專利名稱：一種基于led設計的標準面光源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種標準光源，特別涉及一種基于LED設計的標準面光源，是為生物蛋白芯片分析儀的校準標定設計的，適用于一般單色面陣圖像獲取并且需要對圖像中信號強弱的絕對值進行分析的儀器設備之間的校準標定。
背景技術：
面陣圖像獲取設備常見的有數(shù)碼相機，感光芯片通常是CXD或CMOS，其中日常使用的多為彩色相機。在特定技術領域，需要單色圖片分析研究對象中某種成分的特性，典型應用是通過區(qū)分亮度產生的灰階數(shù)值來計算某種成分的含量大小。這類應用需要真實的圖像信息，任何不當?shù)膱D像處理算法都可能造成分析結果的偏差。當只有一臺儀器在應用時，一般會在拍攝對象中設置標準品，標準品的含量已知， 在拍攝圖片中得到的灰階數(shù)值可以獲取，以這些標準品的信息建立一條標準曲線，其它需要被分析的目標的灰階數(shù)值可以對應到這條標準曲線，然后計算出相對應的含量水平。當多臺儀器同時工作時，儀器之間的一致性顯得尤為重要。比如生物蛋白芯片作為一種廣泛使用的體外診斷試劑盒，已經在全國各省市地區(qū)的幾百家醫(yī)院應用在臨床檢測。盡管單獨的每一臺儀器都可以檢測，并且根據(jù)每一塊芯片上自帶的標準品擬合標準曲線，計算出來的各指標的濃度信息基本可信，但是仍然存在一個問題，即同一塊蛋白芯片在不同的儀器中測得的亮度灰階數(shù)值不盡相同。這個問題潛在的風險是生物蛋白芯片的生產部門在配制發(fā)光試劑時很難控制，面臨市場上有些儀器測得的灰階可能偏低，而另一些儀器測得偏高的問題偏低則使低濃度信號的靈敏度下降，偏高則可能使高濃度信號造成 C⑶飽和而低估了指標的含量。所以在儀器生產過程和使用過程中，都要定期對儀器做一致性標定和校準，才能保證每一批次的芯片在全國的市場上都能測到同一灰階數(shù)值水平，整體測試都有相同的靈敏度和測量范圍。不同儀器之間的差異主要來源于鏡頭和感光芯片性能的差異，次要的來源還有調焦的差異和暗室密閉性不夠理想。鏡頭的照度差異是所有差異中最主要的因素，這是由于鏡頭在設計中不可能做到全畫幅感光相同，通常照度分布是中央最亮，越向邊緣照度越低； 而且鏡片在生產裝配中不可避免的有差異，同一批次的鏡頭的照度分布也肯定不同。結合感光芯片性能的差異、調焦的差異和暗室密封性不夠理想的所有影響，通常我們認為一臺儀器被調試完成后，這些差異都已經被固定下來，在這個基礎上，我們需要采用一種校準方式來找出這種差異，用電腦軟件來修正它，確保任意兩臺儀器對同一光源拍攝而得到盡可能相同的圖像。校準方式通常是使用標準光源，可以是點光源或面光源。即使使用一塊標準的模板，讓儀器對其進行拍攝然后定標，也還是需要一個恒定的面光源對模板進行穩(wěn)定可靠的照明，這樣的方案有很多不確定性。如果使用點光源定標，需要使點光源逐點運動形成實際的面陣光源，或者光源固定而CCD運動，效果是一樣的。點光源的優(yōu)點是形成了均勻度穩(wěn)定的面光源，缺點是光源亮度必須不隨時間而變化，運動控制必須足夠水平避免點光源的法線與CCD面陣的法線保持平行，還有一個最大的缺陷就是不可能實現(xiàn)所有像素的一一校準，只能以一點近似校準一個較小區(qū)域。面光源最大的缺點是無法做到理想的亮度均勻，較好的均勻性面光源通常由積分球產生，但是體積太大，不適用于對小暗室的儀器做標定。大多數(shù)面光源都要配合體積較大的恒流(壓)電源，保證光源的發(fā)光穩(wěn)定性。所以面光源不論是光源的體積還是電源的體積都是難以克服的困難。在儀器生產階段，體積較大的校準設備也還是可以使用，但是當儀器出廠之后，不可避免地發(fā)生定位裝置的偏移或器件參數(shù)上的漂移，都會造成拍攝圖像的變化，甚至參數(shù)劣化而使用者并不知情時，會造成測量結果的錯誤，所以定期對儀器校準就成為必須的工作。

實用新型內容針對背景技術中提及的問題，本實用新型提供一套穩(wěn)定、均勻度高、體積小巧實用、低成本，在生產階段和使用階段都能為儀器定標的標準光源。為此本實用新型的技術方案如下一種基于LED設計的標準面光源，包括框架、LED面光源、電路控制模塊和電源， LED面光源、電路控制模塊和電源置于框架內部，所述LED面光源連接電路控制模塊，所述電路控制模塊連接電源，所述LED標準面光源采用側導光型背光板結構。所述LED面光源包括側導光型電路板、導光板和軟排線，若干LED采用并聯(lián)方式排列在所述側導光型電路板上，所述側導光型電路板緊貼于所述導光板的兩個側邊，所述軟排線一端焊接于側導光型電路板的電路引腳焊點上，另一端與所述電路控制模塊相連接。所述電路控制模塊上設置有電源開按鍵，電源關按鍵，程序重置按鍵，亮度調節(jié)按鍵，用于顯示電路調節(jié)狀態(tài)的LED指示燈和顯示電源狀態(tài)的LED指示燈以及LED調節(jié)控制組件。本實用新型采用LED作為光源是基于以下因素的考量一方面，檢測儀器經過多年的更新?lián)Q代，市場上存在的儀器中采用的CCD感光芯片并非同一型號；另一方面，生物蛋白芯片采用的是化學發(fā)光體系，產生單色光，這樣不同CCD感光芯片對特定單色光的靈敏度不盡相同，所以必須選用與發(fā)光體系相同的單色光源對儀器進行校準。本實用新型光源采用側導光型背光板結構。LED背光板有兩種形式，側導光型和背投型，側導光型是LED發(fā)光法線與光源出光面法線相垂直，背投型是兩法線平行且方向相同。相同的發(fā)光面積時，側導光型使用的LED顆粒數(shù)量較少，但是面光源的亮度相對較低， 相對應功耗也不同。側導光型產生的面發(fā)光均勻性較差，背投型較好，兩者在均勻性的改善方面都是LED間隔越小則出光均勻性越好的趨勢，相對而言，側導光型對LED焊接時的方向性控制需求較弱，背投型對LED焊接定位更敏感。在本實用新型中，由于儀器暗室空間狹小，出于光源整體厚度與出光均勻性之間的矛盾權衡而采用側導光型背光板。背投型在LED 間隔一定時，必須有一定的厚度才能避開LED間隔造成的光學“死角”，LED間隔越小，則避開“死角”所需的厚度也越小。實際的LED有最小的尺寸和焊接空間，所以采用背投型背光板結構超出了儀器的使用條件。而側導光型背光板結構產生的光源厚度是固定的，主要由 LED短邊厚度確定，側導光型背光板上可疊加一塊適當厚度的光學蓋板，起到保護導光板的作用，還可以通過光的擴散輔助提高面光源的出光均勻性。[0015]受使用空間限制，本實用新型采用內置鋰離子電池作為電源，并配套有充電器，從而不必外接大型電源而破壞儀器的暗室結構。本實用新型的電路控制模塊采用LED專業(yè)控制芯片，可針對每一顆LED單獨調節(jié)電流大小，將LED最大驅動電流值的80%作為調節(jié)上限，分級63級精確調節(jié)并保存調節(jié)值； 還可以實現(xiàn)脈寬調節(jié)，最多可分100級。本實用新型的電路控制模塊可實現(xiàn)LED驅動電流的穩(wěn)定性。本實用新型可以保證多臺儀器之間的一致性使用本實用新型對儀器進行標定， 被標定過的儀器可以作為參考機使用，被標定過的光源可以作為參考光源使用。當需要調試其它儀器時，用參考光源標定新的儀器。用參考機可以標定其它的光源，然后這些光源可以配套給新的儀器，供用戶定期對配套儀器校準。

圖1是本實用新型的內部結構示意圖。圖2是本實用新型LED面光源的結構示意圖。圖3是電路控制模塊的結構示意圖。圖4是本實用新型的外部結構示意圖。上述附圖中10——側導光型背光板；11——側導光型電路板；12——導光板； 13——軟排線；20——電路控制模塊；21——排線端子；22——電源開按鍵；23——程序重置按鍵；24——電源關按鍵；25——調高LED亮度的調節(jié)按鍵；26——調低LED亮度的調節(jié)按鍵；27——LED調節(jié)控制組件；281——LED指示燈，調節(jié)狀態(tài)顯示；282——LED指示燈， 電源狀態(tài)顯示；30——標定標準面光源用的輔助空板。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體附圖，進一步闡述本實用新型。實施例如圖1所示，本實用新型的基于LED設計的標準面光源，包括框架(圖中未示出)、 LED面光源10、電路控制模塊20和電源(圖中未示出)，LED面光源10、電路控制模塊20和電源置于框架內部，LED面光源10連接電路控制模塊20，電路控制模塊20連接電源，LED 標準面光源10采用側導光型背光板結構。如圖2所示，LED標準面光源10由三部分組成側導光型電路板11 (左右各一片)、 導光板12和軟排線13 (左右各一根)。若干LED采用并聯(lián)方式排列在側導光型電路板11上，本實施例根據(jù)暗室尺寸在每個電路板上并聯(lián)11顆貼片LED。LED的排列方式可以是沿著電路板一字排布，也可以根據(jù)需要采用兩排或更多排；LED的間隔可以是等距，也可以是不等距排列，這需要根據(jù)對出光均勻度的控制來具體調整，本實施例LED采用單排、等間距排列方式。導光板12采用光學塑料，其上有若干光學散射顆粒，光學散射顆粒用于將兩側 LED出射光漫反射到正面上方，形成均勻面光源。光學散射顆粒的數(shù)量、大小和排布方式是根據(jù)光學設計原理計算出來，由專業(yè)設備制作的。導光板也可以是由其它方式實現(xiàn)均勻面光源，比如傾斜倒角型光學塑料。側導光型電路板11通過膠合或其它方式緊貼于導光板12的兩個側邊。軟排線13連接側導光型電路板11和電路控制模塊20。由于儀器暗室空間狹小， 為節(jié)約空間，本實施例采用軟排線，實際上任何電路連接方式都是可以實現(xiàn)的。軟排線13 一端焊接于側導光型電路板11的電路引腳焊點上，另一端采用接插件端口，與電路控制模塊20的排線端子21 (見圖3)相連，排線端子21也有左右兩個，與軟排線相對應。圖3所示是本實用新型的電路控制模塊20，它是整個標準面光源的控制板，它的電路控制板上設置了一組功能按鍵。電源開按鍵22和電源關按鍵M用來啟動和關閉標準面光源，程序重置按鍵23可以初始化程序，重新調節(jié)LED亮度。通過LED調節(jié)控制組件27 來選擇LED的調節(jié)方式，可以選擇所有LED或單顆LED或單排LED，還可以選擇是調節(jié)電流或是調節(jié)脈寬方式；選擇好之后，使用調高LED亮度的調節(jié)按鍵25或調低LED亮度的調節(jié)按鍵沈，可以對選擇好的LED進行調節(jié)。調節(jié)完成后，可以通過長按電源關按鍵M超過2 秒鐘，保存當前對LED的調節(jié)效果，下次開機時LED將按照此次調節(jié)的記憶工作。LED指示燈281顯示電路調節(jié)狀態(tài)，如圖3所示，從左到右共四顆LED指示燈，左邊兩顆LED是黃色， 當電路板對LED的電流調節(jié)時會同時閃爍，右邊兩顆LED是綠色，當電路板對LED的脈寬調節(jié)時會同時閃爍。LED指示燈282顯示電源狀態(tài)，如圖3所示，包括上下兩顆LED指示燈，當光源開始工作時，上面一顆LED發(fā)光，表示電路工作正常；當下面一顆LED發(fā)光時，表示電源電量不足，提醒用戶及時充電。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.一種基于LED設計的標準面光源，包括框架、LED面光源、電路控制模塊和電源，LED 面光源、電路控制模塊和電源置于框架內部，所述LED面光源連接電路控制模塊，所述電路控制模塊連接電源，其特征在于，所述LED標準面光源采用側導光型背光板結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于LED設計的標準面光源，其特征在于，所述LED面光源包括側導光型電路板、導光板和軟排線，若干LED采用并聯(lián)方式排列在所述側導光型電路板上，所述側導光型電路板緊貼于所述導光板的兩個側邊，所述軟排線一端焊接于側導光型電路板的電路引腳焊點上，另一端與所述電路控制模塊相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于LED設計的標準面光源，其特征在于，所述電路控制模塊上設置有電源開按鍵，電源關按鍵，程序重置按鍵，亮度調節(jié)按鍵，用于顯示電路調節(jié)狀態(tài)的LED指示燈和顯示電源狀態(tài)的LED指示燈以及LED調節(jié)控制組件。
專利摘要本實用新型公開了一種基于LED設計的標準面光源，包括框架、LED面光源、電路控制模塊和電源，LED面光源、電路控制模塊和電源置于框架內部，所述LED面光源連接電路控制模塊，所述電路控制模塊連接電源，其特征在于，所述LED標準面光源采用側導光型背光板結構。使用本實用新型對儀器進行標定，被標定過的儀器可以作為參考機使用，被標定過的光源可以作為參考光源使用。當需要調試其它儀器時，用參考光源標定新的儀器。用參考機可以標定其它的光源，然后這些光源可以配套給新的儀器，供用戶定期對配套儀器校準。因此，本實用新型可以保證多臺儀器之間的一致性。
文檔編號G01N21/17GK202012819SQ20112011044
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2011年4月14日
發(fā)明者姚涌, 張旭, 霍哲 申請人:上海銘源數(shù)康生物芯片有限公司