CN103836545A - 照明范围电控调整结构 - Google Patents

Abstract

一种照明范围电控调整结构，包括：一基体、一第一照明模块及一第二照明模块。第一照明模块具有多个第一导光板、第一LED灯及第一光学组件。第二照明模块具有多个第二导光板、第二LED灯及第二光学组件。射入第一导光板及第二导光板的光线，在经由第一导光板及第二导光板导出后聚焦于不同高度的多个焦点并形成一焦深，并藉由调整供给该第一LED灯与该第二LED灯的电流成一预定比例，以控制介于该焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。

Description

照明范围电控调整结构

技术领域

本发明关于一种应用于医疗照明灯具的调整机构，特别是关于一种应用于医疗照明灯具的照明范围电控调整结构。

背景技术

在手术进行时，手术灯是非常重要的医疗器材，无论是一般手术，提供完善的照明功用是非常重要的。除了可让医生看清手术***的环境包括手术器具与位置、监视器，以及病患的身体内部状况包括血管与器官间的清晰度、颜色等等，更可以避免因视野不清而造成严重的医疗疏失。应用于医疗手术的手术灯需具备可形成无影照区的特性，这点与一般的照明装置实不相同。在现有手术灯设计方面，由于单一光源的采用，容易造成照明不足等问题，使得医生在手术过程产生不必要的麻烦与问题，例如手术位置的视野不清晰、手术器具取放位置不正确或不方便，需不断调整监视器屏幕的角度等等问题，均造成手术人员极大的困扰。其它亦有以多光源的方式配合反射镜、反射层及透光镜的设置，将光源集中于单一焦点位置，然而此作法亦使得手术灯的焦深不足，在使用时常需调整手术灯高度位置，也是相当不方便。整体而言，有鉴于医疗手术施行时可能发生各种临时状况，此时医疗照明装置就扮演了重要的角色，而前述医疗照明装置对于光源的照明亮度、聚光范围、焦深等皆缺乏一种有效的调整机制，足以应付在施行手术时需针对不同照明需求，可实时进行快速又精准的调整。

发明内容

然而，现有医疗照明装置的设计对于光源的照明亮度、聚光范围、焦深等皆缺乏一种有效的调整机制，足以应付在施行手术时需针对不同照明需求，可实时进行快速又精准的调整，即使以设置机械结构等手段改变光线聚焦的焦点，仍不可避免地会造成照明亮度降低及亮度不均的缺点。

缘此，本发明的一目的即是提供一种照明范围电控调整结构，包括：一基体；一第一照明模块，环形分布于该基体的一面，该第一照明模块包括多个第一导光板，该各个第一导光板定义有一第一入光面及一第一出光面，邻近该第一入光面的位置设置有至少一第一LED灯及对应的至少一第一光学组件，藉由该第一光学组件可使该第一LED灯的光线以同方向射入至该第一入光面并由该第一出光面射出；一第二照明模块，环形分布于该基体的一面，该第二照明模块包括多个第二导光板，该各个第二导光板的侧缘定义有一第二入光面及一第二出光面，邻近该第二入光面的位置设置有至少一第二LED灯及对应的至少一第二光学组件，藉由该第二光学组件可使该第二LED灯的光线以同方向射入至该第二入光面并由该第二出光面射出；其中射入该第一导光板的光线，在经由该第一导光板导出后聚焦于不同高度的多个焦点并形成一焦深，而射入该第二导光板的光线，在经由该第二导光板导出后呈发散，并藉由调整供给该第一LED灯与该第二LED灯的电流成一预定比例，以控制介于该焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。

较佳地，其中分布于该基体的一面上的该多个第一导光板的形状为长方形。

较佳地，其中分布于该基体的一面上的该多个第二导光板的形状为楔形。

较佳地，其中该多个第二导光板的长度短于该多个第一导光板。

较佳地，其中该第一照明模块的多个第二导光板交错分布于该第一照明模块的多个第一导光板之间。

较佳地，其中该多个第一导光板的第一出光面更对应设置有一聚光结构。

较佳地，其中该多个第二导光板的第二出光面更对应设置有一散光结构。

较佳地，照明范围电控调整结构更包括设置有一高度调整机构藉以调整该第一照明模块及该第二照明模块所导出的光线的聚焦位置及其整体照明范围。

较佳地，其中该第二照明模块所导出的光线分布于整体照明范围的外缘。

较佳地，其中该照明范围电控调整结构应用于一医疗照明装置。

经由本发明所采用的技术手段，除了可应用于手术灯等对于照明需求度较高的医疗照明装置之外，藉此方式在施行医疗手术时可随时根据患者不同部位、高度等需求调整其聚光范围，达到有效控制照明度、聚光范围、焦深的功效，且可藉由电流控制的方式调焦时，同时使介于该焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。改善现有技术中，仅以机械调焦方式调整照明范围，而造成照度成反比下降的缺点。若采用本发明使用照明范围电控调整结构的方式，即可保持照度相对稳定，没有现有技术所述的缺点。

附图说明

图1为显示本发明照明范围电控调整结构的下视图；

图2～图3为显示藉由高度调整机构调整照明范围的视意图；

图4为显示本发明照明范围电控调整结构形成焦深的示意图；

图5A～图5B为显示第一照明模块的示意图；

图6A～图6B为显示第二照明模块的示意图；

图7为显示本发明照明范围电控调整结构的照度高斯分布图。

其中，附图标记说明如下：

100   照明范围电控调整结构

1     基体

2     第一照明模块

21    第一导光板

210   第一入光面

211   第一出光面

22    第一LED灯

23    第一光学组件

24    聚光结构

3     第二照明模块

31    第二导光板

310   第二入光面

311   第二出光面

32    第二LED灯

33    第二光学组件

34    散光结构

4     高度调整机构

具体实施方式

第一实施例

参阅图1，其显示本发明照明范围电控调整结构第一实施例的下视图。照明范围电控调整结构100主要包括：一基体1、一第一照明模块2、一第二照明模块3及一高度调整机构4，且照明范围电控调整结构100主要可应用于医疗照明装置，例如本实施例为手术灯。

第一照明模块2，环形分布于基体1的一面，第一照明模块2包括多个第一导光板21，各个第一导光板21定义有一第一入光面210及一第一出光面211，邻近第一入光面210的位置设置有至少一第一LED灯22及对应的至少一第一光学组件23，藉由第一光学组件23可使第一LED灯22的光线以同方向射入至第一入光面210并由第一出光面211射出。

第二照明模块3，环形分布于基体1的一面，第二照明模块3包括多个第二导光板31，各个第二导光板31的侧缘定义有一第二入光面310及一第二出光面311(如图1所示)，邻近第二入光面310的位置设置有至少一第二LED灯32及对应的至少一第二光学组件33，藉由第二光学组件33可使第二LED灯32的光线以同方向射入至第二入光面310并由第二出光面311射出。

上述的第一导光板21及第二导光板31，其材质可以是常见的PMMA树脂、COP与PC等光学材料，或是其它适于制作导光板的材料。第一光学组件23及第二光学组件33皆为准直镜(collimator)，可将LED灯发出的大发散张角的光线汇聚成适用的小发散张角(近乎平行)的光线。

本实施例中，第二照明模块3的多个第二导光板31交错分布于第一照明模块2的多个第一导光板21之间，且第一导光板21的形状为长方形，第二导光板31的形状为楔形，第二导光板31的长度短于第一导光板21。

参考图2至图3所示，照明范围电控调整结构100可设置有高度调整机构4，将各个第一导光板21及第二导光板31连接于高度调整机构4(种类似雨伞骨架的开合)，改变第一导光板21及第二导光板31的倾斜角度，藉以调整第一照明模块2及第二照明模块3所导出的光线的聚焦位置及其整体照明范围。如图3所示，藉由改变第一导光板21及第二导光板31的倾斜角度，进而扩大在同一高度位置的照明范围。然而，此种藉由机构设计进行调焦仍未臻完善，故需结合电控调焦的技术手段作进一步改善。

参考图4，其显示本发明照明范围电控调整结构形成焦深的示意图。如图所示，射入第一导光板21及第二导光板31的光线，在经由第一导光板21及第二导光板31导出后聚焦于不同高度的多个焦点F1、F2、F3、F4并形成一焦深D1，射入该第二导光板31的光线，在经由第二导光板31导出后呈发散，若可藉由调整供给第一照明模块2及第二照明模块3的电流成预定比例，应可控制介于焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。

第二实施例

参考图5A～图5B，其显示第一照明模块的示意图。本实施例中，照明范围电控调整结构100a与前述实施例的组成相似，但不同之处在于，第一照明模块2的第一导光板21在其第一出光面211更对应设置有一聚光结构24，聚光结构24可以是任何可帮助聚光的结构，例如类似凸透镜的透明凸体(如图5B所示)，其作用可用于帮助第一照明模块2除了可在轴向聚光外，更可在其切向聚光。参考图5A，其显示第二照明模块的示意图。相似地，第二照明模块3的第二导光板31在其第二出光面311更对应设置有一散光结构34，散光结构34可以是任何可帮助散光的结构，例如类似凹透镜的透明凹体(图5B所示)，其作用可用于帮助第二照明模块3除了可在轴向散光外，更可在其切向散光。藉由第一照明模块2的聚光及第二照明模块3的散光所构成的照度分布，并藉由调整供给第一照明模块2及第二照明模块3的电流成一预定比例，以控制介于焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。

参考图7所示，其显示本发明照明范围电控调整结构的照度高斯分布图。如图所示，D10Min为第一照明模块供电100％的照度分布(例如，在中心最大照明强度的10％时，照明范围直径为170mm)；D10Max为第二照明模块供电100％的照度分布(在中心照明强度较低，但涵盖区域较大)。若希望在不过度影响照明亮度的情形下，要改变D10光斑的直径时，可借着改变第一照明模块及第二照明模块的供电比例而达成。举例而言，在中心最大照明强度的10％时，第一照明模块供电100％时，光斑D10的直径为170mm(最小)，而藉由逐步调整两者的供电比例可逐步增加光斑D10的直径，例如调整第一照明模块的供电为85％以及第二照明模块的供电为30％(0.85D10Max+0.3D10Min)时，其照明范围直径为220mm；而调整第一照明模块的供电为70％以及第二照明模块的供电为60％(0.7D10Max+0.6D10Min)时，其照明范围直径为270mm；而调整第一照明模块的供电为50％以及第二照明模块的供电为100％(0.5D10Max+1D10Min)，其照明范围直径可达到320mm，藉此方式调整即可增加照明范围而又不致大幅影响照度。具体而言，11个第一导光板则需使用22个LED灯，11个第二导光板则需使用22个LED，合计需44个LED。当D10光斑调大为2倍时，亮度大约衰减成1/2，若要保持亮度不变则第二导光板需使用66个LED(或是数量不变但功率增加为3倍)。就现有技术而言，若是仅以机械调焦方式调整照明范围，其缺点为D10光斑调整为2倍尺寸大小时，其照度将降为1/4(与照明范围面积成反比)。若如本实施例使用照明范围电控调整结构，可保持照度相对稳定，而不至于下降太多。但人体无法承受16万Lux最高照度，若大面积照射将使被照射部位受到伤害，因此D10光斑调大时，照度仍会略有下降，同时减少LED对应的使用颗数及功率增加。故藉由此种调整第一照明模块及第二照明模块的方式(调整其电流使其维持特定比例)，进而达到在焦深范围内亮度平均的效果，且仍可维持无影照明的功效。

在上述内容中所述的结构仅是较佳实施例，其中各种组件的设置位置及材料可根据实际需求及当时的技艺作各种变化，例如导光板的制作可以使用塑料一次射出成形或是以塑料多次射出成形再组合的方式制作，且其材质可以是常见的PMMA树脂、COP与PC等光学材料，或是其它适于制作导光板的材料，然而这些皆属于不同的制程及材料使用，并不影响本发明的整体保护范围。本发明所述的结构及方法适合应用于手术灯等对于照明需求度较高的医疗照明装置，藉此方式可在施行医疗手术时可随时根据患者不同部位、高度等需求，以控制介于焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致的功效。此种方法及其结构皆未见于该领域的任何先前技术，理应具有可专利性。

由以上实施例可知，本发明所提供的照明范围电控调整结构确具产业上的利用价值，但以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明，凡本领域技术人员当可依据上述的说明而作其它种种的改良，但这些改变仍属于本发明的精神及以下所界定的专利范围中。

Claims (8)

1.一种照明范围电控调整结构，其特征在于，包括：

一基体；

一第一照明模块，环形分布于该基体的一面，该第一照明模块包括多个第一导光板，该各个第一导光板定义有一第一入光面及一第一出光面，邻近该第一入光面的位置设置有至少一第一LED灯及对应的至少一第一光学组件，藉由该第一光学组件可使该第一LED灯的光线以同方向射入至该第一入光面并由该第一出光面射出；

一第二照明模块，环形分布于该基体的一面，该第二照明模块包括多个第二导光板，该各个第二导光板的侧缘定义有一第二入光面及一第二出光面，邻近该第二入光面的位置设置有至少一第二LED灯及对应的至少一第二光学组件，藉由该第二光学组件可使该第二LED灯的光线以同方向射入至该第二入光面并由该第二出光面射出；

其中射入该第一导光板的光线，在经由该第一导光板导出后聚焦于不同高度的多个焦点并形成一焦深，而射入该第二导光板的光线，在经由该第二导光板导出后呈发散，并藉由调整供给该第一LED灯与该第二LED灯的电流成一预定比例，以控制介于该焦深内任意高度的整体照明范围的亮度维持一致。

2.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，分布于该基体的一面上的该多个第一导光板的形状为长方形。

3.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，分布于该基体的一面上的该多个第二导光板的形状为楔形。

4.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，该多个第二导光板的长度短于该多个第一导光板。

5.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，该第二照明模块的多个第二导光板交错分布于该第一照明模块的多个第一导光板之间。

6.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，该多个第一导光板的第一出光面更对应设置有一聚光结构。

7.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，该多个第二导光板的第二出光面更对应设置有一散光结构。

8.如权利要求1所述的照明范围电控调整结构，其特征在于，更包括设置有一高度调整机构藉以调整该第一照明模块及该第二照明模块所导出的光线的聚焦位置及其整体照明范围。

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