HAYASHI 林时计近红外光纤 LED 光源装置工作原理

该系列属于 Luminar Ace 平台 LA‑HDF‑IR 机型，整套设备由主机驱动电路、近红外 LED 发光模组、光学耦合镜片组、内置滤光组件、光纤接口、散热温控模块共同组成，依靠电致发光、光学耦合、光纤全反射传导、闭环调光温控整套流程完成近红外光输出，实现主机发热与出光工位分离的冷光照明效果。

一、电光转换发光原理

主机通电之后，驱动电路输出恒定电流供给定制单波长近红外 LED 芯片，依靠半导体电致发光效应输出对应峰值近红外光，如 1060nm、1300nm、1550nm。LED 芯片焊接在高导热金属基座，芯片工作产生的绝大部分热量留在主机内部，不会跟随光线向外传输。机型内部配置专用长波通滤光片，直接滤除 780nm 以下可见光波段，只保留目标近红外波段，减少杂散光，降低成像噪声，不需要外部额外加装滤镜。

二、光路耦合汇聚流程

LED 发出的发散红外光束，先经过准直透镜，把发散光线整理成近似平行光束，再通过匀光镜片消除芯片固有的明暗纹理，改善光斑均匀度。之后光束进入二级聚光透镜，收拢压缩光束，精准聚焦投射到光纤束的入射端面，光耦合效率，降低光损耗。整套耦合光路出厂完成校准，保证光束对准光纤芯部，避免偏移造成照度下降。

三、光纤导光输出原理

汇聚完成的近红外光进入多模光纤束，依靠光纤芯层与包层之间的全内反射效应，光线在光纤内部不断反射向前传输，将光远距离输送到设备输出端。热量留在光源主机，光纤末端只输出光能量，工件侧温升很低，实现冷光输出。光纤输出端可搭配环形头、聚光镜、准直镜，改变光斑形态、照射角度，适配不同检测工位。

四、调光与电控工作逻辑

设备具备两种调光路径，机身旋钮手动调节，DC0‑5V 模拟信号、RS232 串口远程通讯控制，对接 PLC、视觉系统。采用恒流驱动模式，通过调整 LED 工作电流实现亮度 256 级线性调节，调光过程光谱不会发生偏移，无频闪，适配高速相机连续采集图像。部分机型搭载光反馈机制，补偿 LED 长期使用带来的光衰，维持输出照度稳定。

五、散热与保护工作机制

LED 芯片工作会持续升温，温度升高会造成波长漂移、光衰加速。大功率 IR 型号采用强制风冷散热，热量由导热基座传导至散热鳍片，风扇带走机身内部热量；部分型号采用自然散热，满足无尘车间低震动需求。机身内置温度传感器实时监测腔体温度，出现过热、过流故障时，设备自动降功率或者停机保护，保护 LED 芯片与光学镜片，延长整机使用寿命。

整套完整工作流程概括

通电驱动→近红外 LED 芯片电致发光→滤光片剔除可见光干扰→透镜组准直匀光聚光→光束耦合进入光纤端面→光纤全反射传导光线→光纤末端输出纯净近红外冷光；同时温控电路实时控温，驱动电路完成手动 / 远程调光，保障长时间输出稳定。