CN103162190A - 多叶式手术灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多叶式手术灯，包括灯板和置于该灯板上的多光源阵列，所述灯板上进一步设有阴影控制部件，所述多光源阵列的一侧设有透光面板。本发明提供了一种多叶式手术灯，其结构简单，造型轻薄美观，大大增加了设计的自由度，提升了手术灯的无影率，避免了手术过程中因手术灯亮度变化而使医生产生的不适感，为手术的进行创造良好的外部条件，提高了手术成功率，在医疗卫生行业具有重大意义。

Description

多叶式手术灯

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种多叶式手术灯。 

背景技术

LED手术无影灯相对于传统卤素手术灯具有热辐射低、色温可调、无影率高、节能环保、寿命长等诸多优点，正越来越受大家的广泛关注。LED手术灯一般具有色温可调、光斑可调、亮度可调等一系列功能，使得它能够从容应对各种手术的需要。 

申请号为200510052436.6的专利公开了一种手术灯，手术灯的中心安装手柄，通过手柄的锁定和松开实现手术灯的定位，这是属于传统的LED手术灯的光斑调节方式。 

传统的LED手术灯光斑的调节一般是通过机械传动轴来改变灯板的倾斜角度，使得LED光线的投射角度发生变化，进而实现光斑的大小变化。最小光斑时，所有LED灯照射光斑中心，当需要增大光斑时，改变灯板的角度，使部分LED照射位置远离光斑中心，从而增大光斑。但是，这种方式存在如下缺点：1)结构复杂，由于灯头中要置入机械传动装置，必然会增加灯头的重量、厚度和设计复杂度，降低手术灯的可靠性；2)通过这种方式调节光斑，光斑的中心照度无法保持不变，忽高忽低的亮度会增加医生在手术过程中的不适感；3)光斑变化过程中整体均匀性和照明深度都会发生变化，视觉效果差，操作复杂；4)由于每块灯板上有很多LED灯，它们的投射角度会随着灯板角度的变化而整体发生改变，无法实现对每盏LED灯投射角度的单独调制，设计自由度低，手术灯的整体无影效果往往不高。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多叶式手术灯，其结构简单，外形轻薄美观，大大增加了设计的自由度，提升了手术灯的无影率，避免了手术过程中因手术灯亮度变化而使医生产生的不适感，为手术的顺利进行创造好的外部条件，提高了手术成功率，在医疗卫生行业具有重大意义。 

为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种多叶式手术灯，包括灯板和置于该灯板上的多光源阵列，所述灯板上进一步设有阴影控制部件，所述多光源阵列的一侧设有透光面板。 

优选的，所述灯板包括中心盘和两个分设于所述中心盘两侧的叶片盘。 

优选的，所述多光源阵列包括至少两个发射暖白光的LED灯和至少两个发射冷白光的LED灯。 

优选的，所述透光面板的材质为有机玻璃或普通玻璃。 

优选的，所述透光面板的上表面为斜面或双斜面，下表面为平面或者单斜面，所述斜面包括圆形斜面、方形斜面或者六角形斜面。 

优选的，所述阴影控制部件包括一个信号接收器和一个信号发射器。 

通过上述技术方案，本发明提出了一种多叶式手术灯，它包含手术灯灯板、置于灯板上的多光源阵列、置于多光源阵列一侧的多角度折射透光面板以及置于灯板上的阴影控制部件。多光源阵列上的LED灯发射的光经过多角度折射透光面板上折射角的偏转，投射到不同的照明区域，如前所述的阴影控制部件，由一个信号发射器和一个信号接收器组成，例如可以采用激光作为发射和接收的信号，当该信号发射器发射的激光 被遮挡并返回到对应的信号接收器时，本发明所提出的多叶式手术灯会自动做出调节灯盘亮度的反馈，提升手术灯的无影率，为了防止激光被频繁遮挡引起的状态频繁切换，软件采用延迟纠错技术避免了干扰信号的不利影响。 

本发明采用一键触控的电子调节方式控制各个光源的亮度强弱，可以独立的对手术灯的色温、亮度和光斑大小进行调节，在调节的过程中，任意参数的改变均不会对其他参数造成影响，光斑的均匀性和照明深度始终保持不变，由于本发明采用电子调节而不是机械调节的方式，设计简单可靠，光斑的照明质量好，操作也更加简便，避免了手术过程中因手术灯亮度变化而使医生产生的不适感，为手术的顺利进行创造良好的外部条件，提高了手术成功率，在医疗卫生行业具有重大意义。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 

图1是本发明所提供的多叶式手术灯调节光斑大小的示意图； 

图2是本发明所提供的多叶式手术灯中心盘和叶片盘整体照明结构示意图； 

图3是本发明所提供的多叶式手术灯多角度折射透光面板对光源投射角度的偏转控制示意图； 

图4是本发明所提供的多叶式手术灯激光反射式阴影控制系统示意图。 

图中数字和字母所表示的相应部件名称： 

1.中心盘  2.叶片盘  3.遮光面板  4.遮挡物  5.阴影控制部件 

具体实施方式

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。 

如图1至图4所示，本发明提供的一种多叶式手术灯，包括灯板和置于该灯板上的多光源阵列，所述灯板上进一步设有阴影控制部件5，所述多光源阵列的一侧设有透光面板3，所述灯板包括中心盘1和两个分设于所述中心盘1两侧的叶片盘2，所述多光源阵列包括至少两个发射暖白光的LED灯和至少两个发射冷白光的LED灯，所述透光面板3的材质选用有机玻璃或普通玻璃，所述透光面板3的上表面为斜面或双斜面，下表面为平面或者单斜面，所述斜面包括圆形斜面、方形斜面或者六角形斜面，所述阴影控制部件5包括一个信号接收器(图中未标出)和一个信号发射器(图中未标出)。 

用电子调节的方法改变光斑的大小，需要将照明光斑分成多级照明区域，通过电流改变各级照明区域的亮度配比来使得整个光斑由小到大变化。光斑变化的过程中色温、中心亮度和照明深度均可保持不变。本实施案例中，我们采用LED灯作为发光光源，将照明区域分为2级：分别为光斑中心和光斑外围，如图1所示，此时，手术灯灯板上的LED灯分4种，图中分别标记为a1，a2，b1和b2。其中a1，a2的照明区域为光斑的中心，a1发射的是3500K的暖白光，a2发射的是5000K的冷白光；b1，b2的照明区域为光斑中心的外围部分，b1发射的是3500K的暖白光，b2发射的是5000K的冷白光。通过调节a1，a2与b1，b2的发光强弱可以使光斑的色温在3500K-5000K范围内可调。例如，当a1，b1亮而a2，b2不亮时光斑色温为3500K；当a1，b1的亮度与a2，b2亮度相同时光斑色温为4250K； 当a1，b1不亮而a2，b2亮时光斑色温为5000K，通过适当调节a1，a2与b1，b2的发光强弱可以使得在中心光斑强度不变的条件下光斑的大小发生改变。例如，当a1，a2全亮而b1，b2不亮时，光斑为最小，如图1中标记1.0所指；当a1，a2亮度较强而b1，b2亮度较弱时，光斑为中间大小，如图1中标记2.0所指；当a1，a2较弱而b1，b2较强时，光斑为最大，如图中标记3.0所指。这种电子调节的方式只需要通过改变手术灯各组成部分LED灯的电流强弱配比即可实现色温、光斑大小以及亮度的独立且任意调节，方法简单，操作便捷，在色温和光斑大小变化的过程中保证中心亮度和照明深度不变，光斑的整体效果良好。 

以上用了LED灯作为光源，实际上也可以采用其他类型的光源。 

以上用了暖白和冷白两种LED灯进行色温调节，实际上也可以用3种及以上的LED灯进行色温调节。 

以上为了简化说明，将光斑区域分为2级，分别是照中心(a1，a2)和照外围(b1，b2)，通过调节各级的亮度配比来进行光斑大小的调节。实际上也可以用3级(分别照中心，照中部和照边缘)或更多级的LED灯进行光斑大小调节。分级越多的替代方案有更大的光斑调节范围，但是使用的LED灯数目也会越多。 

如图2所示，本发明采用多叶式结构设计手术灯来提升无影率和促进空气对流散热。中心盘1和叶片盘2上含有照射光斑中心的LED灯a和照射外围的LED灯b，并且它们的数量按照要求进行合适的配比。采用多叶式设计保证了每一扇从不同角度入射的叶片都会对光斑的各个部分产生贡献，即使部分叶片被挡住，仍然有光到达手术区域，不仅具有较高的无影率，而且被遮挡后的光斑的大小和色温仍保持不变。 

以上为了简化说明，用了一扇中心盘1和两扇叶片盘2的多叶式结构，实际上，多叶式设计的结构可以根据造型的需要自由设定，每扇叶片盘3上的LED灯都至少包含照射2级光斑的组分。 

为了实现光斑大小的电子调节，每个LED灯的照明区域都是要经过特殊设计的，必须要对它们的投射角度进行精确控制。为了达到上述目的，我们在LED灯的前方采用了特殊设计的多角度折射透光面板3来对光线进行控制，如图3所示，多角度折射透光面板3由若干折射结构组成，每个LED灯前方的折射结构都是不同的。设计时首先将LED灯按照照明区域进行分类，例如，照光斑中心的LED灯a和照光斑外围的LED灯b。再根据各LED灯及其投射区域的位置根据折射公式计算得到对应折射面的倾角。LED灯发出的光经过折射面的折射后就可以精确投射到各自的照明区域，从而能够实现光斑大小的调节。相对于直接改变LED灯底座的朝向来控制光线的投射角度的方法，采用多角度折射透光面板3的方法可以让LED灯在同一平面上排列更紧密，结构更小巧、简单，整体更美观。 

以上在图3中透光面板3的上表面采用斜面、下表面采用平面的设计思路，实际上，也可以采用双斜面、下表面为单斜面等设计方式，每个斜面的造型可以是圆形、方形、六角形等。任何利用透光面板3的折射结构进行折射配光的类似方法都应在本发明的保护范围之内。 

如图4所示，采用阴影控制技术可以进一步提升手术灯的无影率。每个叶片上都有一个阴影控制部件5，在本实施例中，它包含一个信号发射器(图中未标出)和一个信号接收器(图中未标出)。信号发射器以某一角度向手术灯下发射激光，如果激光遇到遮挡物4后即发生散射，部分散射光会返回并被信号接收器接收。通过软件控制阴影控制部件的占空比可以使得在同一时间只有一个阴影控制部件工作以避免互相干 扰。信号接收器接收到散射光信号后，该扇叶片盘2的灯亮度会适当减弱，其他叶片的灯亮度适当增强，使得被遮挡后的光斑亮度尽量维持不变，从而提升手术灯的无影效果。 

在实际的手术过程中，由于医生的头部可能会频繁移动等原因，导致激光被频繁遮挡。如果手术灯接收到这些干扰信号仍然做出频繁变换亮度的反应则会影响视觉效果。我们采用延迟纠错技术可以最大化的避免上述问题。该技术的原理是：在阴影控制部件5中设置一个计时器和一个延迟值，例如延时时间为10秒钟。当手术灯的遮挡状态每次发生改变，软件中的计时器都会被清零重新计时，只有当计时器数值达到10时，手术灯才做出模式转变响应。以下举例说明：假设原状态激光不被遮挡，此时为状态1。之后若遇障碍物的遮挡，则进入状态2，计时器清零计时，此时手术灯暂不做反应，若10秒内遮挡状态再次发生改变(例如障碍物移除，则又回到状态1，或者另一束激光被遮挡，则进入状态3)，此时计时器再次清零重新计时，手术灯仍不做反应，若10秒钟后状态2仍然保持，则认为该状态是稳定的，计数器停止计时并进行模式切换，这样就可以避免外界干扰带来的影响。 

本发明提出了一种手术灯包含手术灯灯板、置于灯板上的多光源阵列、置于光源阵列正前方的多角度折射透光面板以及置于灯板上的阴影控制部件等。如前所述的手术灯灯板起到固定光源的作用；如前所述的多光源阵列(即光源)可以采用不同色温的LED芯片及其配光透镜排列组成(统称LED灯)；如前所述的多角度折射透光面板由透光材料(例如玻璃或有机玻璃等)构成，对应不同位置的光源，透光面板的折射角度也不同。光源出射的光经过多角度折射透光面板上折射角的偏转，投射到不同的照明区域。如前所述的阴影控制部件，由一个信号发射器和一个 信号接收器组成，例如可以采用激光作为发射和接收的信号，当该部件发射的激光被遮挡并返回到对应的接收器时，手术灯会自动做出调节灯盘亮度的反馈，提升手术灯的无影率。为了防止激光被频繁遮挡引起的状态频繁切换，软件采用延迟纠错技术避免了干扰信号的不利影响。 

本发明所提出的多叶式手术灯，采用一键触控的电子调节方式控制各个光源的亮度强弱，可以独立的对手术灯的色温、亮度和光斑大小进行调节。在调节的过程中，任意参数的改变均不会对其他参数造成影响，光斑的均匀性和照明深度始终保持不变。由于它采用电子调节而不是机械调节的方式，设计简单可靠，光斑的照明质量好，操作也更加简便。多角度折射透光面板的设计方法不仅结构简单，造型轻薄美观，还大大增加了设计的自由度，提升了无影率。阴影控制技术可以根据手术灯的遮挡状态自适应调节灯盘的亮度，进一步提升了手术灯的无影效果。延迟纠错技术则屏蔽了干扰信号带来的不利影响。 

本发明提供了一种多叶式手术灯，其结构简单，造型轻薄美观，大大增加了设计的自由度，提升了无影率，避免了手术过程中因手术灯亮度变化而使医生产生的不适感，为手术的顺利进行创造好的外部条件，提高了手术成功率，在医疗卫生行业具有重大意义。 

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。 

Claims (6)

1.一种多叶式手术灯，包括灯板和置于该灯板上的多光源阵列，其特征在于，所述灯板上进一步设有阴影控制部件，所述多光源阵列的一侧设有透光面板。

2.根据权利要求1所述的多叶式手术灯，其特征在于，所述灯板包括中心盘和两个分设于所述中心盘两侧的叶片盘。

3.根据权利要求1所述的多叶式手术灯，其特征在于，所述多光源阵列包括至少两个发射暖白光的LED灯和至少两个发射冷白光的LED灯。

4.根据权利要求1所述的多叶式手术灯，其特征在于，所述透光面板的材质为有机玻璃或普通玻璃。

5.根据权利要求1或4所述的多叶式手术灯，其特征在于，所述透光面板的上表面为斜面或双斜面，下表面为平面或者单斜面，所述斜面包括圆形斜面、方形斜面或者六角形斜面。

6.根据权利要求1所述的多叶式手术灯，其特征在于，所述阴影控制部件包括一个信号接收器和一个信号发射器。

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