CN103574373B - 一种医用光纤式照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用光纤式照明灯，该医用光纤式照明灯包括：光源组件、主光纤、光纤分路器、子光纤、光学系统和出光板，其中，所述光源组件包括光源和二次光学系统，所述光源通过所述二次光学系统与所述主光纤相连接，所述光学系统包括多个光学单元，所述光学单元中设置有光学透镜，所述子光纤的一端通过所述光纤分路器与所述主光纤相连接，另一端伸入各自对应的光学单元中，所述出光板连接在所述光学系统的下方。本发明所述的医用光纤式照明灯通过光学系统和出光板的配合使用，能够实现不同的照明需求，扩大了照明灯的应用范围，并且光的传导路径通过光纤，从而代替了电缆，避免了触电和火灾等事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用光纤式照明灯。
背景技术
目前的医用照明灯中，传导路径需要电缆来控制光源发光，传导路径带电的问题可能会导致触电和火灾等事故的发生。有的光源发出的光需要通过光纤导出后直接经出光面射出，照明效果较为单一，而且光纤导出的光是束光，光的照明范围比较窄，光线比较强，容易产生眩光。
发明内容
为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新医用光纤式照明灯。
根据本发明的一个方面，提供了一种医用光纤式照明灯，包括：光源组件、主光纤、光纤分路器、子光纤、光学系统和出光板，其中，所述光源组件包括光源和二次光学系统，所述光源通过所述二次光学系统与所述主光纤相连接，所述光学系统包括多个光学单元，所述光学单元中设置有光学透镜，所述子光纤的一端通过所述光纤分路器与所述主光纤相连接，另一端伸入各自对应的光学单元中，所述出光板连接在所述光学系统的下方。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，所述光学透镜为至少一个凹透镜，所述凹透镜位于所述子光纤与所述出光板之间，以使得所述子光纤发出的光经所述凹透镜到达所述出光板。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，所述光学透镜为凸透镜和凹透镜的组合，其中，所述凸透镜光轴和所述凹透镜的光轴为共轴，所述凸透镜位于所述凹透镜与所述子光纤之间，所述凹透镜位于所述凸透镜与所述出光板之间，并且其中，所述凹透镜与所述凸透镜之间的距离大于所述凸透镜的焦距。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，所述光学透镜为凹透镜的组合，所述凹透镜的光轴为共轴。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学透镜为塑胶透镜或玻璃透镜。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源还连接有控制盒，所述控制盒上设置有能够调节所述光源亮度和色温的部件。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源设置有散热系统。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述主光纤和所述子光纤为多模光纤。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述出光板为光扩散板，所述光扩散板为亚克力板或PC板。
可选地，根据本发明的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学系统外设置有壳体，所述壳体与所述出光板可拆卸连接。
本发明所述的医用光纤式照明灯通过光学系统和出光板的配合使用，能够实现不同的照明需求，扩大了照明灯的应用范围，并且光的传导路径通过光纤，从而代替了电缆，避免了触电和火灾等事故的发生。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：
图1为本发明所述医用光纤式照明灯的结构示意图；
图2为出光板的轮廓示意图；
图3为悬臂梁型的卡扣连接示意图；
图4为圆筒型的卡扣连接示意图；
图5为球型的卡扣连接示意图；
图6为壳体中的光学透镜为一个凹透镜的光学系统结构示意图；
图7为子光纤导出的光经过凹透镜的光路示意图；
图8为壳体中的光学透镜为一个凸透镜和一个凹透镜组合的光学系统结构示意图；
图9为子光纤导出的光经过一个凸透镜和一个凹透镜的光学系统的光路示意图；；
图10为壳体中的光学透镜为两个凹透镜组合的光学系统结构示意图；以及
图11为子光纤导出的光经过两个凹透镜组合的光学系统的光路示意图。
其中，附图中各标记的含义为：
主光纤100、光纤分路器200、子光纤300、壳体400、光学系统500、出光板600、凸透镜510、凹透镜520、光源700、二次光学系统800、控制盒900和散热系统1000。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明所述医用光纤式照明灯的结构示意图。如图1所示，所述医用光纤式照明灯包括光源组件、主光纤100、光纤分路器200、子光纤300、光学系统500和出光板600，其中，所述光源组件包括光源700和二次光学系统800，所述光源700通过所述二次光学系统800与所述主光纤100相连接，通过所述二次光学系统800的聚光作用将所述光源700的光输送到所述主光纤100中，进入所述主光纤100的光线通过所述光纤分路器200分配到许多所述子光纤300中，所述光学系统500包括多个光学单元，所述子光纤300中的光线输送到各自对应的光学单元中。在所述光学系统500的下方连接有出光板600，用来将光学系统中的光射出实现照明效果，同时为光学系统提供保护作用。从所述光学单元射出的光最终由出光板透射出来。所述光学单元中还设置有光学透镜，用来对进入光学单元的光线进行调整或变换。
根据照明效果的需求，光学透镜可以选择不同的光学透镜类型，例如，需要较为柔和的照明效果时，可以选择使用诸如凹透镜520或者其他能够对光线进行扩散的透镜组件。此时，由所述子光纤300导出的束光经过位于壳体400中的光学透镜后进行扩束，扩束光经过所述出光板600后透射出来以达到照明的效果，防止了眩光，使得光线变得柔和。
在选择使用凹透镜520来对光线进行扩散时，所述凹透镜520的数目可以为根据照明需求选择使用一个或多个，凹透镜的数量越多，对光束的扩散效果越强，扩散的范围也就越大。所使用的凹透镜为可以为平凹透镜或双凹透镜，平凹透镜为一面凹一面平的透镜，双凹透镜为两面都是凹面的透镜。除了凹透镜，本发明的另一个实施例中选择使用凹透镜520和凸透镜510的组合，通过合理布置两者的关系，实现对光线的扩散作用。
本发明所述医用光纤式照明灯中，所述光学透镜为塑胶透镜或玻璃透镜。所述光学透镜按材料可以分为硅胶透镜、PMMA透镜、PC透镜和玻璃透镜。硅胶透镜耐温比较高，常直接用于封装LED发光器件，但是一般硅胶透镜体积较小，直径为3-10mm；PMMA透镜俗称亚克力透镜，为塑胶透镜，此透镜的生产效率高，透光率高；PC透镜为聚碳酸酯透镜，为塑胶透镜，此透镜的生产效率高，相较于PMMA透镜透光率低；玻璃透镜具有透光率高、耐高温等优点。
所述光源700可以为白炽灯、荧光灯或LED灯。由于LED灯具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度低热量和坚固耐用的优点，所以所述光源700优选为LED灯。当使用LED灯作为光源时，还可以通过调节光源的色温来控制照明灯的亮度。为了方便地对所述医用光纤式照明灯进行色温调节，可以在所述照明灯上连接控制盒900，所述控制盒900上设置有能够调节所述光源亮度和色温的部件。所述光源700的亮度和色温能够实现连续调节或分档位调节。如图1所示，所述照明灯连接有控制盒900，通过该控制盒900能够调节所述医用光纤式照明灯的色温以及亮度。例如，在所述控制盒900上设置色温调节按钮，通过操作色温按钮，该按钮连接的控制电路对所述LED芯片的发光亮度进行调节。将光源设置成色温不同的LED芯片组合，如冷白LED芯片与暖白LED芯片组合或RGBLED芯片与白光LED芯片组合，通过冷白LED芯片发光亮度与暖白LED芯片亮度的混合或者RGBLED芯片发光亮度与白光LED芯片发光亮度的混合，实现色温的连续调节，以获得所需的任意数值的色温。
为了色温调节的更便捷，所述控制盒900上还设置有5档色温指示灯，所述色温指示灯分别指示的色温值为：3000K、4000K、4500K、5500K、6000K。所述五档色温值均为常用色温，操作所述指示灯，即可得到其表示数值的色温，一键操作，实现色温的快速调节。在色温固定后，还可以对所述医用光纤式照明灯的亮度进行调节，以适应不同手术情况的照明亮度需求。在所述控制盒900上设置有亮度控制按钮，对所述按钮进行操作，即可实现医用光纤式照明灯照明亮度的调节，不改变所述冷白LED芯片发光亮度与暖白LED芯片亮度的比例或RGBLED芯片亮度与白光LED芯片亮度的比例即可。同样，为了实现亮度的快速调节，所述控制盒900上还设置有8档亮度指示灯，以所述LED芯片额定电流为基准，所述亮度最大可达到100%，最低为30%。通过操作所述亮度指示按钮，实现医用光纤式照明灯亮度的分档位调节，从而精准调节医用光纤式照明灯的亮度。
当所述光源700开始工作时，其产生的热量如果不及时散出去，将会影响光源的使用寿命。因此，本发明中，在所述光源700连接有散热系统1000，以将所述LED散发的热量尽快散发出去。
本发明所述医用光纤式照明灯中，所述主光纤100和所述子光纤300为多模光纤。多模光纤的纤芯直径比较粗，可传输多种模式的光，入射光进入纤芯的角度多，向前传播的路径也多。从工作波长可将光纤分为紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤，照明的光都为可见光，所述照明灯使用的光纤为可观光纤。在折射率分布上光纤常见为阶跃型光纤、近阶跃型光纤、渐变型光纤。所述光纤的材料为石英玻璃，此光纤具有成本低、透光性好和便于加工的优点。
在需要较为柔和的照明需求时，所述出光板600可以选择使用对光线具有漫透射作用的光扩散板。光扩散板中加入有光干涉的扩散粒子，使得光线在通过基材时因折射率不同实现多次折射，从而把光线均匀的分散，反射，散射，调整光传播得方向，使得点光源变成面光源，因损失部分的光使得光线更加柔和没有眩光。可以选择使用亚克力板或PC板作为光扩散板。亚克力光扩散板是以聚甲基丙烯酸甲酯为基材，加入扩散剂而制成的；PC光扩散板是以聚碳酸酯为基材，加入扩散剂而制成的一种光学PC耐力板。
所述出光板600的轮廓可以设计成任何形状，例如圆形、方形、三角形、棱形等规则的几何形状或者如图2中所示的不规则形状。所述出光板的出光面可以为平面，也可以设计成具有高低起伏的非平面从而形成各种立体形状。例如，当所述照明灯置于优雅的环境中时，可将所述出光板的出光面设计成假山等具有艺术的三维立体形状。还可以在所述出光板的出光面上贴有滤光片，以根据需要透过不同颜色的光。
本发明所述医用光纤式照明灯中，进一步地包括壳体400，所述光学单元位于壳体400中。如图1中所示，所述壳体400包围在所述光学单元周围，其下端部与所述出光板600连接，对所述的光学单元形成保护。在所述壳体上设置有容纳所述子光纤300通过的孔，使得所述子光纤300能够经由壳体伸入光学单元中。所述壳体400优选为由不透明材料制成，从而可进一步防止进入光学单元内的光线因透射而损失。
本发明所述医用光纤式照明灯中，所述壳体400与所述出光板600诸如螺纹连接或卡扣连接等可拆卸连接。螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。螺纹连接为将螺钉直接旋入所述透镜模组和所述出光板400的螺纹孔中，达到将所述透镜模组和所述出光板400紧密连接的效果。卡扣连接分为悬臂梁型的卡扣连接（如图3所示）、圆筒型的卡扣连接（如图4所示）和球型的卡扣连接（如图5所示）。当所述透镜模组和所述出光板400使用卡扣连接时，卡扣连接的方式可选为悬臂梁型的卡扣连接或圆筒型的卡扣连接。
根据本发明提出的光学系统组合方法可选因素较多，可以设计出多种实施例，因此具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。为了具体的描述本发明，选择以下实施例进行示例性说明。
实施例1
图6示出了壳体中的光学透镜为一个凹透镜的光学系统结构示意图。如图6中所示，壳体400中的光学透镜为凹透镜520，所述凹透镜520位于所述子光纤300与所述出光板600之间，子光纤300导出的平行光经过凹透镜520的扩散后经出光板600射出，本实施例中采用的出光板为光扩散板。图7示出了子光纤导出的光经过凹透镜的光路示意图。如图7所示，子光纤300导出的平行光经过壳体400中的凹透镜520，沿着凹透镜520的虚焦点扩散出去，使得光束得以扩散。扩散的光经过出光板600的进一步漫透射，使射出的光线变得柔和。
实施例2
图8示出了壳体中的光学透镜为一个凸透镜和一个凹透镜组合的光学系统结构示意图。如图8中所示，所述壳体400内安装有一个凸透镜510和一个凹透镜520，两者共轴。为了实现光的扩散，所述凸透镜510设置在所述子光纤300与所述凹透镜520之间，所述凹透镜520设置在所述凸透镜510与所述出光板600之间，且凹透镜520位于凸透镜510的焦点之外。图9示出了子光纤导出的光经过光学透镜系统的光路示意图。如图9所示，子光纤导出的平行光经过凸透镜510以后在其焦点处进行会聚，经过焦点继续传播就会变成发散光，该发散光经过位于凸透镜焦点之外的凹透镜后变的更加发散。所述凹透镜520或凸透镜510的相对位置是可以调节的，从而可以根据光的扩散范围来改变两者的间距，实现光线的不同扩散效果，调整照明效果。在所述出光板600上贴有滤光片，可以根据需要透过不同颜色的光线。
实施例3
图10示出了壳体中的光学透镜为两个凹透镜组合的光学系统结构示意图。如图10中所示，所述壳体400内安装有两个凹透镜520，两者共轴，且两个凹透镜520均位于所述子光纤300与所述出光板600之间。图11示出了子光纤导出的光经过光学透镜系统的光路示意图。如图11所示，子光纤300导出的平行光经过第一个凹透镜520后沿着凹透镜的虚焦点扩散出去，发散光经过第二个凹透镜520后扩散的范围更大。两个凹透镜之间的距离也是可以调节的，通过移动其中一个凹透镜或者同时移动两个凹透镜，改变两者之间的相对位置，可以改变光线的扩散范围。出光板上还可以贴有滤光片，根据需要透过不同颜色的光线。
本发明所述的医用光纤式照明灯通过光学系统和出光板的配合使用，能够实现不同的照明需求，扩大了照明灯的应用范围，并且光的传导路径通过光纤，从而代替了电缆，避免了触电和火灾等事故的发生。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (18)
1.一种医用光纤式照明灯，其特征在于包括：光源组件、主光纤(100)、光纤分路器(200)、子光纤(300)、光学系统(500)和出光板(600)；其中，
所述光源组件包括光源(700)和二次光学系统(800)，所述光源(700)通过所述二次光学系统(800)与所述主光纤(100)相连接；
所述光学系统(500)包括多个光学单元，所述光学单元中设置有光学透镜；
所述光学透镜为至少一个凹透镜(520)，所述凹透镜(520)位于所述子光纤(300)与所述出光板(600)之间，以使得所述子光纤(300)发出的光经所述凹透镜(520)到达所述出光板(600)；
所述子光纤(300)的一端通过所述光纤分路器(200)与所述主光纤(100)相连接，另一端伸入各自对应的光学单元中；
所述出光板(600)连接在所述光学系统(500)的下方；
所述主光纤(100)和所述子光纤(300)为多模光纤。
2.根据权利要求1所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学透镜为塑胶透镜或玻璃透镜。
3.根据权利要求1所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)为LED，在光源(700)上还连接有控制盒(900)，所述控制盒(900)上设置有能够调节所述光源亮度和色温的部件。
4.根据权利要求3所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)设置有散热系统(1000)。
5.根据权利要求1所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述出光板(600)为光扩散板，所述光扩散板为亚克力板或PC板。
6.根据权利要求1所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学系统(500)外设置有壳体(400)，所述壳体(400)与所述出光板(600)可拆卸连接。
7.一种医用光纤式照明灯，其特征在于包括：光源组件、主光纤(100)、光纤分路器(200)、子光纤(300)、光学系统(500)和出光板(600)；其中，
所述光源组件包括光源(700)和二次光学系统(800)，所述光源(700)通过所述二次光学系统(800)与所述主光纤(100)相连接；
所述光学系统(500)包括多个光学单元，所述光学单元中设置有光学透镜；
所述光学透镜为凸透镜(510)和凹透镜(520)的组合，其中，所述凸透镜(510)光轴和所述凹透镜(520)的光轴为共轴，所述凸透镜(510)位于所述凹透镜(520)与所述子光纤(300)之间，所述凹透镜(520)位于所述凸透镜(510)与所述出光板(600)之间，并且其中，所述凹透镜(520)与所述凸透镜(510)之间的距离大于所述凸透镜(510)的焦距；
所述子光纤(300)的一端通过所述光纤分路器(200)与所述主光纤(100)相连接，另一端伸入各自对应的光学单元中；
所述出光板(600)连接在所述光学系统(500)的下方；
所述主光纤(100)和所述子光纤(300)为多模光纤。
8.根据权利要求7所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学透镜为塑胶透镜或玻璃透镜。
9.根据权利要求7所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)为LED，在光源(700)上还连接有控制盒(900)，所述控制盒(900)上设置有能够调节所述光源亮度和色温的部件。
10.根据权利要求9所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)设置有散热系统(1000)。
11.根据权利要求7所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述出光板(600)为光扩散板，所述光扩散板为亚克力板或PC板。
12.根据权利要求7所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学系统(500)外设置有壳体(400)，所述壳体(400)与所述出光板(600)可拆卸连接。
13.一种医用光纤式照明灯，其特征在于包括：光源组件、主光纤(100)、光纤分路器(200)、子光纤(300)、光学系统(500)和出光板(600)；其中，
所述光源组件包括光源(700)和二次光学系统(800)，所述光源(700)通过所述二次光学系统(800)与所述主光纤(100)相连接；
所述光学系统(500)包括多个光学单元，所述光学单元中设置有光学透镜；
所述光学透镜为凹透镜(520)的组合，所述凹透镜(520)的光轴为共轴；
所述子光纤(300)的一端通过所述光纤分路器(200)与所述主光纤(100)相连接，另一端伸入各自对应的光学单元中；
所述出光板(600)连接在所述光学系统(500)的下方；
所述主光纤(100)和所述子光纤(300)为多模光纤。
14.根据权利要求13所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学透镜为塑胶透镜或玻璃透镜。
15.根据权利要求13所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)为LED，在光源(700)上还连接有控制盒(900)，所述控制盒(900)上设置有能够调节所述光源亮度和色温的部件。
16.根据权利要求15所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光源(700)设置有散热系统(1000)。
17.根据权利要求13所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述出光板(600)为光扩散板，所述光扩散板为亚克力板或PC板。
18.根据权利要求13所述的医用光纤式照明灯，其特征在于：所述光学系统(500)外设置有壳体(400)，所述壳体(400)与所述出光板(600)可拆卸连接。
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