Forschung an leistungsstarker LED-Kaltlichtquelle für medizinische Endoskope
Medizinisches elektronisches Endoskop ist ein weit verbreitetes medizinisches Instrument geworden. Ärzte können nicht nur die Gewebemorphologie der inneren Organe des Menschen beobachten und Läsionen durch ein elektronisches Endoskop diagnostizieren, sondern auch Bilder ausgeben und speichern. Aufgrund der dunklen Umgebung im Inneren des menschlichen Körpers ist eine externe Beleuchtungslichtquelle zur Hilfsbeleuchtung erforderlich, wenn das elektronische Endoskop abbildet, und das Beleuchtungslicht wird durch ein Faserbündel in den Körper eingeführt. Die Bildqualität hängt eng mit der Farbwiedergabe, der Farbtemperatur und der Beleuchtungsstärke des Beleuchtungslichts zusammen. Gegenwärtig ist die Lichtquelle des Endoskops hauptsächlich eine Gasentladungslichtquelle, wie z. B. eine Xenonlampe. Obwohl der Ausgangslichtstrom groß und die Farbwiedergabe gut ist, gibt es Probleme wie große Wärmeentwicklung, kurze Lebensdauer und hoher Energieverbrauch. LED-Lichtquelle hat die Vorteile eines geringen Energieverbrauchs und einer langen Lebensdauer. Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden auch der Ausgangslichtstrom und die Farbwiedergabe der LED-Lichtquelle schrittweise verbessert. Der Zweck dieser Abhandlung ist es, die medizinische Hochleistungs-Weißlichtquelle mit LED als lichtemittierendes Element zu untersuchen, um die Anforderungen elektronischer Endoskope an Farbwiedergabe, Farbtemperatur und Beleuchtungsstärke zu erfüllen. Die Forschungsinhalte umfassen die Auswahl von LED-Chips, das Design optomechanischer Systeme, das Design von Steuerschaltungen, den Aufbau und das Testen von experimentellen Systemen usw. Gemäß den Leistungsanforderungen werden zwei Methoden vorgeschlagen, um weißes LED-Licht zu erhalten: Drei RGB-Primärfarben werden gemischt, um weißes Licht zu erzeugen; Kaltweißes Licht mit hoher Farbtemperatur und rotes Licht werden gemischt, um warmweißes Licht mit niedriger Farbtemperatur zu erzeugen. Entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften dieser beiden Schemata werden jeweils eine theoretische Berechnung, eine Wirkungssimulation und ein praktischer Test durchgeführt. Die Hauptarbeit umfasst die folgenden Aspekte: (1) Übernahme der vollständigen LED-Chiplösung OSRAM OSTAR SMT LE A/T/B/UW S2W, die die Eigenschaften einer hohen Leistung und eines großen Lichtstroms aufweist, sowie Design und Anwendung der Kollimation von asphärischen Kunststoffen Oberfläche nach seinen allgemeinen optischen Eigenschaften Linsengruppe zur Verbesserung der Kollimationseffizienz. (2) Der dichroitische Spiegel wird als optisches Element zum Mischen mehrerer Lichtstrahlen zu einem einzigen Licht verwendet, und basierend auf dem X-Cube-Lichtkombinierer, der aus zwei dichroitischen Spiegeln besteht, wird eine Lichtmischsystemstruktur mit starker Vielseitigkeit entworfen. Zwei experimentelle Schemata werden in einem System implementiert. (3) Ausgehend von der Definition des Farbwiedergabeindex wird entsprechend dem Lichtspektrum der LED-Lichtquelle das Lichtstromverhältnis berechnet und simuliert, das den maximalen Farbwiedergabeindex in den beiden Schemata erreichen kann. Nachdem das experimentelle System aufgebaut war, wurde es tatsächlich getestet. Das in diesem Bereich entwickelte weiße LED-Beleuchtungssystem für medizinische Endoskope hat das international fortgeschrittene Niveau erreicht und einen praktischen Anwendungswert. Das warmweiße Licht mit hoher Farbwiedergabe, das durch die Kombination von kaltweißem Licht und rotem Licht erzeugt wird, kann einen allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra von 93,9 erreichen, und der Ausgangslichtstrom kann Hunderte von Lumen erreichen, was die Anforderungen der medizinischen Lichtquelle für hoch erfüllen kann Farbwiedergabe und großer Lichtstrom
