CN103930083B - 一种灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灯(1)，尤其是一种手术灯，用在具有低紊流度置换流(V)天花板(D)(TAV天花板)的手术室中，其具有灯罩(2)和灯(1)所产生的光线的主出射方向(h)。为了减小灯罩(2)后的流向(s)上置换流(V)的负压区(Z)的体积，根据本发明，灯罩(2)在外部具有多个槽状凹窝(4)。

Description

一种灯

技术领域

本发明涉及一种灯，尤其是一种手术灯，用于具有低紊流度置换流天花板(TAV天花板)的手术室中，其具有灯罩和灯所产生的光线的主出射方向。

背景技术

此类灯众所周知。在现代手术室中，优选地通过沿从天花板至地板的流向将天花板侧的层流空气送入各手术室中生成洁净环境、无菌及无尘空气并避免出现紊流。安装在TAV天花板与手术台之间的空气空间中的手术灯在流向上与后背风面形成流阻，其中，在该后背风面上空气紊流环绕手术灯循环。这些空气紊流严重干扰手术台所需的洁净环境，使颗粒物、细菌及其它类似物质从地面上散布开和/或形成手术台的环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用灯，尤其是一种最大限度降低紊流度的手术灯。

根据本发明，该目的通过权利要求1中的特征实现。有利的进一步改进在从属权利要求中说明。本发明的目的已通过外部具有多个槽状凹窝的灯罩实现，槽状凹窝用于减小灯罩后的流向上置换流的负压区的体积。

由于空气流过所述槽状凹窝，围绕灯罩的边界层变成紊流边界层，其中，如果入射气流基本为层流式的，那么围绕灯罩的边界层也基本为层流式的。这是因为气流流过时凹窝内部产生负压。结果，气流导向更靠近灯罩的地方。进一步，降低了灯罩后的流向上的紊流边界层的置换流的负压区的体积。从而送至灯的空气紊流度显著降低，也就是说，如果该灯为手术灯，置换空气的紊流度会大大降低。灯罩后的气流方向上置换流的负压区也被称作背风区。通常情况下，特别地，其结构中为清管球状凹窝，这种凹窝也被称作小凹坑。这些小凹坑或凹窝像在高尔夫球上一样相互相邻布置，此类表面被称作“有小凹坑的表面”。

由于这些凹窝或小凹坑，灯罩上的风压或动压会降低。降幅可达50％。因此，灯罩区域中或灯罩后的流向上的层流式气流会减速至较小的程度，且因此，该层流式气流可在灯罩下游较大距离的范围内发挥置换流的作用。由于流阻降低，用于置换手术区内循环空气所需的置换流流量也会降低，这非常适宜外科医生在手术区开展工作。此外，通过降低置换空气的流量能够最大限度地降低外科医生在手术区域工作时患感冒的几率。为了确保手术区内能够充分置换外界空气，通过强制遵守所规定的最低置换空气送风量，可能会对利用上述效果造成制约。优选地，为了实现气流平缓流动，凹窝可具有平滑、无边缘的内表面。否则就容易产生紊流，而紊流又会导致进气旋流。从应用流体学角度而言，凹窝最好采用无其它内表面纹理的小凹坑。优选地，小凹坑具有平滑的内表面。优选地，凹窝为空的小凹坑，即，其内部不设置任何装置。优选地，凹窝与灯罩外侧形成的开口的边缘为圆的。

凹窝可在灯罩的整个外表面分布。优选地，所述凹窝设置于至少一个方向分量指向与主出射方向相反的方向的灯罩外表面区域内。优选地，使用过程中设置于负压区内的灯罩外表面的这些区域为带有小凹坑的，即，完全被凹窝或小凹坑所覆盖。在所述外表面区域内，凹窝还可布置成与主出射方向垂直。

优选地，凹窝至少近乎有规律地或均匀地分布在灯罩上。凹窝可等间距或彼此相邻布置。优选地，为了对称地减小置换流的负压区体积，建议以适配灯罩的球面几何形状的形式布置凹窝。因而，举例而言，布置在灯罩相同轴向延伸方向上的圆周环状区域内的小凹坑数目应分别相同。

为了优化该效果，凹窝可按照最大分布密度原则布置在灯罩的外表面上。因此，可在灯罩的外表面上综合布置凹窝。因此，表面占有率，即分布有小凹坑的表面部分与灯罩整个外表面的比例，可超过50％，优选地，超过60％、70％或85％。

本文参考了已知的高尔夫球凹窝或小凹坑的分布方式，其中，多个凹窝可采用不同的方式布置。这样，一个高尔夫球上可采用60个球面三角形以三个不同的小凹坑尺寸、形状及分布方式布置高达500个小凹坑。鉴于本发明的灯用于所述凹窝的外表面比所述高尔夫的外表面大，因此可分布更多的凹窝，例如1000及以上。设置于本发明的灯上的凹窝密度与高尔夫球上的密度相同或者甚至更高。但是，也有可能设置较低的凹窝密度，在这种情况下，凹窝的开口轮廓相应地比高尔夫球上的大。半球形灯罩的外表面上可分布多达250个凹窝。然而优选地，一个灯的灯罩外表面上的凹窝数量应当较少，尤其应当少于50个，优选地少于30个或者20个。因此，多个凹窝也可意指低于20个。优选地，至少分布有5个凹窝。可能的最佳数目取决于流动条件、几何条件及以下比例，如表面占有率、开口边缘轮廓、凹窝分布及直径。

优选地，凹窝关于灯罩中心轴对称布置，尤其是关于主出射方向对称。优选地，至少灯的灯罩关于中心轴轴对称。优选地，主出射方向与中心轴平行。凹窝还可关于灯罩中心轴非对称布置，尤其是在灯罩布置凹窝的外表面的某个分区或某几个分区中。因此，举例来说，可设置关于中心轴不对称的特别的负压区。

每个凹窝的开口边缘都可呈圆形，尤其呈环形或椭圆形或多边形。具体而言，每个凹窝的内部均为清管球形状。优选地，在考虑了由于灯罩空间弯曲导致球状变形的情况下，开口边缘可设置为关于中心轴呈非对称的形式。

在从应用流体学角度而言具有良好形状的灯中，灯罩至少在其用于设置凹窝的外表面的区域中可为清管球状，接近半球形状或球截形状。此处，灯罩可具有用作光线出射面的剖面。

在简化的结构中，灯可配置为单反射的形式。

附图说明

现在将结合附图对本发明的一个实施例进行更详细的说明。如图所示：

图1为现有技术的灯的侧视图；

图2为本发明的灯的侧视图；

图3a和3b分别为不同实施例中灯外表面的放大剪切图；

图4为包括图2中的灯的手术区的侧视图。

具体实施方式

图1所示为根据现有技术的灯1’的侧视图，图2、3a和3b所示分别为根据本发明的灯1的实施例或该实施例的剪切部A。图4所示为手术区F，本案例中设有两个如图2所示的本发明的灯1(为了区分本发明与现有技术，现有技术的灯1’的每个元件参考数字均用撇号标记以示区别)。在所示的实例中，灯1、1’为手术灯，用在具有低紊流气流的天花板的手术室中，即具有基本为层流式气流V的天花板(TAV天花板)，如图4中的实例所示。灯1、1’设有灯罩2、2'，并且沿主出射方向h射出所生成的光线。如图1和图2所示，置换流V的流向S与主流向h平行。

为了降低灯罩2后的流向s上的置换流V的负压区Z的体积，根据本发明的灯1的灯罩2包含根据图2、3和4的实施例中其外表面3上的多个所谓的小凹坑、槽状凹窝4，每个都具有平滑无边缘的内表面，而图1中所示的根据现有技术的灯1'的灯罩2'则设有平滑的外表面3'。

一旦层流置换流V送达灯罩2、2'，就生成具有层流式或者至少低紊流度气流的边界层5、5'。如果层流置换流抵达设有凹窝的灯1的外表面3，就形成边界层5，其中没有出现紊流(未示出)，这是由于这些凹窝4比未设有凹窝的灯1'的边界层5'要更薄。这种情况的示意图如图1和图2所示，其中，根据图1的已知的灯1'的边界层5'的厚度a'大于根据图2的本发明的灯1的边界层5的厚度a。由于凹窝4，本发明的灯1的边界层5更加紧邻灯1的外表面3。

流向s上灯1、1'的下游，所产生的负压区Z、Z'都存在紊流且被层流置换流围绕。图1和2中仅通过弯曲的短箭头示意性地描述了上述情况，其中，方便起见，并未标出从负压区Z、Z'过渡至环境的情况。对比图1和2表明，现有技术的灯1'的负压区Z'的长度大于本发明的灯1的负压区Z的长度。因此，如果置换流V抵达本发明的灯1，与当该置换流V抵达已知的灯1’时的情况下负压区Z'的体积相比，负压区Z相应的体积减小了。

由于负压区Z、Z'中存在紊流，手术区F在使用中存在颗粒物质、细菌或类似物质散布开或吸入并到达手术区F或手术台T的风险。图4仅示意性和示例性地示出了手术区F，包括手术台T，其中，用于排放所述洁净置换流V的TAV天花板D安装于手术台T上方。手术台T和TAV天花板D之间安装有两个根据图2的本发明的灯1，用于为手术台T提供照明，其中，置换流，未在图中示出，围绕所述两个灯1循环。由于其负压区Z(相对于现有技术较小)，大大降低了颗粒物、细菌或类似物散布开和吸入的风险。

凹窝4在外表面3上的表面分布对边界层5的厚度a及负压区Z的长度I有直接影响，即，表面占有率越高，边界层5的厚度a越小，且负压区Z的长度I越小。因此，此处采用了特别高的表面分布率。在根据图2的灯1中，这是通过使凹窝4直接毗连相邻的凹窝4而形成岔口的方式并通过具有三种不同直径d1、d2和d3的凹窝4实现的。另外，此处的凹窝4呈现出具有圆形开口边缘6的清管球形状，以便凹窝4产生的效应与置换流V流经凹窝4的方向无关。

与此不同的是，根据图3a和3b中截自外表面3的放大剪切部A所示，灯1的实施例中的凹窝4具有多边形的开口边缘6，其中，根据图3a的灯1的开口边缘6为五角形，根据图3b的灯1的开口边缘6为六角形，各自形成无岔口的蜂窝状结构。

在根据本发明的灯1的所有实施例中，凹窝4都以均匀分布的方式布置。这些凹窝只设置于灯罩2的外表面3上那些与主出射方向h相关的部分上，一个方向分量指向与主出射方向h相反的方向，其中，这些部分中的灯罩2呈清管球状，其中心轴m与主出射方向h平行。此外，凹窝也可为球对称分布，即与主出射方向h轴对称。

参考数字

1、1'：灯

2、2：灯罩

3、3'：外表面

4：凹窝

5、5'：边界层

6：开口边缘

a、a'：厚度

d1、d2、d3：直径

h：主出射方向

l、l'：长度

m：中心轴

s：流向

A：剪切部

D：TAV天花板

F：手术区

T：手术台

V：置换流

Z、Z'：负压区

Claims (39)

1.一种灯，用于具有低紊流度置换流(V)天花板(D)的手术室中，其具有灯罩(2、2')和灯(1)所产生的光线的主出射方向h，其特征在于，为了减小灯罩(2)后流向(s)上置换流(V)负压区(Z)的体积，所述灯罩(2)在外部具有多个槽状凹窝(4)。

2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，凹窝(4)设置于灯罩外表面(3)的区域内，以便至少一个方向分量指向与主出射方向(h)相反的方向或垂直于主出射方向。

3.根据权利要求1或2所述的灯，其特征在于，凹窝(4)相互之间呈球对称布置。

4.根据权利要求1或2所述的灯，其特征在于，凹窝(4)关于主出射方向(h)呈对称布置。

5.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，凹窝(4)关于主出射方向(h)呈对称布置。

6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的灯，其特征在于，凹窝(4)等间距布置或彼此相邻布置。

7.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，凹窝(4)等间距布置或彼此相邻布置。

8.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，凹窝(4)等间距布置或彼此相邻布置。

9.根据权利要求1、2、5、7和8中任一项所述的灯，其特征在于，凹窝(4)按照最大分布密度原则布置在灯罩(2)的外表面(3)上。

10.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，凹窝(4)按照最大分布密度原则布置在灯罩(2)的外表面(3)上。

11.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，凹窝(4)按照最大分布密度原则布置在灯罩(2)的外表面(3)上。

12.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，凹窝(4)按照最大分布密度原则布置在灯罩(2)的外表面(3)上。

13.根据权利要求1、2、5、7、8和10-12中任一项所述的灯，其特征在于，每个凹窝(4)的开口都具有呈圆形、环形或多边形的开口边缘。

14.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，每个凹窝(4)的开口都具有呈圆形、环形或多边形的开口边缘。

15.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，每个凹窝(4)的开口都具有呈圆形、环形或多边形的开口边缘。

16.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，每个凹窝(4)的开口都具有呈圆形、环形或多边形的开口边缘。

17.根据权利要求9所述的灯，其特征在于，每个凹窝(4)的开口都具有呈圆形、环形或多边形的开口边缘。

18.根据权利要求1、2、5、7、8、10-12和14-17中任一项所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

19.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

20.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

21.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

22.根据权利要求9所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

23.根据权利要求13所述的灯，其特征在于，每个凹窝内部均呈清管球状。

24.根据权利要求1、2、5、7、8、10-12、14-17和19-23中任一项所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

25.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

26.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

27.据权利要求6所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

28.据权利要求9所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

29.据权利要求13所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

30.据权利要求18所述的灯，其特征在于，灯罩(2)呈清管球状，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。

31.根据权利要求1、2、5、7、8、10-12、14-17、19-23和25-30中任一项所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

32.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

33.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

34.根据权利要求6所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

35.根据权利要求9所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

36.根据权利要求13所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

37.根据权利要求18所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

38.根据权利要求24所述的灯，其特征在于，其配置为单反射的形式。

39.根据权利要求1或2所述的灯，其特征在于所述灯是手术灯。