一种LED灯的光照强度的控制系统及方法与流程

一种led灯的光照强度的控制系统及方法
技术领域
1.本技术涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种led灯的光照强度的控制系统及方法。


背景技术：

2.全自动凝血分析仪采用多个led灯作为检测光源分析血液中各种成分，led灯的光照强度的稳定性直接影响了采集数据的有效性和稳定性。
3.现有技术中，通过恒流驱动的方式控制led灯的电流，可以使得led灯的光照强度在较小的时间段内保持稳定。但是，简单的恒流驱动方式有以下缺点：其一，不能从根本上解决led灯的特性中光照强度随温度升高而降低的特性；其二，led灯由于光衰效应，在不改变电路参数的情况下，随着使用年限的延长，光照强度会逐渐降低。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本技术提供了一种led灯的光照强度的控制系统及方法，提高led灯光照强度的稳定性。
5.本技术实施例公开了如下技术方案：
6.第一方面，本技术提供一种led灯的光照强度的控制系统，所述系统包括：检测电路、比较放大电路以及恒电流驱动电路；所述检测电路的输出端与所述比较放大电路的输入端连接，所述比较放大电路的输出端与所述恒电流驱动电路的输入端连接，所述恒电流驱动电路的输出端与发光二极管led灯连接；
7.所述检测电路，用于获得在当前光照强度下的led灯的实际电压；
8.所述比较放大电路，根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压；所述第一参考电压为在预设光照强度下所述led灯的电压；
9.所述恒电流驱动电路，用于根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
10.可选地，所述恒电流驱动电路，具体用于：
11.根据所述第二参考电压对输入用于驱动所述led灯的恒电流进行调节；
12.根据所述恒电流对所述led灯的光照强度进行调节。
13.可选地，所述比较放大电路，具体用于：
14.比较第一参考电压与所述实际电压的大小；
15.若所述第一参考电压大于所述实际电压，得到值为正的所述第二参考电压；若所述第一参考电压小于所述实际电压，得到值为负的所述第二参考电压。
16.可选地，所述检测电路，具体用于：
17.通过当前光照强度下的光信号照射光敏二极管，获得所述led灯的实际电压。
18.可选地，所述恒电流驱动电路的输出端与多个不同波长的led灯连接，所述系统还包括：多路切换开关；
19.所述多路切换开关，用于切换所述led灯获得对应波长的光信号。
20.第二方面，本技术提供一种led灯的光照强度的控制方法，所述方法包括：
21.获取在当前光照强度下的led灯的实际电压；
22.根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压；所述第一参考电压为在预设光照强度下所述led灯的电压；
23.根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
24.可选地，所述根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度，包括：
25.根据所述第二参考电压对用于驱动所述led灯的恒电流进行调节；
26.根据所述恒电流对所述led灯的光照强度进行调节。
27.可选地，所述根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压，包括：
28.比较第一参考电压与所述实际电压的大小；
29.若所述第一参考电压大于所述实际电压，得到值为正的所述第二参考电压；若所述第一参考电压小于所述实际电压，得到值为负的所述第二参考电压。
30.可选地，所述获取在当前光照强度下的led灯的实际电压，包括：
31.通过当前光照强度下的光信号照射光敏二极管，获得所述led灯的实际电压。
32.可选地，所述led灯为多个发出不同波长的光的led灯。
33.第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面任一项所述的led灯的光照强度的控制方法的步骤。
34.本技术提供一种led灯的光照强度的控制系统，该系统包括：检测电路、比较放大电路以及恒电流驱动电路；所述检测电路的输出端与所述比较放大电路的输入端连接，所述比较放大电路的输出端与所述恒电流驱动电路的输入端连接，所述恒电流驱动电路的输出端与发光二极管led灯连接；
35.所述检测电路，用于获得在当前光照强度下的led灯的实际电压；
36.所述比较放大电路，根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压；所述第一参考电压为在预设光照强度下所述led灯的电压；
37.所述恒电流驱动电路，用于根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
38.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：
39.采用闭环控制手段对led灯的光照强度进行控制，获取当前光照强度下led灯的实际电压，将其作为反馈电压与所需光照强度下led灯的电压(第一参考电压)进行比较，并得到第二参考电压，根据第二参考电压对光照强度进行调节。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本技术实施例提供的一种led灯的光照强度的控制系统的结构示意图；
42.图2为本技术实施例提供的一种检测电路示意图；
43.图3为本技术实施例提供的一种比较放大电路的示意图；
44.图4为本技术实施例提供的一种恒电流驱动电路示意图；
45.图5为本技术实施例提供的一种led灯的光照强度的控制方法的流程图。
具体实施方式
46.正如前文描述，目前通过恒流驱动的方式控制led灯的电流，可以使得led灯的光照强度在较小的时间段内保持稳定，但不能克服led灯的特性对光照强度的影响(温度升高光照强度降低；使用时间越长光照强度降低)。
47.发明人经过研究，发现led灯的固有特性不可变，可以采用人工干预的方式对led的光照进行调节，可以采用闭环控制的方式对调节的量加以把控，便可维持光照强度的稳定。
48.有鉴于此，本技术提供一种led灯的光照强度的控制系统，其特征在于，所述系统包括：检测电路、比较放大电路以及恒电流驱动电路；所述检测电路的输出端与所述比较放大电路的输入端连接，所述比较放大电路的输出端与所述恒电流驱动电路的输入端连接，所述恒电流驱动电路的输出端与发光二极管led灯连接；所述检测电路，用于获得在当前光照强度下的led灯的实际电压；所述比较放大电路，根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压；所述第一参考电压为在预设光照强度下所述led灯的电压；所述恒电流驱动电路，用于根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
49.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种led灯的光照强度的控制系统的结构示意图。
51.如图1所示，该控制系统包括：检测电路101、比较放大电路102以及恒电流驱动电路103；检测电路101的输出端与比较放大电路102的输入端连接，比较放大电路102的输出端与恒电流驱动电路103的输入端连接，恒电流驱动电路103的输出端与发光二极管led灯连接；
52.检测电路101，用于获得在当前光照强度下的led灯的实际电压。
53.灯的光照强度与灯的实际功率是呈现正相关关系的。因为本实施例中所采用的驱动电路的电流是恒定的，由功率等于电压与电流的乘积可知，电压与灯的光照强度之间也呈现出正相关关系。因此，通过检测光照强度的值，可以得到对应的电压值。
54.本技术实施例提供一种通过光照强度获取对应电压的电路。
55.该电路图的连接如图2所示，该电路中u1为反相运算放大器，其负输入端连接光敏二极管的一端，光敏二极管的另一端接地；反相运算放大器的正输入端接地；反相运算放大器的输出端获得当前光照强度下灯的实际电压，除此之外，输出端通过连接一个反馈电阻r2将电流反馈给反相运算放大器的负输入端，反相运算放大器的正输入端in+与负电压端v-之间并联电容c5以及电阻r3。
56.该电路获得光照强度对应的电压的原理如下：
57.首先，通过将光射向光敏二极管，进而产生光电流(光敏二极管在受到一定光线照
射时，在加有正常反向工作电压时的电流值。)并将其作为反相运算放大器负输入端的输入；然后，反相运算放大器将光敏二极管产生的电流转换为电压(本技术实施例中反相放大器被用作跨阻抗放大器，将来自二极管、加速度计或其他产生低电流的传感器的电流转换为电压)；最后，反相运算放大器的输出端对电压进行采集(通过高值反馈电阻r2改变电压增益)。
58.通过光强检测电路，将当前光照强度照射下光敏二极管所产生的光电流转换为电压，该电压与光照强度之间存在相关性，可以通过电压值知道当前的光照强度。
59.比较放大电路102，根据第一参考电压与实际电压得到第二参考电压；第一参考电压为在预设光照强度下led灯的电压。
60.实际电压为当前光照强度下灯的电压，即需要调节的光照强度下的电压；第一参考电压为预设光照强度下灯的电压，即目标光照强度下的灯的电压。将二者进行比较可以得到需要调节的光照强度差值对应的电压差值。
61.作为示例，当前光照强度为1000med，其对应的实际电压为2v，预设光照强度为1500med，第一参考电压为2.5v。当前光照强度相比预设光照强度而言是比较低的，需要将光照强度进行提升(光照强度与功率呈正比，电流恒定，光照强度与电压呈正比)，那么，需要对电压进行怎样的调节呢，可以将第一参考电压与实际电压作差得到第二参考电压，即2.5v-2v＝0.5v。
62.本技术实施例提供一种比较放大电路。
63.该电路图的连接如图3所示，该电路中u2为运算放大器，运算放大器的负输入端经电阻r7输入实际电压；运算放大器的正输入端经r4输入第一参考电压；运算放大器输出端输出第二参考电压。
64.首先，将当前光照强度下的电压(实际电压)输入到运算放大器的负输入端，预设光照强度下的电压(第一参考电压)输入到运算放大器的正输入端；然后，将第一参考电压与实际电压作差，得到电压差值；最后根据电压差值对光照强度进行调节。
65.恒电流驱动电路103，用于根据第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
66.该电路主要用于根据比较放大电路输出的第二参考电压对恒电流进行调节，进而调节灯的光照强度。
67.本技术实施例提供一种恒电流驱动电路。
68.该电路图的连接如图4所示，该电路中u3为运算放大器，u4为跟随器，运算放大器的负输入端电压为v-；运算放大器的正输入端电压为第二参考电压vref2；运算放大器输出端连接三极管的基极，三极管的集电极连接+5v电压，三极管的发射级连接电阻的一端，电阻的另一端连接跟随器的正输入端，跟随器的负输入端通过反馈电阻与运算放大器的正输入端相连。
69.u4是一个跟随器，vdout＝v1,设u3运放的正输入端电压为v+，则(vref2-v+)/40k＝(v+-v1)/40k＝(v+-vdout)/40k,可以算出：v+＝(vref2+vdout)/2。
70.设u3运放的负输入端电压为v-，则v-＝v5(40k/40k+40k)＝v5/2。u3是一片集成的差分运算放大器，v+＝v-,可以算出(vref2+vdout)＝v5，即vref2＝v5-vdout。
71.因此r1上的产生的恒流电流ir1＝vref2/r1。由于vref2与设定的vref1通过光强检测模块和光强反馈比较放大模块共同作用，从而确保光强满足设定的要求保持恒定。
72.本技术提供一种led灯的光照强度的控制系统，该系统包括：检测电路、比较放大电路以及恒电流驱动电路；所述检测电路的输出端与所述比较放大电路的输入端连接，所述比较放大电路的输出端与所述恒电流驱动电路的输入端连接，所述恒电流驱动电路的输出端与发光二极管led灯连接；所述检测电路，用于获得在当前光照强度下的led灯的实际电压；所述比较放大电路，根据第一参考电压与所述实际电压得到第二参考电压；所述第一参考电压为在预设光照强度下所述led灯的电压；所述恒电流驱动电路，用于根据所述第二参考电压调节所述led灯的光照强度。
73.采用闭环控制手段对led灯的光照强度进行控制，获取当前光照强度下led灯的实际电压，将其作为反馈电压与所需光照强度下led灯的电压(第一参考电压)进行比较，并得到第二参考电压，根据第二参考电压对光照强度进行调节。
74.参见图5，该图为本技术实施例提供的一种led灯的光照强度的控制方法的流程图。
75.如图5所示，该控制方法包括：
76.s501：通过时分复用技术切换led灯以输出相应波长的光。
77.时分复用技术(time-division multiplexing,tdm)是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输；在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术。本技术实施例中采用时分复用技术实现对多种不同波长的测试光进行采集。tdm在时间上将信道划分为不同的时隙，在不同的时隙上采集不同的波长的光信号，依次来实现多种波长的光信号的采集。
78.不通的led灯可以产生不同波长的检测光，各检测通道可以采用不同的凝血检测方法对凝血进行检测，满足凝血检测多样化的需求。其中，凝固法，适用的检测光的波长为660nm，该波长的光在光谱中对应红光；免疫比浊法适用的检测光的波长为570nm，该波长的光在光谱中对应黄光；波长为800nm的红外线最为备选光源，该波长的光源适用于凝固法、免疫比浊法。
79.s502：获取在当前光照强度下的led灯的实际电压。
80.灯的光照强度与灯的实际功率是呈现正相关关系的。因为本实施例中所采用的驱动电路的电流是恒定的，由功率等于电压与电流的乘积可知，电压与灯的光照强度之间也呈现出正相关关系。因此，通过检测光照强度的值，可以得到对应的电压值。
81.可选地，通过当前光照强度下的光信号照射光敏二极管，获得所述led灯的实际电压。
82.首先，通过将光射向光敏二极管，进而产生光电流；然后，将光敏二极管产生的电流转换为电压(本技术实施例中反相放大器被用作跨阻抗放大器，将来自二极管、加速度计或其他产生低电流的传感器的电流转换为电压)；最后，对电压进行采集。
83.s503：根据第一参考电压与实际电压得到第二参考电压；第一参考电压为在预设光照强度下led灯的电压。
84.实际电压为当前光照强度下灯的电压，即需要调节的光照强度下的电压；第一参考电压为预设光照强度下灯的电压，即目标光照强度下的灯的电压。将二者进行比较可以得到需要调节的光照强度差值对应的电压差值。
85.作为示例，当前光照强度为1000med，其对应的实际电压为2v，预设光照强度为
1500med，第一参考电压为2.5v。当前光照强度相比预设光照强度而言是比较低的，需要将光照强度进行提升(光照强度与功率呈正比，电流恒定，光照强度与电压呈正比)，那么，需要对电压进行怎样的调节呢，可以将第一参考电压与实际电压作差得到第二参考电压，即2.5v-2v＝0.5v。
86.s504：根据第二参考电压调节led灯的光照强度。
87.可选地，根据所述第二参考电压对用于驱动所述led灯的恒电流进行调节；根据所述恒电流对所述led灯的光照强度进行调节。
88.作为示例，假设第二参考电压为vref2，则恒电流ir1＝vref2/r1。通过该恒电流ir1可对光照强度进行相应的调节。
89.首先，获取在当前光照强度下的led灯的实际电压；根据第一参考电压与实际电压得到第二参考电压；第一参考电压为在预设光照强度下led灯的电压；根据第二参考电压调节led灯的光照强度。
90.采用闭环控制手段对led灯的光照强度进行控制，获取当前光照强度下led灯的实际电压，将其作为反馈电压与所需光照强度下led灯的电压(第一参考电压)进行比较，并得到第二参考电压，根据第二参考电压对光照强度进行调节。
91.在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
92.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
93.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
94.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
95.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
96.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。