一种便携式漫反射led均匀光源的设计与实现

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1、一种便携式漫反射LED均匀光源的设计与实现杨超普方文卿刘明宝李春韩茜张美丽刘彦峰综合利用重点实验室南昌大学国家硅基led工程技术研宄中心为了满足光电探测仪器校准修正过程中对标准光源的要求，设计了一种采用积分球技术，通过纽扣电池供电的便携式漫反射LED均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图，并对其进行了详细说明。通过Matlab分析光源出光口CCD照片各像素的灰度值，得到出光口范围内光强均匀度为95.1%;釆用OceanOpticsUSB2000+型光谱仪分析光源出光口光强均匀性及漫反射性，得到沿出光

2、UI径方向2个位置光强与中心光强相比，分别下降了2.93%和6.30%的结果。光源出光门平面旋转10°，屮心位置光强下降6.30%。测试分析表明：设计的光源具有较好的均匀度和漫反射性，在光电探测仪器校准方而具有一定的应用价值。关键词：光学设计;均匀光源;LED;漫反射;paredwiththecentralposition.Thelightintensityofcentralpositionwassuppressedby6.30%whentheflatoflightoutletwasrotated10°.Test

3、analysisresultsshowthatthelightsourcehasagooduniformityanddiffusereflection,thedesignhassomepracticalandreferencevaluesforphotoelectricdetectorscalibration.Keyword：opticaldesign;uniformlightsource;LED;diffusereflection;引言为了提高光电探测仪器测量结果的精确度和可信度，需要定期利用标准光源对各探测器

4、进行校准修正m。标准光源在时间和空间上的均匀度直接决定探测器校准修正的准确性和难易程度。标准光源在吋间上均匀稳定，常通过高精度恒流源供电来实现。空间均匀常用的方法是在光源下方安装曲面反射器，上方安装导光板来获得。由于该方法中光线未经过漫反射表面，出射光为平行光线，光源在使用过程中，光强对角度较为敏感，降低了校准修正精度，增加了使用的复杂性。因此，需要设计一种经过漫反射在出光口形成各方向光强均匀的光源。积分球是光度与辐射度测量中的重耍光学仪器装置m，常作为光收集器用于各种光源的性能测试位1，积分球具有优良的匀光特性

5、，采用积分球技术可实现光源的空间均匀化和漫反射性。LED是一种能将电能直接转化为光能的固态半导体器件，具有体积小、能耗低、寿命长、亮度高、响应快、光衰小、控制灵活等优点Ul。InGaN/GaN多量子阱LH）芯片，通过控制In的掺杂浓度，可调控其带隙宽度，进而制备能够发出不同波长的LED边1。采用LED作为光源具有便携性，且可根据需要较为方便地更换LED,改变光源波长。木文采用积分球技术，通过纽扣电池供电，设计了一种便携式漫反射WD均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图，并对苏进行了详细说明。采用Ma

6、tlab分析光源出光门CCD照片像素点的灰度值，利用OceanOpticsUSB2000+型光谱仪测量光源出光口不同空间位置的光强分布，研宂分析了该光源的均匀性和漫反射性。研宄结果表明，该设计具有一定的实用价值和参考性。1原理与方法利用可充电式纽扣锂离子电池供电，可插拔方便更换的LED作为发光原件，能够实现光源的便携性。采用可调高精度恒流源来实现光源强度时间上的稳定性。积分球技术可实现光源的均匀性和漫反射性。该便携式漫反射WD均匀光源的主要原件为积分球，积分球原理见图1所示。光线由入光U入射后，在积分球内部被高反

7、射涂层均匀地漫反射，在球面上形成均匀的光强分布，因此在出光门可得到均匀的漫反射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对出光口的光束强度和均匀度造成影响。故通过职分球技术可实现漫反射的均匀光源。图1积分球原理图Fig.1Schematicdiagramofintegratingsphere载原图2设计与分析2.1结构设计该便携式漫反射LED均匀光源结构如图2所示。主要包括4部分，从上至下依次为：出光门、积分球、LED灯杯以及电路盒。除电路盒侧壁和底盖为ABS塑料外，其他主耍零件材质均为硬铝。硬铝零件表

8、面进行阳极氧化发黑，该处理的优点是不怕紫外线红外线的损伤，可清洗。电路盒侧壁安装有光源开关和WD指示灯。图2便携式LED漫反射均匀光源结构图Fig.2DrawingofportableLEDuniformlightsourcewithdiffusereflection出光口由外出光套件(见图3(a))和内出光套件(见图3(b))组成，2个套件可通过内外螺纹连接。外出光套件