专利名称：可更换平面实验光源的制作方法
技术领域：
可更换平面实验光源技术领域[0001]本实用新型涉及一种可更换平面实验光源，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：
[0002]近年来高亮度发光二极管LED在效率和亮度方面取得了巨大的进步，与传统的 照明设备如灯泡等相比，高亮LED的节能效果好，管内也没有松动的部分，不存在普通 灯丝发光易烧、热沉积、光衰快等缺点，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿 命长10倍以上。并且高亮LED由于采用了磷化铟镓铝(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。现在的高亮LED的发光亮 度也已超过了每瓦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的 应用面在不断扩大，高亮LED还没有污染，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。[0003]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。而平面光源广泛应用在光的干涉、衍射等实验中，但由 于传统光源发光点太大，不适合作为理想的平面光源，而高亮LED所组成的阵列，由于 发光点小，光强大，抗电压波动性强，可产生理想的平行光线，得到亮度均勻的平面光 源。发明内容[0004]本可更换平面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可更换的平面光源灯头两部分组成的 平面型实验光源，其中控制电源座有选择开关和调光旋钮，内含电源和控制调光电路； 光源灯头部分由平面保护镜、聚光筒、高亮LED阵列、散热块和外壳及调节支架组成。 本光源通过对高亮LED阵列的脉冲宽度调制(PWM)，实现了稳定的可调的亮度输出， 并可更换不同发光波长的平面光源灯头模块。可满足光学的干涉和衍射类实验、光谱测 定、太阳能特性等实验的光源应用要求。[0005]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，有时输 出纹波更可高达20%，甚至人眼都能察觉到亮度的变化，给实验带来误差，很大地影响 了实验的准确度。在本实用新型的可更换平面实验光源中，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。[0006]对高亮LED的驱动采用了 Linear公司新推出的芯片LT3755，该器件专为驱动大 电流的LED而设计。该器件具高端电流检测电路，能够应用在升压、降压、降压-升压 或SEPIC和反激式拓扑中。LT3755在升压模式中更可以实现高于94%的效率，从而无散热措施。频率调节引脚允许用户在IOOkHz至IMHz范围内对频率编程，从 而优化了效率，同时最大限度地减小外部组件的尺寸并降低成本。[0007]LT3755芯片采用的是True Color PWM调光，以高达3000 1的调光范围来实现LED稳定的色彩。FB引脚用作LED保护功能的输入，使转换器可以作为恒定电压源 工作。LT3755提供了一个恒定电流源，在电压不稳定时也能实现稳定的LED亮度。[0008]本实用新型的平面实验光源将高亮LED固定在散热块上，在光源灯头的散热块 后部有插座，用于与控制电源输出线间的连接。控制电源输出线通过与不同的平面光源 模块后部插座的连接，与选择开关的配合，可实现不同波长的高亮LED平面光源模块的 更换和使用。同时为解决长时间工作的散热，散热块、外壳和聚光筒都采用金属。[0009]本实用新型平面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。本可更换平面实验光源结构合理，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。[0010]
[0011]图1是可更换平面实验光源灯头的侧面视图，其中的1是光源灯头的外壳，2是 平面保护镜，3是聚光筒，4是高亮LED阵列，5是连接插座，6是散热块，7是灯头调节 支架，8是支架锁紧螺钉，9是支架底座。[0012]图2是可更换平面实验光源灯头的正面视图，其中1是光源灯头的外壳，3是聚 光筒，4是高亮LED阵列，7是灯头调节支架，8是支架锁紧螺钉，9是支架底座。[0013]图3是可更换平面实验光源的控制电源座，其中10是电源座外壳，11是电源开 关，12是选择开关，13是调光旋钮，14是输出连线。[0014]图4是LT3755驱动电路。[0015]图5是PWM脉冲调制电路。
具体实施方式
[0016]LT3755有着4V-40V的较宽的电压输入范围，可调频率宽，具有迟滞的可编程 欠压闭锁和频率同步功能，采用耐热增强型16引线的QFN(3mmX3mm)封装，LT3755使 用外部N沟道MOSFET，电路采用12V的输入驱动多个大电流高亮LED组成的阵列，最 大可提供超过50W的功率。电路中D的型号选PDS5100，L为22 μ H，Ml和Μ2为场 效应管，型号可选SI7850DP。[0017]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PWM。 通过V-pwm上施加IV 10V的电压，可改变调制器的脉冲宽度，对高亮LED进行调光。[0018]定位块上的连接插座可选用小型航空插座，而灯头外壳下方有调节支架的连接 螺孔，可用于平面光源灯头与调节支架的连接。[0019]平面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。
权利要求1.一种可更换平面实验光源，其特征是包含控制电源座和可更换的平面光源灯头 两部分，控制电源座上有选择开关(12)和调光旋钮(1 ，内含电源和控制调光电路；平 面光源灯头部分由平面保护镜O)、聚光筒(3)、高亮LED阵列0)、散热块(6)和外壳 (1)及调节支架组成。
2.根据权利要求1所述的可更换平面实验光源，其特征是在控制电源座内有控制 电路，控制主芯片为LT3755。
3.根据权利要求1所述的可更换平面实验光源，其特征是高亮LED阵列(4)固定 在散热块(6)上，在散热块后部有插座(5)，用于与控制电源座输出线(14)间的连接。
4.根据权利要求1所述的可更换平面实验光源，其特征是在平面光源灯头下方有 可调节高度的调节支架。
5.根据权利要求1所述的可更换平面实验光源，其特征是平面光源灯头部分的外 壳(1)、聚光筒(3)、散热块(6)由金属构成。
专利摘要本实用新型涉及一种可更换平面实验光源，包含控制电源座和可更换的平面光源灯头两部分，控制电源座上有选择开关和调光旋钮，内含电源和控制调光电路；平面光源灯头部分由平面保护镜、聚光筒、高亮LED阵列、散热块和外壳及调节支架组成。本平面实验光源通过对高亮LED阵列的脉冲宽度调制，实现了稳定的可调的光源输出，并可更换不同发光波长的平面光源灯头模块。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，平面实验光源结构合理，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。
文档编号G09B23/22GK201812425SQ20102029722
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者汪建 申请人:汪建