[實用新型]一種基于全內反射透鏡的LED手術頭燈

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022132802.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN213089478U
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 孔令豹;孫翔
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: F21L2/00
• 分類號: F21L2/00;F21V5/00;F21V5/04;F21Y115/10;F21W131/20;F21W131/205
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本實用新型屬于非成像光學設計技術領域，具體為一種基于全內反射透鏡的LED手術頭燈。其包括LED光源和全內反射透鏡；全內反射透鏡整體呈水平放置的杯子狀，其底部設有圓柱型孔道，圓柱形孔道的內壁為入射柱面，圓柱形孔道的頂面為折射非球面，LED光源安裝在圓柱形孔道內；全內反射透鏡的內壁為全內反射球面，全內反射透鏡的頂部為出射平面，出射平面的直徑大于圓柱形孔道的直徑。該手術頭燈的透鏡結構緊湊，配光性能優(yōu)異，且無需設置光闌，具有較高的光能利用率，并在目標面上產(chǎn)生均勻的輻照分布，能夠有效解決現(xiàn)有手術頭燈存在的光能利用率低、光斑不均勻等問題。

技術領域

本實用新型屬于醫(yī)用照明和檢測技術領域，具體涉及一種基于全內反射透鏡的LED手術頭燈。

背景技術

手術頭燈等照明設備一直是重要的醫(yī)用器材，其可以幫助醫(yī)生識別、觀察和快速定位目標，以便病因分析或手術治療。照明效率和輻照均勻度是手術頭燈等醫(yī)用照明設備的重要評價指標，提高的照明效率可以提高目標面上的總體照度，進而可以觀察更多的細節(jié)或者獲得更清晰的圖像，而良好的輻照均勻度可以避免出現(xiàn)光斑不均勻而導致的眩光等現(xiàn)象，提高醫(yī)學觀察的圖像質量，是后期進行病因分析和手術治療的重要保證。

LED作為21世紀重要光源，其具有壽命長、節(jié)能、光效高等優(yōu)點，但LED特殊的光強分布，在沒有任何配光器件的條件下，其在目標面的照明效率和輻照均勻度并不理想，難以滿足一般的照明需求，所以需要專門為其設計一款配光器件，以改善其照明效率和輻照均勻度，使其滿足醫(yī)用手術頭燈的照明需求，專利CN111396761A和專利CN111396762A分別公開的兩種基于透鏡組的LED頭燈，其采用了兩個或三個透鏡，并加入了光闌，才在目標面上實現(xiàn)了比較均勻的光斑，但由于光闌的加入，大量LED出射光線被遮擋，再加上多個透鏡的光能損耗，最終造成照明效率底下，其光能利用率不到50%，此外，采用雙透鏡或三透鏡的透鏡組方案，其占用了大量的空間，導致其手術頭燈的結構不夠緊湊。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于全內反射透鏡的LED手術頭燈，以解決現(xiàn)有手術頭燈照明效率低、結構臃腫等性能不足的問題。

本實用新型的技術方案具體介紹如下。

一種基于全內反射透鏡的LED手術頭燈，其包括LED光源和全內反射透鏡；所述全

內反射透鏡整體呈水平放置的杯子狀，其底部設有圓柱型孔道，圓柱形孔道的內壁為入射柱面，圓柱形孔道的頂面為折射非球面，LED光源安裝在圓柱形孔道內；全內反射透鏡的內壁為全內反射球面，全內反射透鏡的頂部為出射平面，出射平面的直徑大于圓柱形孔道的直徑；工作時，LED光源出射的小角度光線到達折射非球面，經(jīng)折射非球面配光后到達出射平面；LED光源出射的大角度光線到達入射柱面后，經(jīng)入射柱面折射到全內反射非球面上，在全內反射非球面上發(fā)生全內反射到達出射平面。

本實用新型中，LED光源和全內反射透鏡安裝在手術頭燈外殼中，手術頭燈外殼一側預留一個圓形的開孔，出射平面與開孔處持平。

本實用新型中，LED光源的功率范圍為1~3 Watt，色溫范圍為3500-5500K。

本實用新型中，全內反射透鏡的材質為SCHOTT玻璃材質或者Corning玻璃材質。

本實用新型中，LED光源至全內反射透鏡的出射平面的長度小于10mm。

本實用新型中，LED光源出射的小角度光線的角度在0~35.94°之間，大角度光線的角度在35.94°~90°之間。

本實用新型中，LED光源及其電路板以及全內反射透鏡安裝在一個封裝外殼中，封裝外殼中包括有LED光源及其電路板，以及全內反射透鏡，外殼一側預留一個圓形開孔，全內反射出射平面與開孔處持平，LED手術頭燈的光線從此開孔處出射。