大功率LED频闪光源驱动解析

　　2、大功率LED 频闪光源

　　用555 时基电路可组成各种形式的自激式多谐振荡器。大功率LED 频闪光源，主要由1 个555 多谐振荡器构成的信号发生器、1 个功率放大器和2 个LED 组成。信号发生器的作用是产生所需要的工作频率脉冲，并且振荡频率可以根据需要调整。功率放大器将脉冲信号放大后，驱动大功率LED 发光。改变信号发生器的振荡频率，可使光源的频闪时间间隔随之变化；过增、减LED 个数或更换不同功率的LED ，可以改变光源的总亮度。如图3 所示，电路中的555 多谐振荡器电路，既可以调节振荡频率，又可以调整振荡脉冲的占空比。信号发生器的振荡频率就是LED 闪光的频率，可以根据拍摄对象调整。而振荡脉冲的占空比，决定了LED 每次频闪的延续时间。

图3 　大功率LED 频闪灯驱动电路

　　为了能连续调节占空比并能调节振荡频率，在555 的第6 脚和第7 脚之间接有W1、W2、R2、D1 和D2 组成的调节网络。对C2 充电时，电流是通过R1、D1、W2、和W1 ，放电时，通过W1、W2、D2 和R2。当R1 = R2 ，W2 调到中心点或不用W2 时，因充放电时间基本相等，其占空比约为50 % ，此时调节W1 仅改变频率，占空比不变。如W2 调节到偏离中心点，再调节W1 ，不仅振荡频率改变了，而且对占空比也有影响。W1 不变，调节W2 时，仅可改变占空比，而对频率无影响。因此，使用电路时，应首先调节W1 ，使频率至规定值，再调节W2 以获得合适的占空比。

　　大功率LED 构成的频闪光源非常小巧，如两个8W的LED 构成的光源，体积只有照相用闪光灯大小，完全可以和数码照相机连为一体使用，用于教学演示实验十分方便。这样的光源完全可以满足一般教学需要，如自由落体、平抛等运动图像的拍摄，以及观测高速运动物体的表面质量与运行状况。大功率LED 作为照明光源，必须注入足够的电功率。LED 芯片的温升不能过高，如果管芯结温超过标准限定值，将导致不可恢复性光强衰减。因此，使用时要有足够的散热措施，尽量使LED 保持良好的工作状态。由于其成品对密封性要求不高，可与外界空气环境直接发生对流，并采用带鳍片的铝材或铜材散热片，保证散热片温度不超过60 ℃。

　　结论：

　　大功率LED 频闪光源配合数码相机，每秒可以拍摄20 帧以上的画面，完全可以描述一般运动物体的轨迹。用LED 频闪光源测量旋转物体转速的范围也很宽，可达300～20 000rPmin ，测速精度为012 级。它还可以观测高速运动物体(转动、振动) 的表面质量与运行状况。总之，由LED 组成的频闪光源，在功能上可以完全取代汞灯频闪光源；并且，由于LED 频闪光源的体积小，耗电少，不必连接交流电源，更容易携带，所以它的应用前景更为广阔。相信在不久的将来，这类照明系统能在更多领域获得广泛应用。