基于led的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源的制作方法
【專利摘要】一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，包括開關(guān)電源(1)、LED光源控制器(2)、燈箱(3)、燈芯(4)、散熱鰭片(5)、反光杯(6)和玻璃板(7)，其特征在于：220V交流電通過開關(guān)電源(1)轉(zhuǎn)化為低壓直流電輸出至LED光源控制器(2)，LED光源控制器(2)控制輸出3路獨(dú)立可調(diào)電流接至燈芯(4)，燈芯(4)精確定焦粘接在反光杯(6)內(nèi)，反光杯(6)通過支架固定在燈箱(3)底部，反光杯(6)底部裝有散熱鰭片(5)，反光杯(6)口部粘接一片玻璃板(7)，所用燈芯(4)為大功率三基色LED。與傳統(tǒng)的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源相比，LED光源環(huán)保節(jié)能，運(yùn)用反光杯提高了出射光的利用率，紅、綠、藍(lán)三種顏色光可精細(xì)調(diào)節(jié)，光源及其電源成本低廉。從而使本光源具有壽命長(zhǎng)、亮度高、光效高、裝置簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)是以溴鎢燈為光源，通過測(cè)量透射光譜，計(jì)算濾光片的透過率，以確定色坐標(biāo)。加法混色實(shí)驗(yàn)是將光分成三路，或使用三個(gè)溴鎢燈，分別透過紅、綠、藍(lán)三基色的濾光片，形成紅、綠、藍(lán)三路光，再經(jīng)光闌及成像透鏡會(huì)聚在一起。由于溴鎢燈光譜的短波功率較低，因此經(jīng)過藍(lán)色濾光片后，藍(lán)光較弱，使得混色時(shí)藍(lán)光的可調(diào)范圍小。并且實(shí)驗(yàn)中需要的光學(xué)元件多，實(shí)驗(yàn)光路較復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源。
[0004]解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，包括開關(guān)電源、LED光源控制器、燈箱、燈芯、散熱鰭片、反光杯和玻璃板。220V交流電通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)化為低壓直流電輸出至LED光源控制器，LED光源控制器控制輸出3路獨(dú)立可調(diào)電流接至燈芯，燈芯精確定焦粘接在反光杯內(nèi)，反光杯通過支架固定在燈箱底部，反光杯底部裝有散熱鰭片，反光杯口部粘接一片玻璃板。
[0005]所述的開關(guān)電源為隔尚式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V，輸出電壓為24V，輸出電流為0-3.2A。
[0006]所述的LED光源控制器包括增強(qiáng)型51單片機(jī)主控制芯片、數(shù)碼管顯示面板和按鍵陣列。
[0007]所述的燈箱采用優(yōu)質(zhì)鋁型材制作，前后面板上分別設(shè)置光出射孔和散熱孔。
[0008]所述的燈芯采用大功率三基色LED，發(fā)光角為120°、直徑為30mm，功率為10W，管腳為6只；其中紅光波長(zhǎng)640nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA，綠光波長(zhǎng)525nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA,藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA。
[0009]所述的反光杯內(nèi)部鍍有耐高溫膜，對(duì)可見光具有高反射率。
[0010]所述的玻璃板兩面都鍍有耐高溫透光膜，具有防爆、隔熱功效，對(duì)可見光透過率大于 99%。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:與傳統(tǒng)的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源相比，用采用紅、綠、藍(lán)LED芯片封裝在一起的三基色LED，簡(jiǎn)化了加法混色實(shí)驗(yàn)的光路，同時(shí)紅、綠、藍(lán)三種顏色光可精細(xì)調(diào)節(jié)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更趨合理，并且引入混色白光后的相關(guān)色溫，豐富了光譜和色度學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。另外運(yùn)用反光杯提高了出射光的利用率，光源及其電源成本低廉，從而使本光源具有綠色環(huán)保，壽命長(zhǎng)、売度聞、光效聞、裝置簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型加法混色LED顏色分布圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型電路原理圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本實(shí)用新型下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖作進(jìn)一步詳述:參見圖1，本基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，包括開關(guān)電源1、LED光源控制器2、燈箱3、燈芯4、散熱鰭片5、反光杯6和玻璃板7。220V交流電通過開關(guān)電源I轉(zhuǎn)化為低壓直流電輸出至LED光源控制器2，LED光源控制器2控制輸出3路獨(dú)立可調(diào)電流接至燈芯4，燈芯4精確定焦粘接在反光杯6內(nèi)，反光杯6通過支架固定在燈箱3底部，反光杯6底部裝有散熱鰭片5，反光杯6 口部粘接一片玻璃板7。
[0017]所述的開關(guān)電源I為隔尚式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V，輸出電壓為24V，輸出電流為0-3.2A。
[0018]所述的LED光源控制器2包括增強(qiáng)型51單片機(jī)主控制芯片、數(shù)碼管顯示面板和按鍵陣列。
[0019]所述的燈箱3采用優(yōu)質(zhì)鋁型材制作，前后面板上分別設(shè)置光出射孔8和散熱孔9。
[0020]所述的燈芯4采用大功率三基色LED，發(fā)光角為120°、直徑為30mm，功率為10W，管腳為6只；其中紅光波長(zhǎng)640nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA，綠光波長(zhǎng)525nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA,藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA。
[0021]所述的反光杯6內(nèi)部鍍有耐高溫膜，對(duì)可見光具有高反射率。反光杯5的主要功能是將燈芯4放射的光經(jīng)過反射、聚光處理使其變成近似平行光出射到光路系統(tǒng)，從而避免浪費(fèi)近75%的出射光。
[0022]所述的玻璃板7兩面都鍍有耐高溫透光膜，具有防爆、隔熱功效，對(duì)可見光透過率大于99%。
[0023]圖2為本實(shí)施例加法混色時(shí)的LED顏色分布，可作為加法混色的實(shí)驗(yàn)演示。三基色LED發(fā)出的光，經(jīng)光源頂部的樹脂透鏡會(huì)聚以后以120°角度出射，并部分混合在一起，光屏上接收到紅(R)、綠(R)、藍(lán)(B)三種顏色及其混色光。
[0024]參見圖3，本基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源電路采用了低壓恒流源。220V交流電經(jīng)開關(guān)電源I后輸出24V直流電壓，一路接至穩(wěn)壓電路10，另一路接至恒流驅(qū)動(dòng)電路11。24V電壓經(jīng)R1降壓，LM7805穩(wěn)壓后輸出至光照控制電路12，為單片機(jī)IC2提供可靠的工作電壓。恒流驅(qū)動(dòng)電路11輸出恒定電流至大功率三基色LED，可單獨(dú)或同時(shí)點(diǎn)亮LED燈珠內(nèi)的紅光、綠光和藍(lán)光芯片。IC3、IC4、IC5S恒流驅(qū)動(dòng)芯片，采用目前應(yīng)用廣泛、廉價(jià)且性能比較穩(wěn)定的PT4115。DpD2、D3為續(xù)流二極管，由于工作在高頻脈沖下，故采用肖特基二極管SS110。L1,L2α3是整流電感，設(shè)計(jì)為50 μ H。R2、R3、R4為取樣電阻，控制ΡΤ4115輸出電流大小，一般用以下公式計(jì)算:R = 0.1/1_。由于紅光LED芯片額定工作電流為350mA，綠光LED芯片額定工作電流為200mA，藍(lán)光LED芯片額定工作電流為300mA，故紅光驅(qū)動(dòng)電路中R2取0.286 Ω，綠光驅(qū)動(dòng)電路中R3取0.500 Ω，藍(lán)光驅(qū)動(dòng)電路中R4取0.333 Ω。PT4115的DM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，由于本設(shè)計(jì)采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)技術(shù)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，故DIM外接由光照控制電路12輸出的PWM信號(hào)，頻率設(shè)置為1000Hz。采用PWM技術(shù)調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)有:I)不會(huì)產(chǎn)生任何色譜偏移。因?yàn)長(zhǎng)ED始終工作在滿幅度電流和零之間。2)可以有極高的調(diào)光精確度。因?yàn)槊}沖波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易實(shí)現(xiàn)萬分之一的精度。3)可以和數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合來進(jìn)行控制。因?yàn)槿魏螖?shù)字都可以很容易變換成為一個(gè)PWM信號(hào)。4)即使在很大范圍內(nèi)調(diào)光，也不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。因?yàn)椴粫?huì)改變恒流源的工作條件(升壓比或降壓比)，更不可能發(fā)生過熱等問題。
[0025]參見圖3，本基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源光照控制電路12采用增強(qiáng)型51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。24V電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路10穩(wěn)壓后輸出至光照控制電路12，為單片機(jī)IC2提供可靠的5V工作電壓。IC1采用三端穩(wěn)壓器LM7805，IC2采用單片機(jī)STC89C52RC，內(nèi)部下載控制程序，以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)光光強(qiáng)調(diào)節(jié)。單片機(jī)的INTO、INTl和TO管腳輸出分別接至IC3、IC4和IC5的DM端。按鍵TB1-TB4為功能按鍵，可以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)光在顯示屏上輪流顯示光照強(qiáng)度，并可獨(dú)立控制三種光的亮滅和光照強(qiáng)度，光強(qiáng)在0-100級(jí)范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)。C5和R5構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，在上電時(shí)對(duì)程序復(fù)位，C5可用10yF/25V電解電容，R5用IK精密電阻。C3、C4和CR1構(gòu)成單片機(jī)振蕩電路，提供時(shí)間基準(zhǔn)，C3和C4可用22pF瓷片電容，CR1可用12MHz晶振。
[0026]參見圖3，本基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源的數(shù)碼管顯示電路13由四位七段LED共陽數(shù)碼管IC6和四只PNP型9012三極管組成。通過控制三極管通斷來輪流掃描四位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。字型碼信息由單片機(jī)P2 口輸出，可實(shí)時(shí)顯示紅、綠、藍(lán)光的亮度等級(jí)，以方便調(diào)節(jié)。
[0027]圖4為本實(shí)施例將該光源應(yīng)用于測(cè)量混合光譜的實(shí)驗(yàn)裝置。燈芯4發(fā)出的光，經(jīng)透鏡14會(huì)聚，再經(jīng)過光闌15，僅讓混色光進(jìn)入到光柵單色儀16中，計(jì)算機(jī)18控制步進(jìn)電機(jī)19，進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，同時(shí)光電倍增管17將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)18，最后由計(jì)算機(jī)18處理得到相對(duì)光譜功率分布。通過本實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證顏色相加混合規(guī)律。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源,包括開關(guān)電源(1)、LED光源控制器(2)、燈箱(3)、燈芯(4)、散熱鰭片(5)、反光杯(6)和玻璃板(7)，其特征在于:220V交流電通過開關(guān)電源(I)轉(zhuǎn)化為低壓直流電輸出至LED光源控制器(2)，LED光源控制器(2)控制輸出3路獨(dú)立可調(diào)電流接至燈芯(4)，燈芯(4)精確定焦粘接在反光杯(6)內(nèi)，反光杯(6)通過支架固定在燈箱(3)底部，反光杯(6)底部裝有散熱鰭片(5)，反光杯(6) 口部粘接一片玻璃板(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的開關(guān)電源(I)為隔離式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V，輸出電壓為24V，輸出電流為0-3.2A。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的LED光源控制器(2)包括增強(qiáng)型51單片機(jī)主控制芯片、數(shù)碼管顯示面板和按鍵陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的燈箱(3)采用優(yōu)質(zhì)鋁型材制作，前后面板上分別設(shè)置光出射孔(8)和散熱孔(9)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的燈芯(4)采用大功率三基色LED，發(fā)光角為120°、直徑為30mm，功率為10W，管腳為6只；其中紅光波長(zhǎng)640nm,標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA，綠光波長(zhǎng)525nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA，藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的反光杯(6)內(nèi)部鍍有耐高溫膜，對(duì)可見光具有高反射率。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于LED的色度學(xué)實(shí)驗(yàn)光源，其特征是所述的玻璃板(7)兩面都鍍有耐高溫透光膜， 具有防爆、隔熱功效，對(duì)可見光透過率大于99 %。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203503216SQ201320673007
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】徐一清, 李秀云 申請(qǐng)人:浙江農(nóng)林大學(xué)