[發明專利]集成式熒光檢測器用光源及其組裝方法

在審

• 申請號: 201410245466.8
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104022208A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 徐靜;熊艷;李銘巾;曹際娟
• 申請（專利權）人: 徐靜;熊艷;李銘巾;曹際娟
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/54;G01N21/64;G01N30/74
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 周志艦

技術領域

本發明涉及熒光檢測器用光源元件，特別是一種基于發光二極管的小型集成式光源裝置。

背景技術

熒光檢測是目前靈敏度最高的檢測技術之一，同時具有很高的選擇性和響應的穩定性，近年來在痕量生物物質和環境污染物檢測方面得到了廣泛的應用。激發光源是熒光檢測設備中的關鍵部件。傳統的光源如氣體放電燈和激光等，都存在體積大、能耗高、壽命短等缺點。近年來發光二極管(Light?Emitting?Diode,LED)的進步，使得LED成為熒光檢測的新型激發光源，從而促進了儀器整體的微型化，并保持實用靈敏度與小型甚至常規尺寸的檢測器相當。

多數熒光染料的激發譜帶寬度都在幾十納米到上百納米，相對于激光的窄線譜帶，LED的高斯分布式激發譜帶更適合染料分子的激發。然而，延展過長的LED譜帶尾端與染料分子的熒光光譜往往產生了一定程度的重疊，從而給整體熒光檢測器帶來較高的噪聲和背景水平。因此，對于LED這一類寬光譜光源，需結合光源光譜與熒光染料的光譜特性，選擇合適的激發濾光片，以便使得需求的光譜可以充分透過，重疊部分的光譜可被有效截止，即譜帶交叉(crosstalk)最小化。我們在前期工作中發現，在LED后增加帶通型激發濾光片，相對于無激發濾光片結構，可使熒光檢測器的信噪比提高4倍(Talanta,2006,69:996-1000.)。

在已知商品化的LED中，并無專為熒光檢測器設計的產品，因此現有技術中，熒光檢測器中的LED與濾光片的耦合通常是：購買商品化LED和濾光片后，再另行設計加工固定裝置，來實現二者之間的同軸耦合固定。對于終端用戶來說，該方式存在的缺點顯而易見：首先，需設計圖紙及機械加工，消耗人力物力；其次，固定裝置為分體式零件，在和LED及濾光片組裝后，濾光片仍然會與外界空氣有物理接觸，從而導致灰塵以及潮氣的入侵，影響濾光片的長時間使用壽命；另外，分體式固定多采用螺旋壓緊或者過盈配合，降低了儀器整體的抗震能力。將LED和濾光片以組裝元件的方式應用，應當可以解決上述的問題。

本領域技術人員了解，LED封膠是LED的生產過程中的最后一道工序，LED封膠的作用是保護芯片正常工作、并輸出可見光。如果能把濾光片與LED共同封裝，使二者形成一體式元件，應當是能夠有效的解決上述問題的最便捷經濟的手段。灌膠封裝是LED封膠最常用的手段之一，傳統的LED灌膠封裝主要經以下步驟實現：1、在LED成型模腔內涂抹脫模劑，然后注入液態樹脂；2、插入組裝好的發光芯片組，包括與之相連的電極；3、放入烘箱高溫固化，包括前固化和后固化，前固化是指密封樹脂的固化，一般固化條件在135℃，1小時，后固化是為了讓樹脂充分固化，同時對LED進行熱老化，后固化對于提高樹脂與芯片組的粘接強度非常重要，一般條件為120℃，4小時；4，將LED從模腔中脫出即成型。然而，由于濾光片本身的材質及結構特點，使其不能適應LED的灌膠封裝過程中的高溫(100℃高溫將會對其鍍膜產生破壞)，因此不能使用傳統的LED發光芯片組灌封方法來同時灌封LED發光芯片與濾光片的組合元件。需要在節省程序的原則下開發新的灌封方法制作一體式的光源元件。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種集成式熒光檢測器用光源，本發明所述的集成式熒光檢測器用光源，包括：

LED發光器件，包括LED芯片以及與之相連的電極；

包含LED發光器件的封裝體I；

與封裝體I相匹配的封裝體II；

所述封裝體I和封裝體II配合形成腔體，所述腔體設置于LED發光器件發光光路上；

所述腔體中設有濾光片。

上述發明的具體實施方式中，所述的濾光片優選帶通型濾光片。所述的封裝體I和封裝體II的材質優選為環氧樹脂。

具體實施方式中，濾光片優選使用與LED發光器件同軸排布的圓形濾光片，前者幅面足夠接收LED發光器件所發出的光線。在一般使用的產品中，濾光片與發光器件的距離為0.5～1mm，濾光片的直徑應當比LED發光器件的最大徑處大5～10mm。

本發明另一目的在于提供上述集成式熒光檢測器用光源的組裝方法，所述方面包括如下步驟：

a.制備與封裝體I外形相匹配的模具I，在模具I模腔內涂抹脫模劑，然后注入液態樹脂，并插入預先組裝的LED發光器件，固化后脫模即得包含LED發光器件的封裝體I；

b.制備與封裝體II外形相匹配的模具II，在模具II模腔內涂抹脫模劑，然后注入液態樹脂，固化后脫模即得封裝體II；封裝體I和封裝體II可配合形成密閉腔體；