CN108826097A - 一种手术灯 - Google Patents

Abstract

本发明适用于照明装置技术领域，提供了一种手术灯，包括灯壳以及光源组件，光源组件包括多个光源结构，每一光源结构包括近自然光LED光源，每一近自然光LED光源发出近自然光；所述近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60，青色光的相对光谱功率大于0.30，蓝色光的相对光谱功率小于0.75，近自然光的显色指数大于95，且色温大于4000K。本发明通过使用近自然光LED光源提供近自然光，为手术实施提供一种光色纯正、舒适宜人的照明环境，具有完整的照明光谱，更接近相同色温的自然光，低蓝光照明，可减少眼睛疲劳、干涩，降低对人眼的伤害，高显色指数照明，有利于医护人员对人体组织的辨识。

Description

一种手术灯

技术领域

本发明属于照明装置技术领域，特别涉及一种手术灯。

背景技术

手术灯是医学上外科手术照明不可缺少的重要设备，要求能最佳地反映出切口和体腔中多处人体组织的差别和病变特征。除了需形成无影照区的基本要求外，对手术灯的光源还要求光照强度好、聚光性好、高色温以及显色指数高等。市面上现有的LED手术灯，光源的色温在4000K以上的，均存在照明光谱不完整、显色性较低、蓝光相对光谱的比例较高的问题，如图12所示，尤其是色温5000K以上的，更为突出，高蓝光照明容易导致视觉疲劳、眼睛干涩，显色性低不利于对人体组织的观察，对医护人员的手术过程造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术灯，旨在解决现有技术中的手术灯照明光谱不完整、显色性较低、蓝光相对光谱的比例较高的技术问题。

本发明是这样实现的，一种手术灯，包括灯壳以及光源组件；所述灯壳的前盖上设有多个通孔，光源组件包括多个一一对应多个所述通孔设置的光源结构；每一所述光源结构包括至少一近自然光LED光源，所述近自然光LED光源发出近自然光；所述近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60；所述近自然光中青色光的相对光谱功率大于0.30；所述近自然光中蓝色光的相对光谱功率小于0.75；所述近自然光的显色指数大于95，所述近自然光的色温大于4000K。

每一所述光源结构包括光源板、设于所述光源板前方的反光杯和透光罩，每一所述光源板包括PCB板以及设于所述PCB板上的一个或多个近自然光LED光源。

所述手术灯还包括调光手柄组件，所述调光手柄组件连接于光源组件并凸出于所述灯壳的前盖。

所述调光手柄组件包括连接于光源组件并凸出于所述前壳的灯盖的旋转构件和套设于所述旋转构件的前端的消毒手柄，所述旋转构件带动所述光源组件的每一光源结构关于所述光源结构的非中心轴线旋转。

每一所述光源结构连接一转向器，每一所述转向器连接于所述旋转构件，所述旋转构件通过转向器带动每一所述光源结构关于所述光源结构的非中心轴线旋转。

每一近自然光LED光源包括基底层、设置于所述基底层上的至少一组发光组件，以及与所述发光组件电连接的电路；每组所述发光组件包括白光发光体和红光发光体，所述白光发光体包括蓝光芯片和覆盖所述蓝光芯片的荧光膜，所述红光发光体包括红光芯片；所述白光发光体发射的白光与所述红光发光体发射的红光混合，所述红光用于补偿所述白光相对于自然光谱缺失的红光部分，形成近自然光。

所述白光发光体和红光发光体通过相同的驱动电流统一驱动。

所述蓝光芯片的波长范围为457.5-480nm；所述红光芯片的波长范围为640-700nm。

所述近自然光中，R9的显指大于90，R12的显指大于80。

所述近自然光中440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65。

所述近自然光的色温为4000K-4200K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.60；

所述近自然光的色温为5500K-6000K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65。

本发明提供的手术灯相对于现有技术的有益效果在于，由于使用了近自然光LED光源形成光源结构和光源组件来提供近自然光，该近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60，青色光的相对光谱功率大于0.30，蓝色光的相对光谱功率小于0.75，近自然光的显色指数大于95，色温大于4000K，该自然光具有完整的照明光谱，输出400-700nm的可见光谱，更接近相同色温的自然光，为手术实施提供一种光色纯正且集中精神的照明环境，低蓝光照明，可减少眼睛疲劳、干涩，降低对人眼的伤害，高显色指数照明，有利于医护人员对人体组织的辨识，提升手术效率和成功率。

附图说明

图1是本发明提供的手术灯的整体组装示意图；

图2是本发明提供的手术灯的整体组装另一角度的示意图；

图3是本发明提供的手术灯的立体分解图；

图4是图3中的承载板的放大图；

图5是本发明实施例提供的近自然光LED光源的立体结构示意图；

图6是本发明实施例提供的近自然光LED光源的俯视图；

图7是本发明实施例提供的近自然光LED光源的A-A向剖视图；

图8是本发明实施例提供的近自然光LED光源的仰视图；

图9是本发明实施例提供的近自然光的光谱示意图；

图10是图9所示近自然光的光谱测试报告图；

图11是本发明实施例提供的近自然光光源和自然光的光谱对比图；

图12是现有近自然光光源和自然光的光谱对比图；

图13是本发明实施例提供的白光发光体的光谱图；

图14是本发明实施例提供的采用452.5-455nm蓝光芯片的白光光谱图；

图15是现有技术中近自然光光源的一种光谱图。

图中标记的含义为：

手术灯100，灯壳1，前盖10，环形侧板11，开口部12，光源组件2，光源结构20，近自然光LED光源22，散热器26，第一通孔220，反光杯23，透镜24，承载板25，凹槽251，开孔252，驱动组件3，操作手柄40，转向器5，第二通孔50，轴销60；

白光发光体221，红光发光体222，电路板230，第一引脚231，第二引脚232，基底层210，反射杯211，反光面2111。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1至3和图11，本发明提供一种手术灯100，包括灯壳1、光源组件2以及驱动组件3；灯壳1具有一前盖10以及连接于前盖10的周缘的环形侧板11，前盖10上设有多个开口部12，光源组件2包括多个一一对应多个开口部12设置的光源结构20，驱动组件3电性连接于光源组件2；每一光源结构20包括一个或多个近自然光LED光源22，每一近自然光LED光源22发出的光为近自然光，该近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60，青色光的相对光谱功率大于0.30，蓝色光的相对光谱功率小于0.75，该近自然光的显色指数大于95，色温大于4000K。

本发明提供的手术灯100，其光源组件2包括多个近自然光LED光源22，每一近自然光LED光源22发出的光为近自然光，该近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60，青色光的相对光谱功率大于0.30，蓝色光的相对光谱功率小于0.75，该近自然光的显色指数大于95，色温大于4000K，为手术实施提供一种光色纯正、集中精神的照明环境，低蓝光照明，可减少眼睛疲劳、干涩，降低对人眼的伤害，高显色指数照明，有利于医护人员对人体组织的辨识，提升手术效率和成功率。

具体地，外壳的材料可以是金属材料，如铝、不锈钢，也可以是塑料材料，如PVC(聚氯乙烯)。

请参阅图3，多个光源结构20在灯壳1的前盖10上均匀排成一环形。在其他实施例中，可以有更多个光源结构20排列成两个或更多个环形，每一个环形中的光源结构20均匀排列，以满足不同尺寸或规格的手术灯100的光照强度需求。

每一光源结构20包括PCB板(未图示)和设于PCB板上的一个或多个近自然光LED光源22，以及设置在PCB板前方的反光杯23和PCB板后方的一散热器26，散热器26呈碗状，将光源板和反光杯23容纳于其中，PCB板和设于PCB板上的一个或多个近自然光LED光源22成为一个光源板。

反光杯23为中空的锥台形，其朝向PCB板一端的直径(包括外径和内径)大于其另一端的直径(包括外径和直径)，光源板上设有多个近自然光LED光源22的一面朝向反光杯23的直径较小的一端设置，一个或多个近自然光LED光源22被限定于反光杯23内。由此，多个近自然光LED光源22的光线在反光杯23内反射后具有一定出光角度。反光杯23的材料可以是金属材料，如铝，其内壁光滑，有利于对光线的反射。

反光杯23的另一端连接透镜24，该透镜24可以为会聚透镜24，来自近自然光LED发光体的光线在反光杯23内反射后经透镜24会聚后出射，从而使得手术灯100能够照射到指定的位置和面积区域，满足不同手术位置和人体组织观察的需要。

散热器26、光源板、反光杯23和透镜24形成一个光源结构20。透镜24与散热器26的前端之间可以进一步通过例如面环(未图示)进行固定，使每一光源结构20稳定。散热器26的材料为金属，如铝、铜等导热系数高且密度小的金属。

散热器26的后方还连接有转向器5，用于带动每一个光源结构20转动。具体地，转向器5为圆球面结构，如半球面，散热器26的尺寸设置为能够置于转向器5内，散热器26上有一第一通孔220，转向器5上设有一第二通孔50，第二通孔50和第一通孔220通过一轴销60固定在一起，通过旋转该轴销60，可以使得转向器5相对于该轴销60的中心轴线转动，进而能够带动散热器26也相对于该轴销60的中心轴线转动，每一光源结构20能够相对于其散热器26上第一通孔220的中心轴线转动。因此，第一通孔220应设置于散热器26和光源板的中心轴线之外，第二通孔220设于转向器5的中心轴线之外，这样转向器5和散热器26在转动时能够使得每一光源结构20的出光方向相对于灯壳1的前盖10的中心轴线发生变化，由此实现改变手术灯100照亮的光斑面积。

转向器5的转动是通过调光组件操作的。调光组件包括用于带动每一转向器5或者说轴销60转动的旋转构件(未图示)、带动或驱动旋转构件旋转且用于医护人员操作的操作手柄40，操作手柄40的一部分在灯盖的后方，用于与旋转构件连接，另一部分凸出于灯体的前盖10，便于操作。操作手柄40上位于灯体前盖10的部分上还套设有消毒手柄套(未图示)。结果是，医护人员转动操作手柄40，操作手柄40带动灯盖后方的旋转构件转动，旋转构件的转动再使得每一轴销60关于其自身的中心轴线转动，最终转向器5及其内部的光源结构20关于轴销60的中心轴线转动，光源结构20的出光方向相对于灯盖的中心轴线变化，实现调光。

驱动器电性连接于电源组件，也即电性连接于每一光源结构20，用于控制每一光源结构20的工作状态。驱动器可以设于灯盖的后方。

如图3所示，散热器26与反光杯23之间还可以设有一承载板25，适用于光源板的尺寸较小的情况，同时也为了固定和保护光源板。承载板25为平板状，其朝向散热器26的一面上设有凹槽251且凹槽251的中心为开孔252，光源板卡合于该凹槽251内并且一个或多个近自然光LED发光体从该开孔252内露出后对准反光杯23的一端。承载板25的朝向透镜24的一面上还可以设有对应反光杯23的环形凹部(未图示)，反光杯23卡合于该环形凹部内，从而使得光源板与反光杯23之间的位置关系相对固定。

进一步地，承载板25可以通过螺钉(未图示)安装等方式以较稳固的状态设置在散热器26内，进一步使散热器26与光源板、反光杯23之间的位置关系相对固定。若不设置承载板25，很可能在转向器5带动散热器26转动时，造成反光杯23不能及时受到转向力而对光源板造成损坏。承载板25的材料优选为金属材料，如铝、铜等，也作为一种散热的结构使用，将光源板的热量传递至散热器26。

接下来，将具体描述本发明的近自然光LED光源22。

技术术语的解释说明：

1.相对光谱功率：一种光源所发射的光谱往往不是单一的波长，而是由许多不同波长的混合辐射所组成。光源的光谱辐射按波长顺序和各波长强度分布称为光源的光谱功率分布。

用于表征光谱功率大小的参数分为绝对光谱功率和相对光谱功率。进而绝对光谱功率分布曲线：指以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲线；

相对光谱功率分布曲线：指将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相互比较，作归一化处理后使辐射功率仅在规定的范围内变化的光谱功率分布曲线。辐射功率最大的相对光谱功率为1，其他波长的相对光谱功率均小于1。

2.色比：任何白光均可由红、绿、蓝三原色以相应比例混合得到，为了表示R、G、B三原色各自在白光总量中的相对比例，引入色度坐标r、g、b，其中，r＝R/(R+G+B)，g＝G/(R+G+B)，b＝B/(R+G+B)，r+g+b＝1，r、g、b分别为红光色比、绿光色比、蓝光色比。

请参阅图5至图8，本发明实施例提供一种近自然光LED光源(以下简称为“本光源”)，可用于各种照明装置。近自然光LED光源包括基底层210、设置于基底层210上的至少一组发光组件，以及与发光组件电连接的电路板230；每组发光组件包括白光发光体221白光发光体221和红光发光体222，白光发光体221白光发光体221包括蓝光芯片和覆盖蓝光芯片的荧光膜，红光发光体222包括红光芯片；白光发光体221发射的白光与红光发光体222发射的红光混合，红光用于补偿白光相对于自然光谱缺失的红光部分，形成近自然光；近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60；近自然光中青色光的相对光谱功率大于0.30；近自然光中蓝色光的相对光谱功率小于0.75。

在LED照明领域，研究接近自然光的照明光源是本领域的发展趋势之一，也是众多研究人员和单位一直在努力的方向，现有技术中也出现一些致力于接近自然光的照明产品，通常称这种产品产生的光为“近自然光”，近自然光指光谱形状(相应波段的相对光谱功率)与自然光接近，至少部分光学参数与自然光接近，该接近的程度不局限于某数值。本实施例中的近自然光LED光源同样旨在实现与自然光更为接近的照明效果，并且能够降低蓝光的比例，主要表现在相对光谱功率更为接近自然光，多个光学参数更为接近自然光。

具体地，如上所述，本光源的基本支撑结构为基底层210，发光组件设置在基底层210上，发光组件的数量为一组、两组或更多组，各发光组件的结构和功能都是一致的。本实施例优选为一组。每一组发光组件都包括白光发光体221和红光发光体222，即，本光源发出近自然光是通过白光和红光的混合实现的。其中，红光用于补偿白光相对于自然光谱缺失的那部分，进而形成接近自然光的近自然光。该白光发光体221包括蓝光芯片和覆盖蓝光芯片的荧光膜，红光发光体222至少包括红光芯片，通过荧光膜将蓝光芯片发出的单色光进行波长转换，产生其他色光，多种色光混合后形成白光，该白光和红光混合后形成近自然光。该近自然光具有如下光谱参数，红色光的相对光谱功率大于0.60；青色光的相对光谱功率大于0.30；蓝色光的相对光谱功率小于0.75。每组发光组件都可以发出近自然光，因此在本光源包含了多组发光组件的情况下，同样能够发出近自然光。

可见光中各种色光的波长范围如下：红色光(622～700nm)，橙色光(597～622nm)，黄色光(577～597nm)，绿色光(492～577nm)，青色光(475～492nm)，蓝色光(435～475nm)，紫色光(380～435nm)。

如图9至图11，分别示意了本发明的近自然光的光谱图和光谱测试数据，通过该图可以看出，该光谱满足上述红光、青光和蓝光的光谱参数，另外，蓝光的比例被降低，在接近自然光的同时还有利于健康。参考图12，现有的近自然光光谱和自然光光谱仍然差距较大，蓝光成分较高，同时在红光部分和青光部分出现明显的不足。

另外，在本领域内，根据大量的传统白光照明的规律，白光色温越高，其短波长成分的比例越高，蓝光越高，甚至紫光也较高，而高蓝光危害健康是毫无疑义的事实，同时高色温有利于提升辨识度，提升环境的明亮感，提升人的精神状态也是公认的常识，常规光源通常是高色温高蓝光的白光，必然有利有弊，难以兼顾各方面的需求。根据图10所示，本光源在4000K以上的高色温情况下，仍满足蓝光相对光谱功率小于0.75，是一种高色温低蓝光照明，能够同时具有用眼健康和激励精神状态的效果。

本发明实施例提供的手术灯至少具有如下效果：

第一，该手术灯的近自然光LED光源发出的光更加接近自然光，相比于传统白光照明，蓝光更低，视觉感受更加舒适，有利于减少医护人员长期接触手术而由于蓝光过高导致的亚健康问题。

第二，能够在保持高色温的情况下控制蓝光相对光谱功率处于较低水平，可兼顾护眼和提升视觉效果及改善使用者精神状态的目的，从而提高手术过程的效率和保证手术安全。

第三，提升了红光的相对光谱功率，使得光谱更加接近自然光，640-700nm红光具有保健功能，进而提升了近自然光照明的健康等级。

在本实施例中，蓝光芯片的波长范围为450-480nm；红光芯片的波长范围为640-700nm，红光芯片的中心波长优选为690±5nm。优选地，蓝光芯片的波长范围为457.5-480nm，至少为457.5-460nm。本发明实施例突破传统惯例(采用450-455nm蓝光芯片)，选择了457.5nm-480nm的蓝光芯片，结合荧光膜，双管齐下使得青光的相对光谱功率得到明显提升。同时由于青光的提升，同时提升显指R12。如图14，传统近自然光中的青光相对光谱功率低于0.3，如图9和图10，本实施例中的青光相对光谱功率达到0.4以上。

进一步参考图13和图14，图13所示为本实施例中白光发光体221的光谱，采用457.5nm-460nm的蓝光芯片时，青光相对光谱功率已经达到0.5以上，如采用457.5nm-480nm的蓝光芯片，青光相对光谱功率可以进一步提升。图14中采用452.5-455nm蓝光芯片时，青光相对光谱仅为0.35-0.38之间。

荧光膜包括胶体和混合于胶体内部的荧光粉，荧光粉包括红粉、绿粉和黄绿粉；红粉的色坐标为X：0.660～0.716，Y：0.340～0.286；绿粉的色坐标为X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507；黄绿粉的色坐标为X：0.367～0.424，Y：0.571～0.545；红粉、绿粉和黄绿粉的重量比为：红粉：绿粉：黄绿粉＝(0.010～0.035):(0.018～0.068):(0.071～0.253)；荧光膜的浓度为17％～43％。红粉、绿粉和黄绿粉的粒径均小于15μm，优选为13±2μm。

通过选择上述蓝光芯片和荧光膜，可以获得白光，其光谱如图13所示。其具有如下光学参数：色温为4000K-4200K时，480-500nm波段的相对光谱功率大于0.45；500-640nm波段的相对光谱功率大于0.65；色温为5500K-6000K时，480-500nm波段的相对光谱功率大于0.4；500-640nm波段的相对光谱功率大于0.60。这种白光发光体221与上述红光发光体222组合，可以得到近自然光LED光源，能够发出近自然光。

进一步地，参考图11和图12，本光源的光谱在其他波段也和自然光极其相似，而现有近自然光光源则难以实现。如图9和图10，本发明的近自然光中橙色光的相对光谱功率大于0.55；黄色光的相对光谱功率大于0.50；绿色光的相对光谱功率大于0.35；紫色光的相对光谱功率小于0.10，均与自然光接近。

另外，本光源在各波段光谱更为优化的同时，还具有严格的光学参数要求，如色温，色容差，显色指数Ra、显色指数R9、显色指数R12以及蓝光色比等等。具体地，近自然光的色温包含4000K-6500K，色容差小于5，蓝光色比小于5.7％。显指Ra大于95，其中，R9的显指大于90，R12的显指大于80。根据图10可以确定本光源能够满足上述要求，并且本光源的蓝光色比可以降低到5.5％以下，显色指数Ra提高到97以上，显色指数R9达到95以上，显色指数R12达到了83，在其他测试报告中，显色指数R12可以达到87。对患者病灶部位的显示更加真实可靠，尤其适合精细组织的手术。

进一步地，蓝光中440nm的蓝光对视力的伤害最大，作为进一步的优化方案，本实施例还将440nm蓝光的相对光谱功率作为待检测的光学参数。在蓝光色比低于5.7％的情况下，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65。在本发明的近自然光的色温为2700K-3000K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.50，近自然光的色温为4000K-4200K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.60，近自然光的色温为5500K-6000K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65。这是现有的近自然光难以实现的。现有的近自然光产品中，其蓝光色比虽然较低，但是其中对人眼伤害最大的440nm蓝光的抑制并不明显，护眼功能微乎其微。

本发明优选采用微型的白光发光体221和红光发光体222，根据光通量比和安装空间的大小选择小规格且性价比较高的蓝光芯片和红光芯片，优先选择尽量少的红光发光体222和白光发光体221，制作成单颗光源，一颗光源设置一组发光组件。由于该光源可以直接发出近自然光，进而可以用于各种灯具中，任意组合，均可保证其较佳的发光效果，适应性强。当然，也可以将多组发光组件集成于一颗光源内，此时仍可保证较佳的出光效果，仅尺寸增大。

优选地，白光发光体221和红光发光体222可以采用满足性能要求的微型发光体，光源整体为一微型灯珠，可多个灯珠以任意形式布置于各种灯具的电路板230上，由于其体积小巧，可设置于电路板230的任意位置，应用灵活，灯具整体发光均匀，照明效果好。

具体地，该白光发光体221的光通量和红光发光体222的光辐射量之比为2-10:1，优选为2-3:1。在不同的色温下，该比例略有浮动。在一个实施例中，白光发光体221的数量和红光发光体222的数量比为1-8:1，进一步优选为1-4：1。实际红光发光体222的光辐射量为80-160mW，白光发光体221的总光通量为200-350lm。

在一种实施例中，白光发光体221有四个，红光发光体222有一个，四个白光发光体221设置于红光发光体222的周围且均匀分布。

在另一种实施例中，白光发光体221有两个，红光发光体222有一个，两个白光发光体221对称地设置于红光发光体222的两侧。

采用白光发光体221和红光发光体222组合的形式获得准自然光，结构简洁，在调试过程中变量可控性好，使准自然光的调试得以实现，解决多个发光体组合无法调出准自然光的问题，并且通过补充红光发光体222获得准自然光，解决了通过蓝光芯片和荧光胶结合的方式无法获得准自然光的问题。关于芯片的安装方式，优选将蓝光芯片和红光芯片倒装于基底层210的表面，倒装芯片有利于和基底层210上的电路板230有效连接，有利于高效散热，可以通过设备在芯片上统一成膜，保证不同产品的荧光膜一致性好，进而可以避免正装芯片的点胶过程造成一致性差的问题，同时，使得不同产品在色温相同时处于同一BIN位，色温一致性好。

另外，倒装芯片也使得白光发光体221的体积进一步减小，有利于光源尺寸控制。在本实施例中，白光发光体221的宽度小于0.8mm，高度小于0.3mm，红光发光体222可控制在同样范围内。相邻的白光发光体221和红光发光体222间距为1mm以下。本光源的长度小于或等于6mm，宽度小于3mm。

当然，本发明不局限于采用倒装芯片，采用正装芯片也是可行的。

在一种实施例中，基底层210优选为非金属材料制作的片层结构，基底层210上设有反射杯211，白光发光体221、红光发光体222设置于反射杯211中，电路板230形成于基底层210的表面，且包裹于基底层210的正反两面，并在反射杯211之外形成引脚，反射杯211的底部露出部分电路板230，用于与白光发光体221和红光发光体222连接。

更进一步地，反射杯211的内壁设有反光面2111，反射杯211内部还填充有封装胶体(图未示)，反光面2111用于将白光和红光进行反射，封装胶体用于保护反射杯211内部结构和使光源结构更加稳定，并对光线进行折射调整。白光和红光充分混合后经过封装胶体输出。具体地，白光发光体221和红光发光体222的发光角度可以为160°左右至180°，光源的出光角度为120°左右。整个光源为小型均匀发光的近自然光灯珠。

在本实施例中，电路板230具有若干组正负极引脚，可以每个发光体对应一组正负极引脚，或者若干个发光体对应一组正负极引脚。在驱动方式上，有两种实施例，其一，白光发光体221和红光发光体222分别连接不同的正负极引脚，单独驱动，此时各自的驱动电流不同，可以配合控制芯片进行控制。其二，白光发光体221和红光发光体222串联，即连接相同的正负极引脚，统一相同电流驱动，不需控制芯片进行控制。这种统一驱动的方式显然具有明显的优势，其不需要针对不同发光体配置不同的驱动电流，不需要增加控制电路板230，仅需要按照其对应的电流供电即可。因此，在结构上更为简化，体积进一步减小，应用更加简便灵活，成本更低。

参考图5和图6，两个白光发光体221和一个红光发光体222串联，两个白光发光体221分别连接一个第一引脚231，第一引脚231自反射杯211底部伸出，用于连接外部电源。红光发光体222串联于两个白光发光体221之间。

进一步地，该光源还可以设有第二引脚232，该第二引脚232不用于连接外部电源，而是用于散热，以及提升光源整体的对称性，提升强度和安装于电路板230上的稳定性。

关于本光源的光学性能，还需提及的是，本光源在光谱和光参数均满足要求的情况下，640-700nm红光的相对光谱功率得到了明显提升，这在现有的近自然光光源中是难于实现的，主要表现为红光的提升和整个光谱形状及其他光参数难以兼顾。本实施例中，如图9，波长为680～700nm的红光相对光谱功率大于0.80；波长为622～680nm的红光相对光谱功率大于0.60。如图12和图15，传统近自然光光源会在640nm之后的波段出现明显下降的趋势。640-700nm红光具有优异的保健、理疗、美容作用，对患者的健康有益。

并且，经过不同色温光源的测试，近自然光的色温为4000K-4200K时，640-700nm红光的相对光谱功率大于0.60；近自然光的色温为5500K-6000K时，640-700nm红光的相对光谱功率大于0.50。

以下，简要说明该近自然光LED光源的优化过程。

针对相同驱动电流的优化过程包括下述步骤：

步骤S101，选取第一发光体，所述第一发光体用于发出白光；

步骤S102，优化第一发光体的光谱分布，将白光优化为第一近自然光；

步骤S103，根据第一近自然光的光谱分布以及自然光的光谱分布，确定所述第一近自然光的待优化波段；

步骤S104，根据所述待优化波段选择第二发光体；

步骤S105，确定第一发光体和第二发光体的初始光通量比；

步骤S106，通过调节第一发光体和第二发光体的光谱分布，优化第一发光体和第二发光体的组合光谱，获得近自然光且所述第一发光体和第二发光体的驱动电流相同或二者之差在预定范围内；其中，对第一发光体和第二发光体的光谱分布的调节至少包括对驱动电流的调节。

在两种优化过程的前五步骤中，首先，选取白光发光体作为第一发光体，以该白光发光体作为主发光体，主发光体所包含的波长范围较大，至少包括400-640nm波段。将白光优化为第一近自然光，使得该白光尽可能的接近自然光，在优化过程中，使白光的相对光谱功率尽可能的提高，优化后的白光发光体产生的第一近自然光具有前文所述的特征。参考该第一近自然光光谱，可以确定需要补充640-700nm红光。进而选择发红光的第二发光体。

在第五步中，在确定第一发光体和第二发光体后，可以根据两发光体的光谱，选择合理的光通量比，即第一发光体的光通量和第二发光体的光辐射量之比，此处称之为“初始光通量比”，根据上述第一近自然光和红光的波长范围以及光谱特征，可以初步确定该初始光通量比在2-10:1的范围内是可行的。进一步地，通过实验可以进一步确定该初始光通量比在2-5:1的范围内，然后按照预设的初始光通量比点亮相应数量的第一发光体和相应数量的第二发光体，进行优化组合光谱的过程。

该第六步骤S106包括下述子步骤：

S11：调节第一发光体和第二发光体的驱动电流，并实时监控组合光谱，当组合光谱的相对光谱功率达到预定范围时，进行步骤S12，否则重复进行步骤S11；

S12：检测组合光谱的光学参数，当光学参数达到预定范围时，进行步骤S13，否则返回进行步骤S11；

S13：调节第一发光体和/或第二发光体的驱动电流，使两驱动电流趋于一致；

S14：根据组合光谱的相对光谱功率的变化，调整第一发光体的光通量和/或第二发光体的光辐射量，并实时监控组合光谱，当组合光谱的相对光谱功率符合预定范围时，进行步骤S15，否则进行步骤S11；

S15：检测组合光谱的光学参数，当光学参数达到预定范围时，确认获得近自然光，进行步骤S16，否则进行步骤S11；

S16：记录第一发光体和第二发光体的实际驱动电流、第一发光体的光通量和第二发光体的光辐射量的实际比例以及近自然光的光学参数。

以上步骤揭示了步骤S106的具体实现过程，首先，根据初始光通量比点亮相应数量的第一发光体和第二发光体，通过调节驱动电流分别调节第一发光体的光通量和第二发光体的光辐射量，组合光谱和光学参数均符合要求后，此时驱动电流通常是不一致的，为了实现统一驱动，需进行后续的调整，该调整过程是漫长且复杂的。首先进行步骤S13：调节第一发光体和/或第二发光体的驱动电流，使两驱动电流趋于一致；当电流一致时，组合光谱必然发生变化。进而，进行步骤S14：根据组合光谱的相对光谱功率的变化，进一步调整第一发光体的光通量和第二发光体的光辐射量，并实时监控组合光谱，此步骤中调整的对象为光通量或者光辐射量，当组合光谱的相对光谱功率符合预定范围时，检测组合光谱的光学参数，当光学参数达到预定范围时，确认获得近自然光。然而，调整光通量后，相对光谱功率难于符合预定范围，光学参数也容易出现波动。因此，还需要重复进行步骤S11至S15，在多次的调整中，电流将逐渐趋于一致，对光通量和电流的调整幅度将逐渐减小，最终会得到在驱动电流一致的情况下获得满足要求的近自然光。

进一步地，在组合光谱的优化过程中，可能存在如下情况：经过较多次调节驱动电流，仍不能使光谱或者光参数满足要求，此时，进行步骤S10：

调整荧光膜的配方和/或浓度和/或厚度，然后再进行步骤S11；

或者，调整第二发光体的中心波长，然后进行步骤S11；

或者，增加中心波长不同于第二发光体中心波长的第三发光体，然后进行步骤S11。

在实际的优化过程中，涉及到荧光膜的调整、红光发光体222的调整以及反复多次的驱动电流和光通量的调整，才能获得最终的结果。

最后，调试结束后需要记录相应参数，该数据用于为光源的生产制造提供必要的信息。

经过上述优化过程，确定了上述的白光发光体221和红光发光体222，且白光发光体221的光通量和红光发光体222的光辐射量的实际比例为2-3:1，电流为20-100mA之间，优选为60mA。优选1-4个白光发光体221和1-2个红光发光体222串联构成一个光源，单颗光源的功率为0.5W左右。色温不同的情况下，实际数据略有不同。可以根据需要确定几种色温的相应数据，制造相应产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手术灯，其特征在于，包括灯壳以及光源组件；所述灯壳的前盖上设有多个通孔，光源组件包括多个一一对应多个所述通孔设置的光源结构；每一所述光源结构包括至少一近自然光LED光源，所述近自然光LED光源发出近自然光；所述近自然光中红色光的相对光谱功率大于0.60；所述近自然光中青色光的相对光谱功率大于0.30；所述近自然光中蓝色光的相对光谱功率小于0.75；所述近自然光的显色指数大于95，所述近自然光的色温大于4000K。

2.如权利要求1所述的手术灯，其特征在于，每一所述光源结构包括光源板、设于所述光源板前方的反光杯和透光罩，每一所述光源板包括PCB板以及设于所述PCB板上的一个或多个近自然光LED光源。

3.如权利要求1所述的手术灯，其特征在于，所述手术灯还包括调光手柄组件，所述调光手柄组件连接于光源组件并凸出于所述灯壳的前盖。

4.如权利要求3所述的手术灯，其特征在于，所述调光手柄组件包括连接于光源组件并凸出于所述前壳的灯盖的旋转构件和套设于所述旋转构件的前端的消毒手柄，所述旋转构件带动所述光源组件的每一光源结构关于所述光源结构的非中心轴线旋转。

5.如权利要求4所述的手术灯，其特征在于，每一所述光源结构连接一转向器，每一所述转向器连接于所述旋转构件，所述旋转构件通过转向器带动每一所述光源结构关于所述光源结构的非中心轴线旋转。

6.如权利要求1所述的手术灯，其特征在于，每一近自然光LED光源包括基底层、设置于所述基底层上的至少一组发光组件，以及与所述发光组件电连接的电路；每组所述发光组件包括白光发光体和红光发光体，所述白光发光体包括蓝光芯片和覆盖所述蓝光芯片的荧光膜，所述红光发光体包括红光芯片；所述白光发光体发射的白光与所述红光发光体发射的红光混合，所述红光用于补偿所述白光相对于自然光谱缺失的红光部分，形成近自然光。

7.如权利要求6所述的手术灯，其特征在于，所述白光发光体和红光发光体通过相同的驱动电流统一驱动。

8.如权利要求6所述的手术灯，其特征在于，所述蓝光芯片的波长范围为457.5-480nm；所述红光芯片的波长范围为640-700nm。

9.如权利要求1所述的手术灯，其特征在于，所述近自然光中，R9的显指大于90，R12的显指大于80。

10.如权利要求1所述的手术灯，其特征在于，所述近自然光中440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65；

所述近自然光的色温为4000K-4200K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.60；

所述近自然光的色温为5500K-6000K时，440nm蓝光的相对光谱功率低于0.65。