CN1828128A - 双色增照手术灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双色增照手术灯。它包括镀有反光膜的圆锥形灯罩(3)和置于其内的白炽灯(2)，特别是灯罩(3)中部为近焦点处置有白炽灯(2)的抛物面(1)，其余部分遍布按梯度密度变化的发白色光的二极管(4)，二极管(4)和白炽灯(2)的输入端与电源间串接有光照度控制器(6)；所述的二极管(4)呈环形置于灯罩(3)上，各二极管(4)于同环线上为等间距、从最外环向内环的间距为沿环半径线按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，...)的梯度变化，所述的光照度控制器(6)为单片机89C51分别接时钟电路和经与非门后接有74LS164集成块、75452集成块等构成。它既无红、紫外光的辐射，照度均匀性又高达80％以上，还能适应人的视觉随着工作时间的延长，照度应逐渐增加的要求。

Description

双色增照手术灯
技术领域  本发明涉及一种手术灯，尤其是双色增照手术灯。
背景技术  目前，人们为了解决手术过程中的照明问题，常使用无影手术灯。它由单只或多只白炽灯泡或荧光灯管置于镀有反光膜的圆锥形灯罩中构成。使用时，全部白炽灯或荧光灯打开后，其发出的可见光直接和经灯罩反射而射向手术工作面。但是，这种无影手术灯存在着不足之处，首先，因其光源为白炽灯或荧光灯，白炽灯虽显色性好(Ra≥95)，却有着色温低(Tcp≤4000K)、电光转化效率小于7％而造成高耗能、发出的光中含大量的红外线、灯体需强行散热等的缺陷，荧光灯虽高色温(6400K)，却显色性不足(Ra≤85)，内含不少危害视觉的紫外线；其次，虽有灯罩对多只白炽灯或荧光灯发出的光同时进行反射，但工作面上的照明均匀性仍较低，经测试，在直径80厘米范围内的照度均匀性均未能达到50％，于此类光源下进行手术操作，人眼的视觉效果和视觉疲劳会明显地变差和加重；再次，近期的实验结论表明，人工作的精神状态与工作时的照明背景的照度有关，人能在所持续的时间里精神饱满地工作，视觉所需要的工作面上的照度应呈正比例的趋势增加，此点对于高照度下从事精细视觉作业者而言将显得尤为重要和现实，而现有手术灯的光源的照度则是一成不变的。也有为提高手术灯输出光的色温而作出努力的，如在2000年1月12日公告的中国实用新型专利说明书CN 2358333Y中披露的一种“手术灯灯泡的色温校正构造”。它是在白炽灯泡的透明玻璃的表面设有适当厚度的多层镀膜，直接对来自灯丝的光线的色温进行校正，以滤除偏红色的可见光。这虽然提高了手术灯的色温，却降低了手术灯的照明强度和进一步地使手术灯体的温度上升。
发明内容  本发明要解决的技术问题为克服上述各种方案的局限性，提供一种结构合理、实用，使用更方便的双色增照手术灯。
所采用的技术方案包括镀有反光膜的圆锥形灯罩和置于其内的白炽灯，特别是所说灯罩的中部为抛物面，其余部分遍布按梯度密度变化的发白色光的二极管，所说抛物面的近焦点处置有白炽灯，所说二极管和白炽灯的输入端与电源间串接有光照度控制器。
作为技术方案的进一步改进，所述的二极管于灯罩上呈环形设置，其中，各二极管于同一环线上为等间距、于各环之间从最外环向内环的间距为沿环半径线按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，…)的梯度变化；所述的抛物面的近焦点处为于抛物面中轴线上距离焦点0.5～10毫米；所述的光照度控制器为单片机89C51的脚XTAL1、XTAL2间跨接时钟电路、脚P1.7、P3.1经与非门后分接六只74LS164集成块的触发端cp脚、脚P3.0接前述六只74LS164集成块中第一块的A、B脚，后五只中的每只74LS164集成块的A、B脚分别接前一只74LS164集成块的Q1～Q7脚，每只74LS164集成块的Q1～Q7脚与一只75452集成块的输入端相接，每只75452集成块的输出端分别接八只二极管后再经电阻接地；所述的手术灯的出瞳处置有棱带平镜；所述的抛物面与灯罩相分离设置，其间经三根支架连接；所述的抛物面和灯罩的出瞳处均置有棱带平镜。
相对于现有技术的有益效果是，其一，选用白炽灯和发白色光的二极管共同作为手术灯的光源，既发挥了白炽灯显色性好的优势，又弥补了其色温低、电光转化效率差、发出的光中含大量红外线的缺陷，还凸显了发白色光的二极管的发光光谱范围仅在400～770nm之间，不仅覆盖了人的视觉可见的全色光，使小于400nm的紫外光和大于770nm的红外光的辐射均为零，从而杜绝了红外、紫外光的辐射，避免了其对视力的累积损害，且还有色温在人眼视觉灵敏度最佳的6405K左右和显色性较好(Ra≥85)，非常接近最佳时段的自然光，迎合了视觉要求的特点。此外，从发白色光的二极管的发光谱线图可知，其光谱辐射在460nm附近有一个峰值，此峰值既提高了灯光的色温，又对人体健康有保健作用，因为现代科学已揭示，人的皮肤在受到光照时，皮下的胆固醇对波长350～460nm的光极易发生光化学的生化反应，把胆固醇转化成维他命D，这一生化过程的直接结果便是人体的胆固醇下降，而钙的吸收增加。另外，作为光源的二极管采用的是低压直流供电，除使用安全之外，还不会有危害视觉的频闪光出现，因其发光原理系电子能级跃迁释放光子发光，故电光转化效率高，高节能，无噪音，零启动，冷光，长寿和无任何连带污染(如荧光灯有汞污染)；其二，将灯罩的中部设置为抛物面，并将白炽灯置于该抛物面的近焦点处，以及于灯罩的其余部分遍布按梯度密度变化的发白色光的二极管，使白炽灯光与二极管群发出的光在受光面之前就被充分地进行混光，从而使整合后的光成为高色温(Tcp≥6000K)、高显色(Ra≥90)、无紫外、微红外(毫瓦/cm2量级)的高节能的优质全色光，其光的质量犹如人眼最适应和在其下最敏锐的自然光，即视觉效果最好的晴朗天气下上午9～11时的太阳光；其三，采用于灯罩上环形设置二极管，使各二极管于同一环线上等间距、于各环之间从最外环向内环的间距为沿环半径线按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，…)的梯度变化，这种设置在灯罩上既易于实现，重要的是使手术台面上的照度均匀性大大提高；其四，，光照度控制器的使用，使手术操作面上的照度能随着时间的推移而逐渐地增强，完全符合了为使人在工作时，持续地处于精神饱满的最佳状态，其视觉应随着工作时间的延长，工作面的照度应逐渐增加的要求；其五，棱带平镜置于灯罩的出瞳处，既消除了白炽灯和发白色光的二极管群滋生的眩光，又提升了受光面上的照明均匀性，使其达到了≥80％的均匀效果；其六，抛物面与灯罩相分离设置，除可使其更适应较大的操作手术台面和进一步地提高无影效果之外，还可使灯罩的散热效果更好。
附图说明  下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是本发明的一种基本结构示意图；
图2是图1中的光照度控制器的电路结构图；
图3是发白色光二极管的发光谱线图，其中，横坐标为波长，纵坐标为发光强度；
图4是根据实验结果得出的人能精神饱满工作所持续的时间与其工作面上所需的光照度间的关系曲线图，其中，横坐标为时间，纵坐标为照度；
图5是视觉舒适时的照度与色温的关系图，其中，横坐标为色温，纵坐标为照度，图中的阴影区为不舒适照度区。
具体实施方式参见图1、图2、图3和图4，内壁镀有反光膜的灯罩3的中部为抛物面1、其余部分遍布发白色光的二极管4；白炽灯2置于抛物面1的中轴线上距离焦点5毫米处。灯罩3的出瞳处置有棱带平镜5。白炽灯2和二极管4群均经导线、光照度控制器6、整流降压器与市电电源电连接。二极管4于灯罩3上呈多条环线设置。其中，每只二极管4于同一环线上为10mm的等间距，最外环线与次环线的间距为10mm、次环线与第三环线的间距为13mm、第三环线与第四环线的间距为16mm、第四环线与第五环线的间距为19mm、……。光照度控制器6由单片机89C51、时钟电路、与非门、多只(由需使用的二极管4的数量决定其只数)74LS164集成块和75452集成块等构成，其中，单片机89C51的脚XTAL1、XTAL2间跨接有时钟电路，单片机89C51的脚P1.7、P3.1经与非门后分接六只74LS164集成块的触发端cp脚，单片机89C51的脚P3.0接前述六只74LS164集成块中第一块的A、B脚，后五只中的每只74LS164集成块的A、B脚分别接前一只74LS164集成块的Q1～Q7脚，每只74LS164集成块的Q1～Q7脚与一只75452集成块的输入端相接，每只75452集成块的输出端分别接八只二极管4后再经电阻Ri(i＝1或2或3或4或5或6)接地。
使用时，市电220v经整流降压器后被变换成24v的直流电以提供给光照度控制器6，光照度控制器6在其内置的市售软件的控制下，使灯罩3上所设定的二极管4和白炽灯2全部导通，从而使距手术灯80cm处的直径80cm区域的受光面上的初始照度在7000～10000勒克斯之间；二极管4群发出的如图3中曲线所示的高色温全色光与白炽灯2发出的高显色性光经棱带平镜5后，在到达受光面前相遇并混合，于其射至受光面时已被整合成为高色温(Tcp≥6000K)、高显色(Ra≥90)、无紫外、微红外(毫瓦/cm2量级)的高节能的优质金色光。随着时间的推移，光照度控制器6自动地控制着设定增照的二极管4逐步导通和白炽灯2的工作电流线性增加，以使其能按如图4所示的曲线逐渐增加发光强度，从而使被照面上的照度始终落在图5中的非阴影区，而符合人们精神饱满地持续工作所需的照明正比增照的要求，最高照度可实现无眩光条件下的100000勒克斯标准。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的双色增照手术灯进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种双色增照手术灯，包括镀有反光膜的圆锥形灯罩(3)和置于其内的白炽灯(2)，其特征在于：所说灯罩(3)的中部为抛物面(1)，其余部分遍布按梯度密度变化的发白色光的二极管(4)，所说抛物面(1)的近焦点处置有白炽灯(2)，所说二极管(4)和白炽灯(2)的输入端与电源间串接有光照度控制器(6)。
2、根据权利要求1所述的双色增照手术灯，其特征是二极管(4)于灯罩(3)上呈环形设置，其中，各二极管(4)于同一环线上为等间距、于各环之间从最外环向内环的间距为沿环半径线按Hi＝10+i(i＝0，3，6，9，12，15，...)的梯度变化。
3、根据权利要求1所述的双色增照手术灯，其特征是抛物面(1)的近焦点处为于抛物面中轴线上距离焦点0.5～10毫米。
4、根据权利要求1所述的双色增照手术灯，其特征是光照度控制器(6)为单片机89C51的脚XTAL1、XTAL2间跨接时钟电路、脚P1.7、P3.1经与非门后分接六只74LS164集成块的触发端cp脚、脚P3.0接前述六只74LS164集成块中第一块的A、B脚，后五只中的每只74LS164集成块的A、B脚分别接前一只74LS164集成块的Q1～Q7脚，每只74LS164集成块的Q1～Q7脚与一只75452集成块的输入端相接，每只75452集成块的输出端分别接八只二极管(4)后再经电阻接地。
5、根据权利要求1所述的双色增照手术灯，其特征是手术灯的出瞳处置有棱带平镜(5)。
6、根据权利要求5所述的双色增照手术灯，其特征是抛物面(1)与灯罩(3)相分离设置，其间经三根支架连接。
7、根据权利要求6所述的双色增照手术灯，其特征是抛物面(1)和灯罩(3)的出瞳处均置有棱带平镜(5)。
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