[发明专利]一种天吊式LED多光谱无影灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种无影照明装置，特别是涉及一种天吊式且光谱可调的LED无影灯。

背景技术

无影灯是现代手术中最常规和最重要的医疗设备之一，医护人员借助无影灯，可以清晰地分辨手术部位的细节，因此其照明质量和易用性的好坏直接关系着手术的成功率和患者的生命健康。

通常，在手术室中，正对手术台的上方均装有大小不等的送风天花，用以将洁净的空气送向手术台的台面，结合手术室四周墙壁下端的出风口，形成一种由手术区域中央向手术室四周的净化气流，防止病菌和灰尘在手术区域留存，降低伤口的感染率。目前，大多数无影灯的灯头均为圆盘状且面积较大，其机械悬挂结构也较为笨重，这一问题会导致送风天花送入的洁净气流受到干扰，而不能直接到达手术区域，从而在手术台上方区域形成涡流。涡流的出现会引起周围手术器械上细菌以及灰尘的运动，降低了手术区域的洁净度，使手术的安全性得不到应有的保障。中国专利101551079提出了一种固定在送风天花四周呈矩形分布的手术照明灯，此种排布提高了手术室的净化效果，省去了手术灯的悬挂系统，节约了手术室空间。但是由于每一个照明灯在安装前均需要在天花板上开槽，导致安装不变，不利于手术室的二次改造。另外，由于该系统每个灯头的位置固定，只能进行俯仰和水平旋转的调节，手术台同一位置的无影率相同（无影率是指有遮挡和无遮挡时特定位置的光照度比，对于手术灯而言，无影率越高约好），不能保证所有的手术部位都能满足照明要求。

目前，手术室中大多采用卤素灯作为无影灯光源，卤素灯的发热量较高，会使手术创面水分减少甚至灼伤，不利于手术的进行和术后伤口的愈合。另外，卤素灯的固定色温在4100K左右，这一色温能够满足医生实施手术的基本需求，但是其并不能使所有的病灶组织达到理想的分辨率和对比度。因此，人们采用在光源前置透镜或者反射碗表面镀膜办法，增加出射光线中蓝光的比例，减少红光的比例，从而达到提升色温目的。但是，这一方式无疑大大降低了无影灯的光能利用率，并且会另外加重无影灯的散热负担。随着半导体技术的发展，一些无影灯开始采用LED作为光源，这一改变不仅解决了传统无影灯发热量大、寿命短、能耗高等的缺点，而且可以轻易的实现色温可调和光谱可控。现有的LED无影灯主要是通过改变不同颜色LED的亮度去实现色温调节（例如中国专利201010618747.5），但是由于LED是分离排布的，对于手术台面的同一位置，不同颜色的LED发出的光线入射角均不同，当这些光线遇到手术刀或者创面等障碍物时，周围就会出现彩色的影子，影响手术组织的分辨率，并且会导致医生视觉疲劳。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中无影灯机械悬挂机构破坏净化空气流动，影响手术室净化效果以及现有专利中天吊式无影灯安装不便和无影率固定的缺点，提供一种光谱可调且不存在彩色影子的LED无影灯。

本发明为了解决其技术问题而采取的方案如下：

天吊式LED多光谱无影灯系统包括矩形导轨、无影灯灯头、送风天花、手术台；手术台上方设有矩形导轨、送风天花，矩形导轨、送风天花固定在天花板上，送风天花设置在矩形导轨的内侧，矩形导轨上设有多个无影灯灯头。

所述的矩形导轨每边设有5～8个，且各边上灯头的个数相等。

所述的无影灯灯头包括第一LED灯珠~第五LED灯珠、自由曲面准直透镜、第一二向合色镜和第二二向合色镜。

所述的第一LED灯珠~第五LED灯珠的单颗功率为1W~3W，其中第一LED灯珠的颜色为中性白，第二LED灯珠~第五LED灯珠的颜色顺次为红色、青色、绿色、蓝色。

所述的第一二向合色镜内设有第一镀膜面和第二镀膜面，第二二向合色镜内设有第三镀膜面和第四镀膜面。

所述的自由曲面准直透镜的制作方法包括如下步骤：

步骤一：设计出用于点光源准直的自由曲面透镜初始结构，该自由曲面透镜的折射面的面型由如下公式确定：

反射面的面型由如下公式确定：

其中，z为光线传播方向z轴的坐标，ω为入射光线经折射面折射或反射面反射后对应光线与z轴的夹角，平行光即ω = 0，h为光源离折射面顶点的距离，d为折射面顶点与坐标原点之间的距离，R1为透镜下端面的半口径，n为透镜折射率，θ为入射光线与z轴的夹角，对于折射面公式，θ的取值范围是[ 0, )；对于反射面公式θ，的取值范围是[，π/2]，其中是折射面所能收集光线的最大角度；

步骤二：模型参数化，首先，折射面曲线AB上的待优化数据点由如下等式确定：