專利名稱:Led手術(shù)無(wú)影燈用透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及ー種醫(yī)用手術(shù)無(wú)影燈,更具體地說(shuō),涉及ー種LED手術(shù)無(wú)影燈用的透鏡。
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)能燈或鹵素?zé)糇陨泶嬖诘南忍烊毕荩黔h(huán)形節(jié)能燈或鹵素?zé)舻纳?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,但是,由于LED本身的發(fā)光特性,僅僅使用LED本身所發(fā)出的光線是無(wú)法滿足手術(shù)中對(duì)于照射光斑的要求的,因此,必須在LED光源外配置二次光學(xué)透鏡,來(lái)對(duì)LED所發(fā)出的光線進(jìn)行重新分配和引導(dǎo),以達(dá)到使用的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題,提供ー種LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,能夠達(dá)到手術(shù)無(wú)影燈使用中的對(duì)照射光斑和照度分布要求,且光線利用率高,滿足各種類型的LED光源。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,所述透鏡呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體,包括一個(gè)透鏡安裝底面,在所述透鏡安裝底面上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑,該凹坑的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的入射面,還包括形成光線出射面的外表面,其特征在于,在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上,透鏡的入射截面是由第一折射線和第二折射線相接形成,透鏡的出射截面是由第四折射線和第五折射線相接形成;其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第五折射線折射出來(lái),第二折射線上的出射光線先經(jīng)第三全反射線反射,全部反射光線再經(jīng)第四折射線折射出來(lái);第三全反射線的一端與第四折射線連接,第三全反射線的另一端通過(guò)ー個(gè)非通光線與第二折射線連接;所述非通光線所在的非通光面位于所述透鏡安裝底面所在的平面內(nèi),所述第二折射線與安裝底部相交,所述第五折射線與光軸相交。在所述透鏡的旋轉(zhuǎn)截面上,所述第二折射線位于所述安裝底部上的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的點(diǎn)與光軸的距離大,所述第二折射線上最遠(yuǎn)離所述安裝底部的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的點(diǎn)與光軸的距離小。在所述旋轉(zhuǎn)截面上,所述第三全反射線上最接近光軸的點(diǎn)的反射光線經(jīng)過(guò)第四折射線與第五折射線的連接點(diǎn),且該入射光線和反射光線之間的夾角a彡2arCsin(l/n),其中n是透鏡的折射率。所述第一折射線、第三全反射線、第四折射線以及第五折射線分別為平滑的曲線,所述第二折射線為直線。相對(duì)于安裝底面來(lái)說(shuō),所述第一折射線呈凸弧線,所述第四折射線呈凹弧線,所述第五折射線呈凸弧線。所述不通光面為磨砂型表面。所述透鏡采用折射率為I. 3~4. 2之間的透明材料。本發(fā)明技術(shù)方案,采用折射面和全反射面相結(jié)合,并且不同的折射面被分配不同的LED發(fā)光角范圍發(fā)射的光線,滿足無(wú)影燈在被照面上所照射的光斑大小和形狀以及照度分布的特殊要求。第一折射線與光軸相交,第二折射線與安裝底部相交,即在透鏡過(guò)光軸的一個(gè)截面上,對(duì)光源在180度范圍內(nèi)發(fā)出的光線均能利用,因此適用于任何類型和品牌的LED光源,不會(huì)造成光線的浪費(fèi),光線利用率非常高。為了使透鏡在制作時(shí)拔膜方便,在透鏡的旋轉(zhuǎn)截面上,使第二折射線位于安裝底部上的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的點(diǎn)與光軸的距離大,第二折射線上最遠(yuǎn)離安裝底部的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的
點(diǎn)與光軸的距離小。并且為了使第三全反射線上的所有入射光線均反射出來(lái),第三全反射線上最接近光軸的點(diǎn)的反射光線經(jīng)過(guò)第四折射線與第五折射線的連接點(diǎn),且該入射光線和
反射光線之間的夾角ct彡2arcsin(l/n),其中n是透鏡的折射率。
圖I是本發(fā)明所公開透鏡的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I所示透鏡的ー個(gè)旋轉(zhuǎn)截面;
圖3是圖2所示旋轉(zhuǎn)截面上光線走向示意 圖4是圖I所示透鏡過(guò)光軸的ー個(gè)截面。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方法做一詳細(xì)的描述
圖I 圖4所示,本發(fā)明所公開的LED手術(shù)無(wú)影燈用的透鏡,呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。該透鏡包括一個(gè)安裝底面,在安裝底面上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑10,該凹坑10的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的入射面。如圖2所示,在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上,透鏡的入射截面是由第一折射線I和第二折射線2相接形成。透鏡的出射截面是由第四折射線4和第五折射線5相接形成。如圖3所示,第一折射線I上的全部出射光線僅經(jīng)第五折射線5折射出來(lái),第二折射線2上的出射光線先經(jīng)第三全反射線3反射,全部反射光線再經(jīng)第四折射線4折射出來(lái)。第三全反射線3的一端與第四折射線4連接,第三全反射線的另一端通過(guò)ー個(gè)非通光線6與第二折射線2連接,該非通光線6所在的非通光面位于透鏡安裝底面所在的平面內(nèi)。第二折射線2與安裝底部相交,第五折射線5與光軸L相交。如圖2所示,第二折射線2位于安裝底部上的點(diǎn)與光軸L的距離較第二折射線2上其他的點(diǎn)與光軸L的距離大,第二折射線2上最遠(yuǎn)離安裝底部的點(diǎn)與光軸L的距離較第二折射線2上其他的點(diǎn)與光軸L的距離小。這種結(jié)構(gòu)有利于透鏡制作過(guò)程中拔模方便。圖3所示是在旋轉(zhuǎn)截面上的光線走向圖,第三全反射線3上最靠近安裝底面的點(diǎn)d的反射光線經(jīng)過(guò)第四折射線4與第五折射線5的連接點(diǎn)f,且在點(diǎn)d的入射光線Cd和反射光線df之間的夾角a滿足a彡2arcsin(l/n)(其中n是透鏡的折射率),以使第三全反射線3上的所有入射光線均反射向第四折射線4。圖3所示的光線走向圖示意了第一折射線I上的所有出射光線僅經(jīng)第五折射線5折射出來(lái),第二折射線2的所有出射光線先經(jīng)第三全反射線3反射,所有反射光線再經(jīng)第四折射線4折射出來(lái)。第一折射線I、第三全反射線3、第四折射線4以及第五折射線5分別為平滑的曲線,且相對(duì)于安裝底面來(lái)說(shuō),第一折射線I呈凸弧線,第四折射線4呈凹弧線,第五折射線5呈凸弧線。第二折射線2呈直線。為了避免在第三全反射線3和第四折射線4的連接處出現(xiàn)尖銳的毛刺,在該處采用平滑的直線或弧線7將兩條線連接起來(lái),這樣,在旋轉(zhuǎn)而成立體透鏡形狀時(shí),該邊緣處就形成為平滑的曲面。上述將第二折射線2和第三全反射線3連接起來(lái)的非通光線6所在的非通光面做成磨砂型表面,以減少其對(duì)光線走向的影響。上述具體實(shí)施方式
只是用于說(shuō)明本發(fā)明,并不能用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì) 于在本發(fā)明技術(shù)方案的思想指導(dǎo)下的變形和轉(zhuǎn)換,都應(yīng)該歸于本發(fā)明保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,所述透鏡呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體,包括一個(gè)透鏡安裝底面,在所述透鏡安裝底面上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑,該凹坑的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的入射面,還包括形成光線出射面的外表面,其特征在于,在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上,透鏡的入射截面是由第一折射線和第二折射線相接形成,透鏡的出射截面是由第四折射線和第五折射線相接形成;其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第五折射線折射出來(lái),第二折射線上的出射光線先經(jīng)第三全反射線反射,全部反射光線再經(jīng)第四折射線折射出來(lái);第三全反射線的一端與第四折射線連接,第三全反射線的另一端通過(guò)ー個(gè)非通光線與第二折射線連接;所述非通光線所在的非通光面位于所述透鏡安裝底面所在的平面內(nèi),所述第二折射線與安裝底部相交,所述第五折射線與光軸相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,在所述透鏡的旋轉(zhuǎn)截面上,所述第二折射線位于所述安裝底部上的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的點(diǎn)與光軸的距離大,所述第二折射線上最遠(yuǎn)離所述安裝底部的點(diǎn)與光軸的距離較第二折射線上其他的點(diǎn)與光軸的距離小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,在所述旋轉(zhuǎn)截面上,所述第三全反射線上最接近光軸的點(diǎn)的反射光線經(jīng)過(guò)第四折射線與第五折射線的連接點(diǎn),且該入射光線和反射光線之間的夾角a彡2arCsin(l/n),其中n是透鏡的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,所述第一折射線、第三全反射線、第四折射線以及第五折射線分別為平滑的曲線,所述第二折射線為直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,相對(duì)于安裝底面來(lái)說(shuō),所述第一折射線呈凸弧線,所述第四折射線呈凹弧線,所述第五折射線呈凸弧線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,所述不通光面為磨砂型表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,其特征在于,所述透鏡采用折射率為I.3~4. 2之間的透明材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種LED手術(shù)無(wú)影燈用透鏡,呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體,在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上,透鏡的入射截面是由第一折射線和第二折射線相接形成,透鏡的出射截面是由第四折射線和第五折射線相接形成;其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第五折射線折射出來(lái),第二折射線上的出射光線先經(jīng)第三全反射線反射,全部反射光線再經(jīng)第四折射線折射出來(lái);第三全反射線的一端與第四折射線連接,第三全反射線的另一端通過(guò)一個(gè)非通光線與第二折射線連接。該透鏡能夠達(dá)到手術(shù)無(wú)影燈使用中對(duì)照射光斑和照度分布的要求,且光線利用率高,滿足各種類型的LED光源。
文檔編號(hào)F21W131/205GK102865548SQ20121031353
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者周士康, 李晟, 韓紅梅, 陳琮 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