[实用新型]一种用于光声成像的LED脉冲光源

说明书

本实用新型提出一种用于光声成像的LED脉冲光源。目前用于光声成像的脉冲光源主要为激光光源，因为其体积较大，价格昂贵，大大增加了使用成本。本实用新型提出一种用于光声成像LED脉冲光源，包括脉冲信号发生模块、驱动电路模块以及LED脉冲光源模块。基于FPGA的信号发生模块通过编写程序输出预定要求的脉冲信号，通过电气连接将I/O口与驱动电路的信号输入端连接，控制MOS管的开关状态，进而通过驱动电路来驱动LED脉冲光源。本实用新型的优点是利用LED光源替代激光光源，提供了一套脉宽及脉冲频率可调、结构简单、体积小、成本低的脉冲光源装置，该装置不仅增加了波长覆盖范围，也大大降低了使用成本，减少了能耗。

技术领域

本实用新型涉及一种脉冲光源，特别涉及到一种用于光声成像的 LED脉冲光源。

背景技术

光声成像是近几年兴起的一种基于激光二极管超声成像的新型生物医学成像方式。通过利用脉冲激光照射到生物组织，使组织的光吸收域产生超声信号，这种由光激发产生的超声信号称为光声信号。一般来说，脉冲激光器具有光声转换效率高的优点，通常被作为光声成像研究中产生信号的激励源。但是常用的高能耗激光器因驱动和冷却系统的存在，制约其在便携式手持设备方面的应用；同时用于光声成像的激光器尤其是商用的激光器在波长选择上有很大的局限性，而且一般体积较大，价格昂贵。

目前的LED因为其成本低、体积小、易于集成等特点，应用范围越来越广。LED脉冲驱动作为一种富有潜力的驱动方式，不仅能够节约电能、减少产热、延长使用寿命，还可以利用窄脉冲特性，通过过驱动得到强度更高的照明效果；同时窄脉冲驱动的LED在特殊照明领域有很大应用前景。

现有的LED脉冲光源，会因为低脉冲频率和高脉冲宽度的限制，而不能满足光声成像的要求。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

鉴于以上技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于光声成像的LED脉冲光源，可以取代复杂且昂贵的激光系统，能够实现体积小、波长覆盖广、脉冲频率高、占空比小的LED脉冲光源。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型提供了一种用于光声成像的LED脉冲光源，通过脉冲信号发生模块、驱动电路模块以及LED脉冲光源模块，以模块化的设计，再结合功率型LED光源，实现一款脉冲信号可调、波长覆盖广、成本低、重用性高的功率型LED脉冲光源，代替复杂且昂贵的脉冲激光装置。

本实用新型通过采用模块化的设计，提供一种功率型LED脉冲光源，其中包括：脉冲信号发生模块、驱动电路模块以及LED脉冲光源模块。基于FPGA的信号发生模块通过编写程序，直接在I/O口输出预定要求的脉冲信号，再将脉冲信号输入驱动电路模块，通过控制MOS管Q1开关状态，进而驱动LED脉冲光源模块的功率型LED光源以脉冲方式工作，输出准直光束，再针对不同脉冲光源应用场合，调整脉冲信号，以满足应用需求。

所述脉冲信号发生模块是由FPGA芯片及晶振、JTAG下载接口等器件组成，通过贴片或插件孔焊接的方式完成电气连接，晶振与JTAG 下载接口分别与FPGA芯片电性连接，利用VHDL语言编写程序来控制脉冲信号发生模块产生所需要的脉冲信号。

本实用新型所述驱动电路模块包括MOS管Q1(EPC2036)、肖特基二极管D1、MOS管驱动器U1(UCC27611DRVT)、磁珠FB1，以贴片的方式接入PCB板上的驱动电路。磁珠FB1一端与电源VDD连接，另一端分别与MOS管驱动器U1相连，肖特基二极管D1与LED光源并联分别一端通过电阻R4与电源VDD连接，另一端与MOS管Q1漏极连接， MOS管Q1栅极通过电阻R2和电阻R3分别与MOS管驱动器U1输出端口相连，该模块是根据脉冲信号的脉冲重复频率、脉宽属性以及驱动 LED所需要的电压、电流属性而设计的，旨在能够完成纳秒级响应、持续稳定工作使用场效应管驱动器U1来驱动场效应管，使电路能够在高频窄脉冲信号下快速响应，达到脉冲光源持续脉冲工作的要求。