專利名稱：一種多功能醫(yī)用led照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)。
背景技術：
腔鏡外科是今后醫(yī)學發(fā)展的一大主流方向，與傳統(tǒng)開腹手術相比，具有手術創(chuàng)傷輕，病人痛苦小，術后恢復快等諸多優(yōu)點。腔鏡的照明系統(tǒng)對獲取清晰明顯的腔內影像有著至關重要的作用?，F(xiàn)有腔鏡照明系統(tǒng)多采用氣體光源，如氙燈。其優(yōu)點是光通量大、顯色性好。但存在壽命短、能耗高等缺點。LED光源有著高發(fā)光效率、長使用壽命的優(yōu)點，應用于醫(yī)用照明中則存在著顯色性不佳，即顯色指數(CRI)較低的問題。如何提高CRI是制約LED應用于醫(yī)用照明的重要問題，有必要進行技術探索。獲取高顯色性LED白光主要有以下兩種方法:RGB三基色LED芯片混合生成白光、白光LED與紅光LED混合生成白光。窄帶成像技術是一種多光譜成像技術。它采用RGB三種波段的光譜照明，相比白光照明時，可有效改善特殊病灶與周圍組織間的對比度，應用也在逐步推廣。目前窄帶光譜還是依靠3種特殊的濾光片實現(xiàn)，結構復雜，體積也較為龐大。
發(fā)明內容
針對醫(yī)用照明需求，本發(fā)明的目的是提供一種結構緊湊，成本低廉，可靠性高，具有高顯色性白光及窄 帶成像的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)。本發(fā)明的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)包括四組尺寸完全相同的LED模塊，每組LED模塊均包括LED芯片、散熱裝置、LED驅動控制電路板和鏡筒，鏡筒內自后端至前端依次裝置第一透鏡、隔圈、第二透鏡和壓圈，LED芯片同軸線安裝在鏡筒的后端，并固定在散熱裝置上，第一透鏡為正透鏡，其靠近LED芯片光學面為凹面，面向鏡筒前端為凸面，第二透鏡為正透鏡，其面向LED芯片光學面為凸面，面向鏡筒前端為非球面，LED驅動控制電路板與LED芯片相連接，上述的第一組LED模塊的LED芯片為紅光LED芯片，第二組LED模塊的LED芯片為綠光LED芯片，第三組LED模塊的LED芯片為藍光LED芯片，第四組LED模塊的LED芯片為冷白光LED芯片，第一組LED模塊的第一光軸與第二組LED模塊的第二光軸互相垂直，第三組LED模塊的第三光軸與第一組LED模塊的第一光軸互相重合，出射光方向相反，第四組LED模塊的第四光軸與第三組LED模塊的第三光軸互相平行，在第二光軸與第一光軸及第三光軸的交點位置，設置X型合光片，第一組LED模塊、第二組LED模塊和第三組LED模塊距離X型合光片中心的距離完全相等，在第二光軸與第四光軸的交點位置，設置二色鏡，在二色鏡的出光方向設置聚光透鏡，二色鏡由電機驅動作45°旋轉，四組LED模塊的LED驅動控制電路板及電機均與系統(tǒng)控制模塊相連。在進行醫(yī)用內窺鏡使用時，將本發(fā)明的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)發(fā)出的光經光纖導入人體，為內窺鏡進行照明。紅/綠/藍(R/G/B)三種LED的三路出射光經X型合光片混合為單路出射光，紅/冷白(R/UW)兩種LED的兩路出射光經二色鏡混合為單路出射光，經聚光透鏡將混合光導入光纖。當選擇RGB窄帶光源時，系統(tǒng)控制模塊控制UW LED不發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸重合，此時二色鏡對光路不產生影響，系統(tǒng)控制模塊控制R/G/B LED按照設定次序分時發(fā)光。當選擇白光照明時，系統(tǒng)控制模塊控制G/B LED不發(fā)光、R/UW LED發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸和第四光軸共成45°的位置，此時UW冷白光與R紅光經由二色鏡混合生成白光光源。當UW LED發(fā)生故障時，系統(tǒng)控制模塊控制R/G/B LED同時發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸重合，此時二色鏡對光路不產生影響，R/G/B三基色合成備 用白光光源。系統(tǒng)控制模塊可以是計算機。本發(fā)明的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)采用紅、綠、藍、冷白四色LED芯片，應用四路尺寸完全一致的鏡筒與準直部件，在一套系統(tǒng)內實現(xiàn)RGB三基色混合白光和冷白光與紅光混合白光的不同方案，結構緊湊，成本低廉。本發(fā)明直接采用RGB LED分時照明實現(xiàn)窄帶光譜照明，結構簡單。由于RGB三基色可合成白光，如果冷白光LED芯片損壞，RGB三基色合成白光可作為白光備用光源，備用光源的功能大大提高了光源的可靠性。
圖1是多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)的構成示意 圖2是單組LED模塊不意 圖3是X型合光片對不同波長光線的透過率曲線圖，圖中實線為反藍透紅綠二色鏡，虛線為反紅透藍綠二色鏡，橫坐標軸為波長，縱坐標軸為透過率；
圖4是透紅反藍綠二色鏡對不同波長光線的透過率曲線圖，橫坐標軸為波長，縱坐標軸為透過率。
具體實施例方式以下結合附圖進一步說明本發(fā)明。參照圖1、圖2，本發(fā)明的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)包括四組尺寸完全相同的LED模塊11、12、13、14，每組LED模塊均包括LED芯片8、散熱裝置7、LED驅動控制電路板6和鏡筒5，鏡筒5內自后端至前端依次裝置第一透鏡1、隔圈2、第二透鏡3和壓圈4，LED芯片8同軸線安裝在鏡筒5的后端，并固定在散熱裝置7上，第一透鏡I為正透鏡，其靠近LED芯片8光學面為凹面，面向鏡筒前端為凸面，第二透鏡3為正透鏡，其面向LED芯片光學面為凸面，面向鏡筒前端為非球面，LED驅動控制電路板6與LED芯片8相連接，上述的第一組LED模塊11的LED芯片8為紅光LED芯片，第二組LED模塊12的LED芯片8為綠光LED芯片，第三組LED模塊13的LED芯片8為藍光LED芯片，第四組LED模塊14的LED芯片8為冷白光LED芯片，第一組LED模塊11的第一光軸20與第二組LED模塊12的第二光軸21互相垂直，第三組LED模塊13的第三光軸22與第一組LED模塊11的第一光軸20互相重合，出射光方向相反，第四組LED模塊14的第四光軸23與第三組LED模塊13的第三光軸22互相平行，在第二光軸21與第一光軸20及第三光軸22的交點位置，設置X型合光片9，第一組LED模塊11、第二組LED模塊12和第三組LED模塊13距離X型合光片9中心的距離完全相等，在第二光軸21與第四光軸23的交點位置，設置二色鏡10，在二色鏡10的出光方向設置聚光透鏡15，二色鏡10由電機I驅動作45°旋轉，四組LED模塊11、12、13、14的LED驅動控制電路板6及電機17均與系統(tǒng)控制模塊16相連。在進行醫(yī)用內窺鏡使用時，將本發(fā)明的照明系統(tǒng)發(fā)出的光經光纖導入人體，為內窺鏡進行照明。R/G/B三種LED的三路出射光經X型合光片混合為單路出射光，R/UW兩種LED的兩路出射光經二色鏡混合為單路出射光。當選擇RGB窄帶光源時，系統(tǒng)控制模塊控制UW LED不發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸重合，此時二色鏡對光路不產生影響，系統(tǒng)控制模塊控制R/G/B LED按照設定次序分時發(fā)光。當選擇白光照明時，系統(tǒng)控制模塊控制G/B LED不發(fā)光、R/UW LED發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸和第四光軸共成45°的位置，此時UW冷白光與R紅光經由二色鏡混合生成白光光源。當UW LED發(fā)生故障時，系統(tǒng)控制模塊控制R/G/B LED同時發(fā)光，并控制電機將二色鏡旋轉至與第二光軸重合，此時二色鏡對光路不產生影響，R/G/B三基色合成備用白光光源。X型合光片9對不同波長光線的透過率曲線如圖3。透紅反藍綠二色鏡10對不同波長光線的透過率曲線如圖 4。
權利要求
1.一種多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)，其特征在于包括四組尺寸完全相同的LED模塊(11、.12、13、14)，每組LED模塊均包括LED芯片(8)、散熱裝置(7)、LED驅動控制電路板(6)和鏡筒(5)，鏡筒(5)內自后端至前端依次裝置第一透鏡(I)、隔圈(2)、第二透鏡(3)和壓圈(4),LED芯片(8)同軸線安裝在鏡筒(5)的后端，并固定在散熱裝置(7)上，第一透鏡(I)為正透鏡，其靠近LED芯片(8)光學面為凹面，面向鏡筒前端為凸面，第二透鏡(3)為正透鏡，其面向LED芯片光學面為凸面，面向鏡筒前端為非球面，LED驅動控制電路板(6)與LED芯片(8 )相連接，上述的第一組LED模塊(11)的LED芯片(8 )為紅光LED芯片，第二組LED模塊(12)的LED芯片(8)為綠光LED芯片，第三組LED模塊(13)的LED芯片(8)為藍光LED芯片，第四組LED模塊(14 )的LED芯片(8 )為冷白光LED芯片，第一組LED模塊(11)的第一光軸(20)與第二組LED模塊(12)的第二光軸(21)互相垂直，第三組LED模塊(13)的第三光軸(22)與第一組LED模塊(11)的第一光軸(20)互相重合，出射光方向相反，第四組LED模塊(14)的第四光軸(23 )與第三組LED模塊(13)的第三光軸(22)互相平行，在第二光軸(21)與第一光軸(20)及第三光軸(22)的交點位置，設置X型合光片(9)，第一組LED模塊(11)、第二組LED模塊(12)和第三組LED模塊(13)距離X型合光片(9)中心的距離完全相等，在第二光軸(21)與第四光軸(23)的交點位置，設置二色鏡(10)，在二色鏡(10)的出光方向設置聚光透鏡(15)，二色鏡(IO )由電機(17 )驅動作45 °旋轉，四組LED模塊(11、12、.13、14)的LED驅動控制電路板(6 )及電機(17)均與系統(tǒng)控制模塊(16)相連。
全文摘要
本發(fā)明的多功能醫(yī)用LED照明系統(tǒng)包括四組尺寸完全相同但分別具有R、G、B和UW芯片的LED模塊，每個LED芯片的出光面前部安裝有結構完全相同的光學準直器，對LED的出射光進行準直。R/G/B三種LED的三路出射光經X型合光片混合為單路出射光，R/UW兩種LED的兩路出射光經二色鏡混合為單路出射光。二色鏡通過電機控制作45°旋轉，當選擇白光照明時，G/BLED不發(fā)光，R/UWLED發(fā)光，此時UW冷白光加R紅光經二色鏡混合生成白光光源。當選擇RGB窄帶光源時，UWLED不發(fā)光，此時R/G/B分時發(fā)光。當UWLED發(fā)生故障時，R/G/BLED同時發(fā)光，可作為備用白光光源。在二色鏡前面安裝聚光透鏡，使光源出射光方便耦合進光纖束。本發(fā)明結構緊湊，成本低廉，可靠性高，具有高顯色性白光及窄帶成像。
文檔編號A61B1/00GK103190878SQ201310093698
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權日2013年3月22日
發(fā)明者王立強, 楊天領, 石巖 申請人:浙江大學, 杭州首天光電技術有限公司