CN115313146A - 一种激光二极管的控制方法、控制系统及激光仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光二极管的控制方法、控制系统及激光仪器，所述控制方法包括：以第一驱动电压和第一占空比驱动激光二级管开始工作；获取所述激光二级管的工作时间；当所述激光二极管的工作时间超过第一时间阈值时，以第二驱动电压和第二占空比驱动激光二级管工作，其中，所述第二驱动电压小于所述第一驱动电压，且/或，所述第二占空比小于所述第一占空比。采用上述技术方案后，可以有效降低激光二极管工作过程中的功耗，避免了激光二极管在正常工作中温度过高的情况。
Description
技术领域
本发明涉及激光仪器技术领域，尤其涉及一种激光二极管的控制方法、控制系统及激光仪器。
背景技术
近几年随着绿色激光二极管的大规模运营，越来越多的产品使用了绿色激光二极管来达到更高的可视度，因为绿色激光二极管相对于红色激光二极管需要DC6V到DC8V的工作电压，而且电流相对也更高，所以工作功耗是相同功率红光的3倍左右，这也导致了仪器内部有更大的热量在工作中产生。过高的温度会影响激光二极管的正常工作，同时造成其使用寿命减少及带来安全隐患。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种能够降低激光二极管工作中功耗，避免激光二极管工作中温度过高的控制方法、控制系统及激光仪器。
本发明公开了一种激光二极管的控制方法，包括：
以第一驱动电压和第一占空比驱动激光二级管开始工作；
获取所述激光二级管的工作时间；
当所述激光二极管的工作时间超过第一时间阈值时，以第二驱动电压和第二占空比驱动激光二级管工作，其中，所述第二驱动电压小于所述第一驱动电压，且/或，所述第二占空比小于所述第一占空比。
优选地，所述控制方法还包括：
当所述激光二极管的工作时间超过第二时间阈值时，以第三占空比驱动激光二级管工作，其中，第二时间阈值大于第一时间阈值，第三占空比小于所述第二占空比。
优选地，所述第一驱动电压为7.3V～8.0V；
所述第一占空比为85％～95％；
所述第一时间阈值为50～70分钟；
所述第二驱动电压为6.5V～7.3V；
所述第二占空比为75％-85％；
所述第二时间阈值为80～100分钟；
所述第三占空比为65％-75％。
优选地，所述第一驱动电压为7.7V；
所述第一占空比为90％；
所述第一时间阈值为60分钟；
所述第二驱动电压为6.9V；
所述第二占空比为80％；
所述第二时间阈值为90分钟；
所述第三占空比为70％。
本发明还公开了一种激光二极管的控制系统，包括：
电压控制单元，与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的驱动电压；
占空比控制单元，与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的占空比；
计时单元，用于获取激光二极管持续工作的时间；
控制单元，与所述电压控制单元、占空比控制单元和计时单元连接，用于根据激光二极管持续工作的时间，改变激光二极管的驱动电压和/或占空比。
优选地，所述电压控制单元包括DCDC电压转换模块；
所述DCDC电压转换模块的VOUT端连接激光二极管；
所述DCDC电压转换模块的FB端通过第一电阻连接VOUT端，通过第二电阻接地，通过第三电阻连接一开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端连接控制单元。
优选地，所述开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接第三电阻，源极接地，栅极连接控制单元。
优选地，所述控制单元为MCU，所述计时单元为MCU上的定时器。
优选地，所述占空比控制单元为PWM驱动电路。
本发明还公开了一种激光仪器，其特征在于，包括如上所述的控制系统。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，其有益效果在于，利用高温条件下，激光二级管工作电压的余量相对较大的特性，根据工作时间降低工作电压和/或占空比，从而降低了激光二级管的功耗，降低了其工作温度，在不影响发光效果的同时延长了使用寿命，降低了安全风险。
附图说明
图1为本发明一实施例中激光二极管的控制方法的流程图；
图2为本发明一实施例中激光二极管的控制系统的结构示意图；
图3为图2中的电压控制单元中的DCDC电压转换模块的示意图；
图4为图3中DCDC电压转换模块内部电路的展开视图。
图5示出了发明一实施例中与现有技术中的激光二级管的功耗与时间的关系。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
参见附图1，本发明公开了一种激光二极管的控制方法，所述方法基于一激光二极管控制系统，参见附图2，所述控制系统包括电压控制单元、占空比控制单元、计时单元和控制单元。
所述电压控制单元与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的驱动电压。优选地，在本实施例中，所述电压控制单元包括DCDC电压转换模块，参见附图3、4，所述DCDC电压转换模块的VOUT端连接激光二极管；所述DCDC电压转换模块的FB端通过第一电阻R1连接VOUT端，通过第二电阻R2接地，通过第三电阻R3连接一开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端连接控制单元。控制单元用于向开关管发出控制信号控制开关管是否导通，当开关管不导通时，第三电阻R3这个电阻支路处于断开状态，此时的输出电压由R1和R2决定；当开关管不导通时，R3这个电阻支路处于对地导通状态，此时的输出电压由R1和R2R3的并联值决定，从而实现了电压的切换。在本实施例中，所述开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接第三电阻，源极接地，栅极连接控制单元。在其它一些实施中，本领域技术人员可以根据需要将所述NMOS管替换成PMOS管、三极管等其它开关管。
所述占空比控制单元与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的占空比，所述占空单元可以为PWM驱动电路。
所述计时单元用于获取激光二极管持续工作的时间，具体地，其可以从激光二极管工作后开始计时。所述控制单元，与所述电压控制单元、占空比控制单元和计时单元连接，用于根据激光二极管持续工作的时间，改变激光二极管的驱动电压和/或占空比。在本实施例中，所述控制单元为MCU，所述计时单元为MCU上的定时器。在其它一些实施例中，所述计时单元也可以为独立的计时器。
激光二极管的工作电压是有一定电压范围的，并且它的工作电压和工作温度的关系是，温度越高，工作电压需求值低；温度越低，工作电压需求值高。本申请利用该特性，因此，在高温条件下，激光二级管工作电压的余量相对较大。本申请利用该特性，通过上述控制系统，可以在激光二极管工作一定时间后(即温度较高时)，适当降低其驱动电压和/或占空比，使其能在基本不影响发光效果的情况下，显著降低功耗。
具体地，激光二极管的控制方法包括：
以第一驱动电压和第一占空比驱动激光二级管开始工作；
获取所述激光二级管的工作时间；
当所述激光二极管的工作时间超过第一时间阈值时，以第二驱动电压和第二占空比驱动激光二级管工作，其中，所述第二驱动电压小于所述第一驱动电压，且/或，所述第二占空比小于所述第一占空比。在本步骤中，优选地，同时降低驱动电压和占空比；在一些实施例中，也可以仅降低电压或占空比中的一个参数。本实施例中，MCU通过定时器获取激光二极管的工作时间，MCU上的定时器自激光二级管工作后开始计时，当计时达到第一时间阈值时，MCU通过电压控制单元、占空比控制单元改变驱动电压和占空比，以第二驱动电压和第二占空比驱动激光二级管工作。
优选地，所述控制方法还包括：
当所述激光二极管的工作时间超过第二时间阈值时，以第三占空比驱动激光二级管工作，其中，第二时间阈值大于第一时间阈值，第三占空比小于所述第二占空比。在本步骤中，不改变电压，进一步降低占空比。
当具有上述激光二极管控制系统的仪器关机重新启动时，所述计时单元初始化。
优选地，所述第一驱动电压为7.3V～8.0V；所述第一占空比为85％～95％；所述第一时间阈值为50～70分钟；所述第二驱动电压为6.5V～7.3V；所述第二占空比为75％-85％；所述第二时间阈值为80～100分钟；所述第三占空比为65％-75％。
进一步优选地，所述第一驱动电压为7.7V；所述第一占空比为90％；所述第一时间阈值T1为60分钟；所述第二驱动电压为6.9V；所述第二占空比为80％；所述第二时间阈值T2为90分钟；所述第三占空比为70％。以上述参数控制激光二级管时，其功耗与时间的关系与现有技术(一直以第一驱动电压和第一占空比驱动激光二极管工作)的对比如图5所示。从中可以毫无疑义得看出，采用本申请的技术方案后，激光二级管的功耗显著降低。
本发明还提供了一包括上述控制系统激光仪器，所述激光仪器可以为激光准直仪、激光投线仪等。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种激光二极管的控制方法，其特征在于，包括：
以第一驱动电压和第一占空比驱动激光二级管开始工作；
获取所述激光二级管的工作时间；
当所述激光二极管的工作时间超过第一时间阈值时，以第二驱动电压和第二占空比驱动激光二级管工作，其中，所述第二驱动电压小于所述第一驱动电压，且/或，所述第二占空比小于所述第一占空比。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述控制方法还包括：
当所述激光二极管的工作时间超过第二时间阈值时，以第三占空比驱动激光二级管工作，其中，第二时间阈值大于第一时间阈值，第三占空比小于所述第二占空比。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
所述第一驱动电压为7.3V～8.0V；
所述第一占空比为85％～95％；
所述第一时间阈值为50～70分钟；
所述第二驱动电压为6.5V～7.3V；
所述第二占空比为75％-85％；
所述第二时间阈值为80～100分钟；
所述第三占空比为65％-75％。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
所述第一驱动电压为7.7V；
所述第一占空比为90％；
所述第一时间阈值为60分钟；
所述第二驱动电压为6.9V；
所述第二占空比为80％；
所述第二时间阈值为90分钟；
所述第三占空比为70％。
5.一种激光二极管的控制系统，其特征在于，包括
电压控制单元，与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的驱动电压；
占空比控制单元，与所述激光二极管连接，用于改变激光二极管的占空比；
计时单元，用于获取激光二极管持续工作的时间；
控制单元，与所述电压控制单元、占空比控制单元和计时单元连接，用于根据激光二极管持续工作的时间，改变激光二极管的驱动电压和/或占空比。
6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，
所述电压控制单元包括DCDC电压转换模块；
所述DCDC电压转换模块的VOUT端连接激光二极管；
所述DCDC电压转换模块的FB端通过第一电阻连接VOUT端，通过第二电阻接地，通过第三电阻连接一开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端连接控制单元。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，
所述开关管为NMOS管，所述NMOS管的漏极连接第三电阻，源极接地，栅极连接控制单元。
8.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，
所述控制单元为MCU，所述计时单元为MCU上的定时器。
9.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，
所述占空比控制单元为PWM驱动电路。
10.一种激光仪器，其特征在于，包括如权利要求5-9中任一项所述的控制系统。
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