脉冲led光源的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉动光控制，特别涉及一驱动LED光源而产生脉动光的控制电路和方法。
【背景技术】
[0002]高速摄影被广泛用于科学研究和工业产品开发中。例如，高速成像是用于内燃机中的高压喷射燃油喷雾成像，激波的发展成像，以及燃烧火焰蔓延成像的常用技术。为了改进图像质量和提升图像捕捉速度，需要高强度的照明来提高相机曝光。特别是，在此种成像系统中使用脉冲激光器用以产生短暂的高速和高亮度的照明，以在极短的曝光时间内产生充足的曝光。遗憾的是，此种脉冲激光器比LED系统昂贵很多。
[0003]LED亮度与电流成正比。最大电流通常由LED热损伤阀值限定，因为高强度电流会产生大量的热量而熔化电线接头和使LED材料性能弱化。当LED在脉冲模式下运转时，瞬时电流可超过连续波(Cff, continuous wave)的电流限制，因此产生比连续波模式更明亮的照明。用于增加光亮度和延长LED的寿命的脉冲LED驱动方法已经被众所周知。该方法被广泛应用于LED闪光灯中。
[0004]然而，目前的可利用的LED脉冲光源产品在之前提到的应用领域中不能满足超高速成像的高强度照明要求，主要是由于用于超高速光输出的脉冲成形的挑战。为了捕捉到超高速运动，照明的持续时间是发生在微秒的范围内。常规的高速LED闪光灯系统在超短脉冲下光输出不足，因此需要采用昂贵的图像增强器来加强图像质量。
[0005]因此，有益的是需要提供一种方法和系统来克服现有技术中的缺点。
【发明内容】
[0006]本发明的至少一个实施方式的目的是提供一种基于脉冲光源的LED，能够产生亚微秒高光通量照明。
[0007]本发明的至少一个实施方式的目的是不需要图像增强器而产生适于成像系统的高强度短脉冲照明。
[0008]根据本发明的至少一个实施方式的一个方面，提供一方法包括:为第一电容充电；经由具有电气输入端和电气输出端的第一发光二极管而使第一发光二极管发光从而为第一电容放电；并切换连接该电气输入端和电气输出端的第一晶体管，以停止第一发光二极管发光。
[0009]根据本发明的至少一个实施方式的一个方面，提供一电路包括:一第一发光二极管，具有电气输入端和电气输出端，当电流流过其电气输入端和电气输出端之间时该第一发光二极管用于发光；一电荷储存组件，用于储存电荷；一第二开关，用于经由该第一发光二极管而可切换地释放电荷而使其光被放射掉；以及一第一开关，用于切换该电气输入端和电气输出端至一它们之间的相对电势，该相对电势用于停止第一发光二极管发光。
[0010]根据本发明的至少一个实施方式的一个方面，提供一种方法包括:为第一电容充电；为第二电容充电；每隔一个周期，经由一具有一电气输入端和电气输出端的第一发光二极管为第一电容放电而使第一发光二极管发光；以及在一个特定的延时之后，经由一具有一电气输入端和电气输出端的第二发光二极管给第二电容放电而使第二发光二极管发光，该延时远小于任一分开的光脉冲的发光周期；以及切换一连接第二发光二极管的电气输入端和电气输出端的晶体管而停止发光二极管发光。
[0011]根据本发明的至少一个实施方式的一个方面，提供一电路包括:一第一电容，一第二电容，一第一发光二极管，具有电气输入端和电气输出端；一第二发光二极管，具有电气输入端和电气输出端；至少一控制电路，用于每隔一个周期控制为第一电容和第二电容充电，经由该第一发光二极管给第一电容放电而使第一发光二极管发光，用以形成一发光结果并且在一在一个特定的延时之后，经由第二发光二极管为第二电容放电以致第二发光二极管发光，该延时远小于任一分开的光脉冲的发光周期；一第一晶体管与第一发光二极管的电气输入端和电气输出端连接用以停止第一发光二极管发光；以及一第三晶体管与第二发光二极管的电气输入端和电气输出端连接以停止第二发光二极管发光。
[0012]根据本发明至少一实施方式的一个部分，提供一照明电路包括:一第一发光装置；一用于存储电荷的电荷存储组件；以及一用于监测第一发光装置和电荷存储装置之一的控制电路以提供被监测到的电压以及，依靠第一发光装置，反馈电流和监测到的电压，通过第一发光装置自动地控制一在电荷存储组件上的电荷电势以及释放电荷存储的持续时间。
【附图说明】
[0013]这些以及/或本发明的其他方面将通过下面实施例的描述而被表面化和更加容易地被领会，结合附图。
[0014]图1是用于驱动一发光二极管LED的发光二极管驱动电路的原理图。
[0015]图2是一切换场效应管Ql和Q2的一种方法的简化时序图。
[0016]图3是另一用于驱动发光二极管LED的发光二极管驱动电路的原理图。
[0017]图4示出了在图像捕捉期间的光源和照相机的控制顺序和同步化。
[0018]图5是一发光二极管光源的简化方框图。
[0019]图6示出了包括多个LED驱动器的光源的布置图。
[0020]图7是多个发光二极管的工作模式说明图。
[0021]图8示出了多个被支持的发光二极管阵列配置。
[0022]图9示出了用于双闪实现的简化的时序图。
[0023]图10是借助于两个不同的摄像模式使用激波纹影成像所捕捉到的激波的摄影图像的表现不意图。
【具体实施方式】
[0024]下文中的描述可使本领域的技术人士能够制造和使用本发明，并提供在详细申请以及要求的上下文中。对所揭示的实施方式的各种变化对业界一般人士来说是显而易见的，被应用到其他实施方式和申请中的总的原理还是包括在本发明的范围内。因此，本发明并不限于所揭示的实施方式，其符合这里所揭示的原理和特征一较宽范围。
[0025]请参阅图1，是用于驱动一发光二极管LED的发光二极管驱动电路的原理图。电源Vcc经由一外电阻Rext给一以外部电容Cext的形式的电容充电。该电容和电阻是典型的外置的，但可选择地与驱动电路结合在一起。为了减少在电容Cext与发光二极管LED之间的整体电阻，电容Cext位于发光二极管LED的附近。
[0026]在发光二极管驱动电路中的两个快速切换场效应管Ql和Q2支持切换从而通过发光二极管脉冲能量。下方的场效应管Q2驱动发光二极管的开启，当上方的场效应管Ql驱动发光二极管LED的关闭。如图所示，当下方的场效应管Q2没有导通以及上方的场效应管Ql没有导通，V。。的能量给电容Cext充电但没有电流流过发光二极管LED。当下方的场效应管Q2导通而上方的场效应管Ql没有导通，能量从电容Cext经由发光二极管LED，下方的场效应管Q2，以及电阻Rsens流向接地，导致发光二极管LED发光。当下方的场效应管Q2导通以及上方的场效应管Q