CN108050429A - 一种led多光谱共光路光源照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED多光谱共光路光源照明装置,包括多波段LED光源、移动台以及光学元件,所述多波段LED光源固定安装在所述移动台上,所述移动台和光学元件均安装在底座上,所述多波段LED光源的发光面与所述光学元件相对设置。与现有技术相比,本发明具有结构简单、装调难度小、控制方式稳定可靠、成本经济且光能利用率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于照明技术领域,涉及一种多光谱共光路LED光源照明装置,能够实现LED光源发出的不同谱段的光从同一光学元件出射。
背景技术
传统的荧光显微照明光源,大多采用宽谱段光源,如氙灯、卤素灯等,通过多个不同波段的滤光片盒块,实现不同波长的光激发。显然,在能量利用率很低,每个激发光只占整个光能量的很少一部分。而且不同波段的滤光片盒块不仅增加系统体积,还提高了成本。目前,已被能耗低且体积小的LED光源替代,但是LED光源本身发出的光是窄带光谱,需要多个波段的LED光源组合才能满足荧光显微镜的照明应用。
为保证各个波段的光在出射方向上光轴一致,现有技术多通过以下方式实现多个波段的光的合束:1)多个波段的光通过二向色镜或者棱角耦合,其中,每个波段都需要一套单独的光学准直系统,通过合束的方式进行多种波段的光耦合。合束需要每个波段的光源在出射方向上光轴一致,装调难度大和成本高;2)通过电磁控制实现基座移动,从而实现多波段光源能够耦合进入一个光学元件,通过电磁控制实现基座移动,实现不同波段的光源通过基座位置的改变从而实现其通过同一光学准直系统。但是重复的基座碰撞存在不稳定性;3)多个波段光源经过同一个透镜,多个波段同时共用一套光学准直系统。不同波段的光源同时共用一套光学元件的入口,收集的光能量较前两种方案会低很多。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足,本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、装调难度小、控制方式稳定可靠、成本经济且光能利用率高的LED多光谱共光路光源照明装置。
为解决上述技术问题,本发明具有如下构成:
一种LED多光谱共光路光源照明装置,包括多波段LED光源、移动台以及光学元件,所述多波段LED光源固定安装在所述移动台上,所述移动台和光学元件均安装在底座上,所述多波段LED光源的发光面与所述光学元件相对设置。
所述移动台包括水平移动组件和垂直移动组件,所述水平移动组件固定安装在所述底座上,所述垂直移动组件与所述多波段LED光源固定连接,所述水平移动组件和垂直移动组件之间通过一支撑板固定连接。
所述水平移动组件包括第一导杆、第一导块、第一调节螺杆、第一螺母以及第一电机,所述第一导杆的两端分别通过第一支撑座固定安装在底座上;与所述第一导杆匹配连接的第一导块固定安装在所述支撑板上;所述第一调节螺杆的一端与所述第一电机固定连接,另一端与所述第一螺母螺纹连接;所述第一螺母通过第一螺母安装座固定安装在所述支撑板上。
所述底座上还设有第一光耦开关,所述支撑板上还设有一与所述第一光耦开关配合使用的第一挡板。
所述垂直移动组件包括第二导杆、第二导块、第二调节螺杆、第二螺母、第二电机以及固定安装在所述支撑板上的第二支撑座,所述第二导杆垂直安装在所述第二支撑座上,与所述第二导杆匹配连接的第二导块固定安装在所述多波段LED光源的一侧,所述第二调节螺杆的一端螺纹穿过所述支撑板并与所述第二电机固定连接,另一端与所述第二螺母螺纹连接;所述第二螺母通过第二螺母安装座固定安装在所述多波段LED光源的另一侧。
所述支撑板上还设有第二光耦开关,所述多波段LED光源的热沉上设有与所述第二光耦开关配合使用的第二挡板。
所述光学元件包括方形透镜、准直透镜组以及固定安装在所述底座上的支座,所述准直透镜组安装在所述支座上,所述方形透镜设置在所述准直透镜组的入光侧。
所述光学元件的出光侧还设置有调焦机构。
所述多波段LED光源包括多个波段的LED芯片、基板、热沉以及接插件,所述LED芯片封装在所述基板上,固定安装在所述热沉上的所述基板上还设有多个接插件。
所述热沉的背面还安装有风扇。
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
本发明通过移动台可实现不同波段的LED芯片的中心点的移动,从而达到与光学元件的光轴重合的效果;
本发明相对于不同波段LED芯片通过光学合束的方式,在装调和成本上都有很大的改善,不仅能够给荧光显微照明带来更高的光功率,还能大大降低照明装置的成本;
本发明中第一限位机构或第二限位机构保证移动台能够精确的定位,从而实现多波段LED光源根据显微照明需求,把不同区域的LED芯片移动到目标区域。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1:本发明LED多光谱共光路光源照明装置立体图;
图2:本发明LED多光谱共光路光源照明装置剖视图;
图3:本发明LED多光谱共光路光源照明装置正视图;
图4:本发明LED多光谱共光路光源照明装置后视图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
如图1至图4所示,本实施例LED多光谱共光路光源照明装置,包括多波段LED光源10、移动台20以及光学元件30,所述多波段LED光源10固定安装在所述移动台20上,所述移动台20和光学元件30均安装在底座40上,所述多波段LED光源10的发光面与所述光学元件30相对设置。本实施例通过移动台20可实现不同波段的LED芯片11的中心点的移动,从而达到与光学元件30的光轴重合的效果;本实施例相对于不同波段LED芯片11通过光学合束的方式,在装调和成本上都有很大的改善;本实施例不仅能够给荧光显微照明带来更高的光功率,还能大大降低照明装置的成本。
在本实施例中,所述移动台20包括水平移动组件21和垂直移动组件22,所述水平移动组件21固定安装在所述底座40上,所述垂直移动组件22与所述多波段LED光源10固定连接,所述水平移动组件21和垂直移动组件22之间通过一支撑板23固定连接。
所述水平移动组件21包括第一导杆211、第一导块212、第一调节螺杆213、第一螺母214以及第一电机215,所述第一导杆211的两端分别通过第一支撑座216固定安装在底座40上;与所述第一导杆211匹配连接的第一导块212固定安装在所述支撑板23上;所述第一调节螺杆213的一端与所述第一电机215固定连接,另一端与所述第一螺母214螺纹连接;所述第一螺母214通过第一螺母安装座固定安装在所述支撑板23上。第一电机215带动第一调节螺杆213旋转,从而通过第一螺母214对支撑板23产生水平方向平移的作用力。所述水平移动组件21能保证多波段LED光源10在水平方向的直线运动。
进一步地,所述底座40上还设有第一光耦开关,所述支撑板23上还设有一与所述第一光耦开关配合使用的第一挡板。所述第一光耦开关和第一挡板的相互配合作为第一限位机构使用,保证移动台20能够精确的定位,从而实现多波段LED光源10根据显微照明需求,把不同区域的LED芯片11移动到目标区域。所述第一限位机构可以设置在初始位置或目标位置,可根据实际情况进行灵活安装。在本实施例中,所述第一限位机构也可以由伺服定位系统代替。
第一挡板是随着支撑板23的水平运动,运动到底座40上的第一光耦开关处,第一光耦开关有个反馈信号给控制器,控制器会作出让水平运动停止的指令。
所述垂直移动组件22包括第二导杆221、第二导块222、第二调节螺杆223、第二螺母224、第二电机225以及固定安装在所述支撑板23上的第二支撑座226,所述第二导杆221垂直安装在所述第二支撑座226上,与所述第二导杆221匹配连接的第二导块222固定安装在所述多波段LED光源10的一侧,所述第二调节螺杆223的一端螺纹穿过所述支撑板23并与所述第二电机225固定连接,另一端与所述第二螺母224螺纹连接;所述第二螺母224通过第二螺母安装座固定安装在所述多波段LED光源10的另一侧。所述第二电机225带动第二调节螺杆223旋转,从而通过第二螺母224对热沉13产生垂直方向平移的作用力。所述垂直移动组件22能够保证多波段LED光源10在垂直方向的直线运动。
进一步地,所述支撑板23上还设有第二光耦开关,所述多波段LED光源10的热沉13上设有与所述第二光耦开关配合使用的第二挡板。所述第二光耦开关和第二挡板的相互配合作为第二限位机构使用,保证移动台20能够精确的定位,从而实现多波段LED光源10根据显微照明需求,把不同区域的LED芯片11移动到目标区域。所述第二限位机构可以设置在初始位置或目标位置,可根据实际情况进行灵活安装。在本实施例中,所述第二限位机构也可以由伺服定位系统代替。
第二挡板是随着热沉13的垂直运动,运动到支撑板23上的第二光耦开关处,第二光耦开关有个反馈信号给控制器,控制器会作出让垂直运动停止的指令。
在上述水平移动组件21和垂直移动组件22的移动作用下,热沉13水平运动和垂直运动后回到第一光耦开关或第二光耦开关处均为一归零操作,可以保证运动没有累计误差。
在本实施例中,每一维的运动都有电机和直线导轨配合,保证这一维的运动直线性。
在本实施例中,所述移动台20还可设置一沿光轴轴向方向的微调机构,所述微调机构可以调节LED芯片11和方形透镜31之间的距离,这个能够用于弥补机加工或者装调所产生的误差,导致LED芯片11和方形透镜31的距离过大而造成效率降低的缺陷。
在多波段LED光源10的正前方设置有光学元件30,目的使其中一个波段的LED芯片11发出的光能够经过该光学元件30出射。光学元件30的基座和移动台20的基座固定在同一基板上。其中光学元件30相对于基板始终保持静止。多波段LED光源10则根据荧光显微照明的要求,跟随移动台20的热沉平面移动,实现不同波段的LED芯片11能够通过正前方的光学元件30,或使不同波段的LED芯片11的中心位于光学元件30的光轴上。
所述光学元件30包括方形透镜31、准直透镜组32以及固定安装在所述底座40上的支座33,所述准直透镜组32安装在所述支座33上,所述方形透镜31设置在所述准直透镜组32的入光侧。通过方形透镜31能够收集LED光源发出的光,并且能够对LED芯片发出的光进行均匀混合;所述准直透镜组32能够完成光的投射。
所述光学元件30的出光侧还设置有调焦机构50。所述调焦机构50能够实现对出射的光斑进行角度的调节。
所述多波段LED光源10包括多个波段的LED芯片11、基板12、热沉13以及接插件14,所述LED芯片11封装在所述基板12上,构成一个多波段LED光源,每个波段包含一颗或者多颗LED芯片11。固定安装在所述热沉13上的所述基板12上还设有多个与外部控制电路连接的接插件14,集成在每个LED光源10的每颗LED芯片11通过外部控制电路被单独的控制,实现点亮、点灭、周期点亮等操作。在本实施例中,不同波段的LED芯片11按照一定间隔设置。
在所述基板12和所述热沉13之间涂有导热硅脂,所述导热硅脂用于传导基板12的热量。
所述热沉13的背面还安装有风扇131。所述风扇131固定在热沉13的背面,能够使热沉13更好地散热。
本发明通过移动台可实现不同波段的LED芯片的中心点的移动,从而达到与光学元件的光轴重合的效果;本发明相对于不同波段LED芯片通过光学合束的方式,在装调和成本上都有很大的改善,不仅能够给荧光显微照明带来更高的光功率,还能大大降低照明装置的成本;因此,本发明具有良好的市场应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定,仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种LED多光谱共光路光源照明装置,其特征在于,
包括多波段LED光源(10)、移动台(20)以及光学元件(30),
所述多波段LED光源(10)固定安装在所述移动台(20)上,
所述移动台(20)和光学元件(30)均安装在底座(40)上,
所述多波段LED光源(10)的发光面与所述光学元件(30)相对设置。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述移动台(20)包括水平移动组件(21)和垂直移动组件(22),
所述水平移动组件(21)固定安装在所述底座(40)上,
所述垂直移动组件(22)与所述多波段LED光源(10)固定连接,
所述水平移动组件(21)和垂直移动组件(22)之间通过一支撑板(23)固定连接。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述水平移动组件(21)包括第一导杆(211)、第一导块(212)、第一调节螺杆(213)、第一螺母(214)以及第一电机(215),
所述第一导杆(211)的两端分别通过第一支撑座(216)固定安装在底座(40)上;
与所述第一导杆(211)匹配连接的第一导块(212)固定安装在所述支撑板(23)上;
所述第一调节螺杆(213)的一端与所述第一电机(215)固定连接,另一端与所述第一螺母(214)螺纹连接;
所述第一螺母(214)通过第一螺母安装座固定安装在所述支撑板(23)上。
4.根据权利要求2或3所述的装置,其特征在于,所述底座(40)上还设有第一光耦开关,所述支撑板(23)上还设有一与所述第一光耦开关配合使用的第一挡板。
5.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述垂直移动组件(22)包括第二导杆(221)、第二导块(222)、第二调节螺杆(223)、第二螺母(224)、第二电机(225)以及固定安装在所述支撑板(23)上的第二支撑座(226),所述第二导杆(221)垂直安装在所述第二支撑座(226)上,
与所述第二导杆(221)匹配连接的第二导块(222)固定安装在所述多波段LED光源(10)的一侧,
所述第二调节螺杆(223)的一端螺纹穿过所述支撑板(23)并与所述第二电机(225)固定连接,另一端与所述第二螺母(224)螺纹连接;
所述第二螺母(224)通过第二螺母安装座固定安装在所述多波段LED光源(10)的另一侧。
6.根据权利要求2或3或5所述的装置,其特征在于,所述支撑板(23)上还设有第二光耦开关,所述多波段LED光源(10)的热沉(13)上设有与所述第二光耦开关配合使用的第二挡板。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述光学元件(30)包括方形透镜(31)、准直透镜组(32)以及固定安装在所述底座(40)上的支座(33),所述准直透镜组(32)安装在所述支座(33)上,所述方形透镜(31)设置在所述准直透镜组(32)的入光侧。
8.根据权利要求1或7所述的装置,其特征在于,所述光学元件(30)的出光侧还设置有调焦机构(50)。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述多波段LED光源(10)包括多个波段的LED芯片(11)、基板(12)、热沉(13)以及接插件(14),
所述LED芯片(11)封装在所述基板(12)上,
固定安装在所述热沉(13)上的所述基板(12)上还设有多个接插件(14)。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述热沉(13)的背面还安装有风扇(131)。
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- 2017-12-12 CN CN201711321658.2A patent/CN108050429A/zh active Pending
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