CN212515203U - 一种led阵列照明显微镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED阵列照明显微镜，包括位于放置于显微镜镜座上的LED阵列照明装置及固定于载物台底部用于选取LED阵列光源的光圈，其特点是LED阵列照明装置包括LED阵列面光源、LED亮度调节旋钮、可调支撑、电源插孔、水平仪V、水平仪H、光圈；LED阵列照明装置由同种规格LED按设计方案排列而成，并可通过LED亮度调节旋钮调节亮度；可调支撑由三个相同圆柱形高度可调支撑组成用于设定其高度与方向；水平仪V、水平仪H，相互垂直且固定于面光源，用以辅助光源平面水平调节的需要；光圈，固定于载物台底部，与载物台通光孔轴线平行。优点在于其投射到观察区域亮度均匀、亮度高，理论分析均匀性在90%以上，体积小、使用寿命长、安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学显微镜，特别是涉及一种LED阵列照明显微镜。
背景技术
16世纪末荷兰制造出了最早的显微镜，经过几百年的发展，显微镜技术得到了长足发展，并在医学、生物学等领域得到了广泛而普遍的应用。按显微镜照明方式分，可为透射式照明和反射式照明两类，其中透射式适用于透明或半透明的观测样品的观察，反射式则适用于非透明观测样品的观察。
LED是一种固态半导体光源，主要由PN结芯片、电极及光学系统组成，是一种四代照明光源，自20世纪60年代LED问世以来，以其电光转换效率高、使用寿命长、发光波长单一、单色性好、光色纯正、衰减少、波段丰富、发热量小、体积小、重量轻的独特优势，以及与传统光源相比，具有显著的光、电特性及光谱分布优势。随着科学技术及制造工艺的飞速发展，LED的发光亮度平均每年提高20倍，价格降为最初的1/100，LED已经广泛而普遍应用于日常照明及众多相关学科领域。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种分布均匀、体积小、电光转换效率高、亮度高的LED阵列照明显微镜及该照明系统的设计方法。
本实用新型采用的技术方案如下：一种LED阵列照明显微镜，包括LED 阵列照明装置和光圈，LED阵列光源光轴、显微镜主光轴、载物台通光孔轴线三线平行，LED阵列光源放置于镜座上，通过可调支撑调节LED阵列光源的高度及方向，光圈固定于载物台底部并且光圈轴线与载物台通光孔轴线两线平行，若两主轴重合效果更佳，光圈用于筛选照明区域和遮挡边缘非均匀区域及多余区域，LED阵列光源投射出的光，经过空间叠加和光圈的筛选，以及可调支撑的调节，照射到载物台观察面得到光照强度分布均匀区域。
上述的LED阵列光源设计方法，具体步骤如下：
以LED阵列光源所在平面中心为原点0建立直角坐标系平面X0Y，过原点0作平面X0Y垂线为Z轴，平面X0Y与Z轴交点为0，自镜座向载物台取作Z轴正方向。在平面X0Y内，以间隔d作平行于X轴的一组平行线，以间隔d作平行于Y轴的一组平行线，交点即为LED阵列LED的布置点，得到一个N×NLED阵列。
设定观察面为载物台所在平面，与LED阵列光源所在平面距离记作z。单颗LED作为朗伯体光源，其光照强度表示为：I(θ)＝I0·cosm(θ)，其中 I0表示光轴上的光照强度，θ是视角，照明参考平面中每个点(x，y，0)光照强度表示为：
参数m由
确定，θ1/2定义为光照强度为0时值的一半时的视角，称为半光照强度角。
根据斯派罗法则及叠加原理，观察面光强可以表示如下，当N为偶数时，
当N为奇数时，
与目前传统显微镜相比，本实用新型的优点在于注重照明部件的光照分布均匀性对显微镜观察效果的作用，包括采用高亮LED后，显微镜照明所能达到的最大亮度大大提高，完全满足了显微镜观察对光照强度需求。基于LED 自身的优势，本LED阵列照明系统具有发热量小、体积小、使用寿命长、光照强度均匀、最大亮度值高、光色纯正、衰减小、节能，通过LED类型的选择可以选择不同的照明波长及色温。
附图说明
图1为本实用新型的整体侧视效果图；
图2为本实用新型的LED阵列光源及光圈侧视效果图；
图3为本实用新型的LED阵列光源俯视效果图。
图4为本实用新型的LED阵列奇数行列布局及XY坐标系统图；
图5为本实用新型的LED阵列偶数行列布局及XY坐标系统图；
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施详细描述。
一种LED阵列照明光学显微镜，包括LED阵列照明装置和光圈，LED阵列光源光轴、显微镜主光轴、载物台通光孔轴线三线平行，LED阵列光源放置于镜座上，通过可调支撑调节LED阵列光源的高度及方向，光圈固定于载物台底部并且光圈和载物台通光孔两主轴平行，若两主轴重合效果更佳，光圈用于筛选照明区域和遮挡边缘不均匀照明及多余照明，LED阵列光源投射出的光，经过空间叠加和光圈的筛选，以及可调支撑的调节，照射到载物台观察面得到光照强度分布均匀区域。
依据本实用新型的方法，以下进行一个具体的8×8LED阵列照明光源的设计。以LED阵列光源所在平面中心为原点0建立直角坐标平面X0Y，过原点0作平面X0Y垂线为Z轴，平面X0Y与Z轴交点为0，自镜座向载物台方向为Z轴正方向。在平面X0Y内，以间隔d作平行于X轴的一组8条平行线，以间隔d作平行于Y轴的一组8条平行线，交点即为LED阵列LED的布置点，如图4所示。
选取某种常见红色LED，该LED参数基本信息如下：标准工作电流为10 mA，半角值θ1/2为7.5°，对应m值计算得到80.67，此处取m值为81，该LED 光照最大值为10cd，设计LED阵列光源到载物台观察面距离即z取10cm。
将所选取LED参数基本信息代入LED最佳中心间距d关系式
计算得d＝1.3cm，确定LED阵列布置具体位置参数，对应LED阵列布置后其大小为9×9cm2方阵，z＝10cm处LED阵列照明区域大小为10×10cm2，经偶数LED阵列光照强度计算式计算，所设计最佳距离LED 阵列10cm处的观察平面光照强度为234cd。
将光圈固定于载物台底部，放置LED阵列光源于镜座上，调整光圈适当大小，调节可调支撑调节光源高度及方向。
光圈安装固定注意：
(1)光圈主光轴与载物台通光孔中心轴线平行。
(2)光圈通光区域不超出载物台边缘。
Claims (5)
1.一种LED阵列照明显微镜，包括投射到载物台观察面且其光轴与显微镜主光轴平行的LED阵列照明装置及固定于载物台底部用于选取LED阵列光源投射均匀区域的光圈，其特征在于所述的LED阵列照明装置包括LED阵列面光源、LED亮度调节旋钮、可调支撑、电源插孔、水平仪V、水平仪H、光圈；所述光圈，固定于载物台底部，与载物台通光孔轴线平行，所述LED阵列照明装置放置于镜座上、载物台下方，所述LED阵列光轴、光圈轴线、载物台通光孔轴线三线平行，所述LED阵列光源由LED阵列中各LED组成，所述LED阵列光源所产生的光由LED阵列中各LED发出的光叠加而成，从所述LED阵列光源投射到载物台观察面得到光照强度均匀的照明区域。
2.根据权利要求1所述的一种LED阵列照明显微镜，其特征在于所述的LED阵列光源射出的光从载物台底部投射到观察面前经过光圈筛选，投射到观察面的光照强度分布均匀。
3.根据权利要求1所述的一种LED阵列照明显微镜，其特征在于所述LED阵列光源通过底部可调支撑调整高度及光源平面方向，通过调整确保LED阵列光源投射在观察面的光照强度分布均匀。
4.根据权利要求1所述的一种LED阵列照明显微镜，其特征在于所述LED阵列光源亮度可调。
5.根据权利要求1所述的一种LED阵列照明显微镜，其特征在于所述LED阵列光源的LED类型可以根据显微镜使用需要确定。
Priority Applications (1)
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| CN202021769755.5U CN212515203U (zh) | 2020-08-23 | 2020-08-23 | 一种led阵列照明显微镜 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN212515203U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111856738A (zh) * | 2020-08-23 | 2020-10-30 | 浙江农林大学 | 一种led阵列照明显微镜 |
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2020
- 2020-08-23 CN CN202021769755.5U patent/CN212515203U/zh active Active
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