[發明專利]一種用于LED無影燈的全反射聚焦方法及裝置

在審

• 申請號: 201710956246.X
• 申請日: 2017-10-15
• 公開（公告）號: CN107559770A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 湖南太陽龍醫療科技有限公司
• 主分類號: F21V7/04
• 分類號: F21V7/04;F21V7/22;F21Y115/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于LED無影燈的全反射聚焦方法及裝置，屬于醫用無影手術燈領域。

背景技術

在現有技術中，用于醫院手術室的LED無影燈一般采用反射方式將光源聚焦形成無影光照區，但普遍存在光損過大或反射介質要求過高的缺陷，為了達到手術無影光照區所需的光斑照度要求，需要較大功率的燈具來實現，因此產生的熱量大，燈具散熱慢，加劇了光的衰減，影響無影燈的光照效果和使用壽命，其形成的光斑較大，無法形成更小的無影光照區，還會產生眩光等不利于手術的缺陷，已不適應現代手術發展的需求。

發明內容

本發明的目的是針對現有無影手術燈存在光損、眩光的問題，而尋求一種光路短，光的有效利用率高的聚焦方法，重新設計提供一種用于LED無影燈的全反射聚焦方法及裝置，該方法及裝置通過采用全反射方法將光源聚焦至無影光照區，由該方法構形的裝置及其LED無影燈通過較小的功率即可實現更好的照度，其產生的熱量小，而且全反射方式不會存在光損問題，能形成更為均勻細膩的無影光斑，使無影光照區的視覺效果更好。

本發明所采用的技術方案實施原理構思是：

根據全反射原理，正弦的平方減去余弦的平方的值為負數時就會產生全反射，臨界值為零，如果值為正數即是折射，等于零的時候開始全反射，正弦的平方減去余弦的平方的值為負數時才能滿足全反射區間。根據光學材料的不同，臨界角會有差異，所以，為達到全反射條件，本發明的實施方式中，主要選用PC(39°)和PMMA(42°),所以只要大于或等于42°時，都實現光的全反射。

基于這個基本原理，本發明創新設計一個全反射聚焦裝置，光源由S點發射出來的光，能滿足全反射條件而匯聚到D點。

根據橢圓的性質，橢圓上的任意一條切線與切點處的兩條焦半徑所成的角相等，這就從理論上可推斷出由S點發射出去的光只要滿足了全反射條件，那么它們將都會全反射到D點的無影光照區A。本發明人將S點和D點做為橢圓的兩個焦點來建立這個全反射聚焦裝置的模型。為了滿足全反射光的要求，首先，全反射聚焦裝置采用透明材質(光從光密介質進入光疏介質)，其次，因為從S點發射出來的光是一個光束，有一定的發散角度，為了讓所有的光束都能滿足全反射要求，一條橢圓的曲線或曲線段不能滿足從S點發射出來的發散角光束，只能對入射光進行分段設計。以S點為圓心，以S點到臺階面為半徑來確定入射面的高度，以D點為圓心，以D點到臺階面為半徑來確定出光面的寬度。因為兩條曲線(以S和D圓心的圓)都是在光源和焦點的圓，所以要和這兩個圓共軛的橢圓，在一個坐標軸內全反射面只有一個解，就是和以焦點為中心的橢圓，因短軸變化而產生的與以焦點為中心的圓有交點的，同時能與光源點為中心的圓的弧距離在設計要求內的橢圓，這樣就構成了需要的全反射面。

為了達到上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種用于LED無影燈的全反射聚焦方法，其特征是：包括透明材質構造的全反射聚焦裝置單元，以光源的S點和無影光照區A的D點為圓心分別構成相交的S圓和D圓，以S圓和D圓的圓心為焦點構成共軛的橢圓，所述全反射聚焦裝置單元的全反射面位于所述橢圓的曲線區段，當S點發射出的入射光以大于等于所述全反射聚焦裝置臨界角的入射角α射至其位于所述橢圓的曲線區段上的全反射面時能被全反射至無影光照區A的D點。

本技術方案中，所述臨界角為30°-49.9°，所述入射角α大于等于30°。

根據本發明的方法還提供一種用于LED無影燈的全反射聚焦裝置，其特征是：包括入射面、出光面、全反射面和結構面構成的全反射聚焦裝置單元，所述全反射聚焦裝置單元為透明材質構造，以光源的S點和無影光照區A的D點為圓心分別構成相交的S圓和D圓，以S圓和D圓的圓心為焦點構成共軛的橢圓，S圓與D圓的交點和S圓與橢圓的交點之間構成所述入射面，S圓與D圓的交點和D圓與橢圓的交點之間構成所述出光面，橢圓與S圓和D圓的交點之間的曲線段構成所述全反射面。