專利名稱：由周圍空氣冷卻的發(fā)光器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光器械，特別是涉及一種改進(jìn)的由周圍空氣冷卻的高亮度發(fā)光器械。
在進(jìn)行視覺檢查的許多情況下，都要求持續(xù)地使用光源，足以照亮所要檢查的區(qū)域。一些可為檢查或檢驗(yàn)提供照明的手持式醫(yī)用和牙科光源是眾所周知的，并且已使用多年。這種裝置的具體例子包括檢眼鏡、檢耳鏡、視網(wǎng)膜鏡，以及其它類似的器械。在這些手持式裝置中，光源通常是裝在手柄里面的。把燈泡裝在器械里面是有好處的，否則若將燈光裝在遠(yuǎn)處，就需要采用光導(dǎo)纖維這樣的傳導(dǎo)裝置將光引到所需的位置。雖然遠(yuǎn)處光源易于冷卻，但它通常帶來(lái)僵硬的光纖纜，從而明顯地限制了器械的靈活性并增大了器械的制造成本。
近來(lái)，已經(jīng)開發(fā)了象鹵素或氪氣燈泡這樣高光強(qiáng)的光源，用它們?yōu)槭殖质窖揽坪歪t(yī)用器械提供更強(qiáng)的照明。它們的光強(qiáng)度一般比同等尺寸的普通真空燈泡高2-3倍，極大地提高了這些器械的性能。另外，對(duì)于真空燈泡來(lái)說(shuō)，隨著它的使用時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)由于鎢粒沉積到燈殼上而使發(fā)光的數(shù)量和質(zhì)量逐漸地退化。然而，鹵素?zé)粼谄湔麄€(gè)壽命期間都可以提供較為穩(wěn)定的發(fā)光光通量及其質(zhì)量，其部分原因是它的極高的燈殼表面溫度(250-300℃)會(huì)使沉積在燈殼上的鎢粒蒸發(fā)并重又沉積在鎢絲上。
然而遺憾的是，高光強(qiáng)燈泡產(chǎn)生的這種高熱通常會(huì)給手持式器械帶來(lái)其它問(wèn)題。顯然，手柄里聚集的執(zhí)量會(huì)使器械的使用者感到不適。隨著器械工作周期的延長(zhǎng)，這個(gè)問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。有些牙科或外科手術(shù)需要長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)使用手持式器械，例如使用一個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)。其它與熱量有關(guān)的因素影響這些器械的問(wèn)題包括使燈泡和器械材料加速退化，對(duì)器械施用到病人所造成潛在的傷害。
在光有技術(shù)中已多次指出使用高光強(qiáng)燈泡的手持式器械內(nèi)的聚熱問(wèn)題。美國(guó)專利第4，334，863;4，477，252和5，033，960號(hào)都提出了解決牙科器械手柄內(nèi)產(chǎn)生熱問(wèn)題的具體方案。美國(guó)專利第4，334，863和4，477，252號(hào)各提出一種牙科機(jī)頭，其中利用空氣驅(qū)動(dòng)機(jī)頭并冷卻由裝在機(jī)頭內(nèi)的光纖系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。而美國(guó)專利第5，033，960則提出這樣一種裝置，它將牙科機(jī)頭內(nèi)的排氣側(cè)向引到燈座上，以冷卻用于光纖系統(tǒng)中的燈泡。
與使用手持式醫(yī)用和牙科器械有關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是污染問(wèn)題。眾所周知，在醫(yī)療和治牙過(guò)程中必須要嚴(yán)加注意，以防疾病的交叉感染。許多嚴(yán)重的疾病，包括肝炎和致命的愛茲病，都能通過(guò)交叉感染而被傳染上。最有效的控制交叉感染的措施就是對(duì)所用的醫(yī)療器械都進(jìn)行消毒。對(duì)這類器械的常用消毒方法就是高壓消毒。高壓消毒過(guò)程要求將器械置于250°F的高壓蒸汽下蒸煮一段時(shí)間。出現(xiàn)于發(fā)光器械中的一個(gè)潛在的問(wèn)題就是高壓消毒后殘留有濕氣，它可造成器械使用時(shí)會(huì)發(fā)生電路短路。因此，重要的一點(diǎn)就是要對(duì)器械中的電路做適當(dāng)?shù)拿芊?，以防污染物和高壓消毒蒸汽進(jìn)入并接觸電路。
但是，雖然對(duì)器械中的電路部分密封可防止它接觸濕氣，而與此同時(shí)這種密封也就把熱量封閉在這部分里面。這樣就必然要使器械有適當(dāng)?shù)纳崮芰Α?br> 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供這樣一種高性能的手持式器械，它具有散去由高光強(qiáng)光源產(chǎn)生的大部分熱量的能力，并且在使用期間不會(huì)產(chǎn)生握持時(shí)的不適感。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種帶有手柄的器械，它不會(huì)明顯地過(guò)熱，不會(huì)使零部件和/或材料由此而老化失效。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供這樣一種帶有手柄的器械，它不需要用壓縮空氣、液體或風(fēng)扇來(lái)冷卻。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種被設(shè)計(jì)成可由使用者得心應(yīng)手操縱的發(fā)光器械。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的發(fā)光器械，它能成本低地制造，并且能用醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的常用消毒方法進(jìn)行有效的消毒。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的高光強(qiáng)發(fā)光器械的一個(gè)平面圖。
圖2是圖1所示器械主體的縱斷面圖。
圖3是圖1所示器械沿線3-3所截的橫斷面圖。
圖4是圖1所示器械沿線4-4所截的橫斷面圖。
圖5是本發(fā)明的另一可選實(shí)施例的局部斷面圖。
現(xiàn)參見圖1，一種高光強(qiáng)發(fā)光器械由標(biāo)號(hào)10總體表示。器械10包括一殼體部件12，一個(gè)前端帽14和一個(gè)后端帽16。后端帽16具有一個(gè)用于連接目的的鋸齒狀環(huán)形表面16a。殼體12和端帽14、16最好由塑料或其他低吸熱材料制成。殼體12的側(cè)壁上開有許多平行通槽或孔17，它們?cè)谄餍?0的兩側(cè)成兩排布置。在器械10的前端插有一個(gè)鏡子18，鏡子18具有一個(gè)柄部18a。鏡子18具有美國(guó)專利US5，139，421所述的形式。在鏡子18的位置上，可以結(jié)合器械10使用各種光導(dǎo)元件，如透光件等。最后，一根帶有兩條導(dǎo)線20a和20b的電纜20由線套22插入后端帽16，以提供操作器械10的動(dòng)力。
從圖2中可清楚地看到器械10的內(nèi)部器件。殼體12的前端有一螺紋部分12a以及多個(gè)套爪24(見圖4)，而殼體12的后端有一外伸的環(huán)形表面12b。前端帽14具有一個(gè)內(nèi)螺紋部分14a，它與殼體12的外螺紋部分12a相嚙合。當(dāng)把鏡子18(或任何傳光器件)插入殼體12端部時(shí)，利用相配螺紋部分14a和12a將端帽14擰到殼體12上，使套爪24緊緊抱住鏡子18的柄部18a，從而將鏡子18固定到器械10的殼體12中。這樣在使用器械10時(shí)，可以容易地更換各種相應(yīng)器具。
一個(gè)散熱器30裝在殼體12的中部，它具有一個(gè)前端30a和一個(gè)擴(kuò)口的后端30b。主體12內(nèi)圍繞散熱器30的空間區(qū)域構(gòu)成周圍空氣腔31。散熱器30是個(gè)管形件，它由象鋁或銅(它們具有高的傳熱系數(shù))這樣的傳熱材料制成。一個(gè)導(dǎo)光棒32設(shè)置在散熱器30的前端中，此棒由適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑，如耐高溫膠，或通過(guò)壓配合牢固地裝在散熱器30內(nèi)(見圖3)。在散熱器30的后端中裝有一個(gè)燈具組件34。燈具組件34具有一個(gè)螺紋部分34a和一個(gè)環(huán)形槽34b。導(dǎo)光棒32可由高質(zhì)石英玻璃或其它具有高導(dǎo)光能力的材料制成。
散熱器30由一個(gè)支座36固定在殼體12中的適當(dāng)位置上。支座36具有一個(gè)內(nèi)螺紋部分36a，它與燈具組件34的外螺紋部分34a相嚙合。當(dāng)組裝好器械10時(shí)，穿過(guò)端帽16的線套22被固定在支座36中，與燈具組件34接觸。利用相配的螺紋部分36a和34a將支座36擰到燈具組件34的前端部，從而將散熱器30(當(dāng)然還包括燈具組件34和導(dǎo)光棒32)固定到殼體12的后端，而且利用端帽16上的環(huán)形表面16a與殼體12的表面12b的配合，使散熱器30保持在適當(dāng)位置上。散熱器30的前端利用導(dǎo)光棒32與主體12上靠近套爪24的前端內(nèi)表面35的配合固定在適當(dāng)位置上。
電纜20裝在燈具組件34的部分34a中，電纜的導(dǎo)線20a和20b則由耐高溫的常規(guī)裝置分別連到一對(duì)電接頭38a和38b上。一個(gè)高光強(qiáng)燈40連到接頭38a和38b的兩對(duì)應(yīng)端。燈泡40裝在散熱器30中靠近棒32的地方，它具有一個(gè)用于能將光線聚焦進(jìn)入棒32端部的透鏡41。
燈具組件34用封裝化合物或其它耐高溫彈性材料42密封起來(lái)，由此把電纜20，導(dǎo)線20a和20b，接頭38a和38b以及燈泡40全部包在一個(gè)防潮的單元中。這種結(jié)構(gòu)便于在需要時(shí)更換整個(gè)單元。此外，一個(gè)由耐熱材料制成的彈性密封件或密封圈44嵌入到環(huán)形槽34b中，與散熱器30相配合，進(jìn)一步防止?jié)駳馇秩肷崞?0或燈40內(nèi)。
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的發(fā)光裝置的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。再見圖1和圖2，當(dāng)電纜20連到適當(dāng)?shù)碾娫瓷蠒r(shí)，電源通過(guò)導(dǎo)線20a和20b以及接頭38a和38b流動(dòng)，最終流到燈40將它點(diǎn)亮。高強(qiáng)度光穿過(guò)聚焦透鏡41進(jìn)入棒32的端部。由于棒32是由高質(zhì)導(dǎo)光材料制成的，所以燈40發(fā)出的光線基本上都沿導(dǎo)光棒32傳到鏡子18的柄部18a，在這里光線將以美國(guó)專利第5，139，421號(hào)所述的方式做最后的傳輸。任何可選擇的導(dǎo)光裝置，如透光件，都可隨著光線穿過(guò)棒32的前端而發(fā)射出光線。
由于燈40發(fā)出高強(qiáng)度光，所以它也將產(chǎn)生相當(dāng)高的熱量。因?yàn)闊?0裝在散熱器30內(nèi)，所以熱量沿散熱器30的縱軸朝兩個(gè)方向傳導(dǎo)，并且由散熱器30的表面散發(fā)到殼體12中圍繞散熱器30的周圍空氣腔31中。
當(dāng)燈40開始點(diǎn)亮后，殼體12內(nèi)的周圍空氣腔31中的空氣溫度大致與圍繞發(fā)光器械10的環(huán)境溫度相同。隨著燈40的持續(xù)地產(chǎn)生高強(qiáng)光及其熱量(此熱量沿散熱器30傳導(dǎo))，散熱器30的溫度將升到高于殼體12中周圍空氣的溫度。由于散熱器30的熱力性能，使熱量可以從散熱器30傳到殼體12內(nèi)的腔31中的周圍空氣中。隨著腔31內(nèi)的空氣溫度升高，由于較輕的熱空氣上升并取代較重的冷空氣，故會(huì)產(chǎn)生熱流。這樣，如果器械10處于圖1和圖2所示的位置，則殼體12內(nèi)腔31中的受熱空氣將沿箭頭A的方向穿出殼體12中成形的多個(gè)開孔17，進(jìn)入周圍環(huán)境。熱空氣沿箭頭A的方向穿出器械10，使周圍環(huán)境空氣沿箭頭B所示方向(見圖2)從器械10的下側(cè)地入主體2內(nèi)的腔31中。這種由于器械10本身獨(dú)特結(jié)構(gòu)造成的空氣穿過(guò)殼體12的持續(xù)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)地冷卻了器械10，而無(wú)需使用附加的可產(chǎn)生冷卻流體的機(jī)械裝置，這樣就不會(huì)增加器械的復(fù)雜性、制造成本也不會(huì)限制器械的通用性。
現(xiàn)參見圖5，它示出了本發(fā)明的發(fā)光器械的第二個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，相同的部件以相同的標(biāo)號(hào)表示。
器械10′與圖1-4所示的器械10基本上是相同的，只是散熱器30′、燈40′和燈具組件34′有所不同。散熱器30′由兩個(gè)部分30a′和30b′組成，這兩部分由耐熱粘結(jié)劑或其它任何適用的連接裝置緊固在一起，確保防潮配合。燈40′是一個(gè)高光強(qiáng)燈，但它不帶燈40所具有的內(nèi)部透鏡。這樣，燈40′發(fā)出的光線是非相干性的，而且沒有聚焦到導(dǎo)光棒32的端部，光線是由燈40′向各個(gè)方向散發(fā)。因此，在散熱器30′的部件30a′的內(nèi)表面上涂了一層反射涂層50，用于聚集這些非相干光束，并且把它們聚焦到導(dǎo)光棒32的端部。一層反射涂層52涂在散熱器30′的部分30b′的端部，用于將那些設(shè)有對(duì)準(zhǔn)棒32端部的光束反射回反射涂層50，然后再由涂層50將它們聚焦在棒32的端部。這種利用反射面將非相干光束聚焦到導(dǎo)光棒中的結(jié)構(gòu)，使它能有效地使用不帶末端透鏡的高光強(qiáng)燈。
圖5所示的實(shí)施例使用了一個(gè)單件模制燈具組件34′，它由耐高溫的彈性材料制成，將電纜20、導(dǎo)線20a和20b、以及接頭38a和38b封裝成一個(gè)整體單元。組件34′有一個(gè)環(huán)形凸邊34b′，用在散熱器30′內(nèi)構(gòu)成一個(gè)有效的密封，以防潮氣進(jìn)入。組件34′用后端帽16′保持就位在器械10′中，后端帽16′具有一個(gè)可與主體12′的螺紋部分12b′相嚙合的螺紋部分16a′。
在上述說(shuō)明以及在下面的權(quán)利要求中，方向術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”等，都是為清楚起見以圖面為基準(zhǔn)的。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，本發(fā)明的裝置在使用期間可以處于任何位置，這完全取決于應(yīng)用情況。
雖然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和說(shuō)明，但可以理解，本發(fā)明并不局限于任何一種特定的實(shí)施例，可以在不超出所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍和構(gòu)思的情況下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變。例如，散熱器的外表面可制成帶槽或帶翼片的形式，以增加散熱器與周圍空氣的表面接觸面積，從而提高散熱器的散熱能力。此外，所用的光源也可以適用于手持式器械的激光發(fā)生器。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器械，它包括一個(gè)殼體；一個(gè)裝在所述殼體中帶有一個(gè)光源的部件；用于使所述殼體內(nèi)部與圍繞所述殼體的外部大氣進(jìn)行空氣流通的通風(fēng)裝置，它穿過(guò)所述殼體；從而，由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述部件散發(fā)到所述殼體的內(nèi)部，并通過(guò)所述通風(fēng)裝置傳遞到所述外部大氣中。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述部件是與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件包括一個(gè)散熱器。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的器械，其中所述散熱器由一個(gè)鋁制圓筒構(gòu)成。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3的器械，其中所述光源包括一個(gè)高光強(qiáng)光源。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5的器械，其中所述光源是鹵燈。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件還包括一個(gè)用于從所述器械傳遞光線的導(dǎo)光棒，所述導(dǎo)光棒靠近所述光源。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7的器械，其中所述光源包括一個(gè)用于將光線引入所述導(dǎo)光棒的聚焦透鏡。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述殼體由低吸熱材料制成。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件是利用一個(gè)耐熱材料制成的密封與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述通風(fēng)裝置包括多個(gè)沿所述殼體設(shè)置的孔。
12.一種手持式發(fā)光器械，它包括一個(gè)殼體，它有一個(gè)發(fā)光的前端和一個(gè)后端;一個(gè)與所述殼體內(nèi)部熱力隔絕的空心部件，它沿著所述殼體的前端至后端設(shè)置在所述殼體中;一個(gè)設(shè)置在所述部件中的光源;一個(gè)導(dǎo)光棒，它設(shè)置在所述部件中并位于所述光源和所述殼體的前端之間;用于通過(guò)所述殼體使所述殼體內(nèi)部與圍繞所述殼體的大氣空氣流通的通風(fēng)裝置;和用于啟動(dòng)所述光源的裝置;這樣，當(dāng)所述光源啟動(dòng)時(shí)，光線從所述光源經(jīng)所述導(dǎo)光棒傳遞，并傳到所述殼體的發(fā)光的前端;而由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述部件散發(fā)出去，并通過(guò)所述通風(fēng)裝置散發(fā)到所述周圍大氣中，由此冷卻所述器械。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件是一個(gè)散熱器，而所述光源是一個(gè)高光強(qiáng)燈。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件是利用一個(gè)位于所述部件和所述殼體后端之間的彈性密封與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的器械，其中所述部件包括一個(gè)由傳熱材料制成的圓筒形散熱器。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述通風(fēng)裝置包括多個(gè)沿所述殼體設(shè)置的孔。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件包括一個(gè)包含所述光源的第一部分和一個(gè)包含所述導(dǎo)光棒的第二部分，所述第一和第二部分相連。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求16的器械，其中所述孔從所述殼體前端到所述殼體后端以多排的形式設(shè)置。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，它還包括一個(gè)光線引導(dǎo)裝置，此裝置設(shè)置在所述殼體前端靠近所述導(dǎo)光棒的地方。
20.一種發(fā)光器械，它包括一個(gè)殼體，它具有一個(gè)發(fā)光的前端和一個(gè)后端;一個(gè)空心管形部件，它沿所述殼體的前端與后端設(shè)置在所述殼體中;一個(gè)設(shè)置在所述管形部件中的光源;和多個(gè)成形在所述殼體上的孔;從而，由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述管形件散發(fā)到圍繞所述管形件的所述殼體內(nèi)部，并且借助由熱量增高所產(chǎn)生的熱流通過(guò)所述殼體上的孔散發(fā)出去。
全文摘要
一種由周圍空氣冷卻的高亮度發(fā)光器械，其中燈裝在位于一殼體內(nèi)的一個(gè)散熱器中，該殼體上具有多個(gè)圍繞散熱器的通風(fēng)孔。在器械用時(shí)，燈產(chǎn)生的熱量沿著散熱器傳遞，并散發(fā)到圍繞散熱器的腔室中，進(jìn)而經(jīng)通風(fēng)孔散到周圍大氣中，這樣與冷熱空氣交換形成熱流。
文檔編號(hào)A61B19/00GK1100620SQ94108220
公開日1995年3月29日 申請(qǐng)日期1994年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月9日
發(fā)明者格里格里·R·弗德伯 申請(qǐng)人:格萊格實(shí)驗(yàn)室公司