[发明专利]一种基于LED的宽光谱光源

说明书

一种基于LED的宽光谱光源，包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。本发明功耗低、光谱范围宽、寿命长、驱动电路简单、体积小。

技术领域

本发明属于宽光谱光源领域，尤其是应用于光谱分析、光谱仪光源。

背景技术

随着光谱技术的不断发展，光谱分析广泛应用于生物、化学、水质等领域，稳定可靠的光源是光谱采集系统中必不可少的部件。光谱仪配套使用的光源通常包括钨灯、氘灯、氙灯、高压汞灯、发光二极管等，这些光源通常面临各种各样的问题，例如寿命短、光谱范围小、体积大、驱动电路复杂等。LED光源具有很高的稳定性和数万小时的寿命，但是LED光源带宽窄，单色LED波长带宽通常低于50nm，适用范围小。因此，光谱仪器行业上宽光谱的LED光源成为一种需求。

发明内容

为了解决现有光谱仪光源存在的寿命短、光谱范围小、体积大、驱动电路复杂等问题，本发明提供了一种基于单色LED和白光LED通过光路组合而成的宽光谱LED光源，具有功耗低、光谱范围宽、寿命长、驱动电路简单、体积小等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于LED的宽光谱光源，包括光源外壳、LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路和光纤耦合器，所述光源外壳与LED恒流驱动电路、LED阵列、汇聚光路、光纤耦合器连接；所述的LED恒流驱动电路与LED阵列连接，为LED阵列提供稳定的电流驱动，所述的LED恒流驱动电路位于LED阵列的后方；所述的LED阵列由多个单色LED和白光LED组成，白光LED放置于LED阵列的中心位置，单色LED以对称的方式放置于外圈；所述汇聚光路放置于光源外壳内部，所述汇聚光路放置于LED阵列前方；所述汇聚光路的输出端与所述的光纤耦合器连接。

进一步，所述光源外壳的内壁电镀银色增加光的耦合路径。

再进一步，所述的LED恒流驱动电路通过螺丝固定在光源外壳上。

更进一步，所述的LED阵列中，单色LED是3mm直径灯珠，白光LED是3.5mm边长的方型灯珠，每个LED焊接于电路板上，通过接插件与LED恒流驱动电路连接。

优选的，所述光源外壳内部有用于放置汇聚光路的锥面，所述的汇聚光路由两片平凸透镜和光源外壳内部的锥面组成，两片平凸透镜平行放置于LED阵列前方，使用胶水固定在光源外壳内，对LED阵列发来的光进行汇聚。

所述的光纤耦合器安装在光源外壳上，用于与光纤连接进而将光远距离传向其它设备，所述光纤耦合器适配SMA或者FC接头的光纤。

所述的LED恒流驱动电路，通过USB方式供电提供5V电压，再通过DC/DC升压产生20V电压，最后利用恒流驱动芯片LM317完成恒流输出至LED阵列，可以通过滑动变阻器调节流过LED的电流大小从而调节不同波长的亮度。

所述的LED阵列安装了16个单色LED，和一个2700K色温的白光LED。单色LED波长有365nm～480nm和708nm～810nm，每个单色LED带宽25nm左右，2700K色温的白光LED波长范围：400～720nm，单色LED补偿了白光LED的波长范围。

所述的LED阵列中单色LED，每8个串联为一路，白光LED单独一路，分别由LED恒流驱动电路供电工作，每个单色LED的安装位置可任意调换。