專利名稱：基于led的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于遙感科學(xué)和光譜學(xué)領(lǐng)域，具體是一種以新型發(fā)光材料為介質(zhì)，并 且光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)。
技術(shù)背景光學(xué)遙感器發(fā)射前必須要進(jìn)行實驗室定標(biāo)。通常實驗室輻射定標(biāo)是指衛(wèi)星發(fā) 射前，在實驗室用一個大的均勻的積分球光源的出孔照射遙感器的入瞳，這一球 形光源的輻亮度是可調(diào)的，并且能覆蓋遙感器的動態(tài)范圍。通過采用"多波段輻 亮度標(biāo)準(zhǔn)探測器+積分球(漫反射板)"的基于標(biāo)準(zhǔn)探測器的定標(biāo)方式，用輻亮 度標(biāo)準(zhǔn)探測器直接標(biāo)定待標(biāo)定光學(xué)遙感器，進(jìn)行"輻亮度"到"輻亮度"的直接 比對測量。在通常情況下，定標(biāo)光源與待觀測目標(biāo)的兌譜分布存在差異。最典型的例子， 是在0. 25-2. 5nm波段，成像光語探測器的實驗室定標(biāo)多采用積分球作為定標(biāo)光 源。目前積分球內(nèi)部鹵鎢燈的典型色溫為2800-3000K。而在野外、衛(wèi)星等平臺 上光學(xué)遙感器多觀測到的是太陽(6000K)反射光譜，二者存在明顯的差異。假設(shè)實驗室中所用的定標(biāo)光源光語輻亮度曲線分布為LOGO,遙感器的相對 響應(yīng)度曲線為R(X),遙感器帶寬為AX,測量的電壓為<formula>formula see original document page 3</formula>(i)探測器帶寬內(nèi)的絕對輻亮度響應(yīng)度一般表示為<formula>formula see original document page 3</formula>(2)光學(xué)遙感器用于星上觀測時，其所測量的物體是以太陽為光源，太陽色溫接 近6000K黑體，所以遙感器測量電壓為 L將早)W (3)則遙感器測量目標(biāo)物體的輻亮度值應(yīng)為其中L^;u為光學(xué)遙感器在星上測量目標(biāo)物體得輻亮度值，"w為理想狀 態(tài)下目標(biāo)物得的真實輻亮度值，由于光源光語分布不同，遙感器測量輻亮度值與 目標(biāo)物體真實輻亮度值是有誤差的，我們用模擬計算的方法來評價在光譜非匹配 的情況下，峰值波長位置，遙感器帶寬不同，對于測量結(jié)果精度的影響。傳統(tǒng)的測量方法由于操作機(jī)構(gòu)簡陋主要手工定位探測器測量目標(biāo)的反射亮度，在測量過程中測量參考板的反射亮度來進(jìn)行相對測量目標(biāo)的BRDF特性，存 在著地位精度低、測量點少、測量周期長、影響因素多的缺點，并且探測器的光 語分辨率低。作為定標(biāo)光源，傳統(tǒng)的積分球通常以不同的標(biāo)準(zhǔn)燈作為發(fā)光介質(zhì)，在紫外和 可見波段，常用白熾燈和卣鵪燈峰值波長在900nm附近，其光語分布與太陽的光 譜分布存在著差別，用在這種光源下標(biāo)定的遙感器測量以太陽或者反射太陽光為 光源的物體時，測量的結(jié)果存在著誤差，并且可見光波段，特別是400nm附近， 標(biāo)準(zhǔn)燈亮度相對較低，這對于在可見波段的光輻射測量也會產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的標(biāo) 準(zhǔn)燈功耗大，發(fā)光效率低，產(chǎn)生的熱量很大，需要額外的設(shè)備對其進(jìn)行維護(hù)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提出一種新型的基于LED的光譜分布 可調(diào)的光源系統(tǒng)，其光諮分布與太陽光諳接近，提高測量確準(zhǔn)性。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于包括有積分球，后半球靠 近赤道附近在同一外圓上均勻排布有若干個LED模塊安裝孔，每個LED模塊安裝 孔上安裝有LED模塊，每個LED模塊上均勻安裝有多個LED燈，LED的后端安裝 有散熱風(fēng)扇，所述的LED燈前端的位置位于LED模塊安裝孔的外側(cè)，所述的積分 球上有出光孔，出光孔位于所述外圓的正前方，各個LED燈均外接電源控制器控 制其電流，電源控制器由計算機(jī)控制。所述的基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所述的積分球直徑 為250mm,積分球上有8個LED模塊安裝孔，出光孔直徑為lOOmm。所述的基于LED的光i普分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所述的LED模塊設(shè) 置有電源插口。所述的基于LED的光語分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所述的每個LED 模塊上安裝了從紫色到紅色多種類型共36個的LED燈，其模擬光譜分布接近太 陽光鐠分布。 '光源系統(tǒng)主要包括積分球、LED模塊、電源控制器、光纖光鐠儀、模擬軟件。作為定標(biāo)光源，積分球出光孔徑不能太小，因此，選擇積分球的出光孔直徑為100mm,根據(jù)輻亮度傳遞公式，考慮發(fā)光介質(zhì)的性能、光源輸出的輻亮度等因素，通過估算各方面的因素，計算出積分球直徑為250mm。在積分球上預(yù)留了 8個LED模塊安裝位置，LED模塊的安裝位置在積分球后半球靠近赤道附近，這樣除了保證模塊有足夠的安裝空間，還避免了 LED模塊出射的光直接照射到出光孔。LED模塊是光源系統(tǒng)的重要組成部分。幾組光學(xué)模塊安裝了從紫色到紅色很多種類型的LED,這些色彩豐富的LED可以使模擬光鐠分布更接近目標(biāo)光譜分布。LED模塊的設(shè)計要求LED可以方便地拆卸和安裝。LED模塊采用了圓形設(shè)計，光學(xué)模塊上LED安裝孔呈圓形放射狀分布。由于積分球內(nèi)部沒有安裝擋板，LED模塊外沿高出LED安裝位置，這樣的設(shè)計類似積分球中安裝的擋板，可以使得LED發(fā)出的光不能直接照射到積分球出光孔，避免對測量的結(jié)果產(chǎn)生影響。由于實驗中經(jīng)常會變動模塊上的LED,方便地拆卸和安裝顯得尤為重要，因此，LED模塊分成兩個部分，模塊上半部分圓形內(nèi)凹的結(jié)構(gòu)，安裝在積分球模塊預(yù)留孔位固定不動。LED模塊的下半部分安裝散熱風(fēng)扇，兩個部分通過螺絲緊固。需要更換LED時，只需要把LED模塊分開，便可以方便地拆卸LED。 LED模塊預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)供電插口 ，只需要通過簡單的連接就可以完成對LED光學(xué)模塊的控制。電源控制箱可以給每一路LED模塊提供穩(wěn)定的電流，并可以精確地調(diào)節(jié)每一 路電流的大小。電源控制箱通過上位機(jī)控制，上位機(jī)控制DA輸出卡，輸出的電壓 經(jīng)過V/1轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電流并穩(wěn)定輸出給每一路LED模塊。使它能夠穩(wěn)定的發(fā) 光，上位機(jī)可以通過10開關(guān)控制實現(xiàn)每一路LED的自動開關(guān)。為了保證每一路上 電流的準(zhǔn)確性，在電路中加入了 AD采集電路，通過AD采集可以實時監(jiān)測每一路LED 模塊的電流情況，另外還有一組穩(wěn)壓電源給V/I轉(zhuǎn)換電路供電，以保證其正常的 工作。本發(fā)明了實現(xiàn)了定標(biāo)光譜與太陽光譜分布接近，提高了測量的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明原理框圖。圖2為積分球結(jié)構(gòu)圖。圖3為LED發(fā)光模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4電源控制箱原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明光源系統(tǒng)的主要組成部分1、 機(jī)械機(jī)構(gòu)，包括積分球、LED模塊；2、 電源控制箱，包括電源控制電路、監(jiān)測電路、保護(hù)電路；3、 總控制系統(tǒng)，包括電源控制、模擬軟件、控制軟硬件和計算機(jī)通訊模塊。基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，有積分球l,后半球靠近赤道附近在 同 一外圓上均勻排布有8個LED模塊安裝孔2,每個LED模塊安裝孔2上安裝有 一個LED模塊3,每個LED模塊3上均勻安裝有從紫色到紅色多種類型共36個 LED燈5,其模擬光譜分布接近太陽光譜分布。LED燈5的后端安裝有散熱風(fēng)扇4, LED燈5前端的位置位于LED ;f莫塊安裝孔2的外側(cè)，所述的積分球1上有出光孔 6,出光孔6位于所述外圓的正前方，積分球1直徑為250mm，積分J求1上出光 孔6直徑為1 OOmni。 LED模塊3設(shè)置有電源插口 。這些LED燈由一個電腦控制的72通道的電源控制器來驅(qū)動，72通道的電源控 制器可以精確的控制每一個通道上LED的電流，因此可以保證光源模擬目標(biāo)光源 光譜分布的準(zhǔn)確性。同時， 一個光纖光譜儀實時地監(jiān)測積分球輸出的輻射能量及 光譜分布，反饋到電腦中并記錄下來，電腦通過軟件處理計算模擬光譜和目標(biāo)光 譜的差異，隨之計算出相應(yīng)的驅(qū)動電流，再通過電源控制器調(diào)節(jié)各通道上的電流， 這樣就可以得到與目標(biāo)光譜相似的光語曲線。
權(quán)利要求
1、基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于包括有積分球，后半球靠近赤道附近在同一外圓上均勻排布有若干個LED模塊安裝孔，每個LED模塊安裝孔上安裝有LED模塊，每個LED模塊上均勻安裝有多個LED燈，LED的后端安裝有散熱風(fēng)扇，所述的LED燈前端的位置位于LED模塊安裝孔的外側(cè)，所述的積分球上有出光孔，出光孔位于所述外國的正前方，各個LED燈均外接電源控制器控制其電流，電源控制器由計算機(jī)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所 述的積分球直徑為250mm,積分球上有8個LED模塊安裝孔，出光孔直徑為 IOO咖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所 述的LED ;f莫塊設(shè)置有電源插口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于所 述的每個LED模塊上安裝了從紫色到紅色多種類型共36個的LED燈，其模擬 光譜分布接近太陽光譜分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于LED的光譜分布可調(diào)的光源系統(tǒng)，其特征在于包括有積分球，后半球靠近赤道附近在同一外圓上均勻排布有若干個LED模塊安裝孔，每個LED模塊安裝孔上安裝有LED模塊，每個LED模塊上均勻安裝有多個LED燈，LED的后端安裝有散熱風(fēng)扇，所述的LED燈前端的位置位于LED模塊安裝孔的外側(cè)，所述的積分球上有出光孔，出光孔位于所述外圓的正前方，各個LED燈均外接電源控制器控制其電流，電源控制器由計算機(jī)控制。其光譜分布與待觀測的主陽光譜分布相當(dāng)近似，提高了測量準(zhǔn)確性。
文檔編號F21V19/00GK101235955SQ20081002047
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者喬延利, 吳浩宇, 張黎明, 沈政國, 王樂意, 袁銀麟, 萍 謝, 鄭小兵, 風(fēng) 陳 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所