光纤耦合LED光源应用

 

 

LED正迅速成为生命科学、医疗、工业和科学领域各种应用的首选光源。与激光相比，LED具有许多优点，包括易于使用、成本较低和更全面的光谱覆盖范围。与汞灯和氘灯相比，LED效率更高，使用寿命更长，占地面积更小，并且具有“即时开启”的性能。

 

昊量光电最新推出的NewDEL光纤耦合LED光源包括17个窄带型号，从紫外UV到近红外NIR光谱区域，以及两个白光LED和一个连续光源。这些型号结合了高性能和完整的可配置性，从脉冲宽度到触发水平再到操作模式，因此任何级别的用户都可以设置理想适合他们需求的光源。

 

NewDEL光纤耦合LED光源可以应用在以下领域：

光谱学、光遗传学、光动力疗法 (PDT)、荧光引导手术、荧光激发、基于紫外线的化学和生物分析、光固化/光聚合、紫外线杀菌辐照(UVGI)研究、光催化领域、抗菌蓝光(aBL)治疗等

 

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光谱学Spectroscopy

光谱学是一种非破坏性的光学技术，通过将反射光谱或透射光谱与已建立的光谱特征相匹配，来识别和定量样品中的各种化学成分。该技术用途广泛，应用于工业、生命科学、医疗和科学等一系列市场领域。

 

近红外光谱(NIRS)用于食品和饮料生产、制药制造和聚合物合成等行业的原材料和最终产品的质量控制和无损检测。该技术支持从验收测试到过程控制的所有内容的快速、无损分析。正在开发的小型近红外光谱装置将使消费者能够监测食物中的成分，在超市检查食物的新鲜度，并验证药物质量。

 

功能近红外光谱(fNIRS)利用近红外光(650-1000 nm)对组织氧合进行无创、连续监测。这项技术最初是为了检测大脑中的血红蛋白变化来评估氧饱和度而开发的。颅骨阻挡可见光，但近红外光可以穿透。早期的研究集中在脑功能测绘上，但fNIRS现在在医学诊断和治疗方面有了应用。随着这些初步努力的成功，研究人员正在使用近红外光谱来评估身体其他部位组织的氧合情况。

 

在半导体工业中，光谱反射法(380nm - 1050nm)广泛用于薄膜测量和等离子体蚀刻端点控制。该技术可即时准确地提供定量结果。它通常应用于主流制造设置。

 

半导体工厂的停机时间每小时可能花费100万美元或更多，这使得设备可靠性至关重要。光纤耦合LED的使用寿命可达50,000小时。通过用LED光源取代汞弧灯，制造商可以减少计划外停机时间并保持产量。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光谱学领域的优势：

可提供两种白光模式，以及连续光源

操作模式的选择-手动到完全可编程的遥控器

高度可配置，包括脉冲或触发操作

推荐型号：X3312、W4270、W5790

 

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光遗传学Optogenetics

光遗传学涉及到利用光来控制细胞和结构，这些细胞和结构已经被基因改造，以加入光敏蛋白。只要用适当的波长照射神经元、细胞，甚至细胞的某个区域，就能被激活。这项技术已经显示出从绘制大脑功能到控制刺激和反应的各种应用前景。最近的光遗传学临床试验正在研究它减轻视力丧失、耳聋、疼痛和其他疾病的能力。自该技术问世不到20年以来，许多顶级医学杂志都将其描述为人类未来的核心技术。

 

 

光纤耦合LED是光遗传学领域的优秀光源。它们使研究活的和自由活动的动物对通过可植入导管的光纤传递的单色光刺激的反应成为可能。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光遗传学领域的优势：

用户配置触发器和脉冲宽度来定制应用程序的操作

7个窄带模型，从深蓝色到红色光谱区域为常见视蛋白

推荐型号：N405、N425、N475、N490、N530、N595、N630

 

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光动力疗法Photodynamic Therapy (PDT)

 

在PDT中，光激活一种药物，这种药物优先集中在肿瘤组织中，引发光化学反应，杀死癌细胞。药物可以通过输注或局部应用。因为这个过程需要在有氧气的情况下进行，所以最初的调查主要集中在皮肤癌上。内窥镜检查和光纤耦合光源使得这项技术可以应用于喉部、食道、气道、肺部甚至内部组织的肿瘤。

 

 

光源的输出特性是成功的关键。每种PDT药物都有一个特定的激活波段。由于光在组织中的穿透深度是波长的函数，因此也可以选择激发波长来针对不同的层-表面病变的蓝光和表面下生长的红色/近红外光。在破坏肿瘤细胞的同时保持健康组织不受损害是一种需要可变辐射功率的平衡行为，因此光源必须具有良好的调光特性。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光动力疗法领域的优势：

窄带信号源的广泛选择

脉宽调制(PWM)调光完全控制辐射功率没有波长漂移

推荐型号：N405、N425、N475、N630、N680、N750、N810

 

 

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 荧光引导手术Fluorescence Guided Surgery

 

在癌症手术中完全切除恶性细胞大大提高了患者的存活率，但将癌细胞与健康组织区分开来是极具挑战性的。荧光引导手术(FGS)为外科医生提供了一种强大的工具，可以清晰地观察肿瘤边缘，从而最大限度地去除残留的癌细胞。在FGS中，特别设计的荧光团优先在肿瘤中积聚。当用适当波长的光激发时，这些材料发出荧光，以对比的伪色实时显示肿瘤和其他结构。这支持更完整的肿瘤切除和更好的患者预后。

 

 

大多数FGS荧光团被650-810 nm光谱范围内的单色光激发。那些具有近红外照明的荧光特别有效，因为更大的穿透深度可以显示地下生长。此外，一些临床批准的染料被紫色(405 nm)和青色(490 nm)输出激发。由于短波长的穿透深度有限，这些材料通常应用于表面病变。

 

传统上，荧光成像系统包含激光，这可能是昂贵的，复杂的，而且往往喜怒无常。光纤耦合LED在这种应用中的优势首先是坚固性——当生命受到威胁时，系统不会失败。LED足够坚固，可以承受在医院环境中移动时的冲击和振动。光纤耦合LED结合了高辐射功率、窄带输出和低成本的紧凑外形。后一种特性对于在手术台上使用的系统尤其重要，因为手术台上的空间总是很宝贵的。它们的长寿命也使它们对注重成本的医疗保健组织具有吸引力。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在荧光引导手术领域的优势：

各种直径纤维的最大输出功率

完全可配置的脉冲宽度

脉宽调制(PWM)调光完全控制辐射功率没有波长漂移

推荐型号：N405、N490、N680、N750、N810

 

 

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荧光激发Fluorescent Excitation

当光激发光活性物质时，就会产生荧光。通常，该材料吸收高能量(波长较短)的光子并发射低能量(波长较长)的光子。发射自发发生，产生非相干输出。

荧光在生命科学中用于通过用特定颜色的光刺激荧光材料来无损地跟踪或分析生物分子。细胞中的一些蛋白质或小分子是天然荧光的。或者，分子可以用外部荧光团(一种荧光染料)“标记”。

 

荧光激发和生命科学有两种常见的应用:

荧光显微镜已成为细胞生物学和医学诊断的重要工具。例如，在免疫荧光中，与特定类型的细胞、结构或蛋白质结合的抗体被荧光团标记。当样品暴露在抗体中，然后用适当波长的光照射，任何标记的细胞或材料都会发出荧光，产生高分辨率的图像。研究人员将该技术应用于可视化组织、细胞、单个细胞器和细胞内大分子组装的动态。医疗保健专业人员使用图像来检测某些病原体或某些自身免疫性疾病的细胞或蛋白质特征。

 

 

荧光成像是一种非侵入性技术，应用荧光来帮助可视化发生在生物体中的生物过程。荧光成像技术包括实时聚合酶链反应(PCR)和western blot成像。实时聚合酶链反应使用荧光染料检测核酸用于诊断目的。一个重要的应用是临床检测病毒、癌症和人类基因异常。Western blotting使鉴定蛋白质混合物中的特定蛋白质分子成为可能。它提供有关蛋白质的存在、大小甚至相对浓度的信息。

 

光纤耦合LED为汞蒸气弧光灯提供了很好的替代品，由于环境原因，汞蒸气弧光灯开始被淘汰。光纤耦合LED可以产生高辐射功率，可以控制变暗，以最大限度地提高信号，同时防止样品损坏。汞蒸气灯通常由外部转换器调制，这增加了尺寸、复杂性和故障点。光纤耦合LED是电子调制的，使它们能够实现更高的频率，同时消除了剪切器的缺点。LED光源的小尺寸适用于国产或OEM台式分析仪。最后，在停机时间、更换灯泡和维护方面，长寿命降低了操作成本。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在荧光激发领域的优势：

17种窄带型号

高辐射功率，支持广角成像

推荐型号：N365、N395、N475、N490、N530、N550、N595、N630、N680、N750

 

 

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基于紫外线的化学和生物分析UV-Based Chemical and Biological Analysis

UV-C LED正在改变化学和生物分析系统，在高性能液相色谱(HPLC)和紫外荧光法等应用中取代氘灯。在高效液相色谱中，仪器通过充满分离介质的柱泵送悬浮在溶剂中的未知化合物。因此，不同的组分以不同的速率通过色谱柱。当它们按顺序退出时，将进行检测和分析。

 

多年来，氘灯一直是HPLC最常见的来源。它们产生稳定的输出，但在相对较宽的光谱带上，需要带通滤波器或衍射光栅进行波长选择。因为它们是放电源，所以在运行前需要一段预热期。相比之下，UV-C LED是即时开启的，效率高，光谱稳定性好，占地面积小。此外，它们可以产生窄带输出，消除了对滤波器或衍射光栅的需要。

 

 

紫外荧光法使用光学技术来分析样品发出的荧光信号。应用包括生物分析和水测试。石油和其他碳氢化合物等毒素以及某些病原体具有紫外线荧光特征，使紫外线荧光测定法成为在线水质监测的理想技术。

 

在这里，氘灯也正在被光纤耦合UV-A LED所取代，这种LED的工作波长为365nm。占地面积小，易于使用和坚固性使它们成为工业监视器和台式实验室仪器的实用替代品。高光输出可以支持十亿分之一的痕量检测。
 

 

NewDEL光纤耦合LED光源在基于紫外线的化学和生物分析领域的优势：

各种直径纤维的最大输出功率

完全可配置的脉冲宽度

脉宽调制(PWM)调光完全控制辐射功率没有波长漂移

推荐型号：N275、N280、N365

 

 

 

 

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 光固化/光聚合Photocuring &          Photopolymerization

光聚合物或光活化树脂是一种暴露在光线下会改变性质的材料。照明，通常是紫外线或可见光(蓝色)波长，触发聚合物交联，将液体或凝胶转化为固体。光聚合化学具有广泛的商业应用，包括印刷、涂料、粘合剂、密封剂、印刷电路板和光刻。最近，UV LED技术已经成为3D打印的头条新闻。

 

光纤耦合LED的点固化用于研究，用于非常精细的特征的3D打印，或者像医疗设备组装这样的细节工作。光纤耦合LED在点固化应用中比弧光灯具有显著的优势。LED的衬底温度较低，使其成为固化热敏材料的理想选择。LED固化系统通过其即时开启的特性提供能源效率，无需预热。由于寿命长，LED的拥有成本也较低。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光固化/光聚合领域的优势：

高辐射功率和稳定的光谱输出可靠的结果

一个波长范围来固化不同的材料

防止氧抑制的280 nm模型

推荐型号：N280、N365、N395、N405、N475

 

光生物调制
Photobiomodulation

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人们正在探索红光和近红外光(600-1000纳米)通过改变细胞水平的功能来解决各种医疗问题的潜力。该技术被称为光生物调节，目前正在研究用于伤口治疗、组织修复、疼痛管理、创伤性脑损伤治疗等。虽然一些结果很有希望，但可能的机制仍然存在争议，大多数研究都集中在动物模型或体外样本上。

静脉血液照射是另一种低强度光治疗方式。它在多种条件下的使用历史悠久。

 

需要进行更多的研究和严格的临床试验来建立坚实的科学基础，而这正是光纤耦合LED发挥作用的地方。

 

 

早期的工作使用激光光源，但功率水平有可能导致组织损伤。焦点已经转移到LED上。红色和近红外光纤耦合LED提供高度可配置的窄带输出，可以使研究人员进行良好控制的研究，以确定哪些参数将提供可重复的结果。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光生物调制领域的优势：

高辐射功率和脉冲操作模式

易于控制的参数，如脉冲宽度

推荐型号：N630、N680、N750、N810、N850、N940

 

 

 

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 紫外线杀菌辐照(UVGI)研究   Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI) Research

 

UV-C杀菌辐照是一种用于空气、表面和水消毒的成熟技术。UV-C光具有杀菌性能。它会破坏DNA，削弱病原体的繁殖能力。
 

 

传统上，UV-C光源使用汞蒸气灯。水银灯体积大，带宽宽，并产生全向输出，其中大部分被丢弃。相比之下，UV-C LED (275- 280nm)具有高度的方向性，节能，紧凑，操作成本更低。它们也是环保的，消除了对汞处理的担忧。因此，UV-C LED正在获得越来越多的市场份额，特别是在使用点水净化领域。

 

 

光纤耦合UV-C LED为在这一关键领域开发新技术和解决方案的研究人员和创新者提供了有用的资源。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在紫外线杀菌辐照(UVGI)研究领域的优势：

高辐射功率和脉冲操作模式

稳定的光谱输出，可靠的结果

推荐型号：N275、N280

 

 

 

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 光催化研究Photocatalysis Research

 

光催化剂是一种光活性材料，它通过贡献从入射光中收集的能量来促进化学反应。适当波长的光照使光催化剂进入激发态。它将能量传递给前体元素和分子，从而使反应发生得更快，或者在更低的温度或压力下进行。在这一点上，光催化剂放松回到稳定状态，准备下一个循环。

 

光催化有许多重要的工业、生命科学和科学应用:

水分解，一种无污染的方法来生产用于氢燃料电池的清洁氢

抗菌和抗病毒领域的空气，表面和水消毒

癌症治疗，特别是纳米光催化剂和光氧化还原催化用于对抗缺氧肿瘤

合成复杂的，通常是高度功能化的分子，用于开发新的药物和农用化学品

支持“循环化学”，追求零浪费的“循环经济”

光纤耦合LED为研究和产品开发环境提供了理想的光源。它们紧凑，高效，并提供窄带光谱覆盖范围从UV-A光谱区域到可见光波长(365-600纳米)。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在光催化研究领域的优势：

可编程和高度可配置的系统，可以支持各种实验

高辐射功率

稳定的光谱输出可重复的结果

推荐型号：N365、N395、N405、N425、N475、N490、N530、N550

 

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抗菌蓝光(aBL)治疗Antimicrobial blue light (aBL) therapy

随着全球抗生素耐药性的上升，医疗界需要新的方法来治疗持续性感染。蓝光(400- 470nm)照射作为一种替代方法，在基于药物的治疗方案已经用完的情况下显示出了巨大的前景。与UVGI相比，aBL的杀菌效率较低，但它可以在对微生物致死的水平上使用，而不会影响暴露的哺乳动物细胞。用aBL治疗微生物感染对人类或动物几乎没有副作用。研究表明，aBL可以有效对抗细菌、真菌、病毒和寄生虫。

 

 

全球正在进行研究，以量化剂量和波长，以获得最佳效果。一些研究表明，有效性取决于所涉及的细菌菌株，但aBL仍然是治疗人类和动物的重要新武器。

 

NewDEL光纤耦合LED光源在抗菌蓝光(aBL)治疗领域的优势：

高辐射功率

脉宽调制(PWM)调光严格控制辐射功率与稳定的输出波长

推荐型号：N405、N425、N475