TWI579495B - 手術燈及其led光源模組 - Google Patents

Description

手術燈及其LED光源模組

本發明是關於一種手術燈，特別是關於一種包含LED光源模組之手術燈。

請參閱台灣專利申請第090202724號「手術燈無影反射鏡之改良構造」專利，一種手術燈無影反射鏡之改良構造，該無影反射鏡主要係由一組複數個三維弧面繞反射鏡中心線作水平向之360度相連所組成之結構，因此該無影反射鏡的任一與中心線正交的橫截面均為正多邊形（但多邊形之邊可為一曲線），而包含其中心線並與任一三維弧面正交的縱剖面則為相互對稱於反射鏡中心線的弧線;上述單邊的弧線為二至五段高階多項式方程式所定義的連續弧線，該鏡面利用不同的光路將光線反射至照明平面上。

上述習知技術之手術燈是以鹵素燈為發光源，由於鹵素燈發出之光線為全周光，發光角度大，因此，請參閱習知技術之第1圖，習知技術之反光罩的設計既深又廣，內部以大量的反光鏡充分的利用鹵素燈發出之光線而於工作區形成無影光斑，但由於鹵素燈所消耗之能量大，且所消耗之能量大多以熱能的形式釋放，而手術燈所發出之熱能常導致手術醫師的不適，且可能造成病人傷口的溫度上升而影響治療。因此，如何以低能量消耗之LED燈取代鹵素燈作為手術燈之光源為目前手術燈的發展目標。LED燈發出之光線僅為半周光且指向性強，僅有約120度的發光角度，因此，若直接以LED燈取代鹵素燈而使用於習知之反射鏡時，並無法形成形狀為圓形之光斑且照度亦低，使得目前使用LED光源之手術燈多以重新設計適用於LED光源之反光鏡為主，但對於醫院而言，若將院內所有的手術燈更換為LED手術燈需花費極高的成本，且產生大量的廢棄反光罩，除了造成環境上的負擔外，也導致醫院更換手術燈的意願降低。

本發明之主要目的在於藉由聚光罩反射LED發光源發出之光線，反射之光線再經由聚光透鏡聚焦後照射至反射件，反射件再將光線反射至聚光罩，最後再經聚光罩聚光後形成高照度之無影光斑，而可將LED光源模組套用於傳統之聚光罩。

本發明之一種手術燈之LED光源模組包含一LED發光源、一聚光罩、一聚光透鏡及一反射件，該LED發光源用以發出一光線，該聚光罩圍繞該LED發光源，且該LED發光源發出之該光線被該聚光罩之一內表面反射，該聚光透鏡設置於該聚光罩之一開口，且被該聚光罩之該內表面反射之該光線穿透該聚光透鏡且被該聚光透鏡聚焦，該反射件與該聚光透鏡之間具有一間距，該光線被該聚光透鏡聚焦至該反射件，該反射件用以反射被該聚光透鏡聚焦的該光線。

本發明藉由該LED光源模組之構造而能使傳統之LED燈直接套用至於傳統之反光罩上，可使醫院全面更換LED手術燈的意願提高，也能減少LED手術燈更換後所造成的環境負擔。

請參閱第1圖，為本發明之一實施例，一種手術燈10之立體圖，該手術燈10包含一反光罩20及一LED光源模組100，該反光罩20具有一反光部21及一容置空間22，該反光部21圍繞該容置空間22，該LED光源模組100結合於該反光部21且容置於該容置空間22中，其中該反光罩20為傳統使用鹵素燈之反光罩，該反光部21具有複數個反光鏡，以反射並聚焦光線。

請參閱第2及3圖，該LED光源模組100包含一LED發光源110、一聚光罩120、一聚光透鏡130、一反射件140、一固定盤150及一固定座160，請參閱第2及3圖，該固定盤150結合於該反光罩20且位於該容置空間22中，在本實施例中，該固定盤150是以螺絲或其他合適之結合件與該反光罩20相互結合，請參閱第2、3及4圖，該固定盤150具有一安裝面151及一相對於該安裝面151之結合面152，該結合面152朝向該反光罩20，其中該LED發光源110、該聚光罩120及該固定座160結合於該固定盤150之該安裝面151，該聚光罩120圍繞該LED發光源110，在本實施例中，該LED發光源110、該聚光罩120及該固定座160是以螺絲或其他合適之結合件組裝於該固定盤150，該LED發光源110為數個LED晶片組成之晶片陣列，該聚光罩120及該固定座160是以高分子材料製成，在本實施例是以ABS樹脂製成，但本發明並不在此限，其中該聚光罩120具有一內表面121及一開口122，該內表面121上鍍有金屬層，以反射光線。

請參閱第3及4圖，該固定座160具有一環牆161，該環牆161圍繞該聚光罩120，其中該環牆161具有一安裝部161a，該聚光透鏡130安裝於該環牆161之該安裝部161a而設置於該聚光罩120之該開口122，在本實施例中，該聚光透鏡130是以透明之壓克力製成，以供光線通過並聚焦。該反射件140與該聚光透鏡130之間具有一間距D，在本實施例中，該反射件140是以ABS樹脂製成，且該反射件140之表面鍍有金屬層，以反射光線。

請參閱第2及3圖，該LED發光源110用以發出一光線，但由於該LED發光源110為半周光，因此，該LED發光源110發出之部分光線會照射至該聚光罩120之該內表面121，而由於該聚光罩120之該內表面121鍍有金屬層，因此，該LED發光源110發出之部分光線被該聚光罩120之一內表面121反射至該聚光透鏡130，以充分利用該LED發光源110所發出之光線。而該LED發光源110發出之部分光線會直接照射至該聚光透鏡130。其中，為了使該LED發光源110所發出之不同角度的光線皆可反射至該聚光透鏡130，請參閱第5圖，較佳的，該聚光罩120之該內表面121具有一第一表面121a及一連接該第一表面121a之第二表面121b，該第一表面121a位於該LED發光源110及該第二表面121b之間，該第一表面121a及該第二表面121b之間具有一夾角θ1，該夾角θ1介於90度至180度之間，在本實施例中，該夾角θ1為173度而可使反射效果達到最佳，此外，由於該LED發光源110所發出之該光線的指向性強，為了避免最後形成之光斑上有明顯之亮點，請參閱第6圖，較佳的，該聚光罩120之軸向截面為一多邊形，在本實施例中，該聚光罩120之軸向截面為一六邊形，或在其他實施例中，亦可為其他形狀之多邊形。

請參閱第2及3圖，接著，該聚光罩120之該內表面121反射之該光線或該LED發光源110發出之該光線穿透該聚光透鏡130且被該聚光透鏡130聚焦，請參閱第3圖，為了使該聚光罩120之該內表面121反射或該LED發光源110發出之該光線均可聚焦於該反射件140，該聚光透鏡130具有一第一曲面131及一第二曲面132，該第一曲面131朝向該LED發光源110，該第二曲面132朝向該反射件140，其中該第一曲面131之曲率與該第二曲面132之曲率相異，較佳的，該聚光透鏡130之該第一曲面131之曲率大於該第二曲面132之曲率，在本實施例中，該第一曲面131之曲率半徑為40 mm，該第二曲面132之曲率半徑為50 mm。

請參閱第2及3圖，該LED發光源110之該光線被該聚光透鏡130聚焦至該反射件140，該反射件140用以反射被該聚光透鏡130聚焦的該光線至該反光罩20之該反光部21，請參閱第3圖，較佳的，該反射件140為一圓錐，該反射件140具有一頂角θ2，該頂角θ2介於30度至178度之間，且該反射件140與該聚光透鏡130之間的該間距D介於0.1 cm至135 cm之間，以使被該聚光透鏡130聚焦之該光線能被均勻的反射至該反光罩20之該反光部21，再由該反光部21反射至工作面(圖未繪出)上形成無影的圓形光斑，在本實施例中，該頂角θ2為112.62度，該間距D為3.75 cm。

請參閱第2、3及4圖，該LED光源模組100另包含一安裝架170及一把手180，該安裝架170具有一第一端171及一第二端172，該第一端171結合該固定盤150之該安裝面151，該反射件140及該把手180結合於該安裝架170之該第二端172，以固定該反射件140及該聚光透鏡130之間的距離，該把手180用以供醫師握持，以調整該手術燈10的照射位置，此外，該手術燈10上可設置有與該LED發光源110連接之電子元件(圖未繪出)，以控制該手術燈10之發光亮度或是進行開關。

本發明藉由該LED光源模組100之構造而能使傳統之LED燈直接套用至於傳統之反光罩上，可使醫院全面更換LED手術燈的意願提高，也能減少LED手術燈更換後所造成的環境負擔。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

10‧‧‧手術燈
20‧‧‧反光罩
21‧‧‧反光部
22‧‧‧容置空間
100‧‧‧LED光源模組
110‧‧‧LED發光源
120‧‧‧聚光罩
121‧‧‧內表面
121a‧‧‧第一表面
121b‧‧‧第二表面
122‧‧‧開口
130‧‧‧聚光透鏡
131‧‧‧第一曲面
132‧‧‧第二曲面
140‧‧‧反射件
150‧‧‧固定盤
151‧‧‧安裝面
152‧‧‧結合面
160‧‧‧固定座
161‧‧‧環牆
161a‧‧‧安裝部
170‧‧‧安裝架
171‧‧‧第一端
172‧‧‧第二端
180‧‧‧把手
θ1‧‧‧夾角
θ2‧‧‧頂角
D‧‧‧間距

第1圖：依據本發明之一實施例，一種手術燈之立體結構圖。 第2圖：依據本發明之一實施例，該手術燈之剖視圖。 第3圖：依據本發明之一實施例，一LED光源模組之剖視圖。 第4圖：依據本發明之一實施例，該LED光源模組之立體分解圖。 第5圖：依據本發明之一實施例，一聚光罩之徑向剖視圖。 第6圖：依據本發明之一實施例，一聚光罩之軸向剖視圖。

10‧‧‧手術燈

20‧‧‧反光罩

21‧‧‧反光部

22‧‧‧容置空間

100‧‧‧LED光源模組

110‧‧‧LED發光源

120‧‧‧聚光罩

130‧‧‧聚光透鏡

140‧‧‧反射件

150‧‧‧固定盤

160‧‧‧固定座

170‧‧‧安裝架

180‧‧‧把手

Claims (11)

1. 一種手術燈之LED光源模組，其包含：一LED發光源，用以發出一光線；一聚光罩，圍繞該LED發光源，其中該LED發光源發出之該光線被該聚光罩之一內表面反射；一聚光透鏡，具有一第一曲面及一第二曲面，該第一曲面朝向該LED發光源，該第一曲面之曲率與該第二曲面之曲率相異，該聚光透鏡設置於該聚光罩之一開口，其中被該聚光罩之該內表面反射之該光線穿透該聚光透鏡且被該聚光透鏡聚焦；以及一反射件，與該聚光透鏡之間具有一間距，該光線被該聚光透鏡聚焦至該反射件，該反射件用以反射被該聚光透鏡聚焦的該光線，該聚光透鏡的該第二曲面朝向該反射件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手術燈之LED光源模組，其中該聚光罩之軸向截面為一多邊形。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之手術燈之LED光源模組，其中該聚光罩之該內表面具有一第一表面及一連接該第一表面之第二表面，該第一表面位於該LED發光源及該第二表面之間，該第一表面及該第二表面之間具有一夾角，該夾角介於90度至180度之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之手術燈之LED光源模組，其中該聚光透鏡之該第一曲面之曲率大於該第二曲面之曲率。
5. 如申請專利範圍第1項所述之手術燈之LED光源模組，其包含有一固定盤，其中該固定盤具有一安裝面，其中該LED發光源及該聚光罩結合於該 安裝面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之手術燈之LED光源模組，其中該反射件與該聚光透鏡之間的該間距介於0.1cm至135cm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之手術燈之LED光源模組，其中該反射件為一圓錐，該反射件具有一頂角，該頂角介於30度至178度之間。
8. 一種手術燈之LED光源模組，其包含：一LED發光源，用以發出一光線；一聚光罩，圍繞該LED發光源，其中該LED發光源發出之該光線被該聚光罩之一內表面反射；一固定盤，該固定盤具有一安裝面，其中該LED發光源及該聚光罩結合於該安裝面；一固定座，結合於該固定盤之該安裝面，該固定座具有一環牆，該環牆圍繞該聚光罩，該環牆具有一安裝部；一聚光透鏡，設置於該聚光罩之一開口，且該聚光透鏡安裝於該環牆之該安裝部，其中被該聚光罩之該內表面反射之該光線穿透該聚光透鏡且被該聚光透鏡聚焦；以及一反射件，與該聚光透鏡之間具有一間距，該光線被該聚光透鏡聚焦至該反射件，該反射件用以反射被該聚光透鏡聚焦的該光線。
9. 一種手術燈之LED光源模組，其包含：一LED發光源，用以發出一光線；一聚光罩，圍繞該LED發光源，其中該LED發光源發出之該光線被該聚光罩之一內表面反射； 一固定盤，該固定盤具有一安裝面，其中該LED發光源及該聚光罩結合於該安裝面；一安裝架，該安裝架具有一第一端及一第二端，該第一端結合該固定盤之該安裝面；一聚光透鏡，設置於該聚光罩之一開口，其中被該聚光罩之該內表面反射之該光線穿透該聚光透鏡且被該聚光透鏡聚焦；以及一反射件，結合於該安裝架之該第二端，該反射件與該聚光透鏡之間具有一間距，該光線被該聚光透鏡聚焦至該反射件，該反射件用以反射被該聚光透鏡聚焦的該光線。
10. 如申請專利範圍第9項所述之手術燈之LED光源模組，其中該反射件與該聚光透鏡之間的該間距介於0.1cm至135cm之間。
11. 一種手術燈，其包含如申請專利範圍第1至10項任一項所述之手術燈之LED光源模組及一反光罩，該反光罩具有一反光部及一容置空間，該反光部圍繞該容置空間，該LED光源模組結合於該反光部且容置於該容置空間中，其中該光線被該LED光源模組之該反射件反射至該反光部。