專利名稱：裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊，尤指一種適用于醫(yī)學(xué)診斷或治療照明器具內(nèi)之LED光源模塊，令其中自LED芯片發(fā)出之光線具有高演色性、定向投照及低損耗之特性，俾利醫(yī)學(xué)診斷或治療之順利進(jìn)行且降低能源使用之費(fèi)用者。
背景技術(shù)：
按，一股用于醫(yī)學(xué)診斷或治療之照明產(chǎn)業(yè)于追求高亮度之同時(shí)，尚須維持高演色性以利辨識(shí)細(xì)胞組織間之細(xì)微差異，故無法以單波長LED芯片封裝元件取代傳統(tǒng)鹵素?zé)襞葑鰹獒t(yī)學(xué)診斷或治療照明用之光源，而必須采用具有全可見光波域之高演色性LED芯片封裝元件，但由于高演色性LED芯片封裝元件內(nèi)之螢光粉會(huì)導(dǎo)致發(fā)光效率僅約為單波長LED 芯片封裝元件之一半，因此當(dāng)今使用LED芯片封裝元件做為醫(yī)學(xué)診斷或治療照明用光源之主要理由，乃30，000小時(shí)之LED芯片封裝元件壽命為1，000小時(shí)之鹵素?zé)襞輭勖?0倍， 可以大幅降低醫(yī)學(xué)診斷或治療照明設(shè)備之使用成本，應(yīng)用高演色性LED芯片封裝元件于醫(yī)學(xué)診斷或治療之照明上，并未獲得較鹵素?zé)襞蒿@著之節(jié)能效果，此乃先前技術(shù)尚待努力突破之處，而醫(yī)學(xué)診斷或治療照明設(shè)備之節(jié)能，除了能節(jié)省本身之耗電量外，亦可以大幅降低冷氣空調(diào)之費(fèi)用，此乃較延長光源壽命更具意義之技術(shù)。于手術(shù)室內(nèi)，一股至少有兩個(gè)各耗能120 150瓦特之手術(shù)燈頭置于執(zhí)刀醫(yī)師之頭部上方約30 40公分處，由于執(zhí)行手術(shù)時(shí)，執(zhí)刀醫(yī)師均配戴有滅菌手套，故無法擦拭汗水以免破壞保持之無菌空間，此外手術(shù)室之冷氣空調(diào)如不夠冷，手術(shù)燈頭之高熱度將影響執(zhí)刀醫(yī)師之手術(shù)進(jìn)行，如稍有不慎將可能導(dǎo)致患者術(shù)后產(chǎn)生并發(fā)癥，嚴(yán)重者甚至死亡，因此手術(shù)室必須將空調(diào)之溫度控制于攝氏15 20度間為妥，需知，浪費(fèi)之能源成本較換購手術(shù)燈之成本高，基于前述原因，提高LED芯片封裝元件其光線能量之使用效率乃采用LED做為醫(yī)學(xué)診斷或治療照明用光源之先前技術(shù)所需努力突破之處。如圖6所示之傳統(tǒng)LED照明模塊，系將一 LED芯片封裝元件10附著于一電路基板 40上，再于該LED芯片封裝元件10之出光方向外側(cè)罩蓋一透鏡30，藉此得利用透鏡30將 LED芯片封裝元件10所產(chǎn)生之光束分為中央與側(cè)向光束，并分別予以導(dǎo)向前方之照明目標(biāo)區(qū)域，基于光線于高折射率之透明材料內(nèi)，其行進(jìn)之距離越長，衰減亦隨之增多，透鏡30于中央靠LED芯片封裝元件10端與出光面端，各有一個(gè)圓柱孔301與圓柱孔302，以減少中央光束于高折射率之透明材料內(nèi)所行進(jìn)距離，透鏡30之全反射曲面A可以攔截LED芯片封裝元件10所產(chǎn)生之側(cè)向光束，并以光線自高密度介質(zhì)進(jìn)入低密度介質(zhì)所產(chǎn)生全反射之物理現(xiàn)象方式，將攔截到之光線反射至照明目標(biāo)區(qū)，由于該全反射曲面A必須與較低密度之空氣相鄰以進(jìn)行全反射，故無法直接于其上增長出固定柱303 (如圖6假想線所標(biāo)示之處)，否則將破壞所攔截到之光線全反射，由此可知，傳統(tǒng)LED照明模塊需另外通過一外罩式之固定件50用以提供透鏡30之精確定位與固定。綜觀此透鏡30之光學(xué)設(shè)計(jì)，LED芯片封裝元件10所產(chǎn)生之側(cè)向光束能量將有顯
3著之耗損，此乃因?yàn)閭?cè)向光束行經(jīng)透鏡內(nèi)部之距離系為中央光束行經(jīng)透鏡材料內(nèi)部之距離 數(shù)倍，且被透鏡30之全反射曲面A攔截之側(cè)向光束其一部分光線將產(chǎn)生折射并穿過透鏡30 而無法以規(guī)劃之全反射角度投射至達(dá)照明區(qū)域，一股習(xí)見之LED芯片封裝元件其發(fā)光角度 約為140度或更大，而中央光束發(fā)光角度B受機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之限制，一股多無法超過60度，其余 均為側(cè)向光束，故當(dāng)側(cè)向光束之能量有顯著耗損時(shí)，傳統(tǒng)LED照明模塊之整體照明效率亦 隨之顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之主要目的，乃在于提供ー種裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明 光源模塊設(shè)計(jì)，主要系使發(fā)光二極管之光源具有高演色性、定向投照及低損耗之特性，俾利 醫(yī)學(xué)診斷或治療之順利進(jìn)行且節(jié)省能源。本發(fā)明之次要目的，乃在于提供ー種裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明 光源模塊設(shè)計(jì)，該模塊包含一具有散熱功能之電路基板、一 LED芯片封裝元件、一分光透鏡 以及一反射元件等構(gòu)件所組成，該LED芯片封裝元件系附著于前述具有散熱功能之電路基 板，令分光透鏡罩蓋于LED芯片封裝元件之出光方向前端，再使反射元件頂壓分光透鏡而 一井定位安裝至電路基板上。為達(dá)上述目的，本發(fā)明排除傳統(tǒng)LED光源透鏡為中央折射且輔以側(cè)面全反射之光 學(xué)設(shè)計(jì)，而改以ー種具有薄壁之分光透鏡而將LED芯片封裝元件所發(fā)出之光源，分為以折 射方式直接投射向照明目標(biāo)區(qū)之中央光束，亦與以折射方式穿出此分光透鏡之向光束，藉 此大幅縮短LED芯片之側(cè)向光束通過高密度透明材料之距離以降低光線能量之損耗，再令 一具有高反射率之曲面反射元件攔截穿過分光透鏡之側(cè)向光束，并將其反射至照明之目標(biāo) 區(qū)，分光透鏡系可被崁入反射元件內(nèi)以利精確定位，并可被反射元件夾于固定LED芯片封 裝元件之電路基板上，因該反射元件系以內(nèi)側(cè)具有高反射率之曲面用以反射所攔截到之光 束，故可于反射元件之外側(cè)曲面上設(shè)置有數(shù)個(gè)用于定位與固定用之固定柱，以與固定LED 芯片封裝元件之電路基板準(zhǔn)確并牢固接合，而不致影響到側(cè)向光束之反射角度，俾令本發(fā) 明可兼顧低光線能量耗損與制造之便利性。


圖1所示為本發(fā)明之組合立體示意圖；圖2所示為本發(fā)明之分解立體示意圖；圖3所示為本發(fā)明之組合剖面示意圖；圖4所示為本發(fā)明之光學(xué)狀態(tài)示意圖；圖5所示為本發(fā)明另ー實(shí)施例之組合剖面示意圖；圖6所示為習(xí)見LED照明模塊之結(jié)構(gòu)剖面示意圖。主要元件符號(hào)說明40——電路基板10——LED芯片封裝元件30——透鏡301——圓柱孔302——圓柱孔303——定位柱A——全反射曲面B——中央光束發(fā)光角度
50—一固定件1—-LED芯片封裝元件
2——-分光透鏡21—一孔穴
211-——中央透鏡212-——環(huán)形透鏡
22—一凸緣3——-反射元件
31—一定位柱32—一反射層
33—環(huán)槽4——-電路基板
41—一反射元件定位孔42—一電路基板固定孔
具體實(shí)施例方式為使貴審查委員了解本發(fā)明之目的、特征及功效，今藉由下述具體之實(shí)施例，并配合所附圖式，針對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)說明如后如圖1與圖2所示，本發(fā)明裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊設(shè)計(jì)，主要系包含一 LED芯片封裝元件1、一分光透鏡2、一反射元件3以及一具有散熱功能之電路基板4等構(gòu)件所組成；其中LED芯片封裝元件1，系采用具有全可見光波域之高演色性LED芯片規(guī)格，其演色性要求需大于或等于85，色溫選擇于3000K 6700K之間(接近自然光之色溫)為較佳；分光透鏡2，如圖2所示，系以高透光率與高折射率之材料制成如凸形薄殼之透明物體，使鏡體于與電路基板4接觸之底端形成一孔穴21，該孔穴21之底部系設(shè)置成一中央透鏡211之型態(tài)，而該孔穴21之側(cè)面亦為一環(huán)形透鏡212并與中央透鏡211相銜接，又使分光透鏡2于與電路基板4接觸之底端外圈具有一環(huán)狀之凸緣22 ；反射元件3，其外型呈一漏斗狀之環(huán)型杯體，于該杯體之外側(cè)有復(fù)數(shù)根定位柱31， 而該杯體于內(nèi)側(cè)表面則鍍?cè)O(shè)有一反射層32，藉由該反射層32以反射所攔截到之光束，另于反射元件3之小口徑端部內(nèi)側(cè)設(shè)置有一階級(jí)狀之環(huán)槽33，使該環(huán)槽33之內(nèi)徑尺寸、形狀與分光透鏡2之凸緣22外徑尺寸、形狀相互匹配；電路基板4，系一供LED芯片封裝元件1組裝定位之基板，該基板系選用鋁合金或陶瓷等具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)之材質(zhì)，且電路基板4于LED芯片封裝元件1之外側(cè)周圍開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)反射元件定位孔41與電路基板固定孔42 ；利用上述構(gòu)件，如圖3所示，令LED芯片封裝元件1附著于電路基板4上特定之位置，再令分光透鏡2罩蓋于LED芯片封裝元件1之出光方向前端，近而使孔穴21可將LED 芯片封裝元件1完全框罩，此時(shí)凸緣22系平貼于電路基板4上，再使反射元件3之環(huán)槽33 扣壓到凸緣22，同時(shí)反射元件3之各個(gè)定位柱31則分別對(duì)應(yīng)穿設(shè)于電路基板4之反射元件定位孔41，至此，令使孔穴21底部之中央透鏡211可導(dǎo)引LED芯片封裝元件1之中央光束向前穿透，而孔穴21側(cè)面之環(huán)形透鏡212則可導(dǎo)引LED芯片封裝元件1之側(cè)向光束向外穿透，以被反射元件3之反射層32所攔截，如此配置即可完成本發(fā)明裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊之組裝結(jié)構(gòu)。再者，本發(fā)明得利用電路基板4上之復(fù)數(shù)個(gè)電路基板固定孔42，而將本發(fā)明予以固定于其它機(jī)構(gòu)件上，并將其以陣列之方式組現(xiàn)，如此即可使每一裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊其照度相加乘，俾利于構(gòu)成醫(yī)學(xué)診斷或治療照明設(shè)備之照明器具。
其次，因本發(fā)明特別將該分光透鏡2之光學(xué)結(jié)構(gòu)予以創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而使分光透鏡2之側(cè)壁厚度減縮，同時(shí)利用側(cè)面環(huán)形透鏡212以導(dǎo)引LED芯片封裝元件1之側(cè)向光束(如圖 4所示)，使側(cè)向光束經(jīng)過分光透鏡2透明材料內(nèi)部之距離大幅縮減并折射至設(shè)置于外側(cè)之反射元件3上，藉此達(dá)到降低光線能量之損耗。而后，本發(fā)明再令一表面鍍?cè)O(shè)有反射層32之反射元件3將分光透鏡2施以抵頂壓掣，并一并固定于電路基板4上，因該反射元件3系利用內(nèi)側(cè)表面之反射層32以反射所攔截到之光束，故當(dāng)可于反射元件3之外側(cè)面設(shè)置定位柱31，該定位柱31不致影響到側(cè)向光束之反射角度，俾令本發(fā)明可兼顧低光線能量耗損與制造之便利性。另言，透過上述分光透鏡2與反射元件3之設(shè)置條件，本發(fā)明亦得將該分光透鏡2 與反射元件3合并成型為單一實(shí)體(如圖5所示)，為此，當(dāng)可將該單一實(shí)體予以應(yīng)用并罩蓋于LED芯片封裝元件1之出光方向，且達(dá)到分光透鏡2與反射元件3個(gè)別具備之作用與功效無虞，特此說明。又者，因本發(fā)明裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊設(shè)計(jì)，主要系應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷或治療之用途，故對(duì)于LED芯片封裝元件1之演色性系要求需大于或等于85，而色溫則選擇于3000K 6700K之間為較佳，例如艾笛森公司(http //www. edison-opto. com. tw/01_led_products_detail. asp ？ sn = 45)所生產(chǎn)之 LED 照明芯片封裝元件，即符合本發(fā)明之需求。本發(fā)明雖藉由上述實(shí)施例清楚描述，但仍可變化其形態(tài)與細(xì)節(jié)，于不脫離本發(fā)明之精神而達(dá)成，并使熟悉此項(xiàng)技藝人士可了解本案上述之較佳實(shí)施例，僅系藉本案原理可具體實(shí)施之方式之一，但并不以此為限制，應(yīng)依本發(fā)明權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。綜上所述，誠可見本發(fā)明針對(duì)裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊設(shè)計(jì)，不僅能達(dá)到預(yù)期令光源具有定向投照之特性，亦可降低LED芯片封裝元件發(fā)光能量之損耗，近而節(jié)省手術(shù)室空調(diào)之使用成本，確已符合專利技術(shù)思想之創(chuàng)作實(shí)屬無疑，惟依法申請(qǐng)發(fā)明，并請(qǐng)惠予詳審并賜予專利，實(shí)感德便。
權(quán)利要求
1.一種裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其主要包含一 LED芯片封裝元件、一分光透鏡、一反射元件以及一電路基板等構(gòu)件所組成，令LED芯片封裝元件附著于電路基板上，其特征在于分光透鏡，系一罩蓋于LED芯片封裝元件出光方向前端之凸形薄殼狀透明物體，鏡體于與電路基板接觸之底端形成一孔穴，孔穴之底部設(shè)置有一中央透鏡，于孔穴的側(cè)面則設(shè)置為一環(huán)形透鏡；反射元件，系設(shè)置于分光透鏡的外圍，其內(nèi)側(cè)表面具有一反射層；電路基板，系一供LED芯片封裝元件組裝定位的基板；利用上述構(gòu)件，令分光透鏡的孔穴將LED芯片封裝元件完全框罩，使孔穴內(nèi)的中央透鏡可供LED芯片封裝元件的中央光束穿射，而孔穴內(nèi)側(cè)面的環(huán)形透鏡則可供LED芯片封裝元件的側(cè)向光束穿射，再藉由分光透鏡外圍反射元件的反射層以攔截穿透環(huán)形透鏡的側(cè)向光束，使攔截到的側(cè)向光束以反射方式向照明目標(biāo)區(qū)投射。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的電路基板于固設(shè)LED芯片封裝元件的外側(cè)周圍開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)定位孔。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，令分光透鏡受反射元件予以定位，并一并被定位且固定于電路基板的定位孔。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，令分光透鏡于靠近LED芯片封裝元件的底端外側(cè)成型有一環(huán)狀的凸緣，而反射元件于靠近電路基板的端部內(nèi)側(cè)設(shè)置有一階級(jí)狀的環(huán)槽，使環(huán)槽與凸緣呈匹配對(duì)應(yīng)狀。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的分光透鏡系以高透光率的材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，令反射元件杯體外側(cè)成型設(shè)有復(fù)數(shù)根定位柱。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，令分光透鏡與反射元件合并成型為單一實(shí)體。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的電路基板系以高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材質(zhì)制成。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材質(zhì)可為鋁合金。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材質(zhì)可為陶瓷。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置于醫(yī)療用照明燈具中的發(fā)光二極管照明光源模塊，其特征在于，所述的LED芯片封裝元件的演色性大于或等于85，色溫于3000K 6700K之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊，主要系包含一具有散熱功能之電路基板、一LED芯片封裝元件、一分光透鏡以及一反射元件等構(gòu)件所組成，該LED芯片封裝元件系附著于前述具有散熱功能之電路基板，令分光透鏡罩蓋于LED芯片封裝元件之出光方向上端，再使反射元件頂壓分光透鏡而一并定位并安裝至電路基板上。藉此，當(dāng)可透過分光透鏡導(dǎo)引LED芯片封裝元件之中央光束向前集中投射，而LED芯片封裝元件之側(cè)向光束可于穿過分光透鏡之后，受反射元件所攔截并向前方反射，使側(cè)向光束得與中央光束并合向前投射，令本發(fā)明裝置于醫(yī)療用照明燈具中之發(fā)光二極管照明光源模塊之出光衰減率大幅降低。
文檔編號(hào)F21V5/04GK102444809SQ201010505739
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者吳偉立, 梁智韋, 蕭德瑛, 詹易修 申請(qǐng)人:安鈦醫(yī)療設(shè)備股份有限公司