大動態白光led光輻射模擬器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種大動態白光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，但是光輻射模擬動態范圍窄，光斑不均勻，不能進行窄寬度雙脈沖的輸出。本發明包括計算機、數字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源、復合拋物曲面準直器、透鏡、光具座和LED電源。計算機通過USB接口與數字處理單元相接，數字處理單元和電流型功率放大器一起驅動集成型大功率LED光源，集成型大功率LED光源發出光脈沖在復合拋物曲面準直器中整形后通過透鏡得到均勻性光斑。本發明模擬光輻射可調范圍大，最低響應功率密度好，光斑尺寸大，光斑均勻，結構簡單，成本低廉。
【專利說明】大動態白光LED光輻射模擬器
【技術領域】
[0001]本發明涉及的白光LED的大動態光福射模擬器,屬于光電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光輻射模擬器是利用人工光源模擬自然光輻照的一項專業技術。光輻射模擬器技術在工程材料老化試驗、可靠性以及壽命測試、生物制品檢測、生物醫學實驗中得到了廣泛的應用:在工程材料科學和制造領域，由于天然、有機高分子材料在光的照射下，均會出現老化現象，包括機械性能的退化、顏色的變化等，因此，長時間穩定的光輻射模擬器成為材料老化試驗、可靠性以及壽命測試的重要工具；在生物醫學中，光輻射模擬器通過調整各波段能量分布，能夠促進皮下血管擴張，增加抵抗力，治療某些特殊疾病；同樣，光輻射模擬器技術也運用于植物光合作用的研究以及生物制品的光學、化妝品測試等方面的應用研究。目前，光福射模擬技術以成為工程研究的熱點之一，大多光福射模擬器米用電-光法模擬，用電路產生光輻射對應的函數電信號，經過放大處理后驅動發光模塊產生與電信號對應的光輻射信號，雖然采用電控制，精度高，穩定度好，但是光輻射模擬動態范圍窄，光斑不均勻，不能進行窄寬度雙脈沖的輸出，而且光源大多采用氙燈、鹵鎢燈，這些光源系統結構復雜、價格昂貴、使用壽命短。
【發明內容】
[0003]為了克服以上不足，本發明模擬器采用白光LED光源，模擬器具有最低響應功率密度好，光輻射可調范圍大，光斑均勻，可單/雙脈沖輸出特點。
[0004]本發明解決其技術問題所米用的技術方案是:一種大動態白光LED光福射模擬器包括計算機、數字處理單元、電流型功率放大器、散熱器1、集成型大功率LED光源2、復合拋物曲面準直器3、透鏡4、光具座5和LED電源，數字處理單元包括USB接口、FPGA和數模轉換器，散熱器1、集成型大功率LED光源2、復合拋物曲面準直器3、透鏡4和光具座5組成模擬器的光學部分，計算機、數字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源2、復合拋物曲面準直器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、復合拋物曲面準直器3和透鏡4與光具座5相連。
[0005]計算機將電流時間特性和控制信號通過USB接口輸出到數FPGA，FPGA控制模數轉換器獲得所需要的光強驅動波形，最后輸出到電流型功率放大器中驅動集成型大功率LED光源2產生合適的發光序列，LED電源為電流型功率放大器供電，集成型大功率LED光源2發出高功率光脈沖，光脈沖在復合拋物曲面準直器3中整形后通過透鏡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、復合拋物曲面準直器3和透鏡4組成的光學系統對準和固定。
[0006]本發明的有益效果是:模擬光輻射可調范圍大，最低響應功率密度好，光斑尺寸大，光斑均勻，結構簡單，成本低廉。【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。
[0008]圖1模擬器平面結構框圖
[0009]圖2數字處理單元框圖
[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.復合拋物曲面準直器，4.透鏡，
5.光具座。
[0012]圖4LED光源模擬器復合拋物曲面準直器剖面圖
[0013]圖5LED光源模擬器復合拋物曲面準直器側視圖
[0014]圖6集成型大功率LED光源示意圖
【具體實施方式】
[0015]在圖1中，計算機將電流時間特性曲線和控制信號經USB線輸出到數字處理器，數字處理器負責解釋控制信號，并與電流型功率放大器一起驅動集成型大功率LED光源，集成型大功率LED光源接收來自數字處理器和電源的信號，發出精確的光脈沖，光脈沖通過復合拋物曲面準直器進行整形后進入透鏡中，得到均勻性的光斑，光具座將集成型大功率LED光源、復合拋物曲面準直器和透鏡對準和固定，LED電源為電流型功率放大器供
[0016]在圖2中，計算機生成所需要的光強序列，通過USB接ロ將數據、命令發送到FPGA中，FPGA控制模數轉換器獲得所需要的光強驅動波形，最后輸出到電流型功率放大器中驅動集成型大功率LED光源產生合適的發光序列。
[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、復合拋物曲面準直器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LED陣列排布組成，復合拋物曲面準直器3內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上與復合拋物曲面準直器3連接，散熱器1、集成型大功率LED光源2、復合拋物曲面準直器3 —同固定在光具座5上,復合拋物曲面準直器3出光面中心與透鏡4進光ロ中心距離固定，集成型大功率LED光源2、復合拋物曲面準直器3、透鏡4在同一準線上，集成型大功率LED光源2發出的脈沖光直接或經過復合拋物曲面準直器3內表面反射約束到n/16的出光立體角內，進入到透鏡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。
【權利要求】
1.ー種大動態白光LED光輻射模擬器，其特征是該模擬器包括計算機、數字處理單元、電流型功率放大器、散熱器(I)、集成型大功率LED光源(2)、復合拋物曲面準直器(3)、透鏡(4)、光具座(5)和LED電源，數字處理單元包括USB接ロ、FPGA和數模轉換器，散熱器(I)、集成型大功率LED光源(2)、復合拋物曲面準直器(3)、透鏡(4)和光具座(5)組成模擬器的光學部分，計算機、數字處理單元、電流型功率放大器、集成型大功率LED光源(2)、復合拋物曲面準直器(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)、復合拋物曲面準直器(3)和透鏡(4)與光具座(5)相連；計算機、數字處理單元和電流型功率放大器一起驅動集成型大功率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)發出的光脈沖在復合拋物曲面準直器(3)中整形后通過透鏡(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)、復合拋物曲面準直器(3)和透鏡(4)組成的光學系統對準和固定。
2.根據權利要求1所述的ー種大動態白光LED光輻射模擬器，其特征是集成型大功率LED光源(2)發出的脈沖光經過復合拋物曲面準直器(3)內表面反射約束到/16的出光立體角內。
3.根據權利要求1所述的ー種大動態白光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.根據權利要求1所述的ー種大動態白光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】F21Y101/02GK103574367SQ201310557989
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】李鵬, 張春洋, 沙雪剛, 喬治宏, 李軍, 趙加凱, 胡長江, 劉巖, 李冬梅, 韓超, 徐智, 張敏, 張子星, 陳月華, 何健, 趙樂田, 韓冬松 申請人:中國人民解放軍63960部隊