雙色增照手術燈的製作方法

2023-04-25 22:55:06

專利名稱：雙色增照手術燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種手術燈，尤其是雙色增照手術燈。
背景技術：
目前，人們為了解決手術過程中的照明問題，常使用無影手術燈。它由單只或多隻白熾燈泡或螢光燈管置於鍍有反光膜的圓錐形燈罩中構成。使用時，全部白熾燈或螢光燈打開後，其發出的可見光直接和經燈罩反射而射向手術工作面。但是，這種無影手術燈存在著不足之處，首先，因其光源為白熾燈或螢光燈，白熾燈雖顯色性好(Ra≥95)，卻有著色溫低(Tcp≤4000K)、電光轉化效率小於7％而造成高耗能、發出的光中含大量的紅外線、燈體需強行散熱等的缺陷，螢光燈雖高色溫(6400K)，卻顯色性不足(Ra≤85)，內含不少危害視覺的紫外線；其次，雖有燈罩對多隻白熾燈或螢光燈發出的光同時進行反射，但工作面上的照明均勻性仍較低，經測試，在直徑80釐米範圍內的照度均勻性均未能達到50％，於此類光源下進行手術操作，人眼的視覺效果和視覺疲勞會明顯地變差和加重；再次，近期的實驗結論表明，人工作的精神狀態與工作時的照明背景的照度有關，人能在所持續的時間裡精神飽滿地工作，視覺所需要的工作面上的照度應呈正比例的趨勢增加，此點對於高照度下從事精細視覺作業者而言將顯得尤為重要和現實，而現有手術燈的光源的照度則是一成不變的。也有為提高手術燈輸出光的色溫而作出努力的，如在2000年1月12日公告的中國實用新型專利說明書CN 2358333Y中披露的一種「手術燈燈泡的色溫校正構造」。它是在白熾燈泡的透明玻璃的表面設有適當厚度的多層鍍膜，直接對來自燈絲的光線的色溫進行校正，以濾除偏紅色的可見光。這雖然提高了手術燈的色溫，卻降低了手術燈的照明強度和進一步地使手術燈體的溫度上升。

發明內容
本發明要解決的技術問題為克服上述各種方案的局限性，提供一種結構合理、實用，使用更方便的雙色增照手術燈。
所採用的技術方案包括鍍有反光膜的圓錐形燈罩和置於其內的白熾燈，特別是所說燈罩的中部為拋物面，其餘部分遍布按梯度密度變化的發白色光的二極體，所說拋物面的近焦點處置有白熾燈，所說二極體和白熾燈的輸入端與電源間串接有光照度控制器。
作為技術方案的進一步改進，所述的二極體於燈罩上呈環形設置，其中，各二極體於同一環線上為等間距、於各環之間從最外環向內環的間距為沿環半徑線按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，…)的梯度變化；所述的拋物面的近焦點處為於拋物面中軸線上距離焦點0.5～10毫米；所述的光照度控制器為單片機89C51的腳XTAL1、XTAL2間跨接時鐘電路、腳P1.7、P3.1經與非門後分接六隻74LS164集成塊的觸發端cp腳、腳P3.0接前述六隻74LS164集成塊中第一塊的A、B腳，後五隻中的每隻74LS164集成塊的A、B腳分別接前一隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳，每隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳與一隻75452集成塊的輸入端相接，每隻75452集成塊的輸出端分別接八隻二極體後再經電阻接地；所述的手術燈的出瞳處置有稜帶平鏡；所述的拋物面與燈罩相分離設置，其間經三根支架連接；所述的拋物面和燈罩的出瞳處均置有稜帶平鏡。
相對於現有技術的有益效果是，其一，選用白熾燈和發白色光的二極體共同作為手術燈的光源，既發揮了白熾燈顯色性好的優勢，又彌補了其色溫低、電光轉化效率差、發出的光中含大量紅外線的缺陷，還凸顯了發白色光的二極體的發光光譜範圍僅在400～770nm之間，不僅覆蓋了人的視覺可見的全色光，使小於400nm的紫外光和大於770nm的紅外光的輻射均為零，從而杜絕了紅外、紫外光的輻射，避免了其對視力的累積損害，且還有色溫在人眼視覺靈敏度最佳的6405K左右和顯色性較好(Ra≥85)，非常接近最佳時段的自然光，迎合了視覺要求的特點。此外，從發白色光的二極體的發光譜線圖可知，其光譜輻射在460nm附近有一個峰值，此峰值既提高了燈光的色溫，又對人體健康有保健作用，因為現代科學已揭示，人的皮膚在受到光照時，皮下的膽固醇對波長350～460nm的光極易發生光化學的生化反應，把膽固醇轉化成維他命D，這一生化過程的直接結果便是人體的膽固醇下降，而鈣的吸收增加。另外，作為光源的二極體採用的是低壓直流供電，除使用安全之外，還不會有危害視覺的頻閃光出現，因其發光原理系電子能級躍遷釋放光子發光，故電光轉化效率高，高節能，無噪音，零啟動，冷光，長壽和無任何連帶汙染(如螢光燈有汞汙染)；其二，將燈罩的中部設置為拋物面，並將白熾燈置於該拋物面的近焦點處，以及於燈罩的其餘部分遍布按梯度密度變化的發白色光的二極體，使白熾燈光與二極體群發出的光在受光面之前就被充分地進行混光，從而使整合後的光成為高色溫(Tcp≥6000K)、高顯色(Ra≥90)、無紫外、微紅外(毫瓦/cm2量級)的高節能的優質全色光，其光的質量猶如人眼最適應和在其下最敏銳的自然光，即視覺效果最好的晴朗天氣下上午9～11時的太陽光；其三，採用於燈罩上環形設置二極體，使各二極體於同一環線上等間距、於各環之間從最外環向內環的間距為沿環半徑線按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，…)的梯度變化，這種設置在燈罩上既易於實現，重要的是使手術檯面上的照度均勻性大大提高；其四，，光照度控制器的使用，使手術操作面上的照度能隨著時間的推移而逐漸地增強，完全符合了為使人在工作時，持續地處於精神飽滿的最佳狀態，其視覺應隨著工作時間的延長，工作面的照度應逐漸增加的要求；其五，稜帶平鏡置於燈罩的出瞳處，既消除了白熾燈和發白色光的二極體群滋生的眩光，又提升了受光面上的照明均勻性，使其達到了≥80％的均勻效果；其六，拋物面與燈罩相分離設置，除可使其更適應較大的操作手術臺面和進一步地提高無影效果之外，還可使燈罩的散熱效果更好。


下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。
圖1是本發明的一種基本結構示意圖；圖2是圖1中的光照度控制器的電路結構圖；圖3是發白色光二極體的發光譜線圖，其中，橫坐標為波長，縱坐標為發光強度；圖4是根據實驗結果得出的人能精神飽滿工作所持續的時間與其工作面上所需的光照度間的關係曲線圖，其中，橫坐標為時間，縱坐標為照度；圖5是視覺舒適時的照度與色溫的關係圖，其中，橫坐標為色溫，縱坐標為照度，圖中的陰影區為不舒適照度區。
具體實施例方式
參見圖1、圖2、圖3和圖4，內壁鍍有反光膜的燈罩3的中部為拋物面1、其餘部分遍布發白色光的二極體4；白熾燈2置於拋物面1的中軸線上距離焦點5毫米處。燈罩3的出瞳處置有稜帶平鏡5。白熾燈2和二極體4群均經導線、光照度控制器6、整流降壓器與市電電源電連接。二極體4於燈罩3上呈多條環線設置。其中，每隻二極體4於同一環線上為10mm的等間距，最外環線與次環線的間距為10mm、次環線與第三環線的間距為13mm、第三環線與第四環線的間距為16mm、第四環線與第五環線的間距為19mm、……。光照度控制器6由單片機89C51、時鐘電路、與非門、多隻(由需使用的二極體4的數量決定其只數)74LS164集成塊和75452集成塊等構成，其中，單片機89C51的腳XTAL1、XTAL2間跨接有時鐘電路，單片機89C51的腳P1.7、P3.1經與非門後分接六隻74LS164集成塊的觸發端cp腳，單片機89C51的腳P3.0接前述六隻74LS164集成塊中第一塊的A、B腳，後五隻中的每隻74LS164集成塊的A、B腳分別接前一隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳，每隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳與一隻75452集成塊的輸入端相接，每隻75452集成塊的輸出端分別接八隻二極體4後再經電阻Ri(i＝1或2或3或4或5或6)接地。
使用時，市電220v經整流降壓器後被變換成24v的直流電以提供給光照度控制器6，光照度控制器6在其內置的市售軟體的控制下，使燈罩3上所設定的二極體4和白熾燈2全部導通，從而使距手術燈80cm處的直徑80cm區域的受光面上的初始照度在7000～10000勒克斯之間；二極體4群發出的如圖3中曲線所示的高色溫全色光與白熾燈2發出的高顯色性光經稜帶平鏡5後，在到達受光面前相遇並混合，於其射至受光面時已被整合成為高色溫(Tcp≥6000K)、高顯色(Ra≥90)、無紫外、微紅外(毫瓦/cm2量級)的高節能的優質金色光。隨著時間的推移，光照度控制器6自動地控制著設定增照的二極體4逐步導通和白熾燈2的工作電流線性增加，以使其能按如圖4所示的曲線逐漸增加發光強度，從而使被照面上的照度始終落在圖5中的非陰影區，而符合人們精神飽滿地持續工作所需的照明正比增照的要求，最高照度可實現無眩光條件下的100000勒克斯標準。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明的雙色增照手術燈進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種雙色增照手術燈，包括鍍有反光膜的圓錐形燈罩(3)和置於其內的白熾燈(2)，其特徵在於所說燈罩(3)的中部為拋物面(1)，其餘部分遍布按梯度密度變化的發白色光的二極體(4)，所說拋物面(1)的近焦點處置有白熾燈(2)，所說二極體(4)和白熾燈(2)的輸入端與電源間串接有光照度控制器(6)。
2.根據權利要求1所述的雙色增照手術燈，其特徵是二極體(4)於燈罩(3)上呈環形設置，其中，各二極體(4)於同一環線上為等間距、於各環之間從最外環向內環的間距為沿環半徑線按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，...)的梯度變化。
3.根據權利要求1所述的雙色增照手術燈，其特徵是拋物面(1)的近焦點處為於拋物面中軸線上距離焦點0.5～10毫米。
4.根據權利要求1所述的雙色增照手術燈，其特徵是光照度控制器(6)為單片機89C51的腳XTAL1、XTAL2間跨接時鐘電路、腳P1.7、P3.1經與非門後分接六隻74LS164集成塊的觸發端cp腳、腳P3.0接前述六隻74LS164集成塊中第一塊的A、B腳，後五隻中的每隻74LS164集成塊的A、B腳分別接前一隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳，每隻74LS164集成塊的Q1～Q7腳與一隻75452集成塊的輸入端相接，每隻75452集成塊的輸出端分別接八隻二極體(4)後再經電阻接地。
5.根據權利要求1所述的雙色增照手術燈，其特徵是手術燈的出瞳處置有稜帶平鏡(5)。
6.根據權利要求5所述的雙色增照手術燈，其特徵是拋物面(1)與燈罩(3)相分離設置，其間經三根支架連接。
7.根據權利要求6所述的雙色增照手術燈，其特徵是拋物面(1)和燈罩(3)的出瞳處均置有稜帶平鏡(5)。
全文摘要
本發明公開了一種雙色增照手術燈。它包括鍍有反光膜的圓錐形燈罩(3)和置於其內的白熾燈(2)，特別是燈罩(3)中部為近焦點處置有白熾燈(2)的拋物面(1)，其餘部分遍布按梯度密度變化的發白色光的二極體(4)，二極體(4)和白熾燈(2)的輸入端與電源間串接有光照度控制器(6)；所述的二極體(4)呈環形置於燈罩(3)上，各二極體(4)於同環線上為等間距、從最外環向內環的間距為沿環半徑線按H
文檔編號F21W131/205GK1828128SQ20051003801
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者王保安 申請人:王保安