[發明專利]全光譜LED照明器

有效

• 申請號: 201710785223.7
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN107582016B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: F.A.穆爾
• 申請（專利權）人: 諾瓦達克技術公司
• 主分類號: A61B1/06
• 分類號: A61B1/06;A61B1/12;A61B5/00;A61B90/30;F21K9/20;F21K9/60;F21V5/04;F21V9/08;F21V15/01;F21V19/00;F21V29/50;F21V29/70;F21V29/89;F21Y115/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周學斌;劉春元

本發明涉及全光譜LED照明器。一種用于向光導提供光輸出以用于被成像對象的照明的裝置，包括多個固態發光源，其中的每一個被獨立地供電和獨立地控制，每個發光源以與由其他發光源所發射的波長不同的波長發射光。所述裝置還包括被配置成將所述多個固態發光源熱耦合并提供由所述多個固態發光源產生的熱的傳導的熱沉。該裝置還包括用以將來自所述多個固態發光源的發射收集、準直并組合成將被光學耦合到所述光導的組合光束的光學元件。

本申請為分案申請，其母案的發明名稱為“全光譜LED照明器”，申請日為2012年3月8日，申請號為201280022284.3。

技術領域

本發明涉及一種照明系統，特別是用于內窺鏡檢查，并且更特別地涉及使用發光二極管（LED）和/或半導體激光器的全光譜照明系統。

背景技術

用于內窺鏡檢查、顯微術和類似的光學成像應用的照明系統多年來已利用弧光燈或鹵素技術作為選擇的光源。近年來，已經引入了諸如發光二極管或二極管激光器的各種形式的固態光源以供在這些成像應用中的某些中使用。由于這些固態光源的輸出亮度或輸出光譜限制，LED和/或激光二極管的使用直到最近都尚且局限于其中低光水平是足夠的或者其中要求/期望窄光譜照明的光學成像應用。

由于許多原因，利用固態光源來實現足夠明亮、全可見光譜照明尚且仍然是具有挑戰性的。

a）首先，LED技術已經一直在改善，但是在總光輸出方面遠遠落后于燈技術。現在可獲得越來越高的光輸出，但是例如來自單個磷光體涂覆的（“白色”）LED的光仍低于在弧光燈的光幾個數量級。

b）替換地，能夠使用二向色鏡來將來自多個、不同顏色的（例如，紅色、綠色和藍色）LED的光組合成在寬光譜范圍內進行發射的“源”。然而，上述成像應用一般要求將光耦合到液體、光纖或棒形透鏡光導中。此類光學光導通常擁有具有橫跨幾毫米的尺寸的小物理孔徑和受約束/有限數值孔徑（NA）兩者。此外，集光率（etendue）考慮迅速地約束此類組合源照明系統的實際實現方式。

c）如果通過具有被謹慎地均衡的光路長度的源和二向色器件的適當布置來克服具有多個不同顏色的LED布置的集光率考慮，則出現關于有效冷卻和成本的其他實現問題。

最后，雖然紅色和藍色LED的輸出亮度已經達到一定水平，在該水平下其能夠產生具有基本上等價于弧光燈或鹵素燈光譜的紅色和藍色部分的亮度的光，但綠色LED的輸出趨向于相當地小于由燈所產生的綠光。

因此將期望且有利的是，通過提供一種成本有效且可靠的照明器來解決此問題并避免其他現有技術缺點，該照明器利用固態光源來產生可以被有效地耦合到光學光導的明亮的、顏色平衡的、寬光譜可見光輸出。還將期望的是，在此類照明器中和在得到的光發射中包括用于UV或NIR照明（例如用于組織的熒光激發）的其他光源。

發明內容

根據本發明的一方面，公開了一種照明器，其利用固態光源來產生明亮的、顏色平衡的、寬光譜可見光輸出。

根據本發明的一個有利特征，照明器可以包含跨越可見光譜（例如從400—700nm）的多個高功率LED光源。這些LED光源被單獨地供電和控制。使用與LED光輸出適當地波長匹配的反射鏡或二向色濾光器來將由這些LED產生的光組合成單個光束。然后可以使用諸如高（例如＞0.5）NA透鏡的適當光學元件來將該組合光耦合到光學光導中。

根據本發明的一個有利特征，該照明器可以包括被容納在分立高熱導率封裝中的LED光源。LED管芯可以是邊緣發射或表面發射的，并且其可以按照單或多管芯配置來被封裝。

根據本發明的一個有利特征，該照明器可以包含紅色、綠色和藍色LED光源的組合。替換地或另外，根據對于應用而言所要求或期望的（例如在內窺鏡中），這些LED光源中的一個或多個可以具有其他色調的可見光譜，包括紫色、黃色、黃褐色/橙色LED。替換地或另外，單個LED封裝可以包含這些彩色管芯的任何組合。