LED为光学显微镜行业带来巨变 优势比传统卤素更明显

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LED光源可以通过定制，为专业的任务提供正确质量的光。

目前在显微镜中，现有的光源是石英-卤素白炽灯，目前LED正在进入显微镜中，因为卤素源通常要耗散50W-100W。但是可以看到，卤素源仍然很有优势，它们本质上是黑体散热器。

这意味着它们产生连续的光谱，没有任何凸起的地方，因此可以看到任何可见颜色的任何物体，并且可以通过光学滤光分开任何可见的颜色。

英国LED制造商Plessey的组件经理Clive Beech说，“卤素的好处是它是一个很好的广谱光源。该光谱非常均匀，色彩非常好。”

各有所长

光学显微镜并不全然。有些显微镜每天做相同的工作，例如计数白细胞，对照明要求窄范围。其他的是通用的，在这些中，所需数量的照明选项“更多”。观察者可能直接看接目镜，或者连接到显微镜相机的显示器。

研究人员有时需要出色的、准确的显色性能，要求他们正要寻找的东西与他们不感兴趣的东西之间获得高对比度，因此也就要求光谱和照明方向能最佳组合。

卤素的第一个问题是保护样品不受热的影响。Beech说：“它带有高负载的红外线，这对任何组织样品或有机材料都是有害的，所以你必须将其过滤掉。”

LED避开了这一层过滤，因为标准的蓝芯加磷光体技术不产生IR。Plessey光学设计师Samir Mezouari说，“大多数[LED公司]可以模拟黑体发射光谱。但是挑战就是如何获得最好的效能。”

充足的光功率也已经到位。Beech说：“我们的标准白色LED为12V 8W 1000 lm，镜头采用7x7mm封装。

该装置的四个连接点以正方形面平铺在单芯片上，在发射器之间几乎没有间隙，从而消除了伪像。

LED带来转变

尽管需要更多的电流，但是大尺寸芯片LED也是可能的，需要增加芯片接合线的尺寸或数量。这些是显微镜照明的潜在问题，即使科勒照明使这种影响最小化了，但是光源结构的残留图像也可能叠加在物体的视图上。

即使使用了必要的接合线，LED源的光线也比卤素灯的要强。对于非常敏感的样品，LED可以进行微型闪光摄影，进一步减少热量和红外线。

Beech说：“您不能将卤素去除以减少能量输入，但可以使用LED。可以通过始终打开的相机进行拍摄光线，用卤素灯泡拍摄不了的样品，可以通过LED进行成像。”

用LED进行空间照明也更容易。 例如，徕卡使LED圈透过反射显微镜的物镜上，可以实现只从一个角度产生光，就可以显示表面特征。

由于LED使用寿命长，所以LED可以永久内置于光学仪器中，避免了更换卤素灯泡时所需的重新排列和校准的步骤，也可以节省空间，不需要更换灯泡的手指空间和较少的散热空间。

对比增强

第一步是用连续光谱的LED取代卤素。对于对比增强，一些显微镜包含有可切换光学滤光片，可以用多种不同波长的LED代替。

Beech说，“你不能总是想用均匀的光谱进行成像。例如，用蓝光照明，红光样品组分会变得更暗，因此可以增加对比度”。

他补充道，“有LED，您可以制作一个宽光谱的磷光体。特别是针对病理学，我会选择波长。”

Mezouari说：“想象一下红色、绿色、蓝色、白色LED，发射一些广谱，具有特定波长的峰值。然后，例如，您可以关闭红色，找到您要的特定样品的光谱配方。”

相机数字图像处理是显微镜的一个重要部分，Mezouari认为把在不同波长下拍摄的图像相结合，可以获得高度增强的图像。选择LED的哪一种波长，取决于手头的工作，但是如果使用相机，Beech建议将红绿与蓝光和相机芯片的RGB滤波相匹配。

在极端情况下，只使用LED现有的或者将卤素大部分能量过滤掉获得的短波长(蓝色)光，可以提供更高的分辨率。还有一些证据表明，长期暴露于强烈的蓝光中可能对人眼造成不利影响。

LED光源

在科学变得更清楚之前，在操作人员可能将自己曝光在强光中的情况下，这时预防措施就可能是将光源限制在卤素模拟或绿色波长或更长的波长。对于剧烈的短期暴露，则已经有光生物安全标准。

完全取消光谱照明可能是一个错误，因为一个样品可能就只包括一种与光源不一致的单色材料。

对于多波长LED光源，必须以某种方式将光组合。Mezouari说：“您可以使用一个带有小扩散器的微型LED阵列来获得数百个而不是数千个流明，但已足够。”

“如果您有足够的空间，使用单独的LED和几厘米长的混合棒。或者如果你只有红绿和蓝色，您可以使用棱镜反射器来混合，有时也添加混合棒。”

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