摘要：为了采集水下目标的图像信息，降低水下成像系统的成本，通过采用大功率蓝光LED代替传统的激光器做光源，结合CCD成像技术，调节光束的发散角来照射水下目标场景，将目标全部或目标的关键特征部位照亮，实现对水下目标的成像。设计了基于IRIS4011构成的大功率蓝光LED的恒压恒流驱动电路。本驱动电路稳定可靠地控制LED在额定功率下工作，通过水下成像实验，采集到了水下目标的信息，实验结果表明窄小的视场范围内跟踪和接收目标信息，很大程度上减小了后向散射光对成像质量的影响，并提高了系统的信噪比和作用距离。
　　誉为“绿色照明”的半导体（LED）照明技术发展迅猛，LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。通过对高强度蓝光LED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件，在1990年左右推出的基于碳化硅裸片材料的LED的效率大约是0．04lm／W，发出的光强度很少有超过15 mcd的。20世纪90年代中期出现了第一个基于GaN的实用LED。现在还有许多公司在用不同的基底（如蓝宝石和碳化硅）生产GaN LED，这些LED能够发出绿色、蓝色或紫罗兰等颜色的光。高亮度蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能，这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图像。随着技术的不断进步，目前能生产功率高达100 W，光通量可达2 000 lm大功率高亮度的蓝光LED。因此它作为一种有着广
　　泛应用前景的技术，有必要对其做深入的研究。水下成像系统是建立在海水对蓝绿光（480～540 nm）低损耗窗口的基础上所建立的一种的水下成像系统。它不但能用于普通水中，而且能用于浑浊水中，甚至在漆黑的海底也能进行观察。本文主要是基于大功率蓝光LED水下成像系统的研究。大功率蓝光LED（≥50 W）光源驱动电路是基于大功率兰光LED的水下成像系统的研究与分析的重要组成部分。
 
　　1 基本原理和电路设计
 
　　对水下成像系统而言，光源的选择至关重要，光源的稳定性、均匀性、响应速度及其光波波长范围是系统成像的关键。采用蓝光LED所发出光光经过水介质——目标反射——水介质——接收光学系统，最终在成像传感器（CCD，ICCD）上成像。这就决定了LED必须工作在快脉冲驱动方式下，目前市场上的驱动电路一般均丁作在慢脉冲驱动模式（μs量级），远不能满足我们的要求。因此，我们必须自己解决快脉冲驱动电路这一难题，尤其是实现以ns量级的大功率快脉冲来驱动大功率的LED。基于这种实验实际需求，我们研究开发了此种快脉冲驱动电路。该电路的基本功能是产生低频、快速、大功率驱动电流脉冲信号，输出脉冲的频率与周期精确度高，稳定性好，脉冲信号宽度在20～100 ns内分5档可调，输出在50 Hz的基准频率下工作。脉冲信号通过驱动电路，输出一个快脉冲信号驱动输出电流开关，产生一个大电流脉冲信号驱动一个大功率LED。为了达到设计要求和目的，我们采用晶振电路产生高精度频率／周期基准脉冲作为内置信号源，通过对基准脉冲进行多次分频，产生所需频率的输出脉冲信号，这样可以获得频率稳定的脉冲信号，同时实现了频率选择。经过分频后的脉冲信号再经过脉冲宽度成形电路实现脉宽调节，然后经过电流开关电路，产生大电流脉冲，使LED发光。该驱动电路主要由以下几个部分组成：信号源、分频电路、频率选择、脉冲宽度电路、TTL输出、驱动电路和电流开关电路。其框图如图1所示。

图1  电路结构原理框图

　　3 结论
 
　　水下成像系统是基于大功率蓝光LED光源主动照明和CCD技术相结合，通过调节光束的发散角来照射水下目标场景，将目标全部或目标的关键特征部位照亮，实现对水下目标的成像。而大功率蓝光LED光源的驱动电路是成像系统关键技术之一。本文设计的大功率蓝光LED光源驱动电路已通过测试，已经应用于成像系统的实验。通过对内置脉冲发生器输出信号、LED驱动电路信号的测试，表明光源驱动电路各项性能
　　达到实验要求：经实验现场进行验证，电源驱动电路工作稳定，满足水下成像系统对光源的要求。大功率蓝光LED光源的驱动电路在设计上采用晶振电路构成内置信号源，保证了所产生的脉冲信号的频率精确度和稳定度。频率选择通过面板的手动开关进行设置，并联使用大功率的高速三极管，解决了大功率蓝光LED光源高速驱动的问题。
(本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2011/1008/article_7284.html)