光学系统中的光源寿命的延长技术方案

本发明专利技术涉及一种包括含有多个发光元件11的光源10的光学系统100，所述发光元件被彼此热接触地安装在同一衬底或芯片板上使得实现在LEE之间的热传导和热传递，其中所述系统可以在光源模式之间切换，在所述光源模式中不同的发光元件或不同数量的发光元件分别被切换为接通模式或下调模式。特别在所有的光源模式中，优选那些具有更长的期望寿命的一个或多个发光元件被保持接通模式，与此同时优选那些具有更短的期望寿命的一个或多个发光元件可以被保持下调模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学系统中的光源寿命的延长
本专利技术涉及用于样品的光度测量的光学系统的领域，其中所述系统包括含有多个发光元件的光源，还涉及一种控制光源的方法。
技术介绍
涉及到患者诊断和治疗的各种类型的测试可以通过患者液体样品的分析来执行。此类样品典型地被放置在样品管中。为了分析，它们被从管中提取，与多种试剂化合，培养，和分析。在典型的临床化学和免疫化学的分析中，一种或多种化验试剂被添加到液体样品中，样品-试剂-化合物被混合和在光学比色皿中培养。在反应的过程中发生光学属性的变化，例如样品的吸收、散射或荧光性的变化。通常光学系统被用于在反应之前，之中或之后执行光度测量，例如通过使用一束由光源生成的光来测量穿过比色皿的光学透射率和照亮在这种光学比色皿中的样品-试剂-化合物。其结果被用于生成消光数据，所述数据是输入光强和穿过样品之后的输出光强之间的比率。以这种办法，样品中的可能指示了诊断条件的分析物的存在和/或浓度，可以通过用探测器测量典型具有特定波长的响应信号来确定。此类光度测量的示例包括浊度的，荧光的和吸收的测量等。根据特殊的应用，不同类型的光源可以被使用。这些可以包括一种或多种发光元件。典型使用的发光元件的示例是电动辐射源例如白炽灯、电致发光灯、气体放电灯、高强度放电灯、发光二极管(LED)。不同类型的发光元件，但是也包括同样类型的例如不同LED的发光元件，可以发射出不同波长的光。特别是，有一些发光元件发出具有宽波谱或分别不同的波长或波长带的光。已知光源中的温度变化可以导致发射强度的变化和频谱发射的偏移。例如，LED的运行温度，更精确地说是结温度，对于它的光的波长，光的强度和由所施加的电流引起的功率有直接的影响。结温通过由于电功率的损耗引起的发热而上升，并且也被周围温度(ambienttemperature)影响。另一方面，为了执行可靠的和可再现的光学分析，维持辐射强度恒定和预防光谱偏移是很重要的。为此原因光源温度的控制一般是必要的。由于结温一般无法被直接测量，可以将底座温度用于LED的温度控制，因为其与结温密切相关。一种温度控制的方法例如由US2005/0279949描述。一般而言，光源的寿命还取决于发光元件在运行条件下、即在发光时的温度。延长光源的寿命是很重要的，因为替换光源可以是一个费用很大的过程，包括管理间接费和人工。此外其导致系统的停歇时间，在此时间之内系统无法被使用。由此总共的成本可能是光源采购成本自身的好几倍。包括LED的光源的寿命，例如取决于在运行条件下的结温。更低的结温度和更小的温度变化(更小的热应力)增加了整个LED的寿命。而且，不同的发光元件可以有不同的寿命，也即是说对于运行条件的变化的抵抗力。这也是适用于不同LED的情况。特别的是，发射不同波长的光的LED可以有不同的寿命。控制光源的温度，尤其是冷却光源，由此是对于延长发光元件的寿命很重要的。另一种延长光源的寿命的方法可以是在不需要时关断光源。然而，关断光源和再次接通会导致温度不稳定，因为每一次需要耗时去达到稳定和可再现的运行温度。温度不稳定又引起发射强度的变化和上述的光谱不稳定。为了防止温度不稳定，一种可能性是在接通和关断之间迅速脉冲，例如在数微秒之内。然而，在测量期间的脉动导致发射强度的损失，意味着在测量期间更少的光可用于测量，这是一个不利因素。另一种可能性在再一次接通光源之前对其预热。这然而需要温度测量和精确的温度控制，其可能是复杂和难以获得的，尤其是在高吞吐量(high-throughput)的系统中。在这里提供的光学系统和方法，其中光源的寿命可以随着温度稳定性的增长而延长。这是通过包括含有多个发光元件的光源的系统，和用于在光源模式中切换的控制单元来实现的，在所述模式中不同的发光元件或不同数量的发光元件分别被在接通模式和下调模式之间切换。特别在所有光源模式中，一个或多个优选具有更长的期望寿命的发光元件，保持接通模式，与此同时一个或多个优选具有更短的期望寿命的发光元件，可以被切换到下调模式。以此方法，光源的热平衡可以通过维持在接通模式的发光元件的加热被保持，也即是说由于保持在光源自身以内的热量，在光源模式之间切换时稳定的运行温度可以更迅速和更可靠地获得。通过提供总量等同于从处于下调模式的发光元件移除的能量的能量给光源，诸如生成热量的总量等同于由同样的发光元件通过在接通模式下的功率耗散生成的热量，可以实现甚至更大的热平衡，而不需要温度测量和精确的温度控制。
技术实现思路
本专利技术涉及到一种用于样品的光度测量的光学系统。所述系统包括含有多个发光元件(LEE)的光源，所述发光元件被彼此热接触地安装在同一衬底或芯片板上使得实现在LEE之间的热传导和热传递。根据一个实施例，所述LEE有不同的期望寿命。这意味着有至少一个具有更短的期望寿命(S-LEE)的发光元件和至少一个具有更长的期望寿命(L-LEE)的发光元件。所述系统还包括用于在至少两种光源模式之间切换系统的控制单元，所述两种光源模式是从至少一种光源-寿命-延长模式(LEM)和至少一种光源-寿命-非延长模式(non-LEM)中所选择的。尤其，在所述至少一种LEM中至少一个S-LEE处于下调模式，在所述至少一种non-LEM中所有S-LEE处于接通模式，和在所有光源模式中至少一个L-LEE处于接通模式。一种“光学系统”要么是自独立仪器要么是分析仪内的集成部件或分析系统内的模块，适用于样品中出现的分析物的光学分析和特别适用于测量穿过样品的透射率或来自被照明的样品的发射光。光学系统特别适合于分析生物样品。样品优选是液体溶液，在其中可能发现一种或多种感兴趣的分析物，例如体液如血液、血清、血浆、尿液、奶、唾液、脑脊液等。样品可以原样地或以其它溶液稀释后或与其它试剂混合后被分析以便例如执行一种或多种诊断化验如临床化学化验、免疫分析、分子诊断化验如核酸化验。因此光学系统可以具有优势地用于探测化学或生物反应的结果或监测化学或生物反应的进程，例如用在凝聚(coagulation)化验、凝集(agglutination)化验、浊度化验、核酸化验中。“光源”是光学系统内包括的多个、也即是说至少两个能够发射典型地具有所选波长或波长带的光的发光元件的单元。“发光元件”是电动辐射源例如是白炽灯、电致发光灯、气体放电灯、高强度放电灯、激光。根据一个实施例发光元件是发光二极管。术语“发光二极管”或“LED”在此用于指代传统的发光二极管，也即是说，将所施加的电能转换为光的无机半导体二极管。此类传统的LED包括，例如，一般产生红光和红外光的砷化铝镓(AlGaAs)，一般产生绿光的磷化铝镓，一般产生红色、桔红、桔色和黄色光的砷化/磷化镓(GaAsP)，一般产生绿色、纯绿(或翡翠绿)和蓝色光的氮化镓，一般产生红色、黄色和绿色光的磷化镓(GaP)，一般产生蓝色光的硒化锌(ZnSe)，一般产生蓝绿和蓝色光的氮化铟镓(InGaN)，一般产生桔红、桔色、黄色和绿色光的磷化铝镓，一般产生蓝光的碳化硅(SiC)，一般产生紫外光的金刚钻，和开发中的硅(Si)。LED并不局限于窄带或单色光LED；LED也可以包括宽带、多带和一般的白光LED。术语LED在此也用于指代有机发光二极管(OLED)，其可以是基于聚合物的或基于小分子(有机或无机)，边发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于样品的光度测量的光学系统(100)，所述系统(100)包括：光源(10)，所述光源(10)包括多个发光元件(LEE)(11)，其被彼此热接触地安装在同一衬底或芯片板上使得实现LEE之间的热传导和热传递，所述LEE具有不同的期望寿命，控制单元(15)，其用于在至少两种光源模式之间切换光学系统(100)，所述两种光源模式是从至少一种光源‑寿命‑延长模式(LEM)和至少一种光源‑寿命‑非延长模式(non‑LEM)中所选择的，其中，在所述至少一种LEM中至少一个具有更短的期望寿命(S‑LEE)的发光元件(11，4‑6)处于下调模式，而在所述至少一种non‑LEM中所有S‑LEE(11，4‑6)都处于接通模式，并且其中，在所述至少一种LEM中与在所述至少一种non‑LEM中至少一个具有更长的期望寿命(L‑LEE)的发光元件(11，1‑3)处于接通模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.22 EP 11195351.91.一种用于样品的光度测量的光学系统(100)，所述系统(100)包括：光源(10)，所述光源(10)包括多个发光二极管LED(11)，其被彼此热接触地安装在同一衬底或芯片板上使得实现LED之间的热传导和热传递，所述LED具有不同的期望寿命，所述期望寿命能够根据LED的物理化学特征计算出来和/或从测量的实际寿命的均值中得出，控制单元(15)，其用于在至少两种光源模式之间切换光学系统(100)，所述两种光源模式是从至少一种光源-寿命-延长模式和至少一种光源-寿命-非延长模式中所选择的，其中，在所述至少一种光源-寿命-延长模式中至少一个具有更短的期望寿命的发光二极管S-LED(11，4-6)处于下调模式，所述下调模式是指当与导通模式相比较时有更少的电流或根本没有电流在LED中流动的模式，而在所述至少一种光源-寿命-非延长模式中所有S-LED(11，4-6)都处于导通模式，并且其中，在所述至少一种光源-寿命-延长模式中与在所述至少一种光源-寿命-非延长模式中至少一个具有更长的期望寿命的发光二极管L-LED(11，1-3)处于导通模式。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源(10)包括多个同类型的S-LED(11)，所述同类型是指发射相同波长或波长带的光并且具有相同的期望寿命。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述系统(100)在所有LED(11)都处于导通模式的光源-寿命-非延长模式和光源-寿命-延长模式之间或在两种或更多种光源-寿命-延长模式之间切换，其中在不同的光源-寿命-延长模式中分别有不同的S-LED(11，4-6)或不同数量的S-LED(11，4-6)处于下调模式。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统(100)包括用于维持光源在光源模式温度范围之内的温度调节器(13，14)。5.一种用于样品的光度测量的光学系统(100)，所述系统包括：-光源(10)，所述光源包括多个发光二极管LED(11)，其被彼此热接触地安装在同一衬底或芯片板上使得实现在LED之间的热传导和热传递，-控制单元，其用于在至少两种光源模式之间切换光学系统(100)，所述两种光源模式是从至少一种光源-寿命-延长模式和至少一种光源-寿命-非延长模式中所选择的，其中，在所述至少一种光源-寿命-延长模式中至少一个具有更短的期望寿命的发光二极管S-LED(11，4-6)处于下调模式，所述下调模式是指当与导通模式相比较时有更少的电流或根本没有电流在LED中流动的模式，而在所述至少一种光源-寿命-非延长模式中所有S-LED(11，4-6)都处于导通模式，并且其中，在所述至少一种光源-寿命-延长模式中与在所述至少一种光源-寿命-非延长模式中至少一个具有更长的期望寿命的发光二极管L-LED(11，1-3)处于导通模式，-温度调节器(13，14)，其用于维持光...

【专利技术属性】
技术研发人员：R哈勃斯，PN泽勒，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH