燈，尤其是一種手術燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燈(1)，尤其是一種手術燈，用在具有低紊流度置換流(V)天花板(D)(TAV天花板)的手術室中，其具有燈罩(2)和燈(1)所產生的光線的主出射方向(h)。為了減小燈罩(2)后的流向(s)上置換流(V)的負壓區(qū)(Z)的體積，根據本發(fā)明，燈罩(2)在外部具有多個槽狀凹窩(4)。
【專利說明】燈，尤其是一種手術燈
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燈，尤其是一種手術燈，用于具有低紊流度置換流天花板(TAV天花板)的手術室中，其具有燈罩和燈所產生的光線的主出射方向。
【背景技術】
[0002]此類燈眾所周知。在現(xiàn)代手術室中，優(yōu)選地通過沿從天花板至地板的流向將天花板側的層流空氣送入各手術室中生成潔凈環(huán)境、無菌及無塵空氣并避免出現(xiàn)紊流。安裝在TAV天花板與手術臺之間的空氣空間中的手術燈在流向上與后背風面形成流阻，其中，在該后背風面上空氣紊流環(huán)繞手術燈循環(huán)。這些空氣紊流嚴重干擾手術臺所需的潔凈環(huán)境，使顆粒物、細菌及其它類似物質從地面上散布開和/或形成手術臺的環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種通用燈，尤其是一種最大限度降低紊流度的手術燈。
[0004]根據本發(fā)明，該目的通過權利要求1中的特征實現(xiàn)。有利的進一步改進在從屬權利要求中說明。本發(fā)明的目的已通過外部具有多個槽狀凹窩的燈罩實現(xiàn)，槽狀凹窩用于減小燈罩后的流向上置換流的負壓區(qū)的體積。
[0005]由于空氣流過所述槽狀凹窩，圍繞燈罩的邊界層變成紊流邊界層，其中，如果入射氣流基本為層流式的，那么圍繞燈罩的邊界層也基本為層流式的。這是因為氣流流過時凹窩內部產生負壓。結果，氣流導向更靠近燈罩的地方。進一步，降低了燈罩后的流向上的紊流邊界層的置換流的負壓區(qū)的體積。從而送至燈的空氣紊流度顯著降低，也就是說，如果該燈為手術燈，置換空氣的紊流度會大大降低。燈罩后的氣流方向上置換流的負壓區(qū)也被稱作背風區(qū)。通常情況下，特別地，其結構中為清管球狀凹窩，這種凹窩也被稱作小凹坑。這些小凹坑或凹窩像在高爾夫球上一樣相互相鄰布置，此類表面被稱作“有小凹坑的表面”。
[0006]由于這些凹窩或小凹坑，燈罩上的風壓或動壓會降低。降幅可達50%。因此，燈罩區(qū)域中或燈罩后的流向上的層流式氣流會減速至較小的程度，且因此，該層流式氣流可在燈罩下游較大距離的范圍內發(fā)揮置換流的作用。由于流阻降低，用于置換手術區(qū)內循環(huán)空氣所需的置換流流量也會降低，這非常適宜外科醫(yī)生在手術區(qū)開展工作。此外，通過降低置換空氣的流量能夠最大限度地降低外科醫(yī)生在手術區(qū)域工作時患感冒的幾率。為了確保手術區(qū)內能夠充分置換外界空氣，通過強制遵守所規(guī)定的最低置換空氣送風量，可能會對利用上述效果造成制約。優(yōu)選地，為了實現(xiàn)氣流平緩流動，凹窩可具有平滑、無邊緣的內表面。否則就容易產生紊流，而紊流又會導致進氣旋流。從應用流體學角度而言，凹窩最好采用無其它內表面紋理的小凹坑。優(yōu)選地，小凹坑具有平滑的內表面。優(yōu)選地，凹窩為空的小凹坑，即，其內部不設置任何裝置。優(yōu)選地，凹窩與燈罩外側形成的開口的邊緣為圓的。
[0007]凹窩可在燈罩的整個外表面分布。優(yōu)選地，所述凹窩設置于至少一個方向分量指向與主出射方向相反的方向的燈罩外表面區(qū)域內。優(yōu)選地，使用過程中設置于負壓區(qū)內的燈罩外表面的這些區(qū)域為帶有小凹坑的，即，完全被凹窩或小凹坑所覆蓋。在所述外表面區(qū)域內，凹窩還可布置成與主出射方向垂直。
[0008]優(yōu)選地，凹窩至少近乎有規(guī)律地或均勻地分布在燈罩上。凹窩可等間距或彼此相鄰布置。優(yōu)選地，為了對稱地減小置換流的負壓區(qū)體積，建議以適配燈罩的球面幾何形狀的形式布置凹窩。因而，舉例而言，布置在燈罩相同軸向延伸方向上的圓周環(huán)狀區(qū)域內的小凹坑數(shù)目應分別相同。
[0009]為了優(yōu)化該效果，凹窩可按照最大分布密度原則布置在燈罩的外表面上。因此，可在燈罩的外表面上綜合布置凹窩。因此，表面占有率，即分布有小凹坑的表面部分與燈罩整個外表面的比例，可超過50 %，優(yōu)選地，超過60 %、70 %或85 %。
[0010]本文參考了已知的高爾夫球凹窩或小凹坑的分布方式，其中，多個凹窩可采用不同的方式布置。這樣，一個高爾夫球上可采用60個球面三角形以三個不同的小凹坑尺寸、形狀及分布方式布置高達500個小凹坑。鑒于本發(fā)明的燈用于所述凹窩的外表面比所述高爾夫的外表面大，因此可分布更多的凹窩，例如1000及以上。設置于本發(fā)明的燈上的凹窩密度與高爾夫球上的密度相同或者甚至更高。但是，也有可能設置較低的凹窩密度，在這種情況下，凹窩的開口輪廓相應地比高爾夫球上的大。半球形燈罩的外表面上可分布多達250個凹窩。然而優(yōu)選地，一個燈的燈罩外表面上的凹窩數(shù)量應當較少，尤其應當少于50個，優(yōu)選地少于30個或者20個。因此，多個凹窩也可意指低于20個。優(yōu)選地，至少分布有5個凹窩。可能的最佳數(shù)目取決于流動條件、幾何條件及以下比例，如表面占有率、開口邊緣輪廓、凹窩分布及直徑。
[0011]優(yōu)選地，凹窩關于燈罩中心軸對稱布置，尤其是關于主出射方向對稱。優(yōu)選地，至少燈的燈罩關于中心軸軸對稱 。優(yōu)選地，主出射方向與中心軸平行。凹窩還可關于燈罩中心軸非對稱布置，尤其是在燈罩布置凹窩的外表面的某個分區(qū)或某幾個分區(qū)中。因此，舉例來說，可設置關于中心軸不對稱的特別的負壓區(qū)。
[0012]每個凹窩的開口邊緣都可呈圓形，尤其呈環(huán)形或橢圓形或多邊形。具體而言，每個凹窩的內部均為清管球形狀。優(yōu)選地，在考慮了由于燈罩空間彎曲導致球狀變形的情況下，開口邊緣可設置為關于中心軸呈非對稱的形式。
[0013]在從應用流體學角度而言具有良好形狀的燈中，燈罩至少在其用于設置凹窩的外表面的區(qū)域中可為清管球狀，接近半球形狀或球截形狀。此處，燈罩可具有用作光線出射面的剖面。
[0014]在簡化的結構中，燈可配置為單反射的形式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]現(xiàn)在將結合附圖對本發(fā)明的一個實施例進行更詳細的說明。如圖所示:
[0016]圖1為現(xiàn)有技術的燈的側視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的燈的側視圖；
[0018]圖3a和3b分別為不同實施例中燈外表面的放大剪切圖；
[0019]圖4為包括圖2中的燈的手術區(qū)的側視圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1所示為根據現(xiàn)有技術的燈I’的側視圖，圖2、3a和3b所示分別為根據本發(fā)明的燈I的實施例或該實施例的剪切部A。圖4所示為手術區(qū)F，本案例中設有兩個如圖2所示的本發(fā)明的燈I (為了區(qū)分本發(fā)明與現(xiàn)有技術，現(xiàn)有技術的燈I’的每個元件參考數(shù)字均用撇號標記以示區(qū)別)。在所示的實例中，燈1、1’為手術燈，用在具有低紊流氣流的天花板的手術室中，即具有基本為層流式氣流V的天花板(TAV天花板)，如圖4中的實例所示。燈1、I’設有燈罩2、2’，并且沿主出射方向h射出所生成的光線。如圖1和圖2所示，置換流V的流向S與主流向h平行。
[0021]為了降低燈罩2后的流向s上的置換流V的負壓區(qū)Z的體積，根據本發(fā)明的燈I的燈罩2包含根據圖2、3和4的實施例中其外表面3上的多個所謂的小凹坑、槽狀凹窩4，每個都具有平滑無邊緣的內表面，而圖1中所示的根據現(xiàn)有技術的燈I’的燈罩2’則設有平滑的外表面3’。
[0022]一旦層流置換流V送達燈罩2、2’，就生成具有層流式或者至少低紊流度氣流的邊界層5、5’。如果層流置換流抵達設有凹窩的燈I的外表面3，就形成邊界層5，其中沒有出現(xiàn)紊流(未示出)，這是由于這些凹窩4比未設有凹窩的燈I’的邊界層5’要更薄。這種情況的示意圖如圖1和圖2所示，其中，根據圖1的已知的燈I’的邊界層5’的厚度a’大于根據圖2的本發(fā)明的燈I的邊界層5的厚度a。由于凹窩4，本發(fā)明的燈I的邊界層5更加緊鄰燈I的外表面3。
[0023]流向s上燈1、1’的下游，所產生的負壓區(qū)Z、Z’都存在紊流且被層流置換流圍繞。圖1和2中僅通過彎曲的短箭頭示意性地描述了上述情況，其中，方便起見，并未標出從負壓區(qū)Z、Z’過渡至環(huán)境的情況。對比圖1和2表明，現(xiàn)有技術的燈I’的負壓區(qū)Z’的長度大于本發(fā)明的燈I的負壓區(qū)Z的長度。因此，如果置換流V抵達本發(fā)明的燈1，與當該置換流V抵達已知的燈I’時的情 況下負壓區(qū)Z’的體積相比，負壓區(qū)Z相應的體積減小了。
[0024]由于負壓區(qū)Z、Z’中存在紊流，手術區(qū)F在使用中存在顆粒物質、細菌或類似物質散布開或吸入并到達手術區(qū)F或手術臺T的風險。圖4僅示意性和示例性地示出了手術區(qū)F，包括手術臺T，其中，用于排放所述潔凈置換流V的TAV天花板D安裝于手術臺T上方。手術臺T和TAV天花板D之間安裝有兩個根據圖2的本發(fā)明的燈1，用于為手術臺T提供照明，其中，置換流，未在圖中示出，圍繞所述兩個燈I循環(huán)。由于其負壓區(qū)Z(相對于現(xiàn)有技術較小)，大大降低了顆粒物、細菌或類似物散布開和吸入的風險。
[0025]凹窩4在外表面3上的表面分布對邊界層5的厚度a及負壓區(qū)Z的長度I有直接影響，即，表面占有率越高，邊界層5的厚度a越小，且負壓區(qū)Z的長度I越小。因此，此處采用了特別高的表面分布率。在根據圖2的燈I中，這是通過使凹窩4直接毗連相鄰的凹窩4而形成岔口的方式并通過具有三種不同直徑dl、d2和d3的凹窩4實現(xiàn)的。另外，此處的凹窩4呈現(xiàn)出具有圓形開口邊緣6的清管球形狀，以便凹窩4產生的效應與置換流V流經凹窩4的方向無關。
[0026]與此不同的是，根據圖3a和3b中截自外表面3的放大剪切部A所示，燈I的實施例中的凹窩4具有多邊形的開口邊緣6，其中，根據圖3a的燈I的開口邊緣6為五角形，根據圖3b的燈I的開口邊緣6為六角形，各自形成無岔口的蜂窩狀結構。
[0027]在根據本發(fā)明的燈I的所有實施例中，凹窩4都以均勻分布的方式布置。這些凹窩只設置于燈罩2的外表面3上那些與主出射方向h相關的部分上，一個方向分量指向與主出射方向h相反的方向，其中，這些部分中的燈罩2呈清管球狀，其中心軸m與主出射方向h平行。此外，凹窩也可為球對稱分布，即與主出射方向h軸對稱。
[0028]參考數(shù)字
[0029]1、I，:燈
[0030]2、2’:燈罩
[0031]3、3’:外表面
[0032]4:凹窩
[0033]5 、5’:邊界層
[0034]6:開口邊緣
[0035]a、a’:厚度
[0036]dl、d2、d3:直徑
[0037]h:主出射方向
[0038]1、I’:長度
[0039]m:中心軸
[0040]s:流向
[0041]A:剪切部
[0042]D:TAV 天花板
[0043]F:手術區(qū)
[0044]T:手術臺
[0045]V:置換流
[0046]Z、Z’:負壓區(qū)
【權利要求】
1.一種燈，尤其是一種手術燈，用于具有低紊流度置換流(V)天花板(D) (TAV天花板)的手術室中，其具有燈罩(2、2’)和燈(I)所產生的光線的主出射方向h，其特征在于，為了減小燈罩(2)后流向(s)上置換流(V)負壓區(qū)(Z)的體積，所述燈罩(2)在外部具有多個槽狀凹窩⑷。
2.根據權利要求1所述的燈，其特征在于，凹窩(4)設置于燈罩外表面的區(qū)域(3)內，以便至少一個方向分量指向與主出射方向(h)相反的方向或垂直于主出射方向。
3.根據權利要求1或2所述的燈，其特征在于，凹窩(4)相互之間呈球對稱布置。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的燈，其特征在于，凹窩(4)關于主出射方向(h)呈對稱布置。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的燈，其特征在于，凹窩(4)等間距布置或彼此相鄰布置。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的燈，其特征在于，凹窩(4)按照最大分布密度原則布置在燈罩(2)的外表面(3)上。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的燈，其特征在于，每個凹窩(4)的開口都具有呈圓形、環(huán)形或多邊形的開口邊緣。
8.根據權利要求1-7中任 一項所述的燈，其特征在于，每個凹窩內部均呈清管球狀。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的燈，其特征在于，燈罩(2)呈清管球狀，接近于半球形外表面(3)或球截形外表面(3)。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的燈，其特征在于，其配置為單反射的形式。
【文檔編號】F21V33/00GK103930083SQ201280053380
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權日:2011年11月3日
【發(fā)明者】H·豪舒爾特 申請人:特里盧克斯醫(yī)療有限及兩合公司