照明在生命科学应用

照明产品跨越广泛的生命科学应用，并且通常落入检查和自动化类别。它们在光致尺寸，显微镜和光谱应用等区域的低速和高速下帮助筛网，在一般医学诊断，单一疾病检测和基因测序，细胞分选或在血液，组织样本或身体上观察分子水平时液体。它们提供试剂染色的样品，当寻找癌细胞时可以看到允许荧光的特定波长。

照明嵌入到诊断仪器帮助读取唯一的条形码，序列号或产品号标记用于通过FDA的唯一的设备的任务，需要UDI验证时敏感的样品。这个新的任务的一部分，需要机器视觉来验证条码质量，并确保它们正确打印，完整。

它还有助于研究实验室，生物技术公司或制药商进行涉及专门机器人，液体处理或从试管或板的液体处理或移动流体的重复操作，并进行操作。它帮助机器视觉系统对制造产品或包进行传统检查，验证产品标签是否存在并具有日期，批次和到期代码，执行OCR和读取条形码。

对于可追溯性，医疗器械公司标记自己的代码部分。早期的直接零件标记是由已经消融零件的表面激光形成的序列号。但现在二维数据矩阵代码已被通过的部分。照明不能从任意方向而验证对这些类型的部件代码时，因为表面可以根据照明可能影响质量测量的角度出现不同。因此，专业的灯光提供不同几何形状的照明服务于这个新的FDA设备可追溯性要求。

前注意事项

临床环境中可能有不同的包装，环境，以及用于数据管理和跟踪监管要求，但一般为有意申请机器视觉照明到他们的系统生命科学用户的考虑是一样的，因为他们将是任何视觉系统。每一个乐器制造商面临着同样的问题主要。“什么源技术将推动一切，包括照明？而且，“是波长和封装技术足以获得所需的检查对比了多少？”

用户应该选择合适的照明类型，并知道妥协进入该选择。它们应该知道所需测量的光度属性，精度，一致性，光谱纯度和光谱亮度的所需水平。它们应该知道扫描的特征，以及是否在合理的波长带中进行合理的筛选，或者应用需要需要将传统激光器拉入LED范围的特定波长。

照明最常见的目的是创建对比来区分前景物体和它的背景。在生命科学的应用中，照明是通过探针或其他照明设备来检查一个样本或物体，无论是组织样本、细胞、酶或肽或基因组，并与之相互作用，以产生对比背景和有用的信息。

在生命科学的检查有助于确保正确的判定，所以在光线需要在可重复，精确的日常和从设备到设备精确，稳定的方式交付。“复制精确”的理念适用于照明 - 无论身在何处设备在世界上使用，它应该有相同的设置和操作方式相同，以保持一致性。

对于有兴趣在系统中添加机器视觉照明的用户来说，首要考虑的是寿命。在生命科学应用中，产品的预期寿命可以是15年，在经过验证后，新仪器可能需要一年以上的时间，在此期间不能改变任何东西。产品不仅要存在很长时间，而且要有相同的性能。

制造商努力最大限度地提高产品的生命周期，在产品终结之前的公告年份。一条条形码读卡器制造商于2013年宣布，1996年推出的产品仍在使用中，2016年将在其引入后20年内停止。公司推出了三代产品以来，仍然生产和销售生命科学产业中的老年人。

机器视觉行业需要仔细选择组件。商业LED有自己的寿命，可变异性和厂商的寿命。机器视觉系统制造商能够在长时间冻结和提供完全相同的组件的能力正变得更加困难，更重要的是，因为挑战围绕组件本身并涉及软件。

在考察了产品的寿命和冷冻后，制造商需要能够交付小包装和批量成本。每个部件都是小型化的目标。这些考虑事项对于客户和供应商进行设计决策和选择非常重要。

适宜光照类型

对于生命科学应用，如医疗设备检查，临床诊断，独特的设备识别，实验室自动化，或制药，LED和激光器是主要类型的控制光源，广泛使用。当激光器提供带宽只有几纳米宽的窄光谱输出时，led在半最大值(FWHM)带宽下提供大约30纳米全宽的相当窄的光谱。

在机器视觉行业，LED照明是迄今为止最受欢迎和最理想的光源，也是寿命最长的光源。作为半导体，与其他类型的光源相比，LED光随时间的退化非常低。在同样的能量驱动下，它比其他的灯更容易发光。

还有今天使用的是一些荧光和钨管源仍继续为老产品的服务项目。大多数人迁移到LED和激光器。

照明场的大小有助于确定使用哪个光源。一般情况下，场被分为三个尺寸桶:10微米x 10微米尺寸的微米尺寸场，100微米尺寸的小特征场，以及毫米或10毫米尺寸的大场。

在100秒的微米下方，在显微镜筛查应用中，照明更加困难且昂贵，并且使用激光来源。LED技术是毫米尺寸的田地的良好选择，例如在广泛的泛洪互动和基因组筛选中。激光器可从10的微米到10毫米的10毫米，但是有成本和性能的选择，以及包装问题。仪器设计师必须决定如何管理包装的热量和尺寸，从而创造妥协。由于足够的能量无法进入空间，LED不能用于10umx20um的尺寸。

使用模式、环境温度、散热、热路径和热管理会影响照明产品的整体寿命，但照明光源的类型也会影响预期寿命。led和激光器都是半导体设备，但它们在服务的单位区域内产生的热量不同。与激光源相比，LED在1平方毫米范围内产生的热量可以更有效地管理和消散，而激光源与LED相差一个数量级。激光光源比LED光源产生更强的热量，因此激光产品的寿命预期低于LED。LED光源将持续3万至4万小时，而一个管理良好的激光光源在相同条件下只能持续1万至1.5万小时。

现在，条形码已成为二维的，它们不能用激光读取。条形码阅读器需要与嵌入式照明摄像头。几乎在条形码阅读器中使用的每个成像器具有某种基于LED的照明，以防止热点或反射从去退回到照相机内。

在标本管检查应用中，可以使用机器视觉照明的背光或其他类型的照明来检查正确的试管是否在正确的位置或高度、直径或盖子是否正确。根据应用程序的几何形状和均匀性需求，机器视觉应用程序中使用的传统背光可能是合适的。对于需要高度均匀性的应用，比如分析癌细胞组织切片和其他类型的组织学分析，可能需要专门设计的背光。

最重要的新兴照明技术是紫外发光二极管。虽然有一段时间了，仍然昂贵，这些产品的寿命，光输出，并且价格一直在改善。它们当与光的波长右照射，典型地在UV范围内，因为感兴趣的发荧光的细胞在荧光成像技术中使用。

生命科学独特的考虑

在生命科学应用程序中所做的决定可能会影响某人的健康或生命，或者测试药品，因此光和控制光量的特定波长非常重要，而不是在检查标签的工业应用中正方形在肥皂的酒吧。控制照明光谱以获得所需的精确波长并重复向检查区域输送正确的光量，是为该市场提供服务的照明的独特需求。

机器视觉系统的占地面积，也可以在应用十分重要，实验室或台式空间是非常珍贵的，在研究实验室或医院。这类似于半导体工业，其中在洁净室地面空间要被最小化。但是，也有未在其他行业找到了生命科学发现了一些独特的方面。

一个是验证的重要性，这比半导体行业更严格。一旦产品通过政府认证，就没有重新认证，无法进行任何更改，这可能需要数年。在大多数行业中，新是好的。不是生命科学。另一个是在过程或测试结果中可能存在的责任程度和可靠性。这个过程不能给出错误的诊断。

最大的MV照明的进步

LED和激光空间正在经历一个融合的过程。LED光学亮度和效率都在不断提高，产生在给定的区域更多的光子和更高的功率密度，供应更多的应用和更好具有改进的可重复性。激光器，这是传统的大的，昂贵的，复杂的，迁移在相反的方向。他们有更小的空间，更少的开销和复杂性，并变得更加容易在生命科学部整合使用。

仍然需要在中间的一个圈，从一个方向和激光接近从其他LED，和制造商的重点是解决在这个空间的需求。在过去的几年中最大的进步是，在LED的效率增益为封装设计师带动更多的机会。

MV照明成本

照明成本取决于两个因素，区域以照亮和循环的速度。如果产品或样品被慢慢检查移动，长的曝光时间，可以使用和少量照明做得很好。当样品快速移动，光强大迅速可能需要脉冲，这将是更昂贵的，并增加额外成本的控制器。

LED控制器不像家庭光计时器一样运行，但是在确切的时间段内提供重复脉冲，并且精确振幅将数千个样品暴露在光爆发中。控制器提供调节电流脉冲宽度以确保每次传送精确的光能量的能力。它们也用于在高速过程中冻结运动，因此可以进行准确的检查。

相比于机器视觉系统的其它部件的费用，照明是可比的。广泛的照明源可以是在低$ 100多个，并且根据功率和波长在低$ 1000〜生命科学光源。照明控制器也可以在$费用为1000。

作为独立技术，LED比激光器便宜，但实现10美元LED的开销成本与更昂贵的激光大致相同。在部件的成本和工程成本之间，灯不可避免地昂贵。

更该工程进入系统，更多的选择性，需要与供应商。供应商，从已知原点，并与已知的生命周期提供LED将在组件的成本比别人更少的信誉来反映之间进行选择。支付额外的$ 1的成分的光，阅读器，或机器视觉系统可能是值得避免停机几个月了严重的生产环境。它仍然是一个竞争非常激烈的市场。

挑战照明设备制造商

照明的问题是把尽可能多的照片在询问区成为可能。照明技术进入更小，更快，更便宜的设备的技术挑战是如何让更多的光子在更小的空间更少的钱。无论解决方案，把需要的地方，光子和有效地使用它们，问题是如何产生的热量更少，功耗更低，并且开销较少所以每次交易的成本降低。

在其他市场，如电子产品和流体，其他技术趋势推动交易成本的下降。但是照明市场是不同的。几乎所有的仪器使用自定义的设计，也没有一个放之四海而皆准的所有产品。每一笔交易都需要妥协 - 无论是在成本，性能，或时间表。制造商向我要什么是目前最重要的是，和妥协那里。

由于封装尺寸减小，散热是主要贡献者在所有照明的故障 - 性能，寿命和可靠性。制造商和设计人员创建策略，以更好地管理热量和创建在设备中的电子产品或功能，或背负式分离到其它的基础设施来管理客户的需求的软件包。

在所有市场中，制造商正在把更多的工程转化为光的设计。内置恒流控制器提供提供自定义电流的能力。扩散器，小心几何LED安排和其他专利方法创建没有热点，其中LED是均匀的照明。

增长最快的生命科学应用MV照明

在质量控制方面，照明具有多个颜色的LED是作为多的医院都需要颜色检查过程迅速增长的应用自动化。处理的样品和用彩色帽试管小瓶从执行目视检查运营商和朝向与机器人和相机防错移开。

在检查中所使用的照明的颜色影响相机看到的颜色，例如，使用红光品牌帽看黑色。而且，这样做相机设置。使用错误的设置，就像在与荧光灯的房间白天，帽看起来偏蓝。另外，作为制造的LED的颜色稍微从箱到仓变化，并且变化不能指定或控制。该方法的一个重要部分是白色平衡和校准颜色检查系统照明和摄像机的组合变得产生有意义的结果非常重要，所以红色帽被视为红色，粉红色不。

发展最快、潜力最大的照明领域是微型化和朝着“圣杯”方向发展。这一定义会根据应用而改变，但这相当于将光纤输送到每个家庭——在诊所、医生办公室，甚至是在家里，将尺寸、成本和易用性合适的仪器放在提供护理的地方。其目标是，比笔记本电脑或PDA尺寸更小的医疗设备将能够管理、治疗并将疾病降至最低水平或灭绝。