专利名称：基于发光二极管的频闪/照明装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于观测仪器、照明装置领域，特别涉及基于发光二极管的频闪/照明装置。
背景技术：
在机械制造、轻工、纺织、电力、医药、食品加工等行业中，需要观测快速运动的物体， 如各类转子、齿轮啮合、振动设备、纺织、印刷、包装生产线、高速物体表面缺损及运行轨 迹等等。由于其速度很快，只能使用"频闪灯"来对其进行观测，以便于必要的调整。
现有的频闪测速表(仪)通常采用气体放电灯管(俗称频闪管、闪光灯)作为频闪光源， 这种气体放电灯管需要使用几百伏的驱动电压和上千伏的触发电压，其实现电路复杂、可靠 性差；且充气玻璃管具有易碎裂、寿命短的缺点；另外，闪光强烈、眩目，其中含有的紫外 成分的光对眼睛、皮肤等有损伤；还有，这种气体放电灯管不能以连续的方式工作，价格高。 因此，其应用受到了很大的限制。
发光二极管(LED)相对气体放电灯管，具有坚固耐用，结构轻巧；驱动电压低、电路 简单；寿命长，既可以持续发光，也可以脉冲方式进行工作；而且长度较短，易制成轻、薄、 小的频闪管，安装在待测的运转设备的附近，从而实现对待观测部件的(频闪)照明。因此 如果能使用发光二极管，尤其是的白色(超)高亮度的发光二极管来替代充气玻璃管作为频 闪灯的点阵发光体，是比较理想的实现方式。
实用新型"采用LED作为可控频闪光源的闪光测速表"(ZL200320107915.X)公开了 一种采用LED作为闪光光源、以电池作为电源的便携式闪光测速装置，其LED只是工作于 频闪模式，且没有频闪脉宽的调节控制，其功能单一。实用新型"频闪照明效果灯" (ZL01276637.2)公开了一种频闪照明效果灯，在灯座上设置频闪灯和发光二极管两种点阵 发光体，兼具照明和频闪作用，并用多个不同颜色的发光二极管加强了警示作用，其结构复 杂，拥有传统气体放电灯管的各种缺点。实用新型"用于检测印刷图像的发光二极管频闪灯 及其驱动电路"(ZL20062004 143 1 . 3)公开了一种用于检测印刷图像的发光二极管频闪灯及 其驱动电路，用多个发光二极管串并联作为频闪灯的点阵发光体，发光二极管的驱动电路包 括频率调节电路、脉冲形成电路、电压转换电路、开关控制电路、保护电路等，使频闪与 图案印刷的速度频率同步，发光二极管的电流大于其工作电流的2倍。其LED只是工作于频 闪模式，且没有频闪脉宽的调节控制，其功能单一。 发明内容
为克服现有技术的不足，提供一种基于发光二极管的频闪/照明装置，该装置能提供合适 的亮度照明和频闪照明，并具有安全性和足够长的使用寿命。本实用新型采用的技术方案是-
若干发光二极管串联连接成列，若干串联连接的二极管列并联连接组成点阵发光体，一 个点阵发光体正极接电源正极，点阵发光体负极接切换器，其余点阵发光体正极和负极分别 与切换器相连，切换器分别连接电源正极、地和工作模式控制三极管集电极，工作模式控制 三极管基极通过其基极电阻连接控制器，工作模式控制三极管发射极接地，其余点阵发光体
负极接MOS场效应管漏极，MOS场效应管基板和源极共同接地，MOS场效应管栅极接电流 控制三极管集电极，电流控制三极管集电极通过其集电极电阻接电源正极，电流控制三极管 发射极接地，电流控制三极管基极通过其基极电阻接控制器。
所述切换器由继电器构成，点阵发光体负极分别接继电器的两个固定端子，继电器的另 外两个固定端子中一个接电源正极，所述另外两个固定端子中另一个接地，继电器的切换端 子在连接点阵发光体负极固定端子和连接电源正极固定端子间切换，继电器的随动切换端子 对应地在接地固定端子和另一个连接点阵发光体负极固定端子间切换，继电器的切换端子连 接其余点阵发光体正极，继电器的随动切换端子连接其余点阵发光体负极，继电器正极接电 源正极，继电器正负极间连接有二极管，二极管负极接电源正极，继电器负极接工作模式控 制三极管集电极。
所述控制器的构成为555集成电路第3脚和4017集成电路第14脚共同连接与非门一 个输入端，4017集成电路第1脚和另一个4017集成电路的第14脚共同连接与非门的另一个 输入端，与非门还有一个输入端通过与非门切换开关可分别切换连接到所述另一个4017集成
电路的第6脚、第5脚、第10脚、第1脚，与非门的输出端连接电流控制三极管集电极电阻， 与非门的输出端还连接到单片机，单片机连接显示器，此外控制器还包括工作模式切换开关， 工作模式切换开关的切换端连接工作模式控制三极管基极电阻，工作模式控制三极管基极电 阻经该切换开关可分别切换到电源正极或地。
所述基于发光二极管的频闪/照明装置，除控制器外的其余部分设置在一个有透明窗的壳 体内，构成一个频闪照明管。
所述基于发光二极管的频闪/照明装置包括一个控制器， 一个或一个以上的频闪照明管。 所述控制器和频闪照明管可以通过电缆连接，或者控制器和频闪照明管固定在一起。 区别于所述的另一个4017集成电路，所述的4017集成电路构成占空比0 50%的脉冲 宽度调节选择电路。
555集成电路及其标准外围电路构成脉冲频率范围3 Hz 5000 Hz之内的脉冲形成与调 节电路。
本实用新型可带来以下技术效果
1、 采用发光二极管作为发光光源，因而克服了闪光强烈、眩目、紫外成分等问题，安全、 使用寿命长。
2、 控制器电路采用555集成电路、4017集成电路，结合电流控制三极管、工作模式控 制三极管集电极、MOS场效应管、继电器等，实现照明/频闪工作模式的转换，结构 简单，工作稳定可靠。
3、 通过设置成频闪照明管等，可使工效成倍增高。
4、 成个装置成本低廉。
图1是发光二极管LED串并联的示意图。 图2是频闪照明管的结构1组成示意图。 图3是频闪照明管的结构2组成示意图。图4是控制器的电路原理图。 其中
1、 2是发光二极管LED串并联组成的点阵发光体。
3是继电器。 .
4是功率型MOS管。
5、 6是晶体三极管。
7、 7A、 7B、是二极管。
9是电路接插件。
Rl、 R2、 Rm、 RIO、 Rll、 R12、 R20、 R23、 R24是电阻。
R21、 R22是电位器。
Cl是电容器。
20是集成电路555。
21、 22是集成电路4017。
23是集成电路4012。
25是单片计算机。
26是显示器(LED数码管、或液晶LCD)。 24、 27是开关。
具体实施方式
本实用新型基于白色超高亮度发光二极管(LED)的电光效率高、寿命长、方向性好等特 点，目的在于提供一种基于发光二极管(LED)的频闪/照明一体化装置。为了解决LED的亮 度低、在频闪和照明时亮度难以兼顾等困难，本实用新型使用多个白色(超)高亮度的发光 二极管串并联组成宽幅照明光源，通过工作模式切换电路，使得每个LED在频闪模式下的工 作电流能够提供合适的亮度并保证LED的安全和寿命；发光二极管LED串并联组成的点阵发 光体与驱动电路一起封装在一个有透明窗的壳体内，构成一个频闪照明管。
本实用新型的特征在于，其整套装置包括一个控制器和一个以上的频闪照明管，控制器 可以改变闪光的频率、脉冲宽度，以适用于不同速度、环境、被测物体、及方位等的应用需 求。在照明和频闪模式下的电源电压相同，照明模式下切换器切换两组发光体形成串联，流 过发光二极管的电流等于或小于额定电流，其发光为额定亮度；在频闪模式下两组发光体切 换器为并联，其瞬时电流大于额定电流的3倍，而平均电流小于额定电流，其发光的瞬时亮 度超高额定亮度，能够形成较大的对比度。
以下结合附图和实施例具体说明本实用新型。
本实用新型的发光二极管LED串并联结构如图1所示，由电阻、发光二极管LED组成 串并联的结构。 一个电阻与若干个LED (图中为n个)相串连构成一个支路，若干个这种支 路(图中为m个)并联组成上述频闪/照明的点阵发光体。
发光二极管LED采用白色超高亮度发光二极管。图1中的点A为点阵发光体的正极，B 为点阵发光体的负极。
本发明的频闪照明管的结构组成如图2所示，由点阵发光体l、点阵发光体2、继电器3、
功率MOS管4、晶体三极管5、晶体三极管6、 二极管7、电阻RIO、电阻Rll、电阻R12、 电路接插件9组成。图中继电器的位置P为照明状态，位置S为频闪状态。
当控制器给出的工作模式控制线为高电平时，图2中的晶体三极管6导通，继电器3吸 和状态，处于位置S，这.时点阵发光体1和点阵发光体2为并联关系，其能否流过电流受功 率MOS管4控制，即晶体三极管5送来的控制信号，为频闪模式。
当控制器给出的工作模式控制线为低电平时，图2中的晶体三极管6关断，继电器3为 释放状态，处于位置P，这时点阵发光体1和点阵发光体2为串联关系，且点阵发光体2的 一端直接与地相连，点阵发光体流过电流不受功率MOS管4的控制，为照明模式。
在照明和频闪模式下的电源电压相同，照明模式下两组发光体串联，流过发光二极管的 电流等于或小于额定电流，其发光为额定亮度；在频闪模式下两组发光体为并联，其瞬时电 流大于额定电流的3倍，而平均电流小于额定电流，其发光的瞬时亮度超高额定亮度，能够 形成较大的对比度。
图3是频闪照明管的另外一种结构组成的示意图，同样可以实现照明时发光体串联，频 闪时发光体并联。其工作原理说明照明模式下，功率MOS管4E、功率MOS管4C和晶体 三极管6A导通，点阵发光体1和点阵发光体2串联，并通过功率MOS管4C接地，其发光 不受功率MOS管4A的控制；频闪模式下，功率MOS管4B、功率MOS管4D和晶体三极 管6B导通，点阵发光体1和点阵发光体2并联，其发光受功率MOS管4A的控制。
本实用新型的控制器的电路原理如图4所示，由555集成电路20、是4017集成电路21、 4017集成电路22、 4012集成电路23、单片计算机25、液晶显示器26、开关24、开关27、 电位器R21、电位器R22、电阻R20、电容器C1组成。
555集成电路20与其外围电路组成脉冲形成与频率调节电路，其中R21用于振荡频率的 调节，R22为振荡信号占空比的微调；4017集成电路21、 4017集成电路22组成为脉冲宽度 控制电路，其中波段开关24用于实现不同占空比的选择，最终实现的脉冲频率范围3Hz 5000Hz;占空比范围为0 50%;由开关26实现不同工作模式的切换，开关接高电平为频 闪模式，开关接地为照明模式；单片计算机MCU25与液晶显示器26组成显示电路，以转速 或频率的方式显示闪光的脉冲频率。
综上，本实用新型公开了一种基于发光二极管的频闪/照明装置，旨在使用发光二极管作 为频闪和照明一体化装置的共用点阵发光体，并使其亮度能够满足巻烟接装质量检测的需求。 所述发光二极管频闪灯由多个发光二极管串并联组成宽幅照明光源。所述发光二极管的驱动 电路包括频率调节电路，用于调节脉冲形成电路的脉冲发生频率，使所述频率的大小与印 刷过程中图案印刷的速度频率同步；脉冲形成电路，用以产生需要的脉冲信号；连接转换电 路可用来使各发光二极管在频闪时中流过的峰值电流大于其照明时工作电流的若干倍；开关 控制电路，用以开通或关断发光二极管点阵电路中的电流；保护电路，可在电路发生故障时， 限制发光二极管点阵电路中的电流。使人目测就能轻易观测高速运动物体的运行状况，如各 类转子、齿轮啮合、振动设备诊断、纺织、印刷、包装生产线、高速物体表面缺损及运行轨 迹。
权利要求1.一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，若干发光二极管串联连接成列，若干串联连接的二极管列并联连接组成点阵发光体，一个点阵发光体的正极接电源正极，点阵发光体负极接切换器，其余点阵发光体正极和负极分别与切换器相连，切换器分别连接电源正极、地和工作模式控制三极管集电极，工作模式控制三极管基极通过其基极电阻连接控制器，工作模式控制三极管发射极接地，其余点阵发光体负极接MOS场效应管漏极，MOS场效应管基板和源极共同接地，MOS场效应管栅极接电流控制三极管集电极，电流控制三极管集电极通过其集电极电阻接电源正极，电流控制三极管发射极接地，电流控制三极管基极通过其基极电阻接控制器。
2. 根据权利要求1所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，所述切换器 由继电器构成，点阵发光体负极分别接继电器的两个固定端子，继电器的另外两个固定端 子中一个接电源正极，所述另外两个固定端子中另一个接地，继电器的切换端子在连接点 阵发光体负极固定端子和连接电源正极固定端子间切换，继电器的随动切换端子对应地在 接地固定端子和另一个连接点阵发光体负极固定端子间切换，继电器的切换端子连接其余 点阵发光体正极，继电器的随动切换端子连接其余点阵发光体负极，继电器正极接电源正 极，继电器正负极间连接有二极管，二极管负极接电源正极，继电器负极接工作模式控制 三极管集电极。
3. 根据权利要求l或2所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，所述控 制器的构成为:555集成电路第3脚和4017集成电路第14脚共同连接与非门一个输入端， 4017集成电路第1脚和另一个4017集成电路的第14脚共同连接与非门的另一个输入端， 与非门还有一个输入端通过与非门切换开关可分别切换连接到所述另一个4017集成电路的第6脚、第5脚、第10脚、第1脚，与非门的输出端连接电流控制三极管集电极电阻， 与非门的输出端还连接到单片机，单片机连接显示器，此外控制器还包括工作模式切换开 关，工作模式切换开关的切换端连接工作模式控制三极管基极电阻，工作模式控制三极管 基极电阻经该切换开关可分别切换到电源正极或地。
4. 根据权利要求1或2所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，区别于 所述的另一个4017集成电路，所述的4017集成电路构成占空比0 50%的脉冲宽度调节 电路。
5. 根据权利要求1或2所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，555集 成电路及其标准外围电路构成脉冲频率范围3 Hz 5000 Hz之内的脉冲形成与调节电路。
6. 根据权利要求1或2所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，所述基 于发光二极管的频闪/照明装置，除控制器外的其余部分设置在一个有透明窗的壳体内， 构成一个频闪照明管。
7. 根据权利要求6所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，所述控制器 和频闪照明管可以通过电缆连接，或者控制器和频闪照明管固定在一起。
8. 根据权利要求6所述的一种基于发光二极管的频闪/照明装置，其特征在于，所述基于发 光二极管的频闪/照明装置包括一个控制器， 一个或一个以上的频闪照明管。
专利摘要本实用新型属于观测仪器、照明装置领域，特别涉及基于发光二极管的频闪/照明装置。为提供一种基于发光二极管的频闪/照明装置，该装置能提供合适的亮度照明和频闪照明，并具有安全性和足够长的使用寿命。本实用新型采用的技术方案是若干串联连接的二极管列再并联连接组成点阵发光体，一个点阵发光体正极接电源正极，点阵发光体负极接切换器，其余点阵发光体正极和负极分别与切换器相连，切换器分别连接电源正极、地和工作模式控制三极管集电极，工作模式控制三极管基极连接控制器，其余点阵发光体负极接MOS场效应管漏极，MOS场效应管栅极接电流控制三极管集电极，电流控制三极管基极接控制器。本实用新型主要用于观测快速运动的物体。
文档编号F21S10/06GK201062748SQ20072009687
公开日2008年5月21日 申请日期2007年7月25日 优先权日2007年7月25日
发明者荣 康, 杜振辉, 王生钧 申请人:杜振辉;康 荣;王生钧