醫(yī)療內(nèi)窺鏡用led光源及光譜設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源及光譜設(shè)計(jì)方法，包括藍(lán)光光源、青光光源、綠光光源、黃光光源、紅光光源和電流控制器。LED光源由上述各種顏色光源組成，藍(lán)光光源由藍(lán)光LED芯片組成，青光光源、綠光光源、黃光光源和紅光光源分別由藍(lán)光LED芯片和相應(yīng)的青色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉、紅色熒光粉和濾光膜組成，濾光膜為藍(lán)光濾光膜；光譜設(shè)計(jì)方法為：將LED光源與參比光源分別照射人體組織器官樣本，測試得到對應(yīng)的反射光譜，計(jì)算色差，根據(jù)結(jié)果調(diào)節(jié)各種光源所用芯片、熒光粉的峰值和電流實(shí)現(xiàn)不同光譜分布，重復(fù)計(jì)算，直至色差一致。所得LED光源具有發(fā)光強(qiáng)度大，光譜飽滿無缺失，調(diào)控靈活，色彩還原性強(qiáng)，無紫外和紅外部分，具有生物友好性。
【專利說明】
醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源及光譜設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，屬于醫(yī)療特種照明領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于醫(yī)療內(nèi)窺鏡的光源主要為氙燈，氙燈的使用時(shí)間僅為500-1000小時(shí)，發(fā)光效率僅為幾十流明每瓦，耗能大，生產(chǎn)和使用成本高，同時(shí)氙燈的光譜中存在強(qiáng)度較大的紫光和紅外光，作為內(nèi)窺鏡光源使用時(shí)會對人體的組織器件造成灼傷，熱量大。隨著LED光源技術(shù)的發(fā)展，LED光源替代傳統(tǒng)光源應(yīng)用在內(nèi)窺鏡上已成為一種趨勢，LED光源具有體積小，散熱低，同時(shí)價(jià)格低廉，光源的光學(xué)結(jié)構(gòu)和光譜分布均易于調(diào)節(jié)，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是目前所應(yīng)用的LED光源主要集中在光源的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，針對光譜設(shè)計(jì)的卻未見報(bào)道，由于內(nèi)窺鏡在使用過程中面向的是人體的組織器官，由于不同組織器官顏色、結(jié)構(gòu)、組分不同，所需要的光源的光譜也不相同，因此需要根據(jù)組織器官對于不同光譜的實(shí)際需求進(jìn)行光源光譜的設(shè)計(jì)，來達(dá)到最大程度的表現(xiàn)出被照物的真實(shí)色彩，便于醫(yī)務(wù)工作者的判斷。
[0003]中國專利CN101601572B公開了一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡冷光源裝置，以LED燈為光源制備出包含機(jī)箱、燈箱、風(fēng)機(jī)、輸出光孔機(jī)構(gòu)和調(diào)光部件的光源裝置，具有亮度高、使用壽命長、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是其中只對光學(xué)和熱學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表述，所用的LED燈的光譜并沒有進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用過程中的色彩還原能力較差。中國專利CN202371523公開了一種多功能LED冷光源通過設(shè)置保護(hù)電路和萬能的導(dǎo)光接口，來實(shí)現(xiàn)多功能通用的特性，但是其中并未提及所用LED光源的光譜特性，中國專利CN102155715B公開了一種高亮度LED冷光源裝置，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)25001m高亮度的照度，同時(shí)對其所用的LED光源光譜性質(zhì)未加設(shè)計(jì)和描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，由藍(lán)光光源、青光光源、綠光光源、黃光光源、紅光光源和電流控制器組成。LED光源由上述各種顏色光源組成，藍(lán)光光源由藍(lán)光LED芯片組成，青光光源、綠光光源、黃光光源和紅光光源分別由藍(lán)光LED芯片和相應(yīng)的青色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉、紅色熒光粉和濾光膜組成，濾光膜為藍(lán)光濾光膜。
[0005]所述的藍(lán)光LED芯片的發(fā)射峰值為400-480nm;
所述的青色熒光粉的發(fā)射峰值為480-500nm，組成為(Sr，Ba，Pr，YbWi2O2N2:Eu或者(Ba，M)N2Zn05:R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Eu2+，Bi3+中的至少一種；
所述的綠色熒光粉的發(fā)射波長為500-540nm，組成為(Ba，Ca，La)S14:Eu或者(Ba，M)N2ZnO5: R，M 為 Mg，Ca，Sr 中的至少一種，N為 La，Y 中的一種，R 為 Eu2+和 Mn2+ ；
所述的黃色熒光粉的發(fā)射波長為540-590nm，組成為￥3(41，6&)5012:(^或者(8&，10N2ZnO5: R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Ce3+，Sm3+中的至少一種；
所述的紅色熒光粉的發(fā)射波長為590-670nm，組成為N2Zn05:R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Eu3+，Mn4+，Bi3+中的至少一種；所述的藍(lán)光濾光膜的光譜禁止通過范圍為400-480nm;
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源的光譜設(shè)計(jì)方法，具體步驟為: (I )、將LED光源與參比光源分別照射人體組織器官樣本，測試得到對應(yīng)的反射光譜；
(2)、根據(jù)反射光譜，計(jì)算相應(yīng)的色差值；
(3)、根據(jù)色差值大小調(diào)節(jié)各種光源的所用芯片、熒光粉的發(fā)射峰值和電流實(shí)現(xiàn)不同光譜分布表現(xiàn)，重復(fù)計(jì)算和調(diào)節(jié)，直至色差一致。
[0006]所述的參比光源為氙燈、D65、鹵素?zé)糁械囊环N。
[0007]有益效果:
本發(fā)明提出的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源及光譜設(shè)計(jì)方法，其優(yōu)點(diǎn)是:
(1)、采用藍(lán)光光源、青光光源、綠光光源、黃光光源、紅光光源的組合使用，所得LED光源光譜飽和無缺失，同時(shí)易于的光譜調(diào)節(jié)變換；
(2)、將LED光源與參比光源分別照射人體組織器官樣本，衡量色差的關(guān)系，所得優(yōu)化的光譜更能真實(shí)的表現(xiàn)出樣本的色彩本質(zhì)；
(3)、采用LED光源相較于傳統(tǒng)的光源具有光譜可調(diào)、節(jié)能環(huán)保、生物安全和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1是醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源的光譜設(shè)計(jì)方法流程；
【具體實(shí)施方式】
[0010]結(jié)合實(shí)施案例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限于所述內(nèi)容。
[0011]實(shí)施例1:
(1)、選擇發(fā)射波長為450nm的藍(lán)光芯片作為激發(fā)源，(Ba，Ca)La2Zn05:Eu2+青色熒光粉、(Ba,Sr)Y2ZnO5:Eu2+，Mn2+綠色熒光粉、(Ba，Ca)La2ZnO5:Ce3+黃色熒光粉和(Ba，Sr)La2ZnO5:Eu3+，Mn4+紅色熒光粉，藍(lán)光濾光膜，分別制備出藍(lán)光光源、青光光源、綠光光源、黃光光源、紅光光源；
(2)、分別輸入不同電流制備出LED光源;選擇人體手臂表層皮膚為測試樣本，首先在氙燈的照射下，測試樣本的反射光譜，而后以選擇制備的LED光源照射樣本，測試出相應(yīng)的反射光譜；
(3)、根據(jù)兩種光譜計(jì)算出色差值，根據(jù)色差值的大小，重復(fù)(1)、(2)和(3)步驟，直至色差值相一致，既完成光譜的設(shè)計(jì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:由藍(lán)光光源、青光光源、綠光光源、黃光光源、紅光光源和電流控制器組成，LED光源由上述各種顏色光源組成，藍(lán)光光源由藍(lán)光LED芯片組成，青光光源、綠光光源、黃光光源和紅光光源分別由藍(lán)光LED芯片和相應(yīng)的青色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉、紅色熒光粉和濾光膜組成，濾光膜為藍(lán)光濾光膜。2.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的藍(lán)光LED芯片的發(fā)射峰值為400_480nmo3.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的青色熒光粉的發(fā)射峰值為480-500nm，組成為(Sr，Ba，Pr，Yb) Si2O2N2: Eu 或者(Ba，M)N2Zn05: R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Eu2+，Bi3+中的至少一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的綠色熒光粉的發(fā)射波長為500-540nm，組成為(Ba，Ca，La)Si04:Eu 或者(Ba，M)N2Zn05:R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Eu2+和Mn2+。5.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的黃色熒光粉的發(fā)射波長為540-590nm，組成為Y3(Al，Ga)5012:Ce或者(Ba，M)N2Zn05:R，M為Mg，Ca，Sr中的至少一種，N為La，Y*的一種，R為Ce3+，Sm3+中的至少一種。6.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的紅色熒光粉的發(fā)射波長為 590-670nm，組成為(Ca，Sr) SiAlN3: Eu 或者(Ba ,DN2ZnO5: R，M 為 Mg，Ca，Sr 中的至少一種，N為La，Y中的一種，R為Eu3+，Mn4+，Bi3+中的至少一種。7.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源，其特征在于:所述的藍(lán)光濾光膜的光譜禁止通過范圍為400-480nmo8.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源的光譜設(shè)計(jì)方法，如下所示: (1)、將LED光源與參比光源分別照射人體組織器官樣本，測試得到對應(yīng)的反射光譜； (2)、根據(jù)反射光譜，計(jì)算相應(yīng)的色差值； (3)、根據(jù)色差大小調(diào)節(jié)各種光源所用芯片、熒光粉的發(fā)射峰值和電流實(shí)現(xiàn)不同光譜分布表現(xiàn)，重復(fù)計(jì)算和調(diào)節(jié)，直至色差一致。9.如權(quán)利要求8所述的一種醫(yī)療內(nèi)窺鏡用LED光源的光譜設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的參比光源為氣燈、D65、齒素?zé)糁械囊环N。
【文檔編號】A61B1/06GK105996968SQ201610298378
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】卓寧澤, 王海波, 劉光熙, 尹娟, 朱月華, 張娜
【申請人】南京琦光光電科技有限公司