專(zhuān)利名稱(chēng)：可變光斑led無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)影燈的設(shè)計(jì)方法，更具體地說(shuō)，涉及ー種光斑大小可以變化的LED無(wú)影燈的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
無(wú)影燈是用來(lái)照明外科手術(shù)部位不可缺少的重要設(shè)備。目前手術(shù)燈一般都采用環(huán)形節(jié)能燈或鹵素?zé)?，但隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是高亮度白光LED的發(fā)展，LED無(wú)影燈徹底解決了環(huán)形節(jié)能燈自身存在的先天缺陷，是環(huán)形 節(jié)能燈的升級(jí)換代產(chǎn)品。手術(shù)無(wú)影燈要求能以最佳深度和角度觀察手術(shù)部位，可變光斑比固定光斑更適合手術(shù)需求。但通常手術(shù)無(wú)影燈由于照明深度的問(wèn)題不適宜調(diào)節(jié)光斑大小，就算調(diào)也是調(diào)節(jié)范圍很小。目前，國(guó)內(nèi)的無(wú)影燈都不具備可變光斑的功能。LED光源作為新興光源應(yīng)用于手術(shù)無(wú)影燈領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)無(wú)影燈可以解決可變光斑的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)光斑可變，可以采用調(diào)節(jié)透鏡離開(kāi)LED的距離的方式，但變化量小，結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)難，且要求精度高。或者采用多種透鏡分別開(kāi)啟的方式，但勢(shì)必造成成本高、效率低、且不能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。同時(shí)，按照LED無(wú)影燈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的要求，在光斑變化過(guò)程中，應(yīng)該滿足在照度為中心照度的1/2和1/10、離開(kāi)光源距離Im處的光斑直徑的大小D50和DlO之間滿足標(biāo)準(zhǔn)D50彡c*D10的要求，c為可變系數(shù)且O. 5彡c彡I。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在數(shù)學(xué)平臺(tái)上編寫(xiě)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，從而使設(shè)計(jì)過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單和方便，滿足標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際使用中的要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，該無(wú)影燈主要由ー個(gè)中心光源模塊以及外圍多個(gè)相同的圍成圈的光源模塊組成，該方法用于在沿徑向移動(dòng)外圍光源模塊的光斑以實(shí)現(xiàn)燈具的總光斑尺寸變化過(guò)程中，始終能夠滿足無(wú)影燈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體步驟如下
1)、構(gòu)建單個(gè)光源模塊形成的單光斑照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型；
在離開(kāi)光源距離Im處，其照度是中心照度的1/2和1/10處的光斑直徑大小分別設(shè)為D50和DlO，上述數(shù)學(xué)模型能夠滿足無(wú)影燈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中D50 ^ c* DlO的要求，其中c為可變系數(shù)，且O. 5彡c^l；
2)、以上述中三個(gè)中心位于同一直線的單光斑數(shù)學(xué)模型來(lái)構(gòu)建三光斑的照度分布數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型中，三個(gè)單光斑通過(guò)沿徑向移動(dòng)和疊加來(lái)代表無(wú)影燈在光斑變化過(guò)程中的總照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型；
3)、將步驟I)中的中心光源模塊光斑的照度分布作為燈具在最小光斑時(shí)的照度分布；
4)、用步驟1)、2)的數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算不同系數(shù)C、不同移動(dòng)量Xe時(shí)的總光斑的變化；5)、根據(jù)步驟4)中總光斑的變化，確定在滿足設(shè)定的照度均勻度、加工エ藝以及實(shí)際使用要求時(shí)的單光斑大小DlO、形狀c和沿徑向的最大移動(dòng)量xc，從而得到總光斑尺寸的可變范圍。所述步驟I)中構(gòu)建單個(gè)光源模塊的光斑照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型的方法是，構(gòu)建
單光斑照度分布函數(shù)
權(quán)利要求
1.可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，該無(wú)影燈主要由ー個(gè)中心光源模塊以及外圍多個(gè)相同的圍成圈的光源模塊組成，其特征在于，該方法用于在沿徑向移動(dòng)外圍光源模塊的光斑以實(shí)現(xiàn)燈具的總光斑尺寸變化過(guò)程中，始終能夠滿足無(wú)影燈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的要求，具體步驟如下 1)、構(gòu)建單個(gè)光源模塊形成的單光斑照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型； 在離開(kāi)光源距離Im處，其照度是中心照度的1/2和1/10處的光斑直徑大小分別設(shè)為D50和DlO ,上述數(shù)學(xué)模型能夠滿足無(wú)影燈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中￡)50 ^ c* DlO的要求，其中c為可變系數(shù)，且O. 5彡c^l； 2)、以上述中三個(gè)中心位于同一直線的單光斑數(shù)學(xué)模型來(lái)構(gòu)建三光斑的照度分布數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型中，三個(gè)單光斑通過(guò)沿徑向移動(dòng)和疊加來(lái)代表無(wú)影燈在光斑變化過(guò)程中的總照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型； 3)、將步驟I)中的中心光源模塊光斑的照度分布作為燈具在最小光斑時(shí)的照度分布； 4)、用步驟1)、2)的數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算在不同系數(shù)C、不同移動(dòng)量Xe時(shí)的總光斑的變化； 5)、根據(jù)步驟4)中總光斑的變化，確定在滿足設(shè)定的照度均勻度、加工エ藝以及實(shí)際使用要求時(shí)的單光斑大小￡)10、形狀c和沿徑向的最大移動(dòng)量xc，從而得到總光斑尺寸的可變范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟O中構(gòu)建單個(gè)光源模塊的光斑照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型的方法是，構(gòu)建單光斑照度分布函
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，其特征在干，所述步驟2)中總照度分布的ニ維數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)方法是，構(gòu)建總光斑照度分布函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述無(wú)影燈由ー個(gè)中心光源模塊以及六個(gè)圍成ー圈的外圍光源模塊組成，且中心光源模塊與外圍光源模塊的發(fā)光強(qiáng)度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括一驗(yàn)證方法，具體如下 a)、構(gòu)建可變光斑無(wú)影燈中的多個(gè)單光斑照度分布的三維數(shù)學(xué)模型，采用構(gòu)建單光斑照度分布函數(shù)
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述無(wú)影燈由ー個(gè)中心光源模塊以及個(gè)相同的圍成ー圈的外圍光源模塊組成，且中心光源模塊與外圍光源模塊的發(fā)光強(qiáng)度不同，滿足
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種可變光斑LED無(wú)影燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方法，用于在移動(dòng)外圍光源模塊以實(shí)現(xiàn)光斑變化過(guò)程中，始終能夠滿足無(wú)影燈的標(biāo)準(zhǔn)要求，通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)建立單光斑照度分布以及單光斑在疊加和移動(dòng)過(guò)程中隨其形狀和移動(dòng)量而變時(shí)的總光斑照度分布的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的照度均勻度、加工工藝以及實(shí)際使用要求時(shí)的單光斑大小、形狀和最大移動(dòng)量，確定單光斑的照度分布、移動(dòng)量以及總光斑的可變范圍。本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在數(shù)學(xué)平臺(tái)上編寫(xiě)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，使設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單和方便。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102661577SQ20121016592
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者周士康, 陳必壽, 陳琮, 韓紅梅 申請(qǐng)人:上海三思電子工程有限公司, 上海三思科技發(fā)展有限公司, 嘉善三思光電技術(shù)有限公司