蓝光led技术的介绍，基于大功率蓝光LED的水下成像系统设计

很多朋友对蓝光led技术的介绍，基于大功率蓝光LED的水下成像系统设计不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

为了采集水下目标的图像信息，降低水下成像系统的成本，采用大功率蓝光led代替传统激光器作为光源，结合CCD成像技术，调整光束的发散角照射水下目标的场景，从而照射目标的全部或关键特征部位，实现水下目标的成像。设计了一种基于IRIS4011的大功率蓝光LED恒压恒流驱动电路。

驱动电路稳定可靠地控制LED工作在额定功率。通过水下成像实验，采集水下目标的信息。实验结果表明，在窄视场下跟踪接收目标信息，大大降低了后向散射光对成像质量的影响，提高了系统的信噪比和作用距离。

被称为“绿色照明”的半导体(LED)照明技术发展迅速。LED具有功耗低、寿命长、体积小、环保等优点。通过对高强度蓝光LED的不断研发，已经产生了几代亮度更高的器件。1990年左右推出的基于碳化硅裸材料的LED效率约为0.04 lm/w，光强很少超过15 mcd。20世纪90年代中期，第一个基于GaN的实用LED出现。

目前，许多公司正在使用不同的衬底(如蓝宝石和碳化硅)生产GaN LED，可以发出绿色、蓝色或紫色的光。高亮度蓝色LED的发明使真彩色广告显示屏的实现成为可能，可以显示真彩色和全动态视频图像。随着技术的不断进步，可以生产功率高达100 W、光通量高达2 000 lm的大功率、高亮度蓝光LED。因此，它作为一种

有必要对这项具有广泛应用前景的技术进行深入研究。水下成像系统是一种基于海水对蓝绿光(480~540 nm)低损耗窗口的新型水下成像系统。它不仅可以在普通水中使用，也可以在浑浊的水中使用，甚至可以在黑暗的海底使用。本文主要研究基于大功率蓝光LED的水下成像系统。

大功率蓝光LED(50 W)光源驱动电路是基于大功率蓝光LED水下成像系统研究分析的重要组成部分。

1基本原理和电路设计

对于水下成像系统来说，光源的选择非常重要，光源的稳定性、均匀性、响应速度和波长范围是系统成像的关键。蓝色LED发出的光被水介质——反射，被水介质——反射，被光学系统接收，最终成像在成像传感器(CCD，ICCD)上。这就决定了LED必须工作在快速脉冲驱动模式下。目前市场上的驱动电路一般都是慢脉冲驱动模式(s)，远远不能满足我们的要求。

所以必须自己解决快脉冲驱动电路的问题，尤其是用ns级大功率快脉冲驱动大功率LED。根据本实验的实际需要，我们研制了这种快速脉冲驱动电路。该电路的基本功能是产生低频、快速、大功率的驱动电流脉冲信号。输出脉冲的频率和周期高且稳定。脉冲信号宽度可在20 ~ 100 ns内分五档调节，输出工作在参考频率50 Hz。

脉冲信号经过驱动电路，输出快速脉冲信号驱动输出电流开关，从而产生大电流脉冲信号驱动大功率LED。为了满足设计要求和目标，我们采用晶振电路产生高精度的频率/周期参考脉冲作为内置信号源，通过对参考脉冲进行多次分频，产生所需频率的输出脉冲信号，从而获得频率稳定的脉冲信号，实现频率选择。

分频后的脉冲信号经过脉宽整形电路实现脉宽调节，然后经过电流开关电路产生大电流脉冲，使LED发光。驱动电路主要由以下几部分组成：信号源、分频电路、频率选择、脉宽电路、TTL输出、驱动电路和电流开关电路。其框图如图1所示。

图1电路结构原理框图2主要单元电路及原理如上所述。该电路主要由信号源电路、分频电路、频率选择、脉宽整形电路、驱动电路、大功率电流开关等单元电路组成。内置信号源产生的信号经过分频和脉宽整形后，送入驱动电路产生驱动信号，驱动大功率电流开关控制大功率蓝色LED光源电路工作。同步TTL输出信号可用作检测信号或其它电路的触发和驱动信号。

2.1信号源电路可由应时晶体多谐振荡器通过应时晶体与非对称多谐振荡器的耦合电容串联组成。该电路的振荡频率取决于应时晶体的固有频率f0，与外接电阻参数无关。耦合电容起到微调和补偿振荡频率的作用。我们采用固有频率f0为10 MHz的应时晶体构成内置信号源，其输出脉冲频率/周期精度高，稳定性好。2.2分频电路和脉冲整形电路

我们从晶振电路得到10MHz的脉冲信号，通过5次10分频和1次2分频得到50Hz的参考脉冲。所有分频由十进制计数器74HC390完成。

成形电路采用DS1040-100可编程脉冲信号成形器件，该集成电路有一个输入端，和两个极性相反的输出端，频率选择电路将频率为50 Hz输出信号送入DS1040的输入端，输出脉冲信号的宽度是由DS1040-100上的3个控制端（P0、P1、P2）来控制的。通过设置拨码开关选择，选择20、40、60、80、100ns等5种不同宽度的脉冲信号，成形信号稳定性好，满足水下成像系统的需要。

23 驱动电路

基于IRIS4011的电路由输入保护电路，EMI抑制电路，输入整流滤波电路，直流变换电路，输出滤波电路，辅助供电电路，二次恒压恒流反馈电路组成。输入电压：85264 VAC；输入频率4763 Hz；输出电压524 VDC；输出电流25 A；恒流精度25；最大输出功率：60 W。利用变压器的电感与瓷片电容实现准谐振工作模式，电路简单，可靠性高。

准谐振控制模式，能提高电路的转换效率，降低EMI干扰。用放大器来实现恒压、恒流控制，可以得到很高的控制精度。在输出电流比较大的电路中，必须用放大器控制形式才能提高控制精度与提高电路转换效率。限于篇幅，把电路图分成2部分，具体的电路如图2所示。

图2 驱动电源电路

24 输出电流开关电路

通过成形电路的信号，控制大功率蓝光LED发光，驱动信号控制电流开关。电流开关选用一种大功率高频三极管，为了满足LED驱动电流的需求，将4只三极管并联，使流过LED的脉冲电流最大达到25 A，保证了LED在额定功率下工作，达到稳定光源的目的。

在输入驱动信号的作用下，三极管进入导通状态，LED两端产生一定的压降，大电流流过LED，使大功率蓝光LED发光，作为距离选通水下成像系统的光源，电路如图3所示。

图3 电流开关电路

3 结论

水下成像系统是基于大功率蓝光LED光源主动照明和CCD技术相结合，通过调节光束的发散角来照射水下目标场景，将目标全部或目标的关键特征部位照亮，实现对水下目标的成像。而大功率蓝光LED光源的驱动电路是成像系统关键技术之一。本文设计的大功率蓝光LED光源驱动电路已通过测试，已经应用于成像系统的实验。

通过对内置脉冲发生器输出信号、LED驱动电路信号的测试，表明光源驱动电路各项性能

达到实验要求：经实验现场进行验证，电源驱动电路工作稳定，满足水下成像系统对光源的要求。大功率蓝光LED光源的驱动电路在设计上采用晶振电路构成内置信号源，保证了所产生的脉冲信号的频率精确度和稳定度。频率选择通过面板的手动开关进行设置，并联使用大功率的高速三极管，解决了大功率蓝光LED光源高速驱动的问题。责任编辑；zl

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