波长可调节的宽光谱光源制造技术

本发明专利技术提供一种波长可调节的宽光谱光源，包括壳体、壳体内部的控制装置、驱动电路、LED阵列、多路接口、光学元件，控制装置向驱动电路发出调整LED阵列的调节信号；驱动电路与控制装置双向连接，做出相应的调整动作；LED阵列与驱动电路双向连接，接收驱动电路的驱动信号以产生不同光强以及频谱范围的光线；光学元件安装在照明装置的窗口和光线路径上，用于对出射光线进行漫射、准直和过滤，本发明专利技术的光源体积小巧，光谱范围相互叠加，多种LED组成的阵列为宽光谱光源创造了可能，可以方便地单独调节每一个LED芯片的工作电流占空比，实现可调节的光谱输出；可以自动地调整LED阵列的光轴朝向，实现对样品照射的高效率和光谱的高精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明控制领域，具体为一种自动控制输出波长范围的波长可调节的宽光谱光源。
技术介绍
分子传感器可以从样品中探测光谱辐射，对于需要较高分辨率光谱的样品，需要能够发出宽光谱波长的光源对样品进行照射，从而提高分子传感器所接收的光线频谱范围和强度，改善分子传感器的性能。传统的光谱照明光源大多采用一种或多种光源配合多组滤波片构成，结构庞大且光谱匹配范围受使用光源限制不能做得很宽，且光谱照明装置功能单一，响应速度慢，无法满足分子传感器更高的需求。如果设计一种波长可调节的宽光谱光源则能够克服上述缺陷，小型化、光谱范围相互叠加的多种LED组成的阵列为宽光谱光源创造了可能。LED阵列与控制装置、驱动电路集成封装于一个器件内部，对外只引出多根连接线，通过外部引脚，一方面，可以方便地单独调节每一个LED芯片的工作电流占空比，实现可调节的光谱输出；另一方面，可以自动地调整LED阵列的光轴朝向，实现对样品照射的高效率和高精度光谱。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种小型化、自动化的可调节输出波长的光源、输出光谱范围宽、可以获得更高精度的样品光谱的波长可调节的宽光谱光源。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种波长可调节的宽光谱光源，包括壳体、以及壳体内部的控制装置、驱动电路、LED阵列、多路接口、光学元件：控制装置：对接收的来自外部处理器的信号进行解析，向驱动电路发出调整LED阵列的光轴、光强或光谱范围的调节信号；驱动电路：与控制装置双向连接，接收控制装置发出的调节信号，做出相应的调整LED阵列的光轴、光强以及光谱范围的动作；LED阵列：与驱动电路双向连接，接收驱动电路的驱动信号以产生不同光强以及频谱范围的光线；多路接口：包含接地引线、供电引线、通讯引线、反馈引线，反馈引线用于连接外部处理器和驱动电路，对反馈数据进行比较更新；通讯引线用于连接外部处理器和控制装置，并把通讯信号传递给控制装置；电源引线分别连接控制装置、驱动电路和LED阵列，为控制装置、驱动电路和LED阵列提供电源；接地引线接光源的壳体；光学元件：安装在照明装置的窗口和光线路径上，用于对出射光线进行漫射、准直和过滤。作为优选方式，所述控制装置安装在基底上，控制装置固定在基底上方，所述驱动电路固定在控制装置的上方，LED阵列位于驱动电路的上方，控制装置通过其封装侧边的第一外部接口和顶部的第二外部接口，分别连接外部处理器和驱动电路，控制装置与驱动电路通过第二外部接口双向连接，控制装置通过第一外部接口接收到来自外部的通讯信号。作为优选方式，驱动电路包含能输出相应LED驱动电流的恒流驱动模块和能够调节LED阵列的电动模块，恒流驱动模块包括若干恒流源芯片，恒流源芯片的PWM控制输入端连接控制装置的PWM输出端，恒流源芯片接收来自控制装置的调控信号，做出相应的动作，输出LED驱动电流完成调节；电动模块包含具有支撑LED阵列的电动马达装置，控制装置连接电动马达装置的控制引脚，控制装置将解析后的数据放入电动马达装置的寄存器中，控制电动马达装置完成规定条件下的启动、终止以及一定角速度下的旋转，从而使得LED阵列的光轴发生一定角度的倾斜，倾斜的光轴使得光轴汇聚在需要照射的物体所放置的位置处。作为优选方式，控制装置包含控制芯片，控制芯片选用单片机或者FPGA芯片，控制芯片解析信息后，一方面通过第二外部接口，使得控制芯片的PWM控制输出端控制驱动电路的恒流驱动模块，完成对LED光谱的输出调节；另一方面，控制芯片的通用输入输出管脚控制驱动电路的电动模块，完成LED阵列的光轴调整。作为优选方式，所述LED阵列的每一个LED被驱动电路独立地供电和独立地控制，所述LED阵列阵列选用多块不同颜色LED裸芯片构成，每一种LED具有不同的峰值波长，LED裸芯片通过第二外部接口与驱动电路相连，LED阵列的共阳极一起接入到电源的正极上，阴极分别连接到驱动电路的不同输出通道上。作为优选方式，控制装置接收的来自外部处理器的信号包括测定光谱时探测环境下外界光线强度信息、或测定光谱时探测环境下样品与分子识别仪的距离信息。作为优选方式，驱动电路与控制装置双向连接，所述驱动电路反馈LED阵列的相关信息至控制装置中，相关信息包括：LED阵列电流大小、led实际频谱、多种LED的电流占空比信息。作为优选方式，所述光学元件包含照明窗、密封窗、和/或漫射器、和/或聚光器，照明窗由不透可见光只透红外光的材料制成，密封窗位于照明窗上方并密封照明窗；漫射器位于LED裸芯片上方，漫射器表面呈锯齿状，用以对出射光线产生均匀的郎伯光分布；聚光器是一个抛物面聚光器或一个聚光透镜，聚光器位于LED裸芯片上方两侧，抛物面聚光器由多块反射镜构成，反射镜内表面镀金。作为优选方式，驱动电路与LED阵列通过第二外部接口双向连接，驱动电路控制LED阵列输出电流占空比的大小，驱动电路对实际输出电流进行采样，将模拟电流信号转化为数字信号后，通过第一外部接口的反馈引线传输至外部处理器，外部处理器将反馈电流占空比信号与输出电流占空比数据进行比较校正，最后将校正后的电流占空比数据传输至驱动电路，完成一次反馈校正，经过多次不间断的反馈校正，直到实际电流占空比达到预期目标。作为优选方式，多路接口的反馈引线连接至外部处理器或者外部传感器，外部传感器是距离传感器或者光线传感器。本专利技术的有益效果为：本专利技术的光源体积小巧，光谱范围相互叠加，多种LED组成的阵列为宽光谱光源创造了可能，LED阵列与控制装置、驱动电路集成封装于一个器件内部，对外只引出多根连接线，通过外部引脚，一方面，可以方便地单独调节每一个LED芯片的工作电流占空比，实现可调节的光谱输出；另一方面，可以自动地调整LED阵列的光轴朝向，实现对样品照射的高效率和光谱的高精度。附图说明图1是本专利技术一个实施例的波长可调节的宽光谱光源的结构示意图。图2是本专利技术一个实施例的波长可调节的宽光谱光源反馈网络的结构示意图。1为第一外部接口，2为第二外部接口，3为外部处理器，4为驱动电路，5为控制装置，6为LED阵列，7为LED裸芯片，8为聚光器，9为照明窗，10为基底，11为密封窗，12为漫射器。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。一种波长可调节的宽光谱光源，包括壳体、以及壳体内部的控制装置、驱动电路、LED阵列、多路接口、光学元件：控制装置：对接收的来自外部处理器的信号进行解析，向驱动电路发出调整LED阵列的光轴、光强或光谱范围的调节信号；驱动电路：与控制装置双向连接，接收控制装置发出的调节信号，做出相应的调整LED阵列的光轴、光强以及光谱范围的动作；LED阵列：与驱动电路双向连接，接收驱动电路的驱动信号以产生不同光强以及频谱范围的光线；多路接口：包含接地引线、供电引线、通讯引线、反馈引线，反馈引线用于连接外部处理器和驱动电路，对反馈数据进行比较更新；通讯引线用于连接外部处理器和控制装置，并把通讯信号传递给控制装置；电源引线分别连接控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长可调节的宽光谱光源，其特征在于包括壳体、以及壳体内部的控制装置、驱动电路、LED阵列、多路接口、光学元件：控制装置：对接收的来自外部处理器的信号进行解析，向驱动电路发出调整LED阵列的光轴、光强或光谱范围的调节信号；驱动电路：与控制装置双向连接，接收控制装置发出的调节信号，做出相应的调整LED阵列的光轴、光强以及光谱范围的动作；LED阵列：与驱动电路双向连接，接收驱动电路的驱动信号以产生不同光强以及频谱范围的光线；多路接口：包含接地引线、供电引线、通讯引线、反馈引线，反馈引线用于连接外部处理器和驱动电路，对反馈数据进行比较更新；通讯引线用于连接外部处理器和控制装置，并把通讯信号传递给控制装置；电源引线分别连接控制装置、驱动电路和LED阵列，为控制装置、驱动电路和LED阵列提供电源；接地引线接光源的壳体；光学元件：安装在照明装置的窗口和光线路径上，用于对出射光线进行漫射、准直和过滤。

【技术特征摘要】
1.一种波长可调节的宽光谱光源，其特征在于包括壳体、以及壳体内部的控制装置、驱动电路、LED阵列、多路接口、光学元件：控制装置：对接收的来自外部处理器的信号进行解析，向驱动电路发出调整LED阵列的光轴、光强或光谱范围的调节信号；驱动电路：与控制装置双向连接，接收控制装置发出的调节信号，做出相应的调整LED阵列的光轴、光强以及光谱范围的动作；LED阵列：与驱动电路双向连接，接收驱动电路的驱动信号以产生不同光强以及频谱范围的光线；多路接口：包含接地引线、供电引线、通讯引线、反馈引线，反馈引线用于连接外部处理器和驱动电路，对反馈数据进行比较更新；通讯引线用于连接外部处理器和控制装置，并把通讯信号传递给控制装置；电源引线分别连接控制装置、驱动电路和LED阵列，为控制装置、驱动电路和LED阵列提供电源；接地引线接光源的壳体；光学元件：安装在照明装置的窗口和光线路径上，用于对出射光线进行漫射、准直和过滤。2.如权利要求1所述的波长可调节的宽光谱光源，其特征在于：所述控制装置安装在基底上，控制装置固定在基底上方，所述驱动电路固定在控制装置的上方，LED阵列位于驱动电路的上方，控制装置通过其封装侧边的第一外部接口和顶部的第二外部接口，分别连接外部处理器和驱动电路，控制装置与驱动电路通过第二外部接口双向连接，控制装置通过第一外部接口接收到来自外部的通讯信号。3.如权利要求1所述的波长可调节的宽光谱光源，其特征在于：驱动电路包含能输出相应LED驱动电流的恒流驱动模块和能够调节LED阵列的电动模块，恒流驱动模块包括若干恒流源芯片，恒流源芯片的PWM控制输入端连接控制装置的PWM输出端，恒流源芯片接收来自控制装置的调控信号，做出相应的动作，输出LED驱动电流完成调节；电动模块包含具有支撑LED阵列的电动马达装置，控制装置连接电动马达装置的控制引脚，控制装置将解析后的数据放入电动马达装置的寄存器中，控制电动马达装置完成规定条件下的启动、终止以及一定角速度下的旋转，从而使得LED阵列的光轴发生一定角度的倾斜，倾斜的光轴使得光轴汇聚在需要照射的物体所放置的位置处。4.如权利要求3所述的波长可调节的宽光谱光源，其特征在于：控制装置包含控制芯片，控制芯片选用单片机或者FPGA芯片，控制芯片解析信息后，一方面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子骥，杨建忠，何璇，郑杰，郑兴，吴志明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51