基于CPLD的大功率LED频闪光源

摘要：随着led灯的出现与发展，因其优良的性能而被广泛应用。本文基于cpld设计了一种大功率led频闪光源，使用cpld作为主控芯片，控制和产生脉冲信号。再将信号进行放大处理，最终可使大功率led灯正常工作。它的成本较之过去也大大的降低，这十分有利于频闪光源在一般实验中的普及和生活中的应用。

关键词：频闪光源 cpld led

中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）02-0000-00

1 引言

频闪光源是一种特殊光源。由于光源在工作时发出的是高频率、连续的闪光，所以对光源的响应速度、照度及发光间隔等参数都有较高的要求。由于频闪光源可以发出短暂又频密的闪光，当闪光频率与被测物体的转动或运动速度接近或同步时，利用眼睛的视觉暂留或视频同步，能轻易观测到高速运动物体的表面质量或运行状况。传统的频闪仪大多采用气体放电灯，这种方式造价昂贵，而采用led灯，由于其放光效率高，亮度大且成本低廉，十分适合这一领域的应用。

2 硬件电路的设计

2.1 红外传感器的设计

在频闪光源的前端，设有红外传感器，用于监测是否有物体经过，当有物体经过时，频闪光源便开始进行工作。此模块中采用Tcrt5000红外传感器，TCRT5000传感器具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上，利用红外光谱反射对象存在另一个对象上，操作的波长大约是950毫米。探测器由光电晶体三极管组成。当有物体经过时，输出低电平，反之则是高电平。

2.2 驱动电路的设计

当前，led灯驱动主要有两种方式，一种是一个恒压源供多个恒流源，另一种则是直接恒流供电，相比于第二种，第一种的灵活性和稳定都较好。在驱动电路模块，采用LM324运算放大器，使用同相放大电路对脉冲信号进行放大处理。

由于频闪光源的特殊性，其对led灯的性能要求也非常高，尤其是led灯的响应时间、发光亮度等。不同材料的LED 响应时间也有一定的差异，如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其响应时间小于 10^（-9）s ，GaP 则为10^（-7） s。

因此选择由GaAlAs材料制作的led灯，其各项性能指标的参数为：正向电流900mA，光通量900-1000LM，发光角度120-140度。

其整体电路原理图如下图1所示。

其中红外传感器为TCRT5000，主控芯片采用cpld的EPM240T100C5芯片，驱动电路使用LM324运算放大器。

3 软件程序的设计

控制器模块采用cpld芯片作为主控芯片，由它来产生和调节脉冲信号的频率，根据需要改变信号的频率，其全局时钟信号频率为50MHz，完全满足频闪光源所需的高频特性。

上一级的红外传感器的输出作为它的输入来控制芯片的工作，能在有运动物体经过时立刻开始工作。控制程序中分为分频器模块和控制模块，在分频器中可设置需要的光源频闪的频率，控制程序中可以调节光源频闪的延迟时间。

4 实验性能测试

由于频闪光源要求的响应时间短、发光亮度大、持续时间短的特点，必须对其进行试验性能的测试，来确定光源是否能够达到频闪光源的需求。

随后又通过对光源不同频率的调节进行测试，测试结果显示整个电路的响应延迟时间都在微秒级别，符合频闪光源的要求。

5 结语

在cpld开发平台上，实现了频闪光源脉冲信号的产生与调节，由于cpld的优良性能，使得它与传统的时基电路相比，具有更高的精度和更短的逻辑运算时间，十分适用于制作高频信号的发生装置。通过对控制程序和分频程序的修改，可使此频

闪光源具有不同的频率和延迟时间，这使其在实际中的应用变得十分的灵活。此外采用的大功率led灯使得光通量达到900-1000LM，相比于传统的汞灯，其发光亮度、使用寿命、响应时间等都得到大大的提高。它的成本较之过去也大大的降低，这十分有利于频闪光源在一般实验中的普及和生活中的应用。

参考文献

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