大功率LED頻閃光源驅動解析

　　1.1、光源的響應時間應足夠短

　　連續(xù)拍攝高速運動的物體時，光源每發(fā)光一次，數碼照相機的CCD(類似光學相機的膠片) 也曝光一次。單位時間內光源的連續(xù)閃光速度越快，每秒拍攝到的動作越多。所以要得到物體較好的運動軌跡，必須保證光源有較快的閃光速度。如拍攝小球的自由落體運動，若小球的高度為115m ，由h =12gt^2求得下落時間是0155s。為了拍攝出清楚的運動軌跡，曝光應為10 次以上，這就要求光源每秒約閃亮20 次(連拍速度20 幀P秒) 。

圖2 　LED 響應時間曲線圖

　　響應時間從使用角度來看，就是LED 點亮與熄滅所延遲的時間，即圖2 中的tr 、tf (圖中t0 值很小，可以忽略) 。LED 的上升時間tr 是指從接通電源、使發(fā)光亮度達到正常的10 %開始，一直到發(fā)光亮度達到正常值的90 %所經歷的時間。LED 的下降時間tf是指從正常發(fā)光減弱至原來的10 %所經歷的時間。不同材料的LED 響應時間也有一定的差異，如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其響應時間小于 10^(-9)s ，GaP 則為10^(-7) s。

　　而通過調整LED 的驅動電路，還可以改變控制脈沖的寬度，使LED 的發(fā)光時間得到控制。因此它們可用在10～100MHz 高頻系統(tǒng)，完全可以滿足拍攝高速運動物體軌跡的需要。

　　另外， 數碼相機也有連拍功能( continuousshooting) ，但由于數碼相機拍攝要經過光電轉換及媒體記錄等過程，其中無論轉換還是記錄都需要花費時間，特別是記錄花費的時間較多，因此所有數碼相機的連拍速度都不會很快。目前的數碼相機中，最快的連拍速度為7 幀P秒，離20 幀P秒還有很大差距。所以利用數碼相機的連拍功能還不能很好地拍攝高速運動物體的運動軌跡。

　　1.2、光源的照度應足夠大

　　小功率LED 的額定電流為20mA ，額定電流大于20mA 的都可以算作大功率LED。一般的功率數有：015W、1W、2W、5W、8W、10W等。大功率LED 的光通量單位為lm(流明) 。通常閃光測速儀中使用的汞燈功率為20W，一般教學用頻閃光源也是使用兩個20W汞燈作為照明光源。大功率LED 的發(fā)光效率遠遠高于汞燈，目前，大功率LED 的光效已經超過110 lmPW，而低壓汞燈約為60 lmPW。而且LED 響應速度也比汞燈快得多，瞬間就可以達到很高亮度，更適合作頻閃光源。實踐證明，兩個8W的LED 的照度，完全可以滿足閃光測速儀和自由落體等物理實驗的拍攝需要。