光电子学、物理学等课程的教学实验仪器技术领域。

背景技术

由于高亮LED的体积小、耐低温、长寿命和无污染等独特的优点，高亮LED的应用面在不断扩大，同时近年来高亮LED在效率和亮度方面也取得了巨大的进步。高亮LED的发光亮度已超过了每瓦100流明，大大高于普通白炽灯的每瓦15流明的明亮度，高亮LED采用了磷化铟镓铝(InGaAIP)和氮化铟镓(InGaN)等新的半导体化合物可产生红、黄、兰、白等各种发光颜色。与传统的照明设备如灯泡等相比，高亮LED的节能效果好，可靠性强，寿命更可高达10万小时，高亮LED即使使用超过10年，其亮度也只会下降30％。而高亮LED的内部由于没有容易断开的灯丝，故防震性强，体积也远远小于传统的灯泡等光源，所以非常适合作为实验光源。

传统的物理实验中常采用白炽灯、钠灯、低压汞灯和氦氖激光器等光源，它们多采用镇流器或变压器及倍压电路来控制真空器件发光，使得光源不仅体积大、发光效率低，而且寿命短，价格贵。同时普通的实验光源，由于输出电压或电流的波动，使得光源亮度不稳定，有时甚至人眼都能察觉到亮度的变化，给实验带来误差。

发明内容

本可更换高亮LED实验光源针对现有实验光源所存在的体积大、效率不高、易损坏和亮度不稳定等缺点，提出一种包含控制电源座和光源灯头组成的实验光源，其中控制电源座有选择开关和调光旋钮及四位数显电流表，内含电源和控制调光电路；光源灯头部分由凸透镜、聚光筒、高亮LED和外壳及调节支架组成。本光源通过对高亮LED的脉冲宽度调制(PWM)，实现了稳定的可调的亮度输出，可满足光学的干涉和衍射、光谱测定、太阳能特性等实验的光源应用。

在普通光源中，其电流常常不是很稳定，有时输出纹波更可高达20％，很大在影响了实验的准确度。在本可更换高亮LED实验光源中，为达到稳定的光强，使用了脉冲宽度调制调光技术。相比简单的可变电阻负载调光技术，脉冲宽度调制调光的效率最高，电流控制也最精准。

调光控制的主芯片采用LM3405，它可提供简单和小型的1A电流的高亮LED调光驱动的解决方案。它将关机和调光功能结合到一个引脚上，封装尺寸小，启动时间快。实验数据显示，采用LM3045，调光频率为6kHz时，稳定性最好。

本实用新型的实验光源将高亮LED固定在定位块上，通过定位块与外壳间的螺纹，与选择开关配合，可进行不同的高亮LED模块的更换和使用。光源灯头部分有凸透镜和高亮LED，高亮LED处于凸透镜的焦点上，用以输出平行光线。

本实用新型实验光源的灯头外壳的前后两部分、定位块与外壳之间的连接都由螺纹连接，以方便安装拆卸和定位。同时通过灯头前后两部分的分离，可去除前面的灯头罩和凸透镜，此时实验光源可作为标准的点光源使用。

在光源灯头的定位块后部有插座，用于与控制电源输出线间的连接。同时因灯头较小，为解决长时间工作的散热，定位块、外壳和聚光筒都采用铝等金属。

在控制电源座上有四位数显电流表，通过数值可准确知道输出的电流并可用于实验测试验证电流与光强的关系。

本实用新型实验光源可实现稳定的可调的光源输出，同时高亮LED具有很好的单色性，作为单色光源，完全可以满足干涉、衍射等物理实验的要求，而白色LED则可以代替白炽灯作复色光源。本实验光源结构合理，操作方便，稳定可靠，能适用于高等院校的光学、信息光学、光电子学、物理学等课程的教学实验要求。

附图说明

图1是可更换高亮LED实验光源灯头，图1中的1是光源灯头外壳的前后段连接螺纹，2是聚光筒，3是灯头罩，4是凸透镜，5是灯头外壳，6是灯头调节支架，7是支架锁紧螺钉，8是支架底座，9是高亮LED，10是定位块，11是定位块与外壳的连接螺纹，12是连接插座。

图2是可更换高亮LED实验光源的控制电源座，其中13是电源座外壳，14是四位数显电流表，15是电源开关，16是选择开关，17是调光旋钮，18是输出连线。

图3是LM3405驱动电路。

图4是PWM脉冲调制电路。

具体实施方式

LM3405是一种电流模式的降压稳压器，可提供一种简单且高效方法，并经过适配处理可将最大1A的恒流输出驱动LED负载。它的低反馈参考电压为205mV，能允许使用正向电压较大的LED。LM3405芯片还集成了内部限流、内部补偿、过压保护以及热关闭。输出电压范围为250mV～Vmax，应用中高亮LED有约3.5V的正向电压，V_BOOST电压满足V_BOOST-V_SW高于2.5V并低于5.5V的要求。低于5.5V可保护内部NMOS开关，而高于2.5V则可确保驱动工作正常。

芯片EN/DIM引脚通过一只100kΩ的电阻(R5)连接到VIN并启动器件。而调制器是由两个LMC555计时器构成，其中IC3在稳定模式(1000Hz)下工作，而IC4在单稳态模式下执行脉冲宽度调制。这样可把脉冲宽度调制连接到EN/DIM。通过V-pwm上施加1V～10V的电压，可改变调制器的脉冲宽度，对高亮LED进行调光。电路中的LP2981则是线性稳压器，用于向IC3和IC4供电，并可作为外部调光控制用的参考电压。

定位块上的连接插座可选用小型航空插座，而灯头外壳前后部分下方都有调节支架的连接螺孔，可分别用于作平行光和作点光源使用时与调节支架的连接。

实验光源中的各型高亮LED模块中的高亮LED可选用欧司朗(OSRAM)的LRW5SM型红光LED，LUWCP7D型白光LED、LBW5SM型兰光LED、和LTW5SM型绿光LED。

Claims (8)

1.一种可更换高亮LED实验光源，其特征是：包含控制电源座和光源灯头两部分，控制电源座上有选择开关(16)和调光旋钮(17)及四位数显电流表(14)，内含电源和控制调光电路；光源灯头部分由凸透镜(4)、聚光筒(2)、高亮LED(9)和外壳(5)及调节支架组成。

2.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：在控制电源座内有电源和控制电路，控制主芯片为LM3045。

3.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：高亮LED(9)固定在定位块(10)上，通过与外壳间的螺纹(11)，可进行不同的高亮LED模块的更换；在定位块后部有插座(12)，用于与控制电源输出线间的连接。

4.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：光源灯头部分有凸透镜(4)和高亮LED(9)，高亮LED处于凸透镜的焦点上。

5.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：在光源灯头下方有可调节高度的调节支架。

6.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：灯头外壳的前后两部分、定位块与外壳之间的连接都由螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：在控制电源座上有四位数显的毫安电流表(14)。

8.根据权利要求1所述的可更换高亮LED实验光源，其特征是：光源灯头部分的外壳(5)、聚光筒(2)、定位块(10)由铝等金属构成。

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