用于体表荧光检测的紫外LED光源的设计与评估

发布时间：2020-05-31 02:24

【摘要】：荧光检测是诊断疾病的一种重要方式。我们通过紫外激发的荧光特征来帮助诊断皮肤病。目前用于体表荧光检测的紫外光源多为气体光源,这种光源辐射照度不均匀,可调性差。随着半导体技术的发展,紫外LED光源因为其发光效率高,寿命长可设计性强被用于固化,医疗和生物等各方面。但是不同的场合对紫外LED光源要求不同,目前,紫外LED光源多是针对于固化,消毒等方面设计,很少有针对于体表荧光检测设计的紫外LED。本文分析体表荧光检测的过程,根据需求设计出一套用于体表荧光检测的紫外光源。本紫外光源系统包含两类LED光源,一类是用于激发荧光的包含颗紫外LED的紫外LED阵列,另一类是用于普通照明是色温为6500k的白光LED。为了适应不同的体表荧光检测环境,白光LED的亮度与紫外LED阵列的辐射照度可调。而且白光亮度和紫外辐射照度均匀。为达到上述要求,本文包括三个以下部分:驱动电路方面,本文使用两路以LM3404HV驱动芯片为核心的降压变换电路。将9V输入电压分别降到紫外LED阵列和白光LED的工作额定电压,为LED提供稳定,可靠的电流。控制系统方面,本文采用以STC89C52单片机控制芯片为核心的控制系统,使用脉宽调制的调光方式,来调节LED亮度。运用52单片机输出PWM波,通过输出PWM波控制LM3404HV驱动芯片来控制紫外LED阵列和白光LED亮度。用独立按键键盘作为信号输入,并用数码管显示当前LED亮度等级。光学系统方面,本文对LED点光源的进行了二次光学设计。通过优化紫外LED阵列的排布方式,使得近距离目标面辐射均匀。为了进一步提高LED均匀度和出光效率,设计了抛物面反射器。然后结合光学设计软件Tracepro对采样面进行光强分布及辐射分布分析。通过反馈优化设计使得光强、照度和辐射照度分布到达设计要求。最后对设计出来的紫外光源系统的参数进行测量,包括光源的稳定性,可调性,均匀度进行过测试。然后用紫外光源系统与伍德灯在光敏剂荧光检测上进行对比应用测试。
【图文】：

半导体材料电阻很高，通常会掺杂改变它的导电性能，在硅元素中掺入砷元逡逑素形成带有电子的Ｎ型材料，在硅元素中掺入镓元素形成具有空穴的Ｐ型材料，在逡逑两部分之间形成ＰＮ结【１２］。如图１－２所示，在浓度梯度的作用下，电子从高浓度的逡逑Ｐ区跨越ＰＮ结扩散到低浓度的Ｎ区，空穴从高浓度的Ｎ区跨越ＰＮ结扩散到低浓逡逑度的Ｐ区。相互扩散后，在ＰＮ结处就会形成高度为ｅＶ的势垒，这种势垒会阻止空逡逑穴和电子进一步扩散，最终达到平衡。逡逑在ＰＮ结两端加正向偏置电压后，ＰＮ结的势垒会降低，，这样使多数载流子向对逡逑方的区域扩散，电子和空穴在ＰＮ结附近相遇，就会发生电子与空穴的复合，出现逡逑非平衡。这时会发生能级的跃迁，多余的能量就会以光能的形式释放，同时也会有逡逑一些能量变成热能。逡逑逦＞１逦逡逑导带逡逑发光逡逑？邋？？？邋一＾＾中心逡逑NBＪ逡逑Ｔ邋%煎义稀

本文编号：2689121