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一种棱镜折反射式LED手术无影灯光学系统的制作方法

2023-01-06 01:04:08 来源:中国专利 TAG:

一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统
技术领域
1.本发明涉及医疗设备领域,特别是涉及一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统。


背景技术:

2.随着照明领域的创新与变革,白炽灯、卤素灯已无法满足手术室照明高照度低功耗的需求。以发光二极管(light-emitting diode,led)的流明维持率降到70%以下为寿命到期进行判断,卤素灯的平均寿命为1000小时,而led的寿命可达50000小时以上,即led可在24小时持续照明状态下工作5年以上,是卤素灯寿命的50倍甚至更多。
3.基于此,led手术无影灯已初登舞台。但是,由于研发深度较浅,目前led手术无影灯产品的光学设计无法实现较好的无影效果,结构过厚,体积较大,照度不够,影响手术室的层流效果。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本发明的目的在于提供一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,可以实现较好的无影效果,且便于手术灯的移动。其具体方案如下:
5.一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,包括:多个光学部件;各所述光学部件包括棱镜结构和led;其中,
6.所述棱镜结构的底部开设有入射槽,顶部开设有与所述入射槽相对的出射槽;
7.所述棱镜结构的底壁为全反射面;所述底壁与所述入射槽的槽口之间的连接处设有底脚;
8.所述led位于所述入射槽的槽口处;搭载所述led的电路板与所述底脚固定。
9.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所有所述光学部件按设定规则被划分为多个光学模块;
10.所有所述光学模块以光学系统主光轴为中心呈旋转对称分布;或,
11.所有所述光学模块以垂直于光学系统主光轴的平面上任一条直线为对称轴呈对称分布。
12.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,各所述光学模块内包含的所有所述led单一通过所述棱镜结构出光的角度互不相同。
13.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,各所述光学模块内包含的所有所述led距光学系统前表面设定距离处照明呈现的光斑大小、中心照度互不相同。
14.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所有所述棱镜结构与光学系统主光轴垂直方向的夹角均不大于10
°

15.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所述led分为冷白光led和暖白光led;
16.所述冷白光led由第一恒压式电路或第一恒流式电路进行驱动控制;
17.所述暖白光led由第二恒压式电路或第二恒流式电路进行驱动控制。
18.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,不同位置的所述led的照度由控制电路而调整。
19.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,光学系统的总厚度不大于4cm。
20.优选地,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所述led的底部与所述入射槽的槽口居于同一水平面。
21.从上述技术方案可以看出,本发明所提供的一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,包括:多个光学部件;各光学部件包括棱镜结构和led;其中,棱镜结构的底部开设有入射槽,顶部开设有与入射槽相对的出射槽;棱镜结构的底壁为全反射面;底壁与入射槽的槽口之间的连接处设有底脚;led位于入射槽的槽口处;搭载led的电路板与底脚固定。
22.本发明提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,利用棱镜结构作为光学系统的光学元件,与led配合使用,各led发出的光经对应的棱镜结构发生反射和折射后会形成一束光柱打在手术台上,不同的led出光形成的不同光柱相互配合,能够实现较好的无影效果,并且由棱镜结构和led组成的光学部件结构体积不会太大,使得手术灯方便移动。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图或其他的形式,如实物图、类似结构图纸等。
24.图1为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的正视透视结构示意图;
25.图2为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统棱镜结构纵向排布示意图;
26.图3为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的侧视透视示意图;
27.图4为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的光学模块分组示意图;
28.图5为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的棱镜结构顶部正视透视图;
29.图6为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的棱镜结构底部正视透视图;
30.图7为本发明实施例提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统的棱镜结构透视结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
32.本发明提供一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,如图1至图7所示,包括:多个光学部件;各光学部件包括棱镜结构1和led 2;其中,
33.棱镜结构1的底部开设有入射槽3,顶部开设有与入射槽3相对的出射槽4;
34.棱镜结构1的底壁5为全反射面;底壁5与入射槽3的槽口6之间的连接处设有底脚;
35.led 2位于入射槽3的槽口6处;搭载led 2的电路板与底脚固定。
36.在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,利用棱镜结构1作为光学系统的光学元件,与led 2配合使用,各led 2发出的光经对应的棱镜结构1发生反射和折射后会形成一束光柱打在手术台上,不同的led 2出光形成的不同光柱相互配合,能够实现较好的无影效果,并且由棱镜结构1和led 2组成的光学部件结构体积不会太大,使得手术灯方便移动。
37.需要说明的是,手术无影灯通常由灯体和灯架组成,本发明是对灯体中的光学系统进行设计,用于手术室的照明,最大程度地减少由手术者的局部遮挡而造成的工作区域阴影。本发明中,光学部件的排布方式和数量可以根据实际情况而定,需确保手术灯的照度在设定范围内,以满足手术需求。
38.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,如图7所示,led 2的底部与槽口6可以居于同一水平面。较佳地,led 2可以设置在槽口6的正中央,以便于led 2发出的光可以更好地在棱镜结构1中进行反射和折射,起到光路整形的作用。优选地,入射槽3的槽口6可以设置为平面,便于工艺制作。另外,棱镜结构1的底壁可以下接入射槽3的槽口6,上接棱镜结构1的顶部。
39.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,如图3所示,光学系统的总厚度不大于4cm。光学系统的厚度减轻了固定光学系统骨架的厚度负担,应用该光学系统的手术灯厚度及重量可以尽可能降到最低,灯盘厚度小了更有益于灯头的散热效果,且方便移动。
40.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所有棱镜结构1与光学系统主光轴垂直方向的夹角均可以不大于10
°
。需要说明的是,关于led和棱镜结构的角度调节范围可以根据实际情况而调整,在此不做限定。
41.进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,所有所述光学部件可以按设定规则被划分为n个光学模块(n≥2,n为正整数);图4示出了其中一个光学模块。具体地,所有光学模块可以以光学系统主光轴为中心呈旋转对称分布;或,所有光学模块可以以垂直于光学系统主光轴的平面上任一条直线为对称轴呈对称分布。
42.以图1和图2为例,本发明将光学系统划分为六个光学模块。这六个光学模块组成的图形为一个旋转对称图形,以光学系统主光轴为中心呈旋转对称分布。
43.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系
统中,各光学模块内包含的所有led 2单一通过棱镜结构1出光的角度可以互不相同,以多个led2从不同角度出光形成的光柱互相配合,能够带来更优越的无影效果;和/或,各光学模块内包含的所有led 2距光学系统前表面设定距离处照明呈现的光斑大小、中心照度可以互不相同,为手术过程提供够的中心照度照明患者身体局部。较佳地,设定距离可以选取为1m,关于设定距离的长度可以根据实际情况而定,在此不做限定。
44.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,各led 2的光通量可以不小于100lm。棱镜结构1可适配任意发散角led 2,以120
°
发散角为最佳,单个led 2工作时,距棱镜结构的顶部正前方设定距离(如1m)处可观察到圆润饱满的光斑。
45.进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,led 2按照色温不同可以分为冷白光led和暖白光led这两种;冷白光led由第一恒压式电路或第一恒流式电路进行驱动控制;暖白光led由第二恒压式电路或第二恒流式电路进行驱动控制。这样配置高光通量冷白光led和暖白光led,既保证了应用该光学系统的手术灯灯光还原日光色彩,又保证数量较少led即可达到足够的照度,且节能环保。
46.在实际应用中,可以由电气设计人员自行研发恒压式电路或恒流式电路对相应的led 2进行驱动控制,驱动电压值或驱动电流值可以分为多个档位,如十个。
47.在具体实施时,在本发明实施例提供的上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统中,不同位置的led 2的照度由控制电路而调整,进而可以调节不同位置的led 2工作状态,实现对术野光斑大小、色温、照度等调节。
48.在实际应用中,电气设计人员可通过自行设计电气控制逻辑调整不同位置led 2功率,改变目标光斑大小、中心照度,以改善无影效果。本发明中,led手术无影灯光学系统在距光学系统前表面设定距离(如1m)处呈现的光斑中心照度最高可达600klx。这样的设计思路较为自由,应用该光学系统的手术灯工作状态调整简易,操作方便。
49.具体地,利用控制电路调节冷白光led和暖白光led的照度比例,可以实现光学系统的色温调节,使其在3500k-5000k之间,可划分为多个档位,如五个。或者,利用控制电路调节每圈led 2改变驱动电流值或驱动电压值,实现led手术无影灯光学系统的光斑调节,光斑大小控制分成多个档位,如三个,对应光学系统光斑200mm-340mm变化。每一档照度、色温对应一组da输出电压值,对应一组驱动电流值,当然具体形式这里不做限定。
50.需要说明的是,本发明的控制电路可自由设计,提高了整个光学系统的led功率可调范围,提高了无影效果的上限。
51.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
52.综上,本发明实施例提供的一种棱镜折反射式led手术无影灯光学系统,包括:多个光学部件;各光学部件包括棱镜结构和led;其中,棱镜结构的底部开设有入射槽,顶部开设有与入射槽相对的出射槽;棱镜结构的底壁为全反射面;底壁与入射槽的槽口之间的连接处设有底脚;led位于入射槽的槽口处;搭载led的电路板与底脚固定。上述棱镜折反射式led手术无影灯光学系统利用棱镜结构作为光学系统的光学元件,与led配合使用,各led发出的光经对应的棱镜结构发生反射和折射后会形成一束光柱打在手术台上,不同的led出光形成的不同光柱相互配合,能够实现较好的无影效果,并且由棱镜结构1和led组成的光
学部件结构体积不会太大,使得手术灯方便移动。
53.最后,还需要说明的是,本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“固定”、“连接”等术语应做广义理解,例如,可以是连接式固定,也可以是相对固定,可以是线路连接,也可以是内部接通,对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.以上对本发明所提供的棱镜折反射式led手术无影灯光学系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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