专利名称：阵列式led面光源的制作方法
技术领域：
本发明属于光学检测领域。
背景技术：
采用分光光度法进行样品检测的技术已经相当成熟并且被广泛应用。其中LED作为仪器光源已经相当普遍。而且多个LED阵列作为同一仪器光源也出现在此类检测仪器中。然而，人们在长期的实践中也发现了 LED阵列光源的一些不足之处。在采用LED阵列组合面光源直接照射样品池时，每个LED发出的光不一定垂直照射在分光系统的入射狭缝 上，大部分光源以与入射狭缝的垂线呈一定的角度的形式进入狭缝。如图4所示，图中实线为从LED发出、途径样品溶液进入入射狭缝的光线。令该光线以偏离溶液入射面法线》的进入溶液，在溶液中的折射角为多，由于溶液的两透光面相互平行，则光线在溶液另一侧的出射角也为《。令狭缝到样品溶液光出射平面的距离为α ,样品溶液的厚度为h , LED到样品溶液光入射平面的距离为c，LED到狭缝的垂直距离为J。对于一个固定的光路系统，a、 、r、J四个距离均为常数。令LED到入射法线的距离为SI，两法线的距离为J2,出射法线到狭缝的距离为S3 ,则 Π、c 2、 3与β、b、c、d、α、卢之间存在如下关系
dl = cmtm a(I)
d2 = b mIm β(2)
d3- a^im a(3)
dl+d2 + d:U(4)
将式I、2、3代入式4经化简可解得
b^tm β+(α +c) tan a= d(5)
令样品溶液相对于空气的折射率为《，则力大于I的实数。由几何光学折射定律得 n *sin = a(6)
由于α和卢均为0- r/ 2之间的锐角，故由式6可求得
tan P^sm 如2 - (sin a)2(7)
将式7代入式5得
sin Of (a +c) sm a .
...............................................................................................................................+ ..................................................................................= = d(o\
-(sin d)2(sin a)2
由于α均为已知的常数，故斜射角化是以样品溶液折射率s为自变量的一条单调递增曲线。当从I增大到+00时，斜射角的值从arctan(rf/(a+i+0)增大到arctan /(fl + ^))。由以上分析可得，在光线非垂直照射的情况下，样品溶液折射率的变化会导致进入狭缝的LED光偏离轴线的角度发生变化，从而导致入射光强度的变化，会引起测量误差。同样由前面的分析可得，当d为O时，α恒为零，即光垂直照射到样品溶液上时不会引起该误差。由此看来，使光源垂直照射样品溶液就可以减小检测误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以使光源垂直照射样品溶液的阵列式LED面光源。本发明在电路板的一面安装有阵列式LED，电路板中心是电路板圆孔，在电路板安装有LED —面有凹面反射镜，电路板的另一面有前凸透镜，前凸透镜与后凸透镜之间是样品池，后凸透镜后面是分光光学系统，分光光学系统上有狭缝。本发明本发明采用上述技术方案，其显著特点是
I、采用多个LED作为光源，可以组合成阵列式LED面光源。 2、阵列式LED面光源，发光强度均匀、热稳定性好、使用寿命长。3、阵列式LED面光源配合双聚焦光学系统，提高了样品溶液的检测精度。本发明可以广泛应用于分光系统的检测仪器中。
图I是本发明结构示意 图2是本发明电路板阵列LED结构示意 图3是本发明电路原理示意图；图中LED 图4是现有技术光源穿过样品溶液时原理图。
具体实施例方式
本发明在电路板3的一面安装有阵列式LED2，电路板3中心是电路板圆孔9，在电路板3安装有LED2 —面有凹面反射镜1，电路板3的另一面有前凸透镜4，前凸透镜4与后凸透镜6之间是样品池5,后凸透镜6后面是分光光学系统8,分光光学系统8上有狭缝7。以下结合附图对本发明进行详细的描述
本发明包括抛物凹面反射镜、电路板阵列LED、前凸透镜、样品池、后凸透镜。采用多个LED组合成阵列式LED面光源。阵列式LED面光源配合双聚焦光学系统，使开始的面光源最后汇聚成点光源，提高了样品溶液的检测精度。本发明的主要是提供一种可以使光源垂直照射样品溶液的阵列式LED面光源系统。本发明阵列式LED面光源采用抛物凹面反射镜、电路板阵列LED、前凸透镜、样品池、后凸透镜。其中，电路板阵列LED发出的光照射到抛物凹面反射镜上，经过光路反射后到达前凸透镜，然后以平行光方式由前凸透镜射出。此时的平行光可以以垂直样品池方式穿过样品池中的溶液，然后到达后凸透镜。后凸透镜的出射光聚焦于一点，焦点可以做为点光源使用。一般位于分光光学系统的狭缝处。所述抛物凹面反射镜为介质膜凹面反射镜，反射波长400-750nm,平均反射率>99%,可以将LED入射光反射后聚焦于一点。所述电路板阵列LED为多个LED垂直均匀焊接在圆形电路板上形成阵列LED面光源，每个LED的光强由电路板上的电位器调节，可以使LED的光强保持一致。圆形电路板中心为一圆孔可以让反射光通过。所述前凸透镜和后凸透镜由光学玻璃制成，前凸透镜的尺寸小于后凸透镜的尺寸，后凸透镜的尺寸大焦距长有利于聚光后的焦点落于分光光学系统的狭缝处。所述样品池为通用石英玻璃材质，尺寸大小与仪器检测要求相配合，在此不做特别限制。本发明阵列式LED面光源具有焦距为20mm抛物凹面反射镜1，可以将LED入射光反射后聚焦于抛物凹面反射镜I的焦点上。3为电路板阵列LED直径40mm，中间有一个直径为15mm的圆孔，2为40只直径3mm不同波长的LED，垂直均匀焊接在圆形电路板上形成阵列LED面光源，电路板的圆孔圆心落在抛物凹面镜的主光轴上。电路板平面到抛物凹面反射镜定点的距离为10mm，40只LED的轴向光线经抛物凹面反射镜反射后汇聚于焦点上并且同时位于焦距为3mm的前凸透镜4 一侧的焦点上，因此从凸透镜4射出平行光。且垂直照射在样品池5中的样品溶液表面上。后凸透镜6焦距为20mm，平行光从后凸透镜6出射 后聚焦于一点，焦点作为点光源落于分光光学系统8的狭缝7处。所以器件都位于抛物凹面反射镜的主光轴上。如图2所示，电路板阵列LED含有一电路板3，2为阵列LED，垂直均匀焊接在圆形电路板上形成阵列LED面光源，9为电路板的圆孔，可以使反射光通过。本发明工作原理在阵列式LED面光源开始工作时，阵列LED2出射光照射到抛物凹面反射镜I上，反射光汇聚后照射到前凸透镜4，通过前凸透镜4的平行光垂直照射在样品池5中的样品溶液表面后到达后凸透镜6后，出射光聚焦于一点,焦点作为点光源落于分光光学系统的狭缝7处。在本实施例中，采用03超高亮发光二极管，亮度参数在IOOOmcd以上。亮度可以通过电位器调节。本发明的电路连接可以参考图3，该电路仅为实现前述功能的一种具体电路连接方式，不作为对其他可能的电路连接的限制。本发明作为仪器光源，首先应按要求正确装配调整后才可以使用。在使用时，应将后凸透镜6的焦点作为点光源落于光学系统的狭缝7处即可。亮度可以通过电位器调节。
权利要求
1.一种阵列式LED面光源，其特征在于在电路板(3)的一面安装有阵列式LED (2)，电路板(3 )中心是电路板圆孔(9 )，在电路板(3 )安装有LED (2 ) —面有凹面反射镜(I)，电路板(3)的另一面有前凸透镜(4)，前凸透镜(4)与后凸透镜(6)之间是样品池(5)，后凸透镜(6)后面是分光光学系统(8),分光光学系统(8)上有狭缝(7)。
全文摘要
一种阵列式LED面光源，属于光学检测领域。本发明的目的是提供一种可以使光源垂直照射样品溶液的阵列式LED面光源。本发明在电路板的一面安装有阵列式LED，电路板中心是电路板圆孔，在电路板安装有LED一面有凹面反射镜，电路板的另一面有前凸透镜，前凸透镜与后凸透镜之间是样品池，后凸透镜后面是分光光学系统，分光光学系统上有狭缝。本发明本发明采用上述技术方案，其显著特点是采用多个LED作为光源，可以组合成阵列式LED面光源。阵列式LED面光源，发光强度均匀、热稳定性好、使用寿命长。3、阵列式LED面光源配合双聚焦光学系统，提高了样品溶液的检测精度。本发明可以广泛应用于分光系统的检测仪器中。
文档编号F21V13/04GK102767766SQ201210270919
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者冯旭东, 刘宏权, 杨红 申请人:长春美泰科技有限公司