用于增强白光LED特定波长强度的方法、光源系统及显微镜

摘要

本发明公开一种用于增强白光LED特定波长强度的光源系统提供了一种用于增强白光LED特定波长强度的光源系统和方法，包括：白光LED、聚焦透镜组、与需增强的波长强度相匹配的荧光片和准直透镜组；白光LED发出的光经聚焦透镜组入射荧光片，再经准直透镜组射出。本发明的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中根据需要增强的特定波长使用对应的荧光片，荧光片可以吸收掉白光LED发出的白光中的全部或部分蓝光转换成需要增强的特定波长的光，从而获得特定波长增强的白光。其中，荧光片的调制波长＞蓝光波长。

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，特别涉及一种用于增强白光LED特定波长强度的方法、光源系统及显微镜。

背景技术

目前市场上一般的白光LED都是通过蓝光LED激发荧光粉得到的，白光LED在光谱上含有两部分光峰，一部分是450nm处较窄的蓝光峰，也就是激发光剩余的蓝光，通常光强还是比较强；另一部分是500-700nm处的宽峰，是被蓝光LED激发出来的，包括绿光和部分红光，这部分光谱虽然较宽，覆盖的波长范围较长，但强度相对较弱。两部分光谱组合起来，成为白光。不同品牌、不同型号的白光LED在光谱位置和强度上都略有不同，但基本原理是一致的。

用蓝光LED激发荧光粉得到白光光谱，就一定会使被激发的荧光粉产生绿光-黄光-红光波段的光谱，而对某一特定的荧光粉来说，它的辐射波段是有限的，因此整个光谱不可避免的在激发波段和辐射波段之间产生凹陷(即光强较弱的波段区域)。由于白光LED的产生原理和以前人们的使用要求较低，之前人们只是希望获得白光，但对白光光谱没有具体的要求。现在，科研工作对显微镜光源波段细分的要求越来越高，人们希望获得亮度高且比较完整的白光光谱作为显微镜的光源，就要求整个白光波段的光强尽量均匀分布。

专利201921525702.6主要是针对激光光源，用在手电筒里，通过蓝色激光激发荧光片获得白光，主要解决的是散热问题，但对白光光谱的波形和各个波段的光强度没有要求。专利202020139199.7用激光激发出的黄色荧光与LED发出的蓝光混合成为白光，黄光波长范围在597～577nm，蓝光波长范围在492～455nm，因此，整个白光光谱会在500nm附近出现凹陷。专利201811037102.5用激光加荧光片加透镜来制作激光大灯，主要是利用菲涅尔透镜对白光进行准直，从而缩小整个系统的体积，但同样没有解决光谱凹陷的问题。这些专利的一个共同特点就是对白光光谱的具体波形和相应波段的光强度没有要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于增强白光LED特定波长强度的光源系统，可以解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于增强白光LED特定波长强度的光源系统，其特征在于，包括：白光LED、聚焦透镜组、与需增强的波长强度相匹配的荧光片和准直透镜组；白光LED发出的光经聚焦透镜组入射荧光片，再经准直透镜组射出。

本发明的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中根据需要增强的特定波长使用对应的荧光片，荧光片可以吸收掉白光LED发出的白光中的全部或部分蓝光转换成需要增强的特定波长的光，从而获得特定波长增强的白光。其中，荧光片的调制波长＞蓝光波长。

在一些实施方式中，本发明的荧光片为绿光荧光片。白光LED发出的白光经绿光荧光片吸收白光LED中的部分蓝光，辐射出绿光，增强了原有白光LED中绿光的亮度，可以获得各波段光强相对均匀的白光。

在一些实施方式中，本发明的荧光片为黄光荧光片或红光荧光片。白光LED发出的白光经黄光荧光片吸收白光LED中的部分蓝光，辐射出黄光，增强了原有白光LED中黄光的亮度。白光LED发出的白光经红光荧光片吸收白光LED中的部分蓝光，辐射出红光，增强了原有白光LED中红光的亮度。

在一些实施方式中，本发明的荧光片前后镀可见光波段的增透膜。荧光片前后镀可见光波段的增透膜，减小损耗，提高出光效率。

根据本发明的第二个方面，提供了一种显微镜，包括上述光源系统。

根据本发明的第三个方面，提供了一种增强白光LED特定波长强度的方法，其中，将白光LED发出的光经聚焦透镜组入射荧光片，再经准直透镜组射出。

在一些实施方式中，本发明的荧光片为绿光荧光片。

在一些实施方式中，本发明的荧光片为黄光荧光片或红光荧光片。

在一些实施方式中，本发明的荧光片前后镀可见光波段的增透膜。

根据本发明的第四个方面，提供了一种显微镜，其特征在于，包括上述方法获得的光源。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统的结构示意图。

图2为本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过绿光荧光片后的光谱曲线的示意图。

图3为本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过黄色光荧光片后的光谱曲线的示意图。

图4为本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过红光荧光片后的光谱曲线的示意图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。

图1示意性地显示了本发明的一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统的结构。

参考图1所示，该用于增强白光LED特定波长强度的光源系统包括：白光LED10、聚焦透镜组20、荧光片30和准直透镜组40；白光LED10发出的光经聚焦透镜组20入射荧光片30，再经准直透镜组40射出。

其中，荧光片30设置为与需增强光强度的波长相匹配。荧光片30的前后可以镀上可见光波段的增透膜，以减小损耗，提高出光效率。

考虑到光效和光路设计的问题，最好只使用一片荧光片30，不要叠加。

其中，不同的荧光片30可以和适配的聚焦透镜组20组成一个波段增强模块，当需要增强白光中某一特定波长强度的时候，只需要在白光LED的基础上，更换对应的波段增强模块即可。采用这种方式，白光LED光源本身不需要移动，可以最大程度地减小因固定光源的机械件位置的移动而引起的光路偏移。该系统仅使用同一白光LED光源就可以实现需要的某个波段高亮度的LED光源，尤其适合显微镜使用。

图2示意性地显示了本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过绿光荧光片后的光谱曲线。

调制出能够辐射500nm左右波段的绿光荧光片。在本实施例中，采用江苏博睿光电有限公司的GM525A荧光粉调制绿色荧光片。

参考图2所示，其中虚线为白光LED发出的光线的光谱曲线。一般的白光LED都是通过蓝光LED激发荧光粉得到的，由该光谱曲线可见，白光LED发出的光线在光谱上含有两部分光峰，一部分是450nm处较窄的蓝光峰，也就是激发光剩余的蓝光，光强比较强；另一部分是500-700nm处的宽峰，是被蓝光LED激发出来的，包括绿光和部分红光，这部分光谱虽然较宽，覆盖的波长范围较长，但强度相对较弱。两部分光谱组合起来，成为白光。

参考图2所示，其中实线为白光LED发出的光线经过绿光荧光片后的光谱曲线。由该光谱曲线可见，白光LED发出的光线经过绿光荧光片，其中光强比较强的450nm左右波段的蓝光用于激发绿光荧光片，450nm左右蓝光波段的光强度减弱了，而500～750nm左右的绿光波段、黄光波段和部分红光波段的光强度得到增强，特别是500nm左右的绿光波段的光强度增强最为明显。

最后形成的就是不同波段的光强都比较均匀的宽光谱白光LED光源，可以应用在显微镜或者其它适用均匀的宽光谱白光LED光源的场合。

图3示意性地显示了本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过黄光荧光片后的光谱曲线。

调制出能够辐射570nm左右波段的黄光荧光片。在本实施例中，采用烟台希尔德新材料有限公司的SDY558荧光粉调制黄色荧光片。

参考图3所示，其中虚线为白光LED发出的光线的光谱曲线，与图2所示的白光LED发出的光线的光谱曲线相同。

其中，实线为白光LED发出的光线经过黄光荧光片后的光谱曲线。由该光谱曲线可见，白光LED发出的光线经过黄光荧光片，其中光强比较强的450nm左右波段的蓝光用于激发黄光荧光片，450nm左右的蓝光波段的光强度减弱了，而500～750nm左右的绿光波段、黄光波段和部分红光波段的光强度得到增强，特别是570nm左右的黄光波段的光强度增强最为明显。

图4示意性地显示了本发明一种实施方式的用于增强白光LED特定波长强度的光源系统中的白光LED发出的光线的光谱曲线与该光线经过红光荧光片后的光谱曲线。

调制出能够辐射640nm左右波段的红光荧光片。在本实施例中，采用烟台希尔德新材料有限公司的WZR(633)荧光粉调制红色荧光片。

参考图4所示，其中虚线为白光LED发出的光线的光谱曲线，与图2所示的白光LED发出的光线的光谱曲线相同。

其中，实线为白光LED发出的光线经过红光荧光片后的光谱曲线。由该光谱曲线可见，白光LED发出的光线经过红光荧光片，其中光强比较强的450nm左右波段的蓝光用于激发红光荧光片，450nm左右的蓝光波段的光强度减弱了，而560～750nm左右的黄光波段和部分红光波段的光强度得到增强，特别是640nm左右的红光波段的光强度增强最为明显。

由上述实施例可见，可以根据使用者的实际需求增强任意颜色的波段的光的强度，只需要更换能够辐射该波段光线的荧光片即可，荧光片的调制波长＞蓝光波长。

上述用于增强白光LED特定波长强度的方法和光源系统可以应用于希望获得亮度高且比较完整的白光光谱作为光源的显微镜上，也可以应用于其它需要增强白光LED特定波长强度的光源系统。

以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。