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LED在生命科学和医疗照明中的应用

2021-7-26 16:03| 发布者: vantsing| 查看: 815| 评论: 0

摘要: “随着照明技术移动到LED,用户必须了解灯和LED之间的峰值光功率的差异,并确保优化过滤器以实现其荧光团的最大激发效率” 传统的生命科学和医疗内窥镜检查已经转变到宽带光源,如汞、金属卤化物和氙气灯 来满足他们 ...

随着照明技术移动到LED,用户必须了解灯和LED之间的峰值光功率的差异,并确保优化过滤器以实现其荧光团的最大激发效率


传统的生命科学和医疗内窥镜检查已经转变到宽带光源,如汞、金属卤化物和氙气灯


来满足他们苛刻的照明需求。随着发光二极管技术的进步,这些应用现在正在取代传统灯为基础的光源以满足LED技术的优势。尽管标准LED光源完全可以来覆盖大部分的这些应用要求的光谱,但是“绿色波段”需要特定的波长,这就需要一个聪明的LED方法去产生足够光功率的有效的图像样本。这篇文章解释了创新和先进的LED技术如何克服了这一介于540-590nm之间的波长间隙的挑战。

 

应用领域概述

显微镜使用

显微镜中的荧光激发传统上是由汞弧灯的光谱特性驱动,该汞弧灯限定了荧光团的化学性质,以及在大多数荧光成像中使用的激发和发射过滤器。汞弧灯周围的最常见的荧光团离散峰已经开发,例如DAPIFITCTRITC已经使用了几十年。随着照明技术移动到LED,用户必须了解灯和LED之间的峰值光功率的差异,并确保优化过滤器以实现其荧光团的最大激发效率

 

内窥镜检查

内窥镜检查仪器使用氙气灯来查看人体组织。由于氙的光谱宽度和横跨光谱均匀的激发,它已经是内窥镜检查和手术可视化的金标准。客户现在要求LED替代品,包括较长的寿命,较低的电源要求和更小的尺寸。为了满足这种需求,光源制造商必须确保用于内窥镜检查照明的LED可以覆盖频谱的RGB(红色,绿色,蓝色)组件,该组件创造了内窥镜成像环境中的操作者或外科医生所需的明亮的白光。此应用程序也遭受了LED绿色差距挑战,需要克服,以便在可接受的力量下获得光谱的绿色部分。

 

挑战

绿色波段

制造商面临的挑战是如何设计荧光LED照明系统,以覆盖与传统灯相同的光谱,用于荧光激发或医疗可视化。具有挑战性的波段在540-590nm之间,被称为绿色间隙。在这个光谱区域的led基本上受到了限制,因为缺乏半导体材料来有效地发出这个波长的光。一些制造商已经找到了创新的解决方案来弥补这一差距,包括LED阵列、波长转换荧光粉技术和集成激光解决方案。

 

解决方案

使用荧光粉材料的波长转换已经在照明和投影行业使用了几十年。较短波长的光(蓝色,紫色,紫外光)被一种材料吸收,这种材料通过荧光粉转换重新发射较长波长的光。卓越技术公司采用专利的激光荧光粉转换技术,在540-590nm范围内产生高功率光。卓越的激光LED 混合驱动结合了激光和LED技术,产生高功率的激发光。通过使用高效的蓝色激光激发磷光层,得到的溶液克服了绿色间隙,产生了500-600nm的宽峰,然后可以过滤到一个更具体的激发带,这取决于要显示的分子。与其他LED绿色间隙解决方案相比,使用激光LED混合驱动在500- 600nm区域增加功率,获得良好的荧光信号或图像所需的曝光时间大大缩短。


这意味着更高的吞吐量潜力和更有效的样品处理。


为了成功地利用激光LED混合动力驱动,所产生的照明系统考虑了所有热,电气和光学参数,以最大化光转换和向样品传递光。激光LED混合动力驱动器具有比更有效的能力

其他磷光体转换技术,并通过2016显微镜确认创新奖。

 

优势

在应用中,组合LED,激光和磷光体技术有效地桥接了绿色差距。在显微镜和分析仪表应用中,研究人员或临床医生可能需要在样品中激发几种荧光团。 这将包括DAPIFITCGFP,以及诸如MCHERRYTRITC或德克萨斯红等红荧光团。传统上,他们能够使用在550nm地区的弧灯和580nm处的另一个峰值有效地激发这些染料。当显微镜光源的技术最初在2000年代初前移动到LED时,绿色差距是一种挑战,没有解决方案。 这导致用户继续使用汞灯或用于其他荧光团的LED,然后切换到灯泡以填充绿色差距,这会破坏切换到LED的整体目的如果用户仍然必须打开它们的灯挑战荧光团。使用激光led混合驱动,用户有一个完整的光谱需要用一个光源激发他们所有的普通荧光蛋白和荧光团。在内窥镜和外科可视化等医疗应用中,外科医生需要白光来成像内部解剖。在随后的技术中,氙气一直是白色阴影的参考。对于那些想要比灯具更长的寿命的人来说,用固定白光(色温)白色LED”替换氙气是一个成功的选择。对于更高级的应用,外科医生希望能够改变这种色温,以适应他们对白色的定义,或调整它为他们的相机。这可以通过使用单独的RGB led来创造白色。有了独立的led,外科医生就可以改变每种颜色的亮度,创造出所需的白色。使用三个LED允许这种颜色混合,但绿色差距问题由于绿色强度低,因此为外科医生的颜色混合限制。我们再次使用激光led混合动力驱动器以增加绿色的电力,允许外科医生进行手术时可以保持更大范围的颜色。

 

优秀均匀性的最大光照

激光LED混合动力驱动允许在包括挑战性的绿色隙中的所有波长的卓越照明均匀性和最大光传递。这使得用户可以进行显微镜和内窥镜检查,以使带有LED照明器的分子可视化,因为它们与传统的灯技术没有任何妥协。
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