CN103712125A - 光源模块以及分析样品的分析仪器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用在分析至少一种样品（114）的分析仪器（112）中的光源模块（110）。该光源模块（110）包含至少一个发光二极管（LED，118）、和适合引导和成形该发光二极管（118）发出的光（122）的至少一根光导棒（120）。该光源模块（110）进一步包含至少一个存储器件（126）。该存储器件（126）其中存储着至少一个驱动参数集（128），用于以形成该光源模块（110）提供的光（122）的所希望发射性质的方式驱动该发光二极管（118）。

Description

光源模块以及分析样品的分析仪器
技术领域
本发明涉及光源模块、分析仪器、分析系统以及修改用于分析至少一种样品的分析仪器的方法。按照本发明的光源模块和分析仪器可以优选地用在分析生物样品的领域中，优选地用在体外诊断（IVD）的领域中，例如，用于分析像血液、尿液、唾液、组织液或其他体液那样的人体的样品。
背景技术
在分析学的现有技术中，特别是用于分析生物样品，众所周知，分析仪依靠像，例如，氙气灯和卤素灯那样强烈但耗电的光源来工作。那些光源不仅需要能量，而且只有相当有限的寿命。在分析领域中使用发光二极管（在下文中也称为LED）也是众所周知的，但可用强度往往不足。这对于取代市场上的分析仪器中的强光源尤其具有挑战性。
尤其是荧光测量需要高照射强度来提供足够大荧光输出。
也叫做单色LED的窄带LED是普遍的，丝毫不亚于白色LED。单色LED有时用作单照射源，有时用在多个不同LED的组件中。白色LED通常基于与荧光染料结合的蓝色LED或UV（紫外）LED。但是，在许多情况下，白色LED不是真正的白色或日光的白色，因为更确切地说，它们的光是两个峰，具体地，蓝色和黄色的组合。因此，在获得更亮和更白LED的尝试中，荧光团（例如，磷光体）的发展进步很快。
在US5,271,079中，公开了一种具有光纤输出的混光设备。该混光设备包括将光供给混合棒的多个光源。该混合棒将光混合在一起，并将其供给多条输出光纤。
但是，如在现有技术中众所周知的光源和分析至少一种样品的分析仪器呈现一些严重的缺点和不足。例如，在现有技术中众所周知的许多分析仪器中的光源具有短生命周期，例如，比分析仪器和/或光源的其他零件的生命周期短，而且零配件往往可能再也无法获得。规章要求不允许进行可能导致分析仪的其他技术要求或至少丧失所获得的数据的可再现性的硬件改变。这些规章要求和/或规章要求保护可能导致时间和/或金钱严重浪费，和/或可能导致必需修订与分析仪有关的文件的功能和可再现性。有必要在产品，例如，分析仪器的生命周期期间，使所有零配件或部件仍然可获得，以便可以继续提供服务和维修。关于包含，例如，分析模块的分析仪器，例如，分析系统，如果系统，尤其模块的所有部件都容易获得，或可用相同地工作的可替代部件替换，则赋予了这样的可继续服务性。在这种情况下，相同不仅意味着在形状和尺寸方面的相同，而且或甚至意味着在它们的发光和光成形质量方面的相同。可以认为使用卤素灯或甚至气体放电灯会满足这种要求，因为它们已经用在几代产品中几十年了。而且，在现有技术中已知的设备和方法在许多情况下牵涉到严重的能耗和/或产生环境和/或样品都想要的热量。产生的热量甚至可能影响样品中的生物进程，因此可能选成错误的分析结果。
要解决的问题
因此，本发明的目的是提供至少部分克服了从现有技术中获知的仪器的不足的光源模块、分析仪器、分析系统以及修改用于分析至少一种样品的分析仪器的方法。具体地说，应该提供随着新型LED变得可用可以适应它们的分析仪器和光源模块，但光输出和与光源模块的接口保持相同。而且，该光源模块应该设计成节能的。
发明内容
这个问题通过具有独立权利要求的特征的光源模块、分析仪器、分析系统以及修改用于分析至少一种样品的分析仪器的方法来解决。也可以相互结合实现的本发明的优选实施例公开在从属权利要求中。
如本文所使用以及在下文中，表述“包含”、“含有”或“包括”可以指部件的排他和非排他两者的列表。因此，表述“A包含B”、“A含有B”或“A包括B”可以指A只由B组成而没有任何其他部件的状况和除了B之外，A还包含一个或多个进一步的部件或构件的状况两者。
在本发明的第一方面中，公开了一种用在分析至少一种样品的分析仪器中的光源模块。如本文所使用，术语“光源模块”一般指能够提供适合用在分析仪器中的光的设备。优选的是，该光源模块可以设计成可换单元，以便可以用相同类型或另一种类型的另一个光源模块替换分析仪器中的光源模块。该光源模块优选地可以适合用在按照ISO（国际标准化组织）和FDA（美国食品和药物管理局）规章认证了或应该能够被认证和/或批准的分析仪器中。
如本文所使用，术语“分析仪器”指的是能够分析至少一种样品，优选的是至少一种生物样品的设备。该分析仪器可以是生物分析仪器和/或分析系统。最优选的是，该分析仪器可以是IVD（体外诊断）分析仪。该光源模块和/或包含至少一个这样的光源模块的分析仪器可以被设计成照射至少一种样品，优选的是照射至少一种生物样品。术语“分析”可以包含样品的定量和/或定性分析，样品的成像和/或像定性和/或定量检测那样，样品中的分析物的检测，譬如，如果分析物存在于样品之中，则只有检测。该分析可以选自由如下组成的群组：样品的成像；样品的光谱学；用光激发样品；以及用光任意改变样品的样品分析（譬如，样品的化学成分的光致改变）。该样品可以选自由如下组成的群组：生物样品；像人类或动物的身体组织的样品那样的医学样品；人造样品；环境样品；化学样品；生物样品与试剂或任何辅助物质的混合物。但是，另外或可替代地，可以使用其他类型的样品。该样品可以包含像血液、尿液、唾液、组织液和/或其他体液那样的人体的至少一种样品。该样品可以包含至少一种分析物，例如，至少一种生物分析物，优选的是几种生物分析物。
随着质量越来越高和数量越来越大，例如，在LED发出的光的功率方面，不仅仅是白色LED，它们提供了，例如，也具有比像卤素或氙气光源那样的光源长得多的寿命的几乎所有以前已知光源的廉价和可靠替代品。从一代LED到下一代LED的改进步伐既大又快。LED光源往往被设计成包括一个或多个LED以及初级光学系统的模块。初级光学系统通常包含一个或多个透镜，例如，塑料透镜、菲涅耳（Fresnel）透镜和/或玻璃透镜、和锥形光导棒或柔性波导，例如，纤维束或单根塑料纤维。
LED，尤其白色LED通常具有相当短的生命周期，例如，与分析仪器的其他零件的生命周期相比。但是，随着技术的进步，当前类型的LED，例如，白色LED可能迅速被新的器型取代，因此可能不再可从市场上获得。尤其，由于像使用磷化合物的白色LED那样的白色发光二极管（白色LED）的发展，现有的LED器型在市场上往往和在短期之后被提供更高功率和更大光输出的更新器型取代。因此，以前使用的器型不再生产，因此再也无法获得。由于规章要求不允许进行可能导致分析仪的其他技术要求或至少丧失所获得的数据的可再现性的硬件改变，所以特定LED器型的这种短期可用性尤其在分析仪器，例如，IVD（体外诊断）分析仪的生命周期期间可能会导致一些问题。当将LED用在现代分析仪器，例如，医疗分析仪和/或仪器中时，不仅光的强度和质量需要满足要求，而且有必要保证在仪器的生命周期期间，例如，LED可以得到替换。这是一种特殊挑战，因为LED本身只有很短的生命周期，以及因为它们经常被更强、更亮或要不然更好的后继者踢出市场。
更进一步，这样的LED发光一般都是未聚焦的。LED模块往往包括将成形和向感兴趣区引导光的廉价透镜或集成锥形光导棒。在大多数情况下，这种初级光学系统可能是不够的，因为只束缚某个部分的光。而且，可从现有技术中获知的用于这样设备的透镜的质量以及它们的位置的机械容限都满足不了分析设备，例如，分析仪器的要求。光导棒在多数情况下是标准化的，未考虑到LED的形状或尺寸，或次级光学系统的要求。有时，将光导棒直接放置在LED的辐射表面上。有时，将特殊设计塑料透镜放置在LED与该棒之间。无论哪种方式，它们通常都被选成比光束的展度宽。由于光导棒往往满足不了系统，例如，分析系统和/或分析仪器的光学要求，所以在LED本身不可以它们的原始形式使用的情况下，往往需要拆散它们以便获取LED。如果光导棒的晶面相对于LED的辐射表面的几何包络来说太小，则会引起明显的耦合损失。但是，如果晶面太大，则必须考虑相同类型的损失。在像光学分析仪那样的许多分析仪器中，由于光导棒的边界上的反射，会观察到光强的损失。如果光未完全充满位置空间，例如，晶面上的坐标，则在光的角度空间中会出现分段。例如，在光瞳面中将可看见形成像放大的晶面形状那样的网格的暗线、和在这些暗线之间的具有LED的辐射表面的形状的亮斑。如果光未完全充满光导棒的入射晶面，则反射会导致也叫做棋盘效果的暗条纹和/或暗线。如果辐射表面的范围达到前端晶面的边界，则暗线的宽度趋向于零。这可以，例如，通过随着LED被关闭观察这样的光源的锥形棒和/或通过使光源指向远处的白色墙壁容易地可视化。太小或太大的晶面或光不好地集中在晶面上引起的不想要效果描述在，例如，如下文献中：William J.Cassarly,"Recent Advances in Mixing Rods",Proc.of SPIE,Vol.7103,710307,2008。
由于白色LED通常只是准白色的，所以通常必须以达到光谱强度，或更确切地说，在特定波长或波长范围上所需的强度的方式调整它们的驱动电流。取决于蓝芯LED和带有磷光体的LED提供的双峰，这从一种器型到另一种器型差别可以非常大，尤其当需要来自两个峰之间的波长时。
在已知的应用中，这些现象通常限制了基于LED的光源在光学分析仪中的可使用性。例如，在同等宽度的波长范围上它们很少能达到卤素灯提供的强度。
如本申请公开的光源模块包含至少一个发光二极管（LED）、和适合引导和成形该LED发出的光的至少一根光导棒。该至少一个LED可以是单个LED，或可以包含多个LED。因此，该至少一个LED可以包含像一维或二维LED阵列那样的至少一个LED阵列。
该光源模块可以设计成可替换光源模块，以便可以不会不可逆地破坏光源模块和/或分析仪器地用另一个光源模块，例如，另一种光源模块替换分析仪器的光源模块。该光源模块可以是易于拆除的，像通过提供一个或多个适当安装表面、和/或适合与一个或多个适当安装表面交互的安装元件和/或分析仪器的安装元件，以便为光源模块的可替换安装创造条件那样。
该光源模块可以进一步以该光源模块可以易于卸装的方式设计，例如，通过打开像至少一个螺钉和/或门闩那样的至少一个安装元件。该光源模块可以以这样的方式设计，即可以不会改变该光源模块提供的光地更换该光源模块。
该光源模块和/或LED可以设计成零配件和/或可以是零配件。该光源模块可以优选地利用像配备在光源模块侧和/或分析仪器侧的一个或多个上述安装元件那样的一个或多个可逆连接件与分析仪器连接。该可逆连接件可以是可以不破坏该连接件地打开和/或闭合的连接件，例如，螺钉和/或门闩。举例来说，可以使用一个或多个压入配合和/或一个或多个形状配合安装元件。
术语“光”如本文所使用，可以包含所有类型的电磁波，例如，可见光、紫外（UV）光和/或红外（IR）光，最优选的是可见光。术语“光”如本文所使用，可以是或可以包含所有类型的光，例如，像激光那样的相干光和/或优选的是，非相干光。
除了至少一个LED之外，该光源模块可以包含一个或多个附加光源。因此，该光源模块另外可以包含至少一个激活二极管和/或至少一种其他类型的光源。
如本文所使用，术语“光导棒”一般指像通过内全反射那样，能够引导光的器件。优选的是，该光导棒可以是能够转换相空间的维度的器件。最优选的是，该光导棒可以是将LED发出的光转换成具有像在棒的输入端上光的均匀输出、均匀强度分布和限定良好角分布的一种或多种那样均匀性质的光的器件。该光导棒也许能够混合LED发出的光，例如，针对不同光成分，例如，不同频率成分、具有不同传播方向的光和/或由不同光源或发光元件发出的光。该光导棒可以将呈现非均匀模式，例如，厄米-高斯（Hermite-Gaussian）模式的光转换成具有均匀和/或匀称横向强度分布。
优选的是，如上所讨论，该光导棒可以通过光导棒内的多全反射来引导光。该光导棒可以适用于，例如，通过该光导棒的几何形状形成出射光来成形光。
该光导棒可以由适用于满足上述光导性质的任意材料制成。举例来说，该光导棒可以完全或部分由像如下的一种或多种那样的光学透明材料制成：玻璃材料、石英材料、像光学透明聚合物材料那样的光学透明塑料材料。最优选的是，该光导棒完全或部分由刚性材料制成。
该光导棒一般可以具有适用于满足光导性质的任意几何形状。该光导棒的几何形状优选地可以选自由如下组成的群组：柱体；锥体；立方体；棱柱；柔性柱体；以及锥形几何形状，例如，平截头体的几何形状。最优选的是，该光导棒可以具有带有立方体或矩形底座的平截头体的几何形状。例如，如下面的文献所述，该光导棒可以设计成混合棒：William J.Cassarly,"RecentAdvances in Mixing Rods",Proc.of SPIE,Vol.7103,710307,2008。
该光源模块可以进一步包含至少一个控制单元。该控制单元可以是适用于控制和/或驱动光源模块和/或分析仪器和/或LED的器件。该控制单元可以安排成与LED至少部分隔开。优选的是，该控制单元在更换光源模块期间可以保留在光源模块内。
因此，在一个实施例中，至少一个控制单元是光源模块的组成部分。举例来说，该控制单元可以做在光源模块的外壳内。因此，当更换光源模块时，也更换该控制单元。因此，在这个实施例中，当用第二光源模块替换分析仪器的第一光源模块时，形成第一光源模块的组成部分的第一控制单元也被形成第二光源模块的组成部分的第二控制单元替换。因此，在这个实施例中，也更换了与光源模块有关的信息。从而，光源模块的替换可能不会影响分析仪器的其他零件，因此，当替换光源模块时，可能不需要修改和/或变更分析仪器的其他零件（或只要细微变更）。
该控制单元可以包含至少一台计算机和/或至少一个电连接器和/或至少一个信号连接器，优选的是，至少一条电线和/或至少一个接口，例如，用于与光源模块和/或分析仪器的各部件连接。该控制单元可以包含，例如，用户接口，其中该用户接口可以提供由用户和/或通过像计算机那样的另一种控制元件控制光源模块、LED和/或分析仪器的可能性。
该控制单元可以包含或可以连接至像监视器、键盘、触摸屏和控制按钮的至少一种那样的至少一种用户接口，例如，以便由用户控制光源模块和/或分析仪器和/或LED。该控制单元可以包含选自由如下组成的群组的至少一个元件：至少一个存储单元；像至少一个电流源和/或至少一个电压源那样的至少一个电源；至少一个用户接口；至少一个计算器；至少一台计算机；至少一个软件；至少一个PID（比例-积分-微分）控制器；控制光源模块和/或LED发出的光的功率的至少一个功率计；例如，控制光源模块和/或LED发出的光的频率的至少一个波长计；以及，例如，优选地使用至少一个光谱方法锁定光源模块和/或LED发出的光的频率的至少一个锁频器。
该控制单元还可以设计成相互独立地控制多个光源模块和/或多个LED，例如，以便分开接通或断开几个LED。
该光源模块进一步包含至少一个存储器件。在该光源模块包含上述至少一个控制单元的情况下，该存储器件可以是控制单元的一部分，以便该控制单元包含至少一个存储器件。另外或可替代地，该至少一个存储器件可以独立于至少一个可选控制单元地安排。因此，该光源模块像通过将光源模块设计成只有至少一个存储器件的纯被动器件那样，一般可以设计成没有具有计算能力和/或控制能力的任何控制单元，在该至少一个存储器件上存储着至少一个驱动参数集。在这种情况下，优选的是，该分析仪器可以像经由诸如电缆的至少一个接口那样，访问存储在光源模块的至少一个存储器件中的至少一个驱动参数集。因此，分析仪器的至少一个可选数据处理设备可以访问存储在存储器件中的数据，如至少一个驱动参数集。
该存储器件上面可以存储至少一个LED和/或至少一个光源模块的一个、多个或所有相关方面的数据。该至少一个存储器件优选地可以包含至少一个电可编程存储器件，和/或可以是像可以是光源模块的可选控制单元的一部分、像至少一台计算机那样的至少一个电可编程设备的一部分。该至少一个存储器件可以包含至少一个只读存储器件（ROM）、至少一个随机访问存储器件（RAM）、和/或像至少一个PROM（可编程只读存储器）、至少一个EPROM（电可编程只读存储器）和/或至少一个EEPROM（电可编程和可擦除只读存储器）那样的至少一个可编程存储器件。该至少一个存储器件可以包含至少一个易失性存储器件和/或至少一个非易失性存储器件。如本文使用的存储器件是能够像以数字格式那样在其中存储至少一个驱动参数集的电子存储器件。该存储器件可以是在至少一个光源模块中实现的纯被动存储器件。另外或可替代地，该存储器件可以是像至少一个易失性和/或至少一个非易失性数据存储设备那样的至少一个计算机数据存储设备的一部分，或可以在其中实现。该计算机数据存储设备可以包含在可选控制单元中，该可选控制单元本身可以是或可以包含一台或多台计算机，和/或可以是一台或多台计算机或其他类型的数据处理设备的一部分。因此，如上所概述，该至少一个存储器件也可以是纯被动数据存储设备，以及该光源模块可以被设计成没有它自己的控制选项的被动模块。优选的是，在这种情况下，以及在其他实施例中，如上所讨论，该分析仪器可以包含独立于光源模块安排的至少一个数据处理设备，该至少一个数据处理设备可以像经由至少一个接口那样访问存储在存储器件中的数据。
因此，一般说来，该分析仪器可以包含至少一个数据处理设备，该至少一个数据处理设备优选地被设计成起该分析仪器的控制器的作用。因此，该至少一个数据处理设备也许能够控制该分析仪器的一种或多种分析功能。作为该分析仪器的这些一种或多种分析功能的一部分，该数据处理设备也可以控制该光源模块的一种或多种功能。为此，该数据处理设备可以读取存储在存储器件中的一个或多个参数集，并且可以依照这些参数集控制光源模块。
该存储器件在其中存储着以形成光源模块提供的光的所希望发射性质的方式驱动LED的至少一个驱动参数集。可以将至少一个驱动参数集存储在该存储器件上。
除了使用存储在存储器件上的至少一个驱动参数集之外，可以像经由从外部设备传输数据那样经由至少一个接口，和/或像通过用户人工插入一个或多个进一步驱动参数集那样人工地提供一个或多个进一步驱动参数集。
该存储器件如上所概述，在其中存储着以形成光源模块提供的光的所希望发射性质的方式驱动LED的至少一个驱动参数集。该驱动参数集可以是或可以包含，例如，至少一种参数设置、至少一种驱动设置和/或至少一个驱动集。优选的是，该存储器件可以存储至少一个驱动参数集，其中该驱动参数集可以是为支持LED而提供的。可以将至少一个驱动参数集独立于其他驱动参数集地装载在该存储器件上或删除。该存储器件可以以独立地将至少一个驱动参数集装载和/或存储在存储器件上，和/或从存储器件中删除的方式安排。该可选控制单元和/或该存储器件也许能够生成和/或选择多个驱动参数集当中的至少一个新驱动参数集，例如，通过至少一次模拟和/或计算，例如，通过来自用户的至少一个信息。
该驱动参数集如本文所使用，可以是，例如，包含至少两个信息单元的一组数据。每个驱动参数集可以包含有关如何驱动至少一个LED的至少一个信息，例如，取决于LED的类型和/或取决于应用，例如，取决于要分析的样品和/或取决于分析方法。
每个驱动参数集可以提供适用于以形成光源模块和/或LED提供的光的所希望发射性质的方式驱动光源模块的驱动条件。该驱动条件可以包含有关如何驱动光源模块和/或LED的信息。该驱动条件可以包含选自由如下组成的群组的至少一种数量：光源模块和/或LED的驱动电流；光源模块和/或LED的驱动电压；光源模块和/或LED的频率标准；光源模块和/或LED的温度；功率；总功率的百分比；衰减；滤波；以及电源功率；该驱动条件，例如，可以包含，例如，给出LED发出的光随时间的所希望频率演化和/或功率演化的至少一条斜线。每个驱动参数集可以为LED提供至少一个信息、至少一个命令和/或至少一条指令。另外或可替代地，该驱动参数集（或在提供多个驱动参数集的情况下，多个驱动参数集的至少一个驱动参数集）可以控制如下的一种或多种：光源模块提供的光的功率；光源模块提供的光的频率；光源模块提供的光的至少一个频带；以及作为光的频率的函数的光源模块提供的光的强度分布。另外或可替代地，该驱动参数集可以包含通过时间分段驱动在各自时间分段内提供适合用在分析仪器中的光的光源模块的至少一个定时程序。在时间分段中的光的强度可能不同，使得在预定频带内将每个时间分段内的特定强度提供给分析仪器。举例来说，可以提供在第一频带内提供第一预定强度的第一时间分段，以及可以提供在第二频带内提供第二预定强度的至少一个第二时间分段。
术语“所希望发射性质”如本文所使用，一般可以指一种或多种预定发射性质，和/或可以指，例如，可由用户，例如，经由用户接口选择的可选发射性质。该所希望发射性质可以是LED发出的光的性质。该所希望发射性质可以包含至少一种物理和/或化学性质。该所希望发射性质可以包含至少一种输出功率、至少一种输出频率、至少一种输出波长和/或至少一个束形。
该存储器件像通过存储在其中那样，可以为光源模块的不同应用存储至少两个不同驱动参数集。因此，可以提供有关光源模块的可能应用的高度灵活性，以及可以将相同光源模块用于不同类型的应用。
该存储器件在其中存储着至少一个驱动参数集可以包含在生产光源模块期间已经将至少一个驱动参数集存储在存储器件中的可能性和/或在使用光源模块之前将驱动参数集装载到存储器件中的可能性两者。可以在使用之前调整该驱动参数集和/或驱动条件。
该LED如上所概述以及如下所更详细概述，可以由单个发光元件组成，或可以包含像LED阵列那样的多个发光元件。在包含两个或更多个发光元件的情况下，该至少一个驱动参数集可以包含至少两个驱动参数集，其中该驱动参数集包含至少两个发光元件的各自驱动参数。
该光源模块可以优选地包含至少一个白色LED和/或至少一个LED阵列。该LED可以是或可以包含无机LED。但是，另外或可替代地，该LED可以是或可以包含有机LED。该LED可以由半导体材料的芯片组成或可以包含半导体材料的至少一个芯片，其中该半导体材料可以掺有至少一种杂质以形成至少一个p-n结。该LED也许能够以至少一个光子，优选的是光的形式释放能量。该LED可以包含至少一个表面平坦未覆盖半导体芯片，其中可以与表面垂直地和与侧面成几度角地，例如，成锥形地发出光。可替代地，该LED可以是覆盖LED，例如，被至少一层透明或有色塑料壳和/或像至少一个塑料圆顶或塑料透镜那样的至少一个初级光学元件覆盖。
该白色LED可以是发出三基色，优选的是红色、绿色和蓝色的单独LED，其中所有颜色可以混合在一起形成白光。该白色LED可替代地可以是带有像至少一种黄色磷光体那样的至少一种光转换材料的蓝色LED和/或UV LED。该白色LED可以是具有宽谱，优选的是具有宽频谱，最优选的是具有比通常LED宽的宽频谱的LED。可替代地，该LED可以是单色LED，例如，该LED可以是有机发光二极管（OLED）和/或量子点LED。该LED可以包含用于冷却的至少一个散热器和/或至少一个温度控制器。该温度控制器可以包含至少一个加热单元和/或至少一个冷却单元。该LED阵列可以是像以1维或2维模式，譬如，以1维或2维矩阵排列的一组相同或不同LED那样的一组不止一个LED和/或不止一个白色LED。该LED阵列可以进一步包含像至少一个电路板或集成电路那样的至少一个衬底，其中该LED被安排在该至少一个衬底上和/或被集成在该至少一个衬底中。该LED阵列还可以包含至少一个LED和至少一个白色LED的混合体。该LED阵列还可以包含具有相同颜色，例如，以便获取更高最大输出功率的LED和/或白色LED。优选的是，该LED阵列可以包含不同LED，例如，不同颜色LED。如上所讨论，LED阵列的每个LED和/或每个白色LED可以通过至少一个可选控制单元和/或通过分析仪器的至少一个可选数据处理设备分开控制。可以将至少两个LED组合成阵列内的一组LED，其中每组LED可以通过可选控制单元和/或通过分析仪器的至少一个可选数据处理设备分开控制。最优选的是，可以与LED阵列中的其他LED和/或他组LED分开地接通或断开至少一个LED和/或至少一组LED。LED阵列中的LED和/或LED集合可以以任意形状和/或以任意几何秩序排列。例如，LED阵列中的LED和/或LED集合可以以至少一行形式和/或以至少一种至少部分圆形排列方式来排列。在本发明中，可以只使用，例如，使用至少一个滤波器选择的特定测量波长或波段。
该光源模块可以进一步包含适合向LED提供电力的至少一个电源。该电源可以是能够向LED和/或光源模块的其他零件提供电流和/或电压的器件。该电源可以是连续电源和/或脉冲电源。该电源可以包含至少一个脉冲宽度调制器和/或至少一个波形发生器，以便提供随时间变化的电力。可替代地或另外，该电源可以适用于向LED和/或光源模块提供恒定电力。该电源可以适用于按照可选控制单元的至少一个命令，按照分析仪器的可选数据处理设备的至少一个命令，和/或按照至少一个驱动参数集向LED提供电力。该电源可以通过至少一条电缆和/或通过至少一个连接件与LED连接。
在一个实施例中，包含在存储器件中的驱动参数集可以包含有关一种特定类型或器型的LED的一个驱动参数集。在另一个实施例中，包含在存储器件中的驱动参数集可以包含有关至少两种不同类型或器型的LED的至少两个不同驱动参数集。该驱动参数集可以包含每种LED至少一个驱动参数集。不同类型的LED可以在它们的光的所希望发射性质所需的电力方面相互有偏差，和/或可以在来自可选控制单元和/或来自分析仪器的可选数据处理设备的所需的不同命令方面相互有偏差，以便提供所希望发射性质。
LED的类型可以包含像，例如，不同类型LED，例如，不同颜色LED、不同LED阵列，例如，包含LED的不同组合、和/或包含不同材料和/或不同发光机制的LED那样的不同种类LED。
该发射性质可以选自由如下组成的群组：光源模块提供的光的功率；光源模块提供的光的频率和/或波长；光源模块提供的光的至少一个频带和/或波段；以及光源模块提供的光的空间发射特性。该光源模块提供的光的功率可以是功率，例如，光强、和/或随时间的平均功率。该光的功率可以总功率和/或功率密度。该光的功率可以是像每秒那样，LED单位时间发出的光子数和LED单位时间发出的所有光子的总能量。该光的频率可以是单个频率、频谱、频率的随时间演化和/或频谱的随时间演化。该频带可以是光的频谱的至少一部分。该空间发射特性可以是特征横向光模，例如，匀称光锥、厄米-高斯光模，例如，高斯束形、纵向光模、光的准直、光束的直径和/或形状、光束的方向、和/或相干性，例如，光的纵向相干性和/或横向相干性。
在一个实施例中，该至少一个驱动参数组可以包含适合驱动至少一种特定分析应用的光源模块和/或至少一个LED的一个驱动参数集。在一个可替代实施例中，该驱动参数集可以包含适合驱动至少两种不同类型分析应用的光源模块和/或至少一个LED的一个驱动参数集。该驱动参数集可以包含每种分析应用至少一个驱动参数集，优选的是每种分析应用和每种LED至少一个驱动参数集。该驱动参数集可以包含至少一种LED和/或至少一种应用与至少一个工作参数和/或至少一个驱动条件之间的至少一种属性。该驱动参数集可以至少包含特定类型LED和/或特定类型分析应用的必要电流和/或必须光波长滤波。每个驱动参数集也许能够优选的是分开地装载和/或存储到存储器件中和/或从存储器件中删除。优选的是，该存储器件可以包含每个LED至少一个各自数据集。
在进一步的实施例中，该可选控制单元可以控制至少一个定时程序以便通过时间分段驱动光源模块。每个时间分段可以在适合光源模块使用的频带内提供一种强度。在分析仪器含有一个或多个滤波元件的情况下，这可以，例如，具有相关性，其中该定时程序使光源模块的发射特性与分析仪器使用的一个或多个滤波元件的使用同步。在一个实施例中，该滤波元件包含至少一个光频选择元件。该光频选择元件优选地可以不是光源模块本身的一部分。因此，举例来说，像至少一个滤波器（例如，至少一个滤波轮）那样的至少一个可选光频选择元件可以是分析仪器的一部分。
如上所概述，该可选控制单元优选地可以适用于控制光源模块的至少一个定时程序。因此，该可选控制单元可以适用于利用多个时间分段控制定时程序，其中光源模块在至少一个第一时间分段中的发射性质不同于该光源模块在至少一个第二时间分段中的发射性质。
如上所进一步概述，该LED可以包含一个或多个发光元件。举例来说，该至少一个LED可以包含像一个、两个或更多个LED那样的一个、两个或更多个发光元件。举例来说，可以配备像LED阵列那样的多个LED。在配备多个LED的情况下，该发光元件可以具有像相同发射颜色和/或不同发射颜色那样的相同或不同发射特性和/或性质。
在至少一个LED包含多个发光元件的情况下，该可选控制单元和/或该分析仪器的至少一个数据处理设备可以适用于控制在定时程序的时间分段期间，以不同方式驱动发光元件的至少一个定时程序。因此，该可选控制单元和/或该分析仪器的至少一个数据处理设备可以控制定时程序来激活至少一个LED的两个或更多个发光元件，其中该两个或更多个发光元件发出不同频率的光。因此，举例来说，通过使用适当定时程序和通过使用多个发光元件，在定时程序的至少一个第一时间分段期间，光源模块发出的光的发射频率或发射频带不同于在至少一个第二时间分段期间光源模块发出的光的发射频率或发射频带。
该可选控制单元和/或该存储器件优选地可以包含至少一个EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）。优选的是，该可选控制单元和/或该存储器件可以包含优选的是在LED模块上、例如，LED的PCB（印刷电路板）上的至少一个EEPROM。该EEPROM优选地可以是即使断电也能够保存驱动参数集的存储器。
该光导棒可以包含锥形导光棒和线性光导棒之一。该锥形导光棒可以是朝着该光导棒的后端，例如，朝着出射晶面成锥形地变得更宽的光导棒。优选的是，该锥形光导棒可以具有带有立方体，最优选的是带有长方形底座的平截头体的几何形状。该光导棒面对LED的长方形底座可以具有比该光导棒面对次级光学系统和/或样品的长方形底座小的表面。可替代地，该光导棒面对LED的长方形底座可以具有比该光导棒面对次级光学系统和/或样品的长方形底座大的表面。两个底座的宽高比可以保持恒定，可替代地，该宽高比在两个底座之间可以不同。该锥形导光棒可以改变光的空间发射特性和/或光的直径。该线性光导棒可以是具有柱体和/或长方体的几何形状，优选的是带有具有相同几何形状和/或相同面积的底座的光导棒。该光导棒原则上可以具有任意几何形状。该光导棒可以具有棱柱，例如，均匀棱柱、柱体，例如，正圆柱体或椭圆柱体、或锥体的几何形状。该光导棒的至少一部分可以包含波纹，例如，在至少一个表面上的纵向和/或横向结构，和/或该光导棒的至少一部分可以具有粗糙表面。
该光导棒可以包含至少一个前端。如本文所使用，术语“前端”一般可以指光导棒面向至少一个LED的一侧。与LED类似，该光导棒也可以是模块化的和/或可更换的。该前端可以是或可以提供该光导棒的入口。最优选的是，该前端可以是LED发出的光进入该光导棒的光导棒部分。
该前端可以包含至少一个入射晶面（entrance facet）。该入射晶面可以是接地晶面。该入射晶面可以与LED发出的光的主传播方向垂直。该入射晶面可替代地可以包含与LED发出的光的主传播方向成一定角度的至少一个表面。该入射晶面可以具有防止漫射的平坦表面或可以具有支持光的漫射的粗糙表面。
该入射晶面的几何形状可以与至少一个LED的发光表面的表面区的几何形状匹配。因此，在LED由单个发光元件组成的情况下，该入射晶面可以与单个发光元件的发光表面的几何形状匹配。在LED包含像LED阵列那样的多个发光元件的情况下，该入射晶面优选地可以与像LED阵列的发光表面那样的多个LED的发光表面的表面区匹配。该入射晶面可以具有在该发光二极管的发光表面的表面区的-10%到+10%的范围内的表面区。
该光导棒可以包含背离LED的后端。该后端优选地可以包含出射晶面（exit facet）。在优选实施例中，该出射晶面可以包含至少一个散射表面。
一般说来，该出射晶面可以适合光源模块的特定使用。因此，举例来说，该出射晶面可以具有与分析元件的入射窗匹配的几何形状。一般说来，该出射晶面的几何形状和/或区域可以与分析仪器的光入射窗匹配。这个光入射窗可以简单地包含允许至少一个光源模块发出的光进入的开口和/或另一种类型的接口。
本发明的进一步优选实施例可以涉及LED发出的光的几何性质。如上所概述，该入射晶面的几何形状可以包含该入射晶面的适当尺寸、该入射晶面的适当形状、该入射晶面的适当对准、和/或该入射晶面相对于LED发出的光的主要方向的适当取向。该入射晶面的几何形状可以尽可能精确地与LED发出的光的几何性质匹配。该入射晶面的表面之间的几何重叠可以尽可能精确地与光的空间发射特性，例如，光的直径匹配。该光的直径和/或光锥可以尽可能精确地与该入射晶面的边界匹配。该LED或该LED阵列，优选的是该LED或该LED阵列的至少一个发射表面的范围可以达到该入射晶面的边界。该入射晶面的几何形状可以尽可能精确地与LED发出的光在光的定位、角度、和/或准直方面的几何性质匹配。该入射晶面的几何形状优选地可以与LED的辐射表面的几何包络匹配。该入射晶面的表面可以与LED发出的光的横截面重叠，差异不超过该入射晶面的表面的±50%，优选的是不超过±10%，最优选的是不超过0%。例如，光的k矢量、例如，与光的主要传播方向平行的光轴与光导棒的轴线，例如，对称轴平行，差异不超过±30%，优选的是不超过±10%，最优选的是不超过±1%。LED发出的光的中心可以偏离入射晶面的中心不超过LED发出的光的横截面的直径的±50%，优选的是不超过±10%，最优选的是不超过0%。该入射晶面的几何形状可以以这样的方式与一个或多个LED的几何性质匹配，即在光导棒当中光的空间发射特性可以尽可能匀称，优选的是不呈现棋盘效果的同时，可以使光强损失最小。LED发出的光的中心和/或入射晶面的中心可以被分别定义成具有与LED发出的光的横截面有关的表面的圆盘或入射晶面的表面的几何中心、对称中心和/或质心。更优选的是，该入射晶面的几何形状可以以可以保护光的展度的方式与LED发出的光的几何性质匹配。该展度可以是可以表征光在区域上和/或在角度上如何展开的光性质。该展度可以描述光在相空间中的体积。
该光导棒可以包含至少一个后端。该后端可以是光导棒的出口，例如，光的出口。该光导棒可以包含至少一种类型的玻璃，优选的是具有不同折射率的两种类型的玻璃，例如，以便在光导棒内通过全反射提供光导。该入射晶面和/或该出射晶面可以包含至少一个涂层，例如，至少一个防反射涂层。该后端可以是光从光导棒出射的光导棒表面。该后端可以包含至少一个出射晶面。该出射晶面可以是接地晶面。该出射晶面可以与该入射晶面平行。术语“平行”如本文所使用，可以包含小于10°，例如，小于5°的角度和最优选的是小于2°的角度，其中该角度如该出射晶面和该入射晶面之间的表面法线之间的角度那样测量。可替代地，该出射晶面可以有一定角度地面向该入射晶面。该出射晶面可以包含至少一个散射表面。该散射表面可以是改变光的空间发射特性的表面。该散射表面可以包含至少一个喷砂表面、至少一个全息光栅、至少一个散射颗粒，优选的是多个散射颗粒、和/或至少一个扩散器。替代让该出射晶面包含散射表面，可以将散射表面安排成与出射晶面分开，例如，安排在光导棒内部，和/或相对于光的传播方向，安排在光导棒的前面，和/或安排在光导棒的后面。该散射表面可以是平滑光的空间发射特性，例如，使光在光的横截面上，例如，在空间强度分布和/或空间频率分布方面更匀称的工具。
该光源模块本身优选地可以含有模块化装置。因此，该光源模块可以包含可以连接成相互起光源模块作用的多个部件或模块。因此，该光源模块包含至少一个LED。此外，该光源模块可以包含可以以可逆或不可逆方式直接或间接附在LED上的一个或多个进一步模块。因此，该光源模块优选地包含可以组合成相互作用以提供光源模块的功能的两个或更多个模块。
举例来说，该光源模块可以进一步包含引导模块，该引导模块包含至少一个棒外壳和至少一根引导棒。该光导棒可以固定在棒外壳的内部，其中该棒外壳可以包含至少两个开口。因此，可以配备第一开口耦合由LED发出进入光导棒中的光。进一步，可以配备第二开口耦合从引导模块当中的光导棒出来的光。
进一步，该光源模块可以包含至少一个基础模块。该基础模块可以适用于为至少一个LED和/或至少一个可选引导模块提供支持。举例来说，可以将LED，例如，以永久方式或以可更换方式附在基础模块上。进一步，可选地，像通过至少一个连接元件，优选的是适合提供形状配合和/或压入配合连接的至少一个连接元件那样，可以将至少一个引导模块附在基础模块上。举例来说，可以通过至少一个螺钉连接器将至少一个引导模块附在至少一个基础模块上。
优选的是，可以以可调方式将至少一个引导模块附在至少一个基础模块和/或至少一个LED上，以便允许将至少一个LED与至少一个引导模块对准。因此，至少一个连接元件可以提供某种可调性，以便允许将LED与至少一个引导模块对准和/或反过来。举例来说，像通过使用比螺钉的直径宽的螺孔那样，使至少一个连接元件可以提供机械容限，以便在对准和/或定位之后，可以在不止一个位置上将LED和至少一个引导模块相互固定。从而通过适当地相互对准光源模块的模块，可以避免黑线、棋盘效果或其他光学假像。
另外或替代经由至少一个连接元件提供可调性的选项，引导模块、至少一个LED和/或至少一个基础模块可以配备至少一个调整元件。举例来说，可以以可调方式将至少一根光导棒安排在棒外壳的内部。因此，可以调整光导棒的至少一个位置和/或至少一个取向。举例来说，该棒外壳可以包含像通过将光导棒做成可以旋转和/或偏移的调整管，以便调整光导棒相对于至少一个LED的位置那样，可以相互调整的两个或更多个部件。另外或可替代地，可以提供其他调整选项。并且，另外或可替代地，可以将像至少一个透镜那样的一个或多个光学元件配备在光导棒与至少一个LED之间。该至少一个可选光学元件可以包含在引导模块内和/或在光源模块的另一个模块内。
在一个优选实施例中，可以将至少一个LED嵌在至少一个引导模块与至少一个基础模块之间。因此，一般说来，该光源模块可以包含完全或部分围绕至少一个LED的至少一个源外壳。在一个优选实施例中，该至少一个源外壳至少部分由引导模块的外壳和基础模块形成。
在配备了至少一个基础模块的情况下和/或在其他实施例中，该模块化光源模块优选地可以进一步包含至少一个散热器。因此，可以配备优选地可以直接或间接驱散至少一个LED产生的热量的散热器。该至少一个散热器也可以像至少一个可选基础模块的一部分那样，是其他部件的一部分。因此，举例来说，该至少一个基础模块可以包含至少一个带有多个散热片的散热器，其中至少一个LED与基础模块热连通，以便使散热片可以驱散至少一个LED和/或像一个或多个其他电子部件，例如，可选控制单元和/或电源那样，光源模块的其他部件产生的热量。举例来说，该多个散热片可以处在背离至少一个引导模块和/或背离要分析的样品的基础模块的后侧上。
该光源模块可以进一步包含至少一个接口和/或至少一个连接器，其中该至少一个接口和/或该至少一个连接器可以适用于将电力提供给光源模块，尤其提供给至少一个LED。另外或可替代地，该至少一个接口和/或该至少一个连接器可以适用于交换数据和/或命令，其中单向和/或双向交换数据和/或命令都是可行的。因此，举例来说，可以配备至少一个电缆连接器和/或至少一个电插头，该至少一个电缆连接器和/或该至少一个电插头优选地可以是标准化电缆连接器，用于光源模块与利用光源模块的分析仪器的至少一个其他部件的电相互作用。另外或可替代地，该至少一个可选控制单元和/或该至少一个可选电源可以与模块化装置分开放置，以及至少一个LED可以经由至少一根电缆与至少一个可选控制单元和/或至少一个电源连接。并且，可替代地，如上所讨论，该光源模块可以被设计成没有任何主动控制能力。因此，优选的是，分析仪器的可选数据处理设备可以接管光源模块的一种或多种控制功能，以及像经由至少一个接口直接地和/或经由至少一个电源间接地那样，可以直接或间接控制光源模块。该分析仪器的可选数据处理设备优选地可以适用于从光源模块的存储器件中读取至少一个参数集，以便提供像驱动光源模块的适当命令那样的适当控制功能，以便让光源模块发出具有所希望发射性质的光。
在本发明的进一步方面中，公开了一种分析至少一种样品的分析仪器。该样品可以是如上所公开的样品。该分析仪器包含如上所述或如下进一步详述的至少一个光源模块。该分析仪器具有该光源模块产生的光的至少一个入射窗。该入射窗一般可以是或可以包含像在分析仪器的至少一个外壳中的开口那样的任意开口，使光源模块发出的光可以进入分析仪器的光路中。该分析仪器适用于将该光源模块发出的光引到至少一种样品上。如本文所使用，术语“将光引到……上”一般指分析仪器适用于使样品暴露在至少一个光源模块发出的光之中的事实。举例来说，至少一个入射窗可以使光源模块发出的光进入分析仪器的外壳内部的至少一条直线或曲折光路中，该光路适用于以使光到达样品的方式直接或间接引起光源模块产生的光。
在一个实施例中，该分析仪器可以包含一个或多个安装元件和/或定位元件，以便可以将光源模块像与分析仪器的一条或多条光路那样，与分析仪器的其余部件精确光学对准。
该分析仪器可以进一步包含成形光源模块发出的光的至少一个次级光学系统，优选的是至少一台望远镜。该次级光学系统可以是包含光学系统的设备，其中该设备被设计成让光源模块发出的光通过。该次级光学系统可以包含至少一个光学元件。该次级光学系统可以包含选自由如下组成的群组的至少一个光学元件：至少一个透镜；至少一个光阑；至少一个场阑；至少一个可变光阑；至少一个分束器；至少一个反射镜；至少一个滤波器；至少一台摄像机；至少一个棱镜；至少一块玻璃板；至少一个光束吸收器；至少一个AOM（声光调制器）；至少一个电光调制器；至少一个空腔；至少一台显微镜；至少一个光谱测量室。术语“成形光”可以指改变光的空间发射特性，改变传播方向，改变光的准直，改变光的强度，改变光的光谱和/或改变光的偏振。该成形可以指在相空间中，在真实空间中和/或在频率空间中的成形。该望远镜可以是能够改变光，优选的是光束的横截面的设备。该望远镜可以包含至少两个透镜，其中透镜的焦距可以不同。两个透镜之间的距离优选地可以取决于透镜的焦距。该望远镜另外可以包含至少一个可变光阑和/或至少一个光瞳。该望远镜可以是能够改变光束的直径的设备。
该次级光学系统可以进一步包含至少一个扫描元件和/或定位元件，其可以适用于选择或调整样品上光斑的位置和/或扫描样品上的光斑。因此，可以使用可以由分析仪器的数据处理设备控制的至少一个扫描镜。
该次级光学系统可以进一步适用于至少部分校正光源模块和/或分析仪器的其他光学部件的缺陷。因此，一般说来，光导棒的出射晶面可能是可能对这些缺陷敏感的部件。该次级光学系统可以适用于校正这些缺陷和/或减小这些缺陷对分析仪器的影响。举例来说，该次级光学系统可以进一步适用于像通过至少一个透镜，和/或通过至少一个场阑和/或至少一个光阑那样，自行散焦光源模块发出的光的一个或多个部件。通过使用这种自行散焦，可以“抹平”缺陷，以及可以使这些缺陷的影响降低最低。
该光导棒可以包含至少一个后端，例如，如上所述的后端。该后端可以与次级光学系统匹配，该次级光学系统可以至少部分是分析仪器的一部分，并且优选的是当更换光源模块时保持不变。该后端可以在光学要求方面，例如，在所需束形方面与次级光学系统匹配。该后端优选地也在机械上与次级光学系统匹配。该后端优选地与次级光学系统以及与分析仪器的应用，例如，与至少一种光谱测量，至少一种成像和/或至少一种显微检查匹配。该次级光学系统可以包含样品和/或也许能够固定样品。该次级光学系统可以包含固定样品的至少一个样品固定器。
该分析仪器可以进一步包含适用于接收光的至少一个光检测器。该光可以选自：样品发出的光（像，例如，用于荧光测量的荧光和/或磷光那样）、样品反射的光（像由至少一个光源模块发出和被样品定向反射的光那样）、透过样品的光（像为了吸收测量的目的那样）、和光源模块本身发出的光（像参考光束那样）。
该分析仪器可以提供可以适用于将来自样品和/或来自光源模块的光引导到至少一个光检测器的至少一条光路。举例来说，该分析仪器可以提供为利用光检测器检测至少一个样品反射的光创造条件的光路装置。这种测量装置也可以称为反射装置、反射式装置和/或重发装置。另外或可替代地，该分析仪器可以提供为利用光检测器检测透过至少一个样品的光创造条件的光路装置。这后一种测量装置也可以称为透射装置和/或吸收装置，优选的是允许测量样品和/或分析物的吸收性质。也可以将这两种装置组合在一起。进一步，可能存在可替代或另外的装置。
该光检测器优选地可以是能够检测光源模块发出和/或样品发出的光的至少一个光子的器件。该光检测器可以是，例如，光检测单元。该光检测器可以包含，例如，能够具有空间分辨率和/或具有时间分辨率地检测至少一部分光，例如，至少一个光子的至少一个器件。该光检测器可以包含选自由如下组成的群组的至少一种器件：摄像机，例如，至少一台摄像机、至少一个图像传感器、和/或至少一个CCD（电荷耦合器件）图像传感器；至少一个光电二极管，例如，至少一个雪崩二极管；以及至少一块感光板。
可以通过使用按照本发明的至少一个光源模块，按照本发明加以修改的分析仪器的一个例子可以在US7,498,164B2中找到。在这个文献中，公开了一种可以监视核酸序列扩增反应的仪器。该仪器包括沿着激发光路和发射光路之一或两者布置的多陷波滤波器。除了别的以外，公开了含有像有机发光二极管那样的发光二极管的光源的使用。特别是，可以进行荧光测量。
该分析仪器可以进一步包含至少一个滤波元件，例如，至少一个滤波单元。该滤波元件一般可以是或可以包含能够改变光的光谱性质和/或像通过降低光的强度那样，改变光的强度的任意器件。因此，举例来说，该至少一个滤波元件可以是或可以包含至少一个灰色滤波器。该滤波元件优选地可以是能够有选择地透射不同波长的光的滤光器。该滤波器可以除去至少一部分光，例如，光的至少一种频率成分和/或光的至少一部分强度，例如，光的横截面上的匀称强度或光的横截面上的非匀称强度。该至少一个滤波元件可以完全或部分是至少一个光源模块的一部分和/或分析仪器的另一部分。可替代地或另外，该LED本身可以包含至少一个滤波单元和/或包含不同颜色LED的至少一个LED阵列。
该分析仪器可选地可以包含选自由如下组成的群组的至少一个进一步元件：至少一个数据处理设备，例如，用于数据评估，优选的是用于光检测器接收的光的评估；至少一种分析物，例如，至少作为样品的一部分；至少一个外壳；以及至少一个散热器。
该分析仪器可以进一步包含向光源模块提供电力的至少一个电源。该至少一个电源可以包含像电池、蓄电池和电容器的至少一种那样的至少一个内部储能器。另外或可替代地，该至少一个电源可以包含像至少一个电插头那样的至少一个外部电源，用于将外部电能提供给该分析仪器，以及优选地，提供给至少一个光源模块。
该至少一个可选电源优选地可以适用于接收来自光源模块的信息和/或可以由光源模块控制。因此，举例来说，存储在光源模块的存储器件中的至少一个驱动参数集可以包含驱动至少一个电源的一个或多个参数。如上所概述，这至少一个参数可以包含要供应给至少一个LED的功率、电压和电流的一种或多种。这至少一个参数可以直接或间接提供给至少一个电源。另外或可替代地，如上所概述，该分析仪器可以包含可以起仪器控制单元作用的至少一个数据处理设备。在后一种情况下，该分析仪器的数据处理设备可以适用于从光源模块的存储器件中检索至少一个参数，并按照这个参数驱动至少一个电源。因此，一般说来和可选地，该至少一个电源可以适用于检索直接或间接来自至少一个光源模块的信息和/或命令，该信息像与驱动光源模块的电力有关那样，与电源的操作有关，以便实现光源模块发出的光的所希望发射性质。
进一步优选实施例可以涉及至少一个光源模块与分析仪器的一个或多个其余零件之间的相互作用。因此，如上所概述，该分析仪器可以包含适用于像经由一个或多个接口那样，与至少一个光源模块，优选的是光源模块的可选控制单元和/或与至少一个存储器件相互作用的至少一个数据处理设备。该分析仪器和该光源模块可以像在数据处理设备与可选控制单元和/或存储器件之间那样，经由适用于单向或双向交换信息和/或指令的至少一个接口连接。
因此，通常，这种相互作用可以发生在像在分析仪器中第一光源模块被第二光源模块替换期间或之后那样，一个光源模块被另一个光源模块替换期间或之后。其中，举例来说，可以孤立地或综合地实现如下情形：
A）没有发生光源模块与分析仪器之间的通信。在这种情况下，优选的是，旨在替换第一光源模块的第二光源模块模拟第一光源模块，尤其在像光源模块发出的光的光谱发射性质和/或几何性质那样的发射特性方面。
B）像通过分析仪器的数据处理设备和/或光源模块的可选控制单元那样，正在使用定时程序。这个定时程序可以包含可以以连续或逐步方式实现、也称为阶段或步长的一个或多个时间分段，其中在一个或多个时间分段中旨在替换第一光源模块的第二光源模块的发射特性对应于第一光源模块的发射特性。
C）该分析仪器和该光源模块可以经由适用于单向或双向交换信息和/或指令的至少一个接口连接。举例来说，像该分析仪器的数据处理设备那样，该分析仪器可以适用于从光源模块的存储器件中读取至少一个数据集（或在提供多个数据集的情况下，至少一个参数集）。举例来说，可以读取适用于像特定应用和/或测量那样的特定目的的适当参数集。
D）并且，该分析仪器和该光源模块可以经由适用于单向或双向交换信息和/或指令的至少一个接口连接。该分析仪器可以向该光源模块提供一个或多个边界条件，以及该光源模块，尤其该光源模块的控制单元和/或存储器件可以适用于提供适用于生成具有按照这些边界条件的发射性质的光输出的参数集。举例来说，该分析仪器可以提供所希望强度分布，以及该控制单元和/或该存储器件可以像通过从查找表和/或另一种类型的数据库中选择适当参数那样，提供适用于生成这种强度分布的一个或多个参数集。适用于生成所希望强度分布的这至少一个参数集可以供可选控制单元本身使用以便适当地驱动LED，和/或可以提供给分析仪器的数据处理设备。
另外或可替代地，其他实施例也是可行的。
该分析仪器可以安排成包含至少一条光路。该至少一个光源模块和至少一个LED可以，例如，相对于光的传播方向，优选地相对于平均传播方向安排在后面接着光导棒的光路的起点上，其中该光导棒的后面可以接着次级光学系统，其中至少一个样品可以安排在光导棒的后面和/或在次级光学系统的后面。因此，该分析仪器可以包含适用于像在至少一条光路内的特定地点上那样固定和/或定位至少一个样品的至少一个样品固定器。举例来说，该至少一个样品固定器可以包含至少一个载玻片固定器和/或至少一个小容器。另外或可替代地，可以使用其他类型的样品固定器。该光源模块和/或该分析仪器可以包含至少一个处理单元，例如，至少一个数据处理设备。
在本发明的进一步方面中，公开了一种分析系统。该分析系统包含如上所公开或如下所进一步详细公开的至少一台分析仪器。该分析系统包含至少一个第一光源模块和至少一个第二光源模块。如在分析系统的背景下所使用，术语“光源模块”一般指能够像向分析仪器的至少一条光路那样，向分析仪器提供光的模块。该第一光源模块和该第二光源模块可以是分析仪器的一部分和/或可以用在分析仪器中。
其中，该至少一个第二光源模块是含有至少一个LED的光源模块。这种类型的第二光源模块也被称为带有LED的光源模块。这种第二光源模块可以如上所概述或如下所进一步详细概述，优选地具体化成按照本发明的光源模块。但是，含有至少一个LED的其他类型第二光源模块也是可行的。
相反，该至少一个第一光源模块是含有不同于LED的至少一个光源的光源模块。因此，该至少一个第一光源模块包含像选自由如下组成的群组的至少一个光源那样的至少一个非LED光源：荧光灯、白炽灯、灯泡、和像气体放电灯那样的放电灯。另外或可替代地，也可以使用其他非LED光源。这些第一光源模块具有通常在当今的分析仪器中实现和应该被按照本发明的至少一个光源模块替换的类型。
该分析系统被设计使得第二光源模块的像发射性质那样的光特性模拟像第一光源模块的发射性质那样的第一光源模块的光特性。
换句话说，优选的是，该分析系统包含至少两个光源模块，其中第一光源模块是非LED型的，而第二光源模块是LED型的，其中至少两个光源模块优选地在分析仪器中可更换使用，而不会变更各自光源模块提供给分析仪器的光的发射性质。
优选的是，两个光源模块都可以是可更换的，以便第一光源模块可被第二光源模块替换或相反，优选的是不会变更实际使用的光源模块发出的光的发射性质。因此，如本文所使用，术语“模拟”指的是至少一个第二光源模块的发射性质在一个或多个相关频带中像至少一个第一光源模块的发射性质的事实。如本文所使用，相关频带是分析仪器用于分析的频带。还有，在这个至少一个频带内，有点偏差是可以容忍的。优选的是，至少一个第一光源模块和至少一个第二光源模块提供像与如下的一种或多种有关的基本相同发射性质那样的光的基本相同发射性质：总光强；在一个或多个预定波长上的光强；频率分布；光源模块的至少一个输出晶面的尺寸和/或几何形状；光源模块的至少一个输出晶面的空间匀称性；以及来自光源模块的至少一个输出晶面的发射的角分布。
在本发明的进一步方面中，公开了一种修改分析仪器的方法。该分析仪器适用于分析至少一个样品。该分析仪器包含至少一个第一光源模块。如在本方法的背景下所使用，术语“光源模块”一般指能够像向分析仪器的至少一条光路那样，向分析仪器提供光的模块。该第一光源模块可以包含LED和/或像如下之一那样的传统光源：白炽灯、荧光灯、和气体放电灯，或另一种类型的光源。可替代地，该第一光源模块可以包含至少一个LED。
该方法包含用第二光源模块替换第一光源模块的步骤。每个第二光源模块包含至少一个LED和适用于引导和成形LED发出的光的至少一根光导棒。该第二光源模块尤其可以是像上面或下面进一步详细公开那样的按照本发明的光源模块。
该第一光源模块和该第二光源模块的每一个可以进一步可选地包含至少一个控制单元。因此，该第一光源模块可以可选地包含至少一个控制单元，和/或该第二光源模块可以可选地包含至少一个控制单元。另外或可替代地，该第一光源模块和该第二光源模块的一个或多个也可以被设计成没有控制能力。因此，在一个实施例中，该第一光源模块可以没有控制单元，而该第二光源模块可以含有控制单元。
该第二光源模块进一步包含至少一个存储器件。有关至少一个存储器件的潜在实施例，可以参考上面公开的选项。该存储器件其中存储着以第二光源模块模拟第一光源模块提供的光的发射性质的方式驱动第二光源模块的至少一个驱动参数集。关于术语“模拟”，可以参考上面给出的定义。对于进一步优选实施例、可选细节或定义，可以参考如上所公开或如下进一步详细公开的按照本发明的光源模块。
在进一步的方面中，公开了一种分析至少一种样品的方法。该样品可以是如上所述的样品。在该分析至少一种样品的方法中，使用了光源模块，例如，如上所述的光源模块。该光源模块包含至少一个LED和适用于引导和成形LED发出的光的至少一根光导棒。进一步，可以可选地使用至少一个控制单元，例如，如上所述的控制单元。该光源模块包含至少一个存储器件。该存储器件其中存储着至少一个驱动参数集。该驱动参数集优选地（在提供多个驱动参数集的情况下，每个驱动参数集）提供适用于以，例如，如上所述，形成光源模块提供的光的预定发射性质的方式驱动LED的驱动条件。
如上所述，包含在存储器件中的驱动参数集可以包含有关至少两种不同类型的LED的至少两个驱动参数集。可以按照实际使用的LED的类型选择适当集合。
在本发明的进一步方面中，公开了如上所述或如下进一步详述的光源模块和/或分析仪器的使用。因此，一般说来，如本文所公开的光源模块和/或分析仪器可以用于生物分析和/或用于生化方法。
如本发明所公开的光源模块、分析仪器、分析系统和修改分析仪器的方法可以呈现超过现有技术的突出优点。
因此，可以实现使光源模块可易于替换的装置，而无需对分析仪器作较多进一步修改。举例来说，光源模块可以是包括LED、存储器件和引导棒的封装单元。这种装置使光源模块可以得到容易和迅速替换。进一步，可以为相同分析仪器设计以及可以验证新光源模块，而不必修改分析仪器的其余零件。这种优点尤其因如下事实而得到强调，即通过保持分析仪器的其他零件不变，像FDA批准那样的分析仪器的鉴定、批准和/或认证都可以仍然有效，和/或可以使用简化的新批准和/或重新验证过程。由于配备光源模块的概念，所以可以独立于分析仪器地验证光源模块本身。
本发明，优选地按照本发明的光源模块也许能够用包含单个LED或LED阵列的LED替换像，例如，卤素灯那样的“传统”光源，具有LED持续更长时间和更便宜的优点。用在本发明中的LED可以视为模块化的。耗电和某些机械参数是至关重要的，因为光源模块可以被认为是模块化和/或外部模块。将LED技术用在新一代产品中是非常受欢迎的，因为它们在生态环保方面以及在经济方面都优于“传统”光源。按照本发明的光源模块和分析仪器可以以随着新型LED变得可用可以总是适应它们的方式构建，但光源模块和/或分析仪器的输出及其与其元件的接口可以保持相同。本发明，优选地按照本发明的光源模块甚至可以进一步提供替换较老仪器中已经退出市场的卤素和气体放电光源的可能性。按照本发明的光源模块可以是功能强大的、持久的和/或通用的模块，例如，因为可以用在不同代的大范围仪器系列中。将如本发明所公开的白色LED用于，例如，照射生物样品和/或测量特定分子的存在和/或浓度可以提供可以比集成包括它们所有各自初级光学系统的一群多路复用单色LED更容易和/或成本更低的解决方案。至少一个白色LED的使用可以导致激发波长的更灵活选择。这可以包括，例如，不必重新设计硬件地以后在仪器和/或按照本发明的分析仪器的生命周期中新标记物的可能多用途。就串扰而言各个LED的光谱偏移可能没有单色LED的光谱偏移那么重要。因此，可以针对在现有技术中已知的设备改进按照本发明的光源模块的光谱。本发明可以提供使用具有巨大数值孔径的小LED的可能性，因为可以将它们附在锥形光导棒上并转变成与次级光学系统匹配。在引导棒的两侧可以基本上保持LED的光输出的功率。本发明可以提供具有与电力有关的最高光通量和对于不同试样，对于不同分析仪器和/或对于不同应用，在它们的特定光功率上覆盖所有所需波长的持久和/或不会退化光源模块。本发明可以提供可以与明亮白色LED的当前代和/或可用性无关地和/或如在各自仪器中和/或在分析仪器中给出的次级光学系统无关地替换气体放电灯的和/或可更换的光源模块，尤其模块化光源。
附图说明
本发明的进一步细节可以从优选实施例的如下公开中得出。这些实施例的特征可以以孤立方式或组合地实现。本发明不局限于这些实施例。这些实施例被示意性地描绘在附图中。附图中的相同标号指的是相同元件、功能相同元件或在它们的功能方面相互对应的元件。
在附图中：
图1A示出了两种不同LED的示范性光谱；
图1B和1C示出了LED芯片的两个不同实施例；
图2示出了按照本发明的分析仪器的一个实施例；
图3示出了按照本发明的光源模块的一个实施例的与目标波长相比的白色LED的光谱、不同颜色LED的光谱、和卤素灯的光谱的比较；
图4示出了按照本发明的分析仪器的一个实施例的示意图；
图5示出了按照本发明的分析仪器的一个实施例的剖视图；
图6示出了了按照本发明的分析仪器的一个实施例的锥形光导棒的一个实施例；以及
图7示出了按照本发明的分析仪器的一个实施例的驱动参数集的例子。
具体实施方式
在图5中，示出了按照本发明的光源模块110的一个实施例，以及图4包含按照本发明的光源模块110的另一个实施例。按照本发明的光源模块110是用在分析包含至少一种分析物116的至少一种样品114的分析仪器112中的光源模块110。
分析物116优选地可以是使用像抗体标记染料和/或荧光标记寡核苷酸那样的显色和/或荧光试剂和/或反应、和/或像NADH（还原型辅酶）那样的吸收生物反应产物分析生物样品的特别感兴趣的分析物。但是，另外或可替代地，可以使用大量其他类型的分析物。
在图4中示出了按照本发明的分析仪器112的一个实施例的示意图。光源模块110包含至少一个LED118、和适合引导和成形LED118发出的光122的至少一根光导棒120。光源模块110进一步可以可选地包含至少一个控制单元124。光源模块110，例如，可选控制单元124包含至少一个存储器件126。存储器件126在其中存储着以形成光源模块110提供的光122的所希望发射性质的方式驱动LED118的至少一个驱动参数集128。每个驱动参数集128可以提供适合以形成光源模块110提供的光122的所希望发射性质的方式驱动LED118的驱动条件。光导棒120可以处在LED118与样品114之间，其中样品114可以包含要检测的分析物116，即，所涉及的分析物。
LED118可以包含至少一个白色LED132，最优选的是至少一个LED阵列134。例如，LED118可以是单斑点LED。LED阵列134可以是，例如，2×2阵列和/或2×3阵列等。光导棒120可以选自如图4-5示范性示出的不同形状锥形棒。
在描绘在图5中的示范性实施例中，光导棒110可以含有模块化设置。因此，光源模块110包含基础模块119和引导模块121，引导模块121具有棒外壳132。引导模块121优选地可以通过像一个或多个螺钉那样的一个或多个连接元件125附在基础模块119上。优选的是，至少一个连接元件125提供可调性，以便允许对准模块。至少一个LED118优选地可以嵌在至少一个基础模块119与至少一个棒外壳123之间。因此，至少一个棒外壳123和基础模块119可以形成源外壳127或它的一部分。
光源模块110可以进一步包含至少一个散热器129。举例来说，至少一个散热器129可以包含在光源模块110的后侧的多个散热片131。优选的是，多个散热片131完全或部分由像铝和/或铜那样的金属材料制成。一般说来，基础模块119可以完全或部分由金属材料制成。优选的是，至少一个LED118坐落在基础模块119的表面，优选的是平坦表面上。因此，可以在LED118与基础模块119之间发生大面积热传递。可选地，像一种或多种导热膏那样的一种或多种传热材料可以处在LED118与基础模块119之间，以便提高从LED118到散热片131的热传递。
在这个实施例中或在光源模块110的其他实施例中，至少一根光导棒120优选地在它与至少一个LED118对准方面是可调的。因此，可以像通过允许对准光导棒120的位置和/或取向那样，以可调方式将至少一根光导棒120收纳在引导模块121内。举例来说，可以将光导棒120收纳在引导模块121内允许旋转和/或偏移光导棒120的调整管133内。
控制单元124和/或存储器件126可以包含至少一个EEPROM。本发明的中心点在于构建和/或获取包含集成LED光源的模块化装置，该集成LED光源提供标准接口，例如，在电方面和/或在光方面，与LED118的类型无关地，优选地与内置的LED130的类型无关地在分析仪器112，例如，分析仪所需的所有波长或波段上输送可再生光功率。例如，在包含LED118的模块的印刷电路板（PCB）上的EEPROM可以存储存储器件126中为此目的的至少一个驱动参数集，例如，实际内置LED型的每种应用所需的所有电流。如果可以使用，例如，新一代LED130，则可以相应地对EEPROM装载包含新驱动参数集128的个性化数据集。这可以与LED118的类型无关地，例如，与包含的LED类型无关地导致来自每个LED118，例如，来自每个光源模块的相同光输出。可以使用存储器件126，例如，EEPROM中的驱动参数集128进行校准。
如图4所描绘的示范性实施例中或本发明的其他实施例中的光源模块110可以以可替换的方式收纳在分析仪器112中。因此，如上所讨论，可以配备一个或多个安装元件，以便可替换地将光源模块110安装在分析仪器112中。举例来说，可以像形成可逆压入配合和/或形状配合连接那样，将光源模块110的源外壳127的一个或多个零件和/或光源模块110的一个或多个安装元件安装到分析仪器112的一个或多个相应安装元件上。举例来说，可以将棒外壳123插入为耦合进入分析仪器112的光路中的光122提供入射窗的分析仪器112的适当开口中。为了固定光源模块110和防止光源模块110在分析设备112内移动和/或旋转，可以配备像一个或多个螺钉和/或卡口耦合那样的一个或多个固定元件。本领域的普通技术人员可以容易地完成的这些细节未描绘在图4的示意图中。
图1A示出了两种不同LED，例如，两种白色LED132的光谱。图1A具体示出了白色LED光谱的两个例子。在图1A中，依赖于两种不同LED118发出的光122以nm为单位的波长λ地示出了以W/nm为单位的强度I。图1A具体示出了LED芯片A218的光谱220和LED芯片B222的光谱224。虚线指示按照本发明的分析仪器11的一个实施例可能需要光源模块110发出的光122的特定和/或限定良好光谱功率的五个波长范围。
图1B示出了LED芯片A218，而图1C示出了LED芯片B222。LED芯片A218和/或LED芯片B222可以是按照本发明的光源模块110的一个实施例的LED118。在按照本发明的修改用于分析至少一种样品114的分析仪器112的方法的一个实施例中，这两种不同LED118之一包含在第一光源模块110中。第一光源模块110可以包含，例如，LED芯片A218。LED芯片A218可能断开了，例如，损坏了。LED芯片B222可以是LED芯片A218的后继产品。通常，后继产品与以往产品相比可以提供不同光谱，不同芯片尺寸和/或不同发射角分布。图1A示出了LED芯片A218和LED芯片B222的光谱的差异。图1B和1C具体示出了LED芯片A218和LED芯片B222的芯片尺寸和发射角分布的差异。
当使用带有两种不同LED118，例如，带有LED芯片A218或LED芯片B222的光源模块110时，按照本发明的目的，例如，在感兴趣频率上的光谱功率方面和/或在空间分布和/或角分布方面可以实现相同光输出。在一个实施例中，可以使用至少一个驱动参数集128调整光谱功率，而空间分布和/或角分布可以通过适当设计至少一根光导棒120来确定和/或调整。
按照本发明的修改分析仪器112的方法包含用第二光源模块110替换，例如，带有LED芯片A218的第一光源模块110的步骤。第二光源模块可以包含LED芯片B222。第一光源模块110和第二光源模块110每一个都包含至少一个LED118，例如，LED芯片A218和LED芯片B222、和适合引导和成形由LED118，例如，由LED芯片A218或LED芯片B222发出的光112的至少一根光导棒120。第一光源模块110和第二光源模块110每一个进一步包含至少一个可选控制单元124。第一光源模块110和第二光源模块110每一个进一步包含像作为可选控制单元124的一部分的存储器件126那样的至少一个存储器件126。存储器件126其中存储着至少一个驱动参数集128，用于以形成第一光源模块或第二光源模块提供的光的所希望发射性质的方式分别驱动第一光源模块和第二光源模块。
图3示出了依赖于以nm为单位的波长λ的任意单位的相对强度I。写在波长轴上的至少一个数字和垂直条纹可以指示在按照本发明的分析至少一种样品114的方法中可能重要的波长。线172示出了卤素的光谱。线174示出了白色LED132的光谱。线176示出了指定了340nm的有色LED的光谱。线178示出了指定了376nm的有色LED的光谱。线180示出了指定了415nm的有色LED的光谱。线182示出了指定了800nm的有色LED的光谱。例如，通过将LED176，178和178用在在如图3所描绘的强度上驱动LED的光源模块110中，光源模块110模拟卤素光谱172的发射性质。换句话说，光源模块110至少在340nm、376nm和415nm的频带内模拟含有卤素灯的光源模块。
图2示出了像如上所述的分析仪器112那样的按照本发明的分析仪器112的进一步和更详细潜在实施例。分析仪器112可以是实时PCR系统，例如，来自罗氏应用科学部（Roche Applied Science）、优选地用于分析基因表达和/或遗传变异的
Figure BDA0000389952080000301
480系统。
分析仪器112的这个实施例可以包含像如上所公开和/或如下进一步详细公开的一个或多个光源模块110那样的至少一个光源模块110。光源模块110可以包含，例如，至少部分安排在源外壳127内的至少一个LED118，优选的是至少一个白色LED132和/或至少一个LED阵列134。
图2中的分析仪器112可以进一步包含，例如，在棒外壳123内的至少一个初级光学系统184。可以将至少一个可选控制单元124安排在初级光学系统184的附近。可选控制单元124可以包含至少一个连接元件125和/或至少一个存储器件126。初级光学系统184可以包含至少一根光导棒128，优选的是至少一根锥形光导棒152。这些元件，例如，白色LED132、初级光学系统184和可选控制单元124，优选地以及它们的部件可以形成这台分析仪器112的按照本发明的光源模块110和/或光源模块110的一部分。
可选地，可以配备至少一个进一步光源模块110，以便替换原光源模块110。这个未描绘在图中和鉴于如本文所公开的分析仪器112和/或光源模块110的细节的公开，本领域的普通技术人员可以容易地完成的选项示出了按照本发明的分析系统的一个实施例，该分析系统含有至少一台分析仪器112，具有一个或多个光源模块110。
一般说来，光源模块110可以提供像可以用于激发样品114和/或分析物116或其中的一个或多个部分那样，可以用于曝光样品114和/或分析物116的光122。分析设备112可以包含优选地附在初级光学系统184上的至少一个次级光学系统162。该光122可以被至少一个场阑186成形和/或至少部分阻挡。这种光122可以通过也可以称为激发光路的至少一条光路226引导。在光路226中，可能存在至少一个透镜和/或物镜188、至少一个光阑和/或瞳阑190、和/或至少一个滤波元件192。滤波元件192可以是或可以包含灰色滤波器和/或具有光谱滤波性质的滤波器。举例来说，滤波元件192可以包含像具有随滤波轮的角位置改变发射的周边部分的滤波轮那样的滤波轮。滤波轮的角位置可以人工调整，和/或可以像通过可选控制单元124和/或分析仪器112的数据处理设备那样，通过分析仪器112来调整。
进一步，激发光路226可以包含像一个或多个反射镜那样的一个或多个偏转元件。在描绘在图2中的示范性实施例中，描绘了至少一个折叠式反射镜194。像至少一个折叠式反射镜194那样的这种偏转元件也可以用于通过改变曝光的斑点扫描样品114。因此，该偏转元件可以是或可以包含适用于随后用光122曝光样品114的不同区域的扫描反射镜。
通过偏转元件之后，将光122引向样品114。样品114一般可以具有任意形状。在描绘在图2中的示范性、非限制性实施例中，样品114包含优选地处在场面200中的至少一块PCR多井板。样品114可以包含像可以填充样品液和/或其他类型的样品和/或分析物116的一个或多个井眼202那样的各种样品区。进一步，可以存在像一个或多个加热盖198那样，调节样品114和/或分析物116的一个或多个调节元件。
如在图2的示范性实施例中所进一步描绘，可以在样品114的前面配备像一个或多个场透镜196那样的一个或多个进一步光学元件。在样品114前面的一个或多个进一步光学元件可以适用于与到达样品114之前的光122和/或与来自样品114的光122相互作用。
光122可以以如上进一步详细公开的各种方式与样品114和/或分析物116相互作用。因此，举例来说，光122可以像通过诱发荧光和/或磷光那样，激发样品114、分析物116、和/或它们的一部分。另外或可替代地，可能发生像改变或不改变反射光122的光谱性质的反射那样的其他类型的相互作用。在任何情况下，与样品114和/或分析物116相互作用之后，源自样品114的光122（例如，样品114和/或分析物116发出的光、和/或样品114和/或分析物116反射的光）朝着像CCD摄像机210那样的至少一个光检测器168传播。
在也可以称为检测光路或发射光路的样品114与光检测器168之间的光路中，可能存在一个或多个光学元件204，一个或多个光学元件204可以是或可以包含一个或多个光谱滤波器和/或一个或多个灰色滤波器。再次举例来说，至少一个滤波元件204可以包含也称为发射滤波轮的至少一个滤波轮。对于滤波轮潜在实施例，可以参考针对滤波元件192讨论过的滤波轮选项。
进一步，在发射光路中，可能存在像一个或多个瞳阑206那样的一个或多个光阑。进一步，可能存在像物镜208那样的一个或多个透镜和/或物镜。如在描绘在图2中的示范性实施例中所公开，样品114侧的场面200中的焦点214可能成像到光检测器168上的场面212中的焦点214上。
像在描绘在图2，4和5的一个或多个中的实施例中那样的光源模块110和/或分析仪器112可以进一步包含适用于向LED118提供电力的至少一个电源166。包含在存储器件126中的驱动参数集128可以包含有关至少两种不同类型的光源模块110的至少两个不同驱动参数集。发射性质可以包含选自由如下组成的群组的至少一种发射性质：光源模块110提供的光122的功率；光源模块110提供的光122的频率；光源模块110提供的光122的频带；以及光源模块110提供的光122的空间发射特性。驱动参数集可以包含适用于为至少两种不同类型的分析应用驱动LED118的至少两个驱动参数集。按照本发明的光源模块110的一个实施例的驱动参数集的一个例子显示在图7中以及表1中。
Figure BDA0000389952080000321
表1：驱动参数集的例子
表1示出了数据库126的简化例子，例如，如在按照本发明的实施例中可以存储在EEPROM中的查找表。表1为不同波长示出了也显示在图7中的50W卤素灯的输出功率，即，以mW为单位的功率随以nm为单位的波长λ而变的图形中的线146。进一步，表1和图7示出了两种不同LED118，具体地说，显示在线148中的LED1和显示在线150中的LED2的功率分布。表1的功率列示出了从LED1或LED2中获得与使用50W卤素灯期间相同的输出功率所需的总功率的百分比。一些LED130在短时间间隔内，例如，当所需的功率的百分比高于100%时可能稍微过度供电。但是，通过集成，例如，所请求LED类型的不止一个所请求LED118，可以达到高于100%的功率值。
光导棒120可以包含如，例如，在图6中示范性示出的锥形光导棒152、和线性光导棒之一。图6示出了按照本发明的光源模块110的一个实施例的锥形光导棒152以及单条光束122的光路。如图7所示，光122可以沿着从光导棒120的较大直径到较小直径的方向传播。可替代地，如在图4和图5的实施例中所示，光122可以沿着从光导棒120的较小直径到较大直径的方向传播。光122可以通过全反射通过锥形光导棒152引导。
如在图4-6的实施例中所示，光导棒120可以包含至少一个前端154。前端154可以包含至少一个入射晶面156。入射晶面156的几何形状可以与LED118发出的光的几何性质匹配。光导棒120可以包含至少一个后端158。后端158可以包含至少一个出射晶面160。出射晶面160可以包含至少一个散射面162。如，例如，在图5中的本发明的一个实施例中所示，光导棒120可以，例如，是光电机械接口的一部分。
光导棒120可以满足两个边界条件：在前端154上，可以与LED118，例如，正在使用的LED130的发光表面匹配。在后端158上，可以与至少一个次级光学系统164匹配。但是，可以将次级光学系统164与，例如，也叫做锥形棒的锥形光导棒152匹配。但是，如上所述，像，例如，按照本发明的光源模块110和/或分析仪器112那样的医疗分析仪可能不得不按照ISO（国际标准化组织）和/或FDA（美国食品和药物管理局）规章加以认证。还有，通过配备按照本发明的可更换光源模块110，如上所进一步详细概述，可以保持分析仪器112的其他部件不变地替换光源模块110，从而优选地保留特定批准（像FDA批准那样）和/或允许简单地重新验证分析仪器，因为该更新通常严格地局限于分析仪器的部件。这种优点优选地可以通过在分析仪器112与可更换光源模块110之间配备限定良好的接口来达到。因此，可以有意义地将锥形光导棒152的后端158与作为光源模块110和/或，例如，设计成分析仪的分析仪器112的一部分的次级光学系统164匹配。次级光学系统164优选地是分析仪器112的一部分，因此，当更换光源模块110时，至少部分保持不变。
不过，最重要的可能是光导棒120的前端154的设计。光导棒120从平行轴的意义上来说可以是圆柱体或长方体。但是，从平行轴的意义上来说无需是圆柱体或长方体。最优选地可以是锥形光导棒152，例如，具有带有不同尺寸的长方形底座的平截头体的几何形状。使每个端部，即，前端154和/或后端158的尺寸和形状与，例如，次级光学系统164和/或LED118的相应表面匹配可以导致光122在相空间中的优化分布，和/或可以提高光源模块110的总功率。遵守这些规则的过程可以导致最高发光效率，例如，如果至少为了比较，使用与在现有技术中已知的设备中相同的LED类型。初级光学系统，例如，光源模块110、LED118和/或光导棒152可能是最佳光效率的关键因素。锥形光导棒152借助于分别在前端154和后端158上的两个完全不同接口可以起转换元件的作用。入射晶面154的尺寸和/或形状可以尽可能精确地与LED118，例如，LED130的辐射表面的几何包络匹配。后端158可以提供有关出射晶面160的尺寸的选择自由度。这对于新仪器设计以及使光源模块110适用于现有仪器两者来说可能具有极大好处。优选地可以存在按照本发明的光源模块110与现有仪器，例如，生物或生物技术领域中的现有仪器的即插即用相容性。对于临界照射，可以选择，例如，大的出射晶面160。按照展度的保护，可以在后端158上减小照射的数值孔径。
LED130和/或LED阵列134的辐射表面的范围可以达到，例如，在光导棒120的前端154上的入射晶面156的边界。光导棒120可以是线性的，或可以朝着，例如，附在光导棒120的后端158上、也叫做出口晶面的出射晶面16锥形地越来越宽。
本发明的一个特定实施例可以包含带有“分段光瞳”的光导棒120。如果使用或需要不止一个LED130，以便获得所请求的所有波长和/或以便达到在特定波长上所需的强度，则可能会出现只使用光源模块110中的所有LED的一个或一部分的问题。它们可能与混光棒120的入射晶面156不匹配，因为，例如，作为展度保护规则，只有LED阵列134，例如，所有LED130的集合体才可能与也可以起混光棒作用的光导棒120的入射晶面匹配。如果各个LED的光未保持它们的展度地耦合到光导棒120中，则可能在照射的远场中导致也叫做棋盘效果的暗条纹。如果需要匀称光122，则这可能是一个缺点。为了防止这个问题，可以将散射表面162加入光导棒120的出射晶面160中。散射表面162可以包含选自由如下组成的群组的元素：至少一个喷砂表面；全息光栅；散射颗粒；以及能够以可以消除和/或平滑暗条纹和/或不匀称性的方式散射光122的其他元件。散射表面162优选地可以导致光瞳在它们的平面分布方面以及它们的传播角度的混合。如果需要将匀称效果作为主要优点，则可以接受由展度增大引起的光122的损失。出射晶面160可以被认为是二次光源，该二次光源可以是准朗伯（Lambertian）式的，例如，具有近乎完美余弦状亮度分布。不过，在这样的实施例中的展度可能扩大了，但可能保持了匀称性和可能不出现暗线。强度的降低和/或展度的增大可能，例如，受光导棒120中优选地可以接近于一，因此可接受的全内反射限制。
在图4中示出了按照本发明的分析仪器112的一个实施例。分析仪器112可以是分析至少一种样品114，例如，至少一种分析物116的设备。分析仪器112包含按照本发明的至少一个光源模块110。分析仪器112适用于将光源模块110发出的光引向，例如，包含至少一种分析物116的至少一种样品114上。分析仪器112可以进一步包含成形光源模块110发出的光122和/或分析光122的至少一个次级光学系统164。次级光学系统164优选地可以包含至少一台望远镜。光导棒120可以包含至少一个后端158。后端158可以，例如，如上所述，与次级光学系统164匹配。分析仪器112可以进一步包含适合接收光122的至少一个光检测器168。光122选自样品114发出的光122、样品114反射的光122和光源模块110发出的光122。进一步，显示在图4中的分析仪器114的实施例可以包含至少一个电源166。分析仪器112可以进一步包含至少一个滤波元件。该滤波元件可以是次级光学系统164的一部分或可以与次级光学系统164分开。分析仪器112可以被安排成它们至少一条光路。LED118可以被安排在后面接着光导棒120的光路的起点上。光导棒120的后面可以接着次级光学系统164。如图4所示，至少一个样品114，例如，生物样品是可安排的和/或被安排在光导棒120之后，例如，在光导棒120与光检测器168之间。可选控制单元124可以附在LED118上。电源166可以附在可选控制单元124上。光检测器168的后面可以接着至少一个处理单元170。处理单元170可以是能够评估光检测器168提供的至少一个信号的设备。处理单元170可以是单独元件，或可以是可选控制单元124或计算机的一部分。处理单元170也许能够评估受样品114影响和/或由光检测器168检测的至少一种吸收谱、至少一种发射谱、至少一个画面、和至少一次检测。处理单元170也许能够针对样品114的特定分子、原子和/或结构分析样品114。
在按照本发明的分析至少一种样品114的方法中，使用了光源模块110，例如，按照本发明的光源模块110。光源模块110包含至少一个LED118、和适合引导和成形LED118发出的光122的至少一根光导棒120。进一步，可以使用至少一个控制单元124。光源模块110，例如，可选控制单元124包含至少一个存储器件126。存储器件126其中存储着至少一个驱动参数集128。每个驱动参数集128提供适用于以形成光源模块110发出的光的预定发射性质的方式驱动LED118。包含在存储器件126中的驱动参数集128可以包含有关至少两种不同类型的LED118的至少两个不同驱动参数集128。可以按照实际使用的LED118的类型选择适当集合。
标号列表
110  光源模块
112  分析仪器
114  样品
116  分析物
118  发光二极管（LED）
119  基础模块
120  光导棒
121  引导模块
122  光
123  棒外壳
124  控制单元
125  连接单元
126  存储器件
127  源外壳
128  驱动参数集
129  散热器
131  散热片
132  白色LED
133  调整管
134  LED阵列
146  线
148  线
150  线
152  锥形光导棒
154  前端
156  入射晶面
158  后端
160  出射晶面
162  散射表面
164  次级光学系统
166  电源
168  光检测器
170  处理单元
172  线
174  线
176  线
178  线
180  线
182  线
184  初级光学系统
186  场阑
188  物镜
190  瞳阑
192  滤波元件
194  折叠式反射镜
196  场透镜
198  加热盖
200  场面
202  井眼
204  滤波元件
206  瞳阑
208  物镜
210  CCD
212  场面
214  场面中的焦点
216  光瞳面中的焦点
218  LED芯片A
220  LED芯片A的光谱
222  LED芯片B
224  LED芯片B的光谱
226  光路

Claims (16)

1.一种用在分析至少一种样品（114）的分析仪器（112）中的光源模块（110），该光源模块（110）包含至少一个发光二极管（LED，118）、和适合引导和成形该发光二极管（118）发出的光（122）的至少一根光导棒（120），该光源模块（110）进一步包含至少一个存储器件（126），该存储器件（126）在其中存储至少一个驱动参数集（128），用于以产生该光源模块（110）提供的光（122）的所希望发射性质的方式驱动该发光二极管（118）。
2.按照前面权利要求所述的光源模块（110），其中该发光二极管（118）包含至少一个白色发光二极管（132），优选的是至少一个发光二极管阵列（134）。
3.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该存储器件（126）为该光源模块（118）的不同应用存储至少两个不同的驱动参数集（128）。
4.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该驱动参数集控制如下的一个或多个：该光源模块（110）提供的光（122）的功率；该光源模块（110）提供的光（122）的频率；该光源模块（110）提供的光（122）的至少一个频带；以及作为该光源模块（110）提供的光（122）的频率的函数的光（122）的强度分布。
5.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该光源模块（110）包含至少一个控制单元（124）。
6.按照前面权利要求所述的光源模块（110），其中该控制单元（124）控制定时程序以通过时间分段驱动该光源模块（110），其中每个时间分段在适合该光源模块（110）使用的频带中提供一种强度。
7.按照前面两项权利要求之一所述的光源模块（110），其中该控制单元（124）控制定时程序以激活该发光二极管（118）的发光元件，其中该发光二极管（118）包含两个或更多个发光元件，其中该两个或更多个发光元件发出不同频率的光。
8.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该存储器件（126）包含至少一个EEPROM。
9.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该光导棒（120）包含至少一个前端（154），其中该前端（154）包含至少一个入射晶面（156），其中该入射晶面（156）的几何形状与该发光二极管（118）的发光表面的表面区的几何形状匹配。
10.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该入射晶面（156）具有在该发光二极管（118）的发光表面的表面区的-10%到+10%的范围内的表面区。
11.按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），其中该光导棒（120）包含一个后端（158），其中该后端（158）包括一个出射晶面（160），其中该出射晶面（160）包含至少一个散射表面（162）。
12.一种分析至少一种样品（114）的分析仪器（112），该分析仪器（112）包含至少一个按照前面权利要求之一所述的光源模块（110），该分析仪器（112）具有用于该光源模块（110）产生的光的入射窗，该分析仪器（112）适用于将该光源模块（110）发出的光（122）引到至少一种样品（114）上。
13.按照前面权利要求所述的分析仪器（112），其中该分析仪器（112）进一步包含适用于接收光（122）的至少一个光检测器（168），该光（122）是样品（114）发出的光（122）、透射通过样品（114）的光（122）和样品（114）反射的光（122）的一种或多种。
14.一种包含分析仪器（112）的分析系统，该分析仪器（112）包括含有非发光二极管光源的第一光源模块和带有发光二极管光源（118）的第二光源模块（110），该第二光源模块（110）的光特性适合模拟第一光源模块特性。
15.按照前面权利要求所述的分析系统，其中可用该第二光源模块（110）替换该第一光源模块（110）。
16.一种修改用于分析至少一种样品（114）的分析仪器（112）的方法，其中该分析仪器（112）包含第一光源模块（110），其中该方法包含用第二光源模块（110）替换该第一光源模块（110）的步骤，其中该第二光源模块（110）包含至少一个发光二极管（118）、和适合引导和成形该发光二极管（118）发出的光（122）的至少一根光导棒（120），其中该第二光源模块（110）进一步包含至少一个存储器件（126），该存储器件（126）在其中存储至少一个驱动参数集（128），用于以该第二光源模块（110）模拟该第一光源模块（110）提供的光（122）的发射性质的方式驱动该第二光源模块（110）。
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