1.本发明涉及显微镜技术领域，具体涉及一种显微镜智能照明控制系统及其控制方法。
背景技术：
2.显微镜照明是其光学成像的重要组成部分，其可以显著影响显微镜的成像质量和使用寿命，如分辨率、色彩还原性和衬度等。显微镜照明根据不同应用场合或不同的要求，常用卤素灯、led灯、汞灯、金卤灯、荧光灯、钨灯等，而目前显微镜市场主要还是以卤素灯和led照明为主，荧光灯、钨灯由于各种原因已基本不再使用，其它汞灯和金卤灯往往应用于特殊的细分领域，占比很小。
3.在对色彩还原性要求较高的应用场合，显微镜照明一般采用卤素灯作为照明光源，卤素灯具有电路驱动简单、显色效果好的优点，但也存在着一些缺点缺点，例如：寿命短，一般只有几十到几百个小时，再者卤素灯还存在发热量大、发光效率低、能耗比较大，而高亮卤素灯成本高的问题，特别是红外辐射高，造成周围的零件温度过高，很难散热，并且会“灼伤”被观察的标本，这些也就限制了卤素灯的一些应用场景。
4.而led照明在人们生活中应用越来越广泛，其小功率而高发光、成本低而长寿命的特点，使其迅速变成了一种主流照明，得到了越来越多人的肯定，实践证明：1、一个3瓦的led灯在显微镜的应用上比一个30瓦的卤素灯亮度高了近50％；2、3瓦led寿命长达5万个小时，远高于光学卤素灯的200个小时使用寿命，3、led灯的发热量远少于卤素灯，所以，显微镜的照明也不例外，越来越广泛使用led灯。但led灯在显微镜照明中的应用也存在一些缺点，如：由于一般显微镜是使用白光led，而led白色是荧光粉激发的黄光与蓝光混合而成，其在550nm附近的光谱普遍不足，存在色谱不连续现象，显色效果远不如卤素灯，这就容易造成观察物体颜色偏差等问题，造成led在显微镜的应用上就有一定的限制，造成很多时候不能够满足各种专业的、特别的应用要求。
5.早期一般采用两台不同的显微镜来实现上述不同的应用，造成成倍的采购和维护成本，因此，人们希望根据使用环境的需要在同一台显微镜上，即可以使用卤素灯也可以使用led作为显微镜的照明，所以近些年出现了不同的led和卤素灯互换的显微镜照明方案，常有以下几种卤素灯和led灯互换方案：
6.一种是专利cn100397137c所公开的显微镜照明组件，其方法为在一台显微镜上使用两路不同的驱动电路，分别驱动卤素灯和led，而在输出插座上是使用不同的插座，因为在显微镜里同时存在两组驱动电路，所以该方案存在使用成本偏高、通用性较差的问题，对产品结构有特定要求，造成其只能应用在特别设计的机型。
7.另一种是专利cn102116928a，cn201615363u所公开的一种可直接用在标准卤素灯灯座上的led照明器，其方法是在原卤素灯恒压输出后，即在输出插座后再增加了升降压电路和led灯驱动电路，实现了对led的驱动，这个方法实现了在同一插座上驱动两种光源，但是由于led照明器有升降压电路和led灯驱动电路，存在制造成本高、体积大、安装不方便的
问题，用户也不能直接把led插入显微镜的电路输出插座，而是必须购买专门的升降压和驱动电路模块，不能实现正真意义的led即插即用。
8.还有一种是专利cn202709041u所公开的一种卤素灯和led灯可直接切换的装置，其由恒压恒流自动转换电路模块控制所述灯座的输入电源为恒压或恒流，恒压恒流自动转换电路模块采用直流电源供电，所述恒压恒流自动转换电路模块包括恒压电路模块、恒流电路模块、自动切换模块、负载检测及反馈模块。此装置自动切换模块实现困难，容易造成产品可靠性不好，质量不稳定的问题，从而造成该方案在市面上没有规模化使用。
9.此外，市面上显微镜照明系统中，也有使用12v卤素灯驱动，用三颗或三组白色led串联加限流电阻作为led模块替代卤素灯，其电路实际上就是卤素灯驱动，而照明可以调节的部分仅仅是在驱动电压大于串联led导通电压后的一小段，造成亮度调节范围很小，亮度调节不线性。同时，该方案不是采用恒流控制，存在闪频的现象，对使用者的眼睛也会造成一损伤；当然，这也不是真正意义的led、卤素灯互换驱动电路。
10.综上所述，现有的用于显微镜照明上的卤素灯和led灯的切换装置，存在通用性差、制造成本和使用成本高、体积和重量也大，安装和使用不便等各种问题。
技术实现要素：
11.本发明的目的在于提供一种成本低、便捷更换、使用可靠的显微镜智能照明控制系统及其控制方法。
12.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
13.一种显微镜智能照明控制系统，包括微控制单元、led驱动单元、led灯、卤素灯驱动单元、卤素灯及防倒灌单元；
14.所述微控制单元用于识别灯源的信号，并根据灯源信号来切换控制所述led驱动单元和卤素灯驱动单元；
15.所述led驱动单元和led灯与所述微控制单元连接组成回路；
16.所述卤素灯驱动单元和卤素灯与所述微控制单元连接组成回路；
17.所述led驱动单元和卤素灯驱动单元之间设置有所述防倒灌单元，所述防倒灌单元用于防止所述led驱动单元和卤素灯驱动单元之间的互相影响。
18.进一步地，显微镜智能照明控制系统还包括照明信号输入单元，所述照明信号输入单元与微控制单元相连接，用于输入灯源的控制信号。
19.进一步地，所述微控制单元采用8位或32位的单片机。
20.进一步地，所述微控制单元包括e2prom、第一寄存器及第二寄存器，所述e2prom用于存储电路状态和灯源种类信息，所述照明信号输入单元使用所述第一寄存器和第二寄存器将控制信号转换成串口数据输出给所述微控制单元进行相应动作。
21.进一步地，所述led驱动单元包括第一buck电路、采样放大电路及第一调节电路，输入的电流依次经所述第一buck电路、采样放大电路及第一调节电路至所述led灯，实现所述led灯的恒流控制。
22.进一步地，所述卤素灯驱动单元包括第二buck电路和第二调节电路，所述第二buck电路中外置有nmos管，输入的电压依次经所述第二buck电路和第二调节电路至所述卤素灯，实现所述卤素灯的恒压控制。
23.进一步地，所述防倒灌单元采用二极管，其用于防止所述卤素灯驱动单元的电流倒灌到所述led驱动单元。
24.进一步地，显微镜智能照明控制系统还包括卤素灯灯座，所述卤素灯灯座上设有输出端口和插口，所述led驱动单元和卤素灯驱动单元与所述输出端口相连，所述led灯的插脚规格与所述卤素灯一致，并可适配于所述插口上。
25.一种上述显微镜智能照明控制系统的控制方法，包括以下步骤：
26.s1、微控制器单元初始化，并使led驱动单元和卤素灯驱动单元的初始状态处于关闭状态；
27.s2、微控制单元识别灯源关闭状态和开启状态的信号，并根据灯源信号来切换控制led驱动单元和卤素灯驱动单元；
28.s3、led驱动单元和卤素灯驱动单元分别控制卤素灯灯座上的led灯和卤素灯工作。
29.进一步地，步骤s2中，通过照明信号输入单元输入灯源的控制信号，微控制单元根据控制信号检测灯源压降，微控制单元根据控制信号和灯源压降来控制led驱动单元或卤素灯驱动单元。
30.采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
31.1、本发明通过微控制单元来识别灯源的信号，并根据灯源信号来切换控制led驱动单元和卤素灯驱动单元，同时通过防倒灌单元来防止led驱动单元和卤素灯驱动单元之间的互相影响，实现led灯和卤索灯真正意义的智能识别和便捷互换，使得显微镜照明系统具有制造和使用成本低、便捷更换、使用可靠的优点。
32.2、本发明中led灯和卤素灯都可插在卤素灯灯座上，无需添加任何转换机构或辅助电路即可直接使用，显微镜照明系统不仅结构体积小、质量轻，而且安装方便、通用性强、使用和制造成本低，适于批量化生产。
附图说明
33.图1为本发明中系统的控制框图；
34.图2为照明信号输入单元的电路原理图；
35.图3为本发明中微控制单元的电路原理图；
36.图4为本发明中led驱动单元的电路原理图；
37.图5为本发明中卤素灯驱动单元、防倒灌单元及输出端口的电路原理图；
38.图6为本发明的控制流程示意图。
39.附图标记说明：
40.照明信号输入单元1、系统输入电源2、微控制单元3、防倒灌单元4、led驱动单元5、卤素灯驱动单元6、输出端口7。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，需要说明的是：
42.当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
43.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
44.实施例
45.参考图1所示，本发明公开了一种显微镜智能照明控制系统，包括照明信号输入单元1、系统输入电源2、微控制单元3、led驱动单元5、led灯、卤素灯驱动单元6、卤素灯及防倒灌单元4。
46.配合图1和图2所示，所述照明信号输入单元1与微控制单元3相连接，用于输入灯源的控制信号。在本实施例中，所述照明信号输入单元1可以采用电位器和按键中的一种或两种，即所述照明信号输入单元1可以采用电位器，也可以采用按键，还可以采用按键和电位器的组合实现多路控制，电位器采用数字电位器，数字电位器采用微控制单元3自带的数模转换端口。
47.在本实施例中，所述照明信号输入单元1设有数字接口，用以实现系统与其它智能设备的互联互通。
48.所述系统输入电源2给各个单元供电，各个单元之间采用电连接，在本实施例中，所述系统输入电源2采用标准的dc12电源适配器。
49.配合图1和图3所示，所述微控制单元3用于识别灯源的信号，并根据灯源信号来切换控制所述led驱动单元5和卤素灯驱动单元6，在本实施例中，所述微控制单元3采用8位或32位的单片机。
50.所述微控制单元3包括e2prom(带电可擦可编程只读存储器)、第一寄存器及第二寄存器，所述e2prom用于存储电路状态和灯源种类信息，e2prom中存储有系统状态量、灯源种类检测代码等各种信息及程序，所述照明信号输入单元1使用所述第一寄存器和第二寄存器将控制信号转换成串口数据输出给所述微控制单元3进行相应动作，所述微控制单元3自带的数模转换端口或pwm调制滤波实现数模转换。所述微控制单元3采用的信号可以来源于编码电位器开关信号、串口通信控制、系统存储数据或其它数据的任一组合。
51.配合图1和图4所示，所述led驱动单元5和led灯与所述微控制单元3连接组成回路，在本实施例中，所述led驱动单元5与微控制单元3之间通用led_ctrl、led_en接口电连接，所述led驱动单元5通过led_v+与所述防倒灌单元4电连接接，所述防倒灌单元4然后与输出端口7的正极端连接。所述led驱动单元5包括第一buck电路(buck电路即降压式变换电路)、采样放大电路及第一调节电路，输入的电流依次经所述第一buck电路、采样放大电路及第一调节电路至所述led灯，实现所述led灯的恒流控制。所述led驱动单元5具有使能控制led_en，通过buck电路在led正极采样放大后，与控制参考比较调节反馈端口实现led恒流控制，然后连接到输出端口7。
52.配合图1和图5所示，所述卤素灯驱动单元6和卤素灯与所述微控制单元3连接组成
回路，在本实施例中，所述卤素灯驱动单元6通过hal_v+与输出端口7的正极端连接。所述卤素灯驱动单元6包括第二buck电路(buck电路即降压式变换电路)和第二调节电路，所述第二buck电路中外置有nmos管，输入的电压依次经所述第二buck电路和第二调节电路至所述卤素灯，实现所述卤素灯的恒压控制。所述卤素灯驱动单元6具有使能控制hlg_en，电路结构采用外置nmos管的buck控制电路通过调节反馈fb的分压比实现恒压输出，所述卤素灯驱动单元6连接防倒灌单元4，然后再连接输出端口7。
53.一般与卤素灯灯座连接，驱动采用共负极接法驱动，解决卤素灯驱动电流不过led检测电阻，降低电路板能耗。同时，所述led驱动单元5采用恒流控制，所述卤素灯驱动单元6采用恒压控制，可以减少照明的闪频，即避免造成对使用人员眼睛的伤害，又保证拍摄数码图像时质量的稳定性。
54.配合图1、图3至图5所示，所述led驱动单元5和卤素灯驱动单元6之间设置有所述防倒灌单元4，所述防倒灌单元4用于防止所述led驱动单元5和卤素灯驱动单元6之间的互相影响。在本实施例中，所述防倒灌单元4采用二极管，其用于防止所述卤素灯驱动单元6的电流倒灌到所述led驱动单元5。所述防倒灌单元4采用二极管d2来实现，二极管d2能使卤素灯驱动单元6的电流不会倒灌到led驱动单元5，而led驱动单元5开启时，所述卤素灯驱动单元6的nmos处于关闭状态，不会发生倒灌到卤素所述灯驱动单元6。
55.显微镜智能照明控制系统还包括卤素灯灯座，所述卤素灯灯座上设有输出端口7和插口，所述led驱动单元5和卤素灯驱动单元6与所述输出端口7相连，所述led灯的插脚规格与所述卤素灯一致，并可适配于所述插口上，所述led灯的插脚规格与卤素灯一样，最大可能的使用通用零件，即保证质量、生产的稳定性，又可以最大可能的降低成本。
56.在本实施例中，所述led灯包括led灯珠、焊板、插脚及散热器，所述led灯连接在焊板后，安装在散热器中，焊板上固定有插脚，插脚的两个脚端通过导线分别与led灯的阴极和阳极导通。由于led灯插脚的规格尺寸和卤素灯的管脚规格一样，所以led灯插脚可以直接插入到与卤素灯共用的灯座，散热器是为led灯提供散热使用，由于是采用使用质量轻的铝合金材料，因此使用时可以和原来卤索灯固定方法一样，不需要另外增加固定部件，使用插脚直按固定即可，从而直接、便捷的在led灯和卤素灯之间进行互换。
57.所述系统输入电源2上电后，在所述微控制单元3还没稳定工作时，通过使能控制使所述led驱动单元5和卤素灯驱动单元6的初始状态处于关闭状态，所述微控制单元3系统初始化完成后读取系统存储信息、设置系统状态量。当所述照明信号输入单元1打开时，先输入微小固定电流，在本实施例中优选输入5ma的微小电流，检测灯源压降(接通电源时的固定检测电流优选采用微小固定电流，优选不大于100ma)，根据led灯和卤素灯电压电流特性，卤素灯的压降是mv级别、led的电压v级别、空载未接灯源是电压大于10v。
58.根据所述微控制单元3的数模功能，采样ad端口对d+网络采样，可以获取相应的数据，实现对灯源在关闭状态和开启状态的信号采集，所述微控制单元3调用所存储的灯源自动识别程序可以自动、智能地识别出输出端口7的灯的种类是led灯、还是卤素灯、还是没有安装灯源，实现智能化控制所述led驱动单元5或卤素灯驱动单元6工作，通过任一驱动单元输出到相同的所述输出端口7，从而控制led灯或卤素灯工作，同时，为了防止工作的驱动单元影响另一没有工作的驱动单元，或通过没有工作的驱动单元影响其它单元的状态，在led驱动单元5或卤素灯驱动单元6之间设置有防倒灌单元4，以预防该问题的产生，实现对电路
的智能化和控制的多样性。
59.本发明通过微控制单元3来识别灯源的信号，并根据灯源信号来切换控制led驱动单元5和卤素灯驱动单元6，同时通过防倒灌单元4来防止led驱动单元5和卤素灯驱动单元6之间的互相影响，同时，led灯和卤素灯都可插在卤素灯灯座上，无需添加任何转换机构或辅助电路即可直接使用，实现led灯和卤索灯真正意义的智能识别和便捷互换，使得显微镜照明系统不仅具有制造和使用成本低、便捷更换、使用可靠的优点，而且结构体积小、质量轻、安装方便、通用性强，适于批量化生产。
60.本发明还公开了一种上述显微镜智能照明控制系统的控制方法，包括以下步骤：
61.s1、微控制器单元初始化，并使led驱动单元和卤素灯驱动单元的初始状态处于关闭状态；
62.s2、微控制单元识别灯源关闭状态和开启状态的信号，并根据灯源信号来切换控制led驱动单元和卤素灯驱动单元；
63.s3、led驱动单元和卤素灯驱动单元分别控制卤素灯灯座上的led灯和卤素灯工作。
64.步骤s2中，通过照明信号输入单元输入灯源的控制信号，微控制单元根据控制信号检测灯源压降，微控制单元根据控制信号和灯源压降来控制led驱动单元或卤素灯驱动单元。
65.参考图6所示，系统输入电源上电后，在微控制单元还没稳定工作时，通过使能控制使led驱动单元和卤素灯驱动单元的初始状态处于关闭状态，微控制单元系统初始化完成后读取系统存储信息、设置系统状态量。
66.当照明信号输入单元打开时，开启led灯，并输入微小固定电流(优选输入5ma的微小电流)，检测灯源压降。根据微控制单元的数模功能可以获取相应的数据，实现对灯源在关闭状态和开启状态的信号采集，微控制单元调用所存储的灯源自动识别程序可以自动、智能地识别出输出端口的灯的种类是led灯、还是卤素灯、还是没有安装灯源，实现智能化控制led驱动单元或卤素灯驱动单元工作，通过任一驱动单元输出到相同的输出端口，从而控制led灯或卤素灯工作。
67.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。