LED光源在荧光显微成像中的应用简述（一）
荧光显微镜中的LED光源具有便利与绿色环保的优点。这些LED能够保持研究成分的有效性，特别是对成像和敏感样品的保存。
LED技术在我们的生活中发挥越来越重要的作用。在过去的50年里，该技术的应用已从简单的电子产品指示灯扩展到替代白炽灯以节约大量能源。LED具有高强度、使用寿命长、可控制性及光谱输出稳定的特点，因此发展出了一些不为大家所熟知的专业照明应用。
图1. 荧光显微镜的基本构造
将荧光显微镜中的灯泡替换成LED已大大降低了其运行成本。这种技术在生命科学中广泛用于单细胞或多细胞生物标本的研究。该研究涉及到使用光学显微镜（图1）激发出特定波长的光。通过一种被称作为斯托克斯（Stokes）位移的过程，例如荧光光谱和拉曼光谱，重新激发出更长波长的光。斯托克斯位移即相同电子跃迁吸收和发射光谱带顶位置之间波长或频率单元的差异。
使用不同的荧光团来标记样品，即在不同的区域使用不用的荧光颜色，则可形成高对比度的多色照片（图2）。
图2. 使用CoolLED公司pE-300white拍摄的带有荧光标记的皮肤图像
满足光谱需求
一些研究中需要使用活细胞成像，另一些需要使用被化学试剂固定于某一特定生命时期的细胞。不论何种情况，用于照明样本的光源的类型和设计对显微镜所需的硬件以及所记录图像的质量和有效性都有极大的影响。
早期使用LED系统的一个重要原因在于使用者及实验室负责人的便利性。最常见的灯泡，例如100W高压汞灯，其寿命很短，约为300小时。使用者通常会在记事本上记录打开灯泡的时间，因为若使用灯泡的时间过长，则会增加爆炸的风险。然而，LED产品的使用寿命长达数万小时。
灯泡的使用需要预热与冷却的时间，且在一整天内都要打开。而LED光源可以在需要的时候以电子方式打开或关闭，即在观察样本或拍照期间打开光源，不使用期间可以关闭。尽管使用LED替代灯泡的优点很多，但由于存在高强度及光谱范围这两个主要问题，LED的应用发展停滞不前。
由于LED光源的复杂性和成本，其发出的光不是宽光谱而是包含多达六个离散波长的高斯（Gaussian）光谱，并且具有约10nm至40nm的半峰宽（FWHM）。因此光源设计人员需要使用多个LED来满足研究人员的光谱需求，这将产生新的光电和机械设计的复杂性，且这些问题对于传统灯泡光源来说是不存在的。研究人员需要捕捉和校准LED芯片的朗伯发射，然后使用二色镜组合出多种颜色。朗伯定律表明，从漫反射表面观察到的发光强度与入射光方向和表面法线之间的角度θ的余弦成正比。
一种新颖且已获得ZL的方法采用了波长分组概念，即具有相近光谱的LED波长为一个用户可选择的通道。根据对高速应用的需求，合并具有相近光谱的四个LED。关键是要认识到，某些波长接近的分组，在相同的样本中很少会用到。如今，研究人员可以使用包含高达16个波长的LED光源，使用这种方法能够改善LED的强度、谱段范围，也能够降低成本。
