一种智能型多波长LED荧光显微镜光源的制作方法

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种利用LED发光芯片发出不同波长光源的器械。

背景技术：

荧光显微镜是利用特定波长的光照射被检物体产生荧光进行镜检的显微光学观测技术。近年来随着荧光显微技术的不断发展，渐渐涌现出了如全内反射、激光共聚焦及超分辨等新一代荧光显微镜，其在生命科学、环境科学、化学等研究中发挥着不可替代的作用。荧光激发光源作为荧光显微镜的最重要的组成部分，常见有高压汞灯、氙灯、LED灯及激光。然而，高压汞灯光源波长主要集中在紫外部分，可见光部分光源强度低，耗能高，体积笨重，发热严重且使用寿命短。氙灯光源波长分布比较接近日光灯，寿命比汞灯更长，但是启动慢，体积大且发热严重，造价高昂。LED灯能耗更低，响应快，波长均匀，使用寿命成倍提高。然而这三种灯作为激发光源都需要滤光片，大大提高了显微镜的制作成本。激光作为新型的激发光源，强度高，纯度好，光均匀性较强。但是一个显微镜往往需要配备多个波长的激光器，造价太高。

技术实现要素：

本发明目的在于，针对现有技术中使用中的不足的情况，本发明提供一种智能型多波长LED荧光显微镜光源，该光源由开关、电动马达、LED发光芯片、电位计、移动电阻、单片机、电源线插口、USB输出端口、扩散透镜、聚焦透镜、光纤接口、控制面板、壳体和阵列固定器组成，该光源纯度高、均匀性较好且输出强度高，可以电脑控制。相比较同类产品：具备了能耗低、寿命长、多波长、光强度高且纯度好、体积小等优点，同时它相比激光器来说，成本低廉，不需要滤光片。且可以计算机控制，智能化程度高。由于其不需要滤光片就可以输出多种单色波长光，制作简单，易操作，造价低，更易于批量生产，具有较好的市场前景。

本发明所述的一种智能型多波长LED荧光显微镜光源，该显微镜光源由开关、电动马达、LED发光芯片、电位计、移动电阻、单片机、电源线插口、USB输出端口、扩散透镜、聚焦透镜、光纤接口、控制面板、壳体和阵列固定器组成，沿阵列固定器(14)的侧面分别固定不同波长的LED发光芯片(3)，将阵列固定器(14)固定在电动马达(2)上，并与电位计(4)连接，在壳体(13)内分别固定有单片机(6)、阵列固定器(14)、扩散透镜(9)和聚焦透镜(10)，单片机(6)分别与电动马达(2)、电位计(4)、移动电阻(5)和控制面板(12)串接，单片机(6)通过USB输出端口(8)与计算机连接，在壳体(13)的一端分别设有光纤接口(11)和开关(1)，控制面板(12)上的按钮和旋钮分别控制输出光源的波长和光强度，壳体(13)内一侧设有扩散透镜(9)，使LED发光芯片(3)发出来的光更加均匀，在扩散透镜(9)的一侧固定聚集透镜(10)，将光源最大限度地通过光纤接口(11)导入到光纤里面，减少光的损失。

所述的不同波长的LED发光芯片(3)是由多个具有特定波长的LED焊接到印刷电路板PCB上制成的，然后将若干个电路板固定到具有N个侧面的阵列固定器(14)上。

所述的电位计(4)作为角位置编码器，与电动马达(2)控制阵列固定器(14)的转动，实现对不同波长LED发光芯片(3)光源的选择。

单片机(6)存储的脉冲调制通过电压的控制用来调制LED发光芯片(3)光源的强度，一个N通道的金属氧化物场效应晶体管用作每个LED发光芯片(3)的开关。

输出光源的波长及强度通过计算机控制运行；或通过控制面板(12)进行手动控制。

本发明所述的一种智能型多波长LED荧光显微镜光源，该光源采用单个波长220V交流电源供电光源，六个不同波长的LED发光芯片(3)构成常用的光源需求。壳体(13)内设置的单片机(6)通过USB输出端口(8)，与计算机进行连接，存储并运行来自计算机上的程序指令，并通过计算机进行控制；单片机(6)PIC18F4550存储的脉冲调制(PWM)通过电压的控制可以用来调制LED发光芯片(3)光源的强度，一个N通道的金属氧化物场效应晶体管用作每个LED发光芯片(3)的开关；电位计(4)和电动马达(2)控制六棱柱阵列固定器(14)的转动，壳体(13)外部设置有一移动的控制面板(12)，通过控制面板(12)上的按键可以用来切换不同波长的阵列光源，控制面板(12)上的旋钮可以调节光源的亮度。壳体(13)一侧设有扩散透镜(9)，使LED发光芯片(3)发出来的光更加均匀，扩散透镜(9)一侧固定聚集透镜(10)，将光源最大限度地通过光纤接口(11)导入到光纤里面，减少光的损失。

本发明所述的一种智能型多波长LED荧光显微镜光源，其优势：

(1)本发明是利用单波长的LED发光芯片，不需要滤光片，光输出强度高，光纯度高，由于加有扩散镜，光比较均匀，波长种类多，应用范围广。

(2)本发明采用单片机PIC18F4550作为控制器，通过USB输出端口，由计算机控制，六棱柱阵列固定器的转动由程序控制，智能化程度高。

(3)制作简单，操作方便，体积小，使用寿命长，成本低。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明多波长LED发光芯片示意图；

图3为本发明多波长LED发光芯片俯视图；

图4为本发明电路示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种智能型多波长LED荧光显微镜光源，该显微镜光源由开关、电动马达、LED发光芯片、电位计、移动电阻、单片机、电源线插口、USB输出端口、扩散透镜、聚焦透镜、光纤接口、控制面板、壳体和阵列固定器组成，首先选取若干个发射波长为375nm的LED发光芯片3焊接到PBD上，然后将PBD固定到具有N个侧面固定器14上，于是375nm的LED发光芯片3光源制作完成；同样的方法，分别制作波长为450nm、525nm、590nm、690nm、780nm的LED发光芯片3光源，然后沿阵列固定器14的侧面将这六种LED发光芯片3分别固定到阵列固定器14的六个侧面上如图2所示，在壳体13内分别固定有单片机6、阵列固定器14、扩散透镜9和聚焦透镜10，单片机6分别与电动马达2、电位计4、移动电阻5和控制面板12串接，电位计4作为角位置编码器，与电动马达2控制固定器14的转动，实现对不同波长LED发光芯片3光源的选择；单片机6通过USB输出端口8与计算机连接，单片机6存储的脉冲调制通过电压的控制用来调制LED发光芯片3光源的强度，一个N通道的金属氧化物场效应晶体管用作每个LED发光芯片3的开关；在壳体13的一端分别设有光纤接口11和开关1，控制面板12上的按钮和旋钮分别控制输出光源的波长和光强度，输出光源的波长及强度通过计算机控制运行，或通过控制面板12进行手动控制；

在使用时，光纤一端接入到光纤接口11，另一端安装到显微镜的光源输入口，电源连接220v交流电源，按下电源开关1，启动光源，此时LED阵列上的发光芯片3发出的光就会通过光纤导接口11入到显微镜中，从而到达样品表面；375nm对应的是紫外激发光源，450nm对应的是蓝光激发光源，525nm对应的是绿光激发光源，590nm对应的是黄光激发光源，690nm对应的是红光激发光源，780nm对应的是近红外激发光源；根据样品所需的激发光从而选择不同的激发波长；控制面板12上有6个按键，1个旋钮，6个按键上面依次标有375nm、450nm、525nm、590nm、690nm、780nm，当样品需要用紫外光激发的时候，就按下标有375nm的按键；当样品需要蓝光激发的时候，就按一下标有450nm的按键；当样品需要绿光激发的时候，就按下标有520nm的按键；当样品需要黄光激发的时候，就按下标有590nm的按键；当样品需要红光激发的时候，就按下标有690nm的按键；当样品需要近红外光激发的时候，就按下标有780nm的按键；该光源由电脑控制进行光源波长的选择，或通过控制面板12进行手动控制光源波长的选择。

相比较同类的LED光源来说，与普通的LED光源相比，本发明不需要加装滤光片，其结构简单，并且光源波长单一，光纯度好且强度高，当激发样品的时候，将产生更清晰、明亮的荧光图像，由于是单个波长，所以不会造成自发荧光的产生，显著提高了成像质量。

与激光器相比，本发明造价低廉，由于一种激光器只能发出一种波长的光，可是根据不同样品激发波长不同，往往需要配备多种波长的激光器，造价太过昂贵。然而本发明一个装置就可以发射多种波长的光源，完全可以取代激光器，大大地降低了成本，耗能更低，使用寿命更长。

与汞灯、氙灯相比，不需要加装滤光片，况且汞灯、氙灯等发光时放出大量的热，能量利用率低，波段太宽，分布不均匀，不能做到单色波长，因此会产生大量的自发荧光，严重影响了成像质量。然而本发明却完美地规避了这些不足，耗能低、使用寿命长，体积小，光源纯度高，自发荧光少。