[發明專利]球面布局的光斑位置恒定的發光二極管光源結構

無效

• 申請號: 200910067059.1
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101576411A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 曹彥波;費強;于永;王興華;宋大千
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01J3/10
• 分類號: G01J3/10;G01N21/35;F21V9/00;F21V17/00;F21V19/00;F21Y101/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于近紅外光譜分析用光源的技術領域，特別涉及一種球面布局的光斑位置恒定的發光二極管光源。

背景技術

光源系統是光譜儀器中最重要的部分。無論是應用于現場分析的濾光片型近紅外光譜儀，還是應用于實驗室的高檔FT-NIR光譜儀，它們一般均采用鎢燈作為儀器的光源。鎢燈作為光源的主要優點是其輻射的光譜可以覆蓋整個可見至近紅外區域，并且是連續光譜，這為色散型和傅立葉變換型近紅外光譜儀實現連續掃描，以及得到比較高的分辨率提供了可能。但是鎢燈作為光源也有著諸多的缺點，例如功耗太大、發熱量高、使用壽命短、光學元器件與鎢燈間需要有效的隔熱或散熱裝置等等，采用鎢燈作光源的儀器光學部分結構比較復雜，并且儀器體積大，重量重，因此，鎢燈不適合便攜式儀器作為光源使用。

近年來，隨著半導體工藝的不斷發展和逐漸成熟，高亮、超高亮發光二極管(LED)開始大規模生產，使得人們在近紅外光譜區域可以獲得響應速度快、輻射功率大、使用壽命長的優質廉價的光源。此外，從儀器的小型化方面來講，發光二極管也是一個很好的選擇，因為發光二極管恰好能夠克服鎢燈的缺點。近紅外發光二極管的使用壽命一般達到幾十年以上，功耗也比較小，并且容易利用微處理器進行驅動電流大小的控制，若經過嚴格的挑選，發光二極管具有作為一種新型光譜光源的潛力。

目前常見的采用多個發光二極管的光源結構是將多個發光二極管發出的光利用短焦距菲涅爾透鏡(亦稱螺紋透鏡)匯聚到樣品池中心點的方法。但由于不同波長的發光二極管在空間排列的位置差異，造成不同波長的發光二極管所發射的光形成的光斑位置不同，很難使所有波長的發光二極管發出的光都匯聚到樣品池中心點上，降低了儀器測量的精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種球面布局的光斑位置恒定的發光二極管光源結構，使所有波長的發光二極管發出的光都匯聚到光電檢測器的感光面上，光斑位置恒定，可提高儀器測量的精度；并且結構簡單實用，壽命長，耗能低，適合作便攜式儀器的光源。

本發明的技術方案是(可參見圖1)：

一種球面布局的光斑位置恒定的發光二極管光源結構，包括結構件1、發光二極管襯套5、發光二極管6；結構件1上有安裝在樣品池外框上用的內螺紋；發光二極管6安裝在發光二極管襯套5內；所述的結構件1開有光出射孔2，各光出射孔2的軸線在靠近樣品池的一邊匯聚于一點；光出射孔2由兩個同軸線的相通的圓洞構成，兩圓洞相接處具有臺階，在光出射孔2內向著靠近樣品池的方向順序裝有螺紋壓圈7、發光二極管6、濾光片4和墊圈3，墊圈3卡位于臺階處，通過螺紋壓圈7與光出射孔2內壁的內螺紋配合，緊固發光二極管襯套5和濾光片4。

本發明的結構件1最好是球面圓臺形狀，該球面圓臺的兩底面為同一球心的球面，結構件1可以為表面染黑處理金屬材料(如鋁、銅、鋼)或避光材料(如黑色ABS、灰色塑料)制作；結構件1為球面圓臺形狀時，光出射孔2的軸線就在內外球面的法線方向上。

所述的結構件1的內外球面的球心為光斑匯聚點；在結構件1的內球面的邊緣設有內螺紋，使該結構件連接到樣品池外框后與內球面成為密閉的空間，且結構件1的內外球面的球心(即光斑匯聚點)落在樣品池中心點上。

所述的墊圈3材料可以為聚四氟乙烯材料，發光二極管襯套5和螺紋壓圈7可以為黑色塑料。

所述的濾光片的透過波長與發光二極管發射的光波長相近。

本發明的有益效果在于：本發明的光源結構使得任何波長的光均與發光位置無關地、均勻地照射到樣品池中心點上。該光源體具有新穎、小巧等特點，利用此光源結構可以研制整機體積小、結構簡單、光通量大、成本低、堅固耐用、光斑位置恒定的近紅外光譜儀。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：

圖1給出本發明的一種球面布局的光斑位置恒定的發光二極管光源結構，圖1中，1為結構件、2為光出射孔、3為墊圈、4為濾光片、5為發光二極管襯套、6為發光二極管、7為螺紋壓圈。發光二極管6可以在結構件1上安裝4～100個，可以涵蓋可見光至近紅外的波長范圍。安裝后，發光二極管6置于襯套5內部，濾光片4、發光二極管襯套5通過墊圈3和螺紋壓圈7壓緊定位。