专利名称：医用头灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医用照明装置，尤其是一种医用头灯的结构改进，属于医疗器械技术领域。
背景技术：
良好的照明条件对于外科手术至关重要。除了无影灯等专用手术照明装置外，携带方便、使用灵活的医用头灯研制一直受到关注。
申请日为1988.08.01、申请号为88217391.X的中国专利公开了一种用于医疗手术的头灯。其特点在于灯源为可调位置的灯泡，在灯泡旁设有可调位置的放大镜。实践表明，这种头灯不能全面满足对医用头灯的的设计要求亮度足够、柔和不闪，同时还要具有“冷光源”的特性——即对照射区域的温度没有影响。
上世纪90年代，上述“亮”与“冷”的矛盾由通过光纤传光的技术方案得到解决。申请日为1994.02.03、申请号为94203072.9的中国专利给出了一种医用手术头灯，它由冷光源、光纤导管、光源镜头和头灯架构成。其冷光源是在一个冷光源壳体内设有一个光源电路，光源通过一个光源输入插头连接着一个光纤导管，光纤导管通过一个光源输出插头连接着一个光源镜头，在光纤导管的前部通过卡子连接着一个头灯架，头灯架与光源镜头之间设有一个镜头调节螺丝。使用时将头灯架戴在医生的头上，从而解决了无影灯下手术时局部光线不足的问题，使手术能顺利进行。之后不久，申请日为1996年5月21日、专利号为5769523的美国专利也公开了借助光纤传光医用头灯的典型结构。该手术用的头灯主要由可以戴在头上的箍带、固定在箍带前端的镜头、外置光源以及将光线由光源引至镜头的光纤构成，其优点是光线随医生头部动作自然照射到关注手术区域，且光纤传到镜头的光线具有“冷光源”效应，不会影响被照射区域的温度，尤其是该专利可以通过对镜头光学装置的调整，实现以预定光斑直径照射到手术区域的有益效果。
但是，此类借助光纤传光的头灯虽然较好地解决“亮”与“冷”的矛盾，但也带来了一些新问题。首先，光纤的牵带对手术操作有一定影响；其次，光线经光纤传输难免衰减，因而需要较大功率的光源；另外，为了将光纤传输的光线聚焦到特定区域，光学装置的结构复杂。
本世纪初，申请日为2001.03.08、申请号为01212706.X的中国专利公开一种卤素灯头灯，它由可调头带、万向联接器、灯头、导线、变压器及电源插头组成，灯头由灯套、灯座和冷光型卤素灯组成，具有灯镜合一的特点。据介绍，该头灯解决了现有医用头灯要不断调整反射额镜，以及医生和病人都要受烘烤之苦的问题，且光斑集中，亮度高、耗电少，可全方位调节照射角度，适用于耳鼻咽喉科等科室诊断病灶及手术时使用。然而，以这种试图摆脱光纤束缚的卤素灯作为手术光源时，所需功率通常为100W左右，实际上不仅能耗大，而且散热问题无法解决，不能满足“冷光源”的使用需求，并且难以满足交直流两用的需求。
由于现有技术分别存在这样或那样的问题，因此至今上述医用头灯均未得到推广应用。
发明内容
本发明的目的在于针对以上现有技术存在的问题，提出一种能耗小、亮度高、携带方便、具有冷光源特性的医用头灯，使其可以得到切实的推广应用。
申请人认识到达到本发明目的需要既要处理好高亮度与低能耗、高亮度与冷光源等一系列矛盾，同时还要通过合理的结构设计，做到体积小巧、性能可靠。
在对各种光源技术进行调研、分析以及必要的实验后，申请人注意到，由于LED(发光二极管)光照连续、光线柔和、节省电能，因此近年来在装饰、警示等领域得到推广应用，逐渐成为受到关注的冷光源。并且，随着LED制造工艺的不断进步和新型发光材料的开发应用，具有足够亮度的LED不久前问世(25lm/W)。如果通过合理的镜头结构设计和电源电路设计，完全有可能摆脱光纤，制造出符合手术要求的新一代医用头灯。
经过反复实验，形成了如下医用头灯的技术方案该医用头灯含有戴在头上的箍带、安置在箍带前端的镜头、电源电路，所述镜头呈L形管筒状，上部固定光源散热装置，下部安装光传输装置；所述光源散热装置主要由固定在镜头中部附近的灯碗、位于灯碗中心与电源电路电连接的LED灯、固定LED灯的金属基板、固定在基板背面的散热器、安置在散热器附近的微型风扇；所述光传输装置主要由安置在灯碗下的第一凸透镜、固定在镜头拐折处的反射镜、安置在镜头最下端的第二凸透镜构成。
这样，LED发出的明亮柔和光线由灯碗聚合，通过第一凸透镜聚焦照射到拐折处的反射镜上，被全反射后改变方向，通过第二凸透镜再次聚焦，从镜头下部的发光端射出。只要根据凸透镜曲率，合理设置光源、透镜的距离，并根据L形镜头的角度，合理设置反射镜的角向位置，即可将LED以合适照明半径引射到手术区域。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点1、采用LED只需5-10W的功率即可产生明亮柔和的光线，十分节能；2、光线经含有两凸透镜和反射镜的L形光路传输，可以进一步确保冷光源特性，并有利于将照射光斑控制在所需半径；3、垂直方向的风冷气流对手术操作无不良影响，不仅可以加强冷光源特性，还有助于延长LED的使用寿命；4、结构紧凑，体积小巧，携带方便，使用灵活。
以上技术方案中，箍带与镜头较为理想的连接方式为箍带前端固定与电源电路电连接的球铰插座，插座内插入固定在镜头上端、与LED电连接的插头。这样，既可按需适当调节镜头的各向角度，又能够快速插、拔镜头，十分灵活、方便。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1实施例中镜头部分剖视3为实施例子一的光传输装置的结构示意图。
图4为图1实施例的电源电路图。
具体实施例方式
实施例一本实施例的医用头灯如图1所示，箍带13可以扎戴在头上，前端固定带球铰的电源插座14，其内部金属接触片通过盘绕在箍带13中的电缆线接电源电路。镜头7呈L形管筒状，上端与插头1 5固定连接，插接在插座14中。使用时，可以按需在一定范围内调节镜头的各向角度，以便对准手术部位；不用时，可以快速插下镜头，十分灵活、方便。
镜头7的内部结构如图2所示，上部的光源散热装置包括固定在镜头中部附近的灯碗4，位于灯碗中心、通过插头与电源电路电连接的LED灯3，固定LED灯的铝基板10，固定在基板10背面的筋条散热器12，安置在散热器上方的微型风扇11。镜头7的壳体注塑成型，制成对称的两半，灯碗8卡装在对合壳体形成的环形沟槽中固定。为了减振，铝基板10通过海绵垫9与灯碗8固连。位于镜头7下部的光传输装置包括安置在灯碗8下的第一凸透镜1、固定在镜头拐折处的反射镜5、以及安置在镜头7最下端的第二凸透镜2。为了使照射的光斑具有清晰的边界，从而使手术注意力更集中，第一凸透镜1与反射镜5之间还固定有与光轴同心的光栅4。第一凸透镜1、光栅4的固定结构与灯碗8类同。
本实施例的医用头灯采用锂电池为电源。锂电池安置在箍带13中，通过电源电路接前端球铰电源插座14的金属接触片。
电源电路如图4所示，包括升压电路和限流电路。本电源实质为直流-直流转换模块，其功能是采用升压模式，将锂电池的低压(4.2V)转换高压(8.5V)，并对输出端电流进行控制，使输出电流控制在750mA左右，以满足使用需求。
升压电路主要由升压芯片LTC1871、MOS管AW、储能电感L1和并联输出电容C8、C9组成。升压芯片采用LIEAR公司的LTC1871进行升压控制，该芯片产品电压输入范围2.5V-36V、静态工作电流为10uA、频率可调。该升压芯片的驱动端7脚接MOS管的栅极，用来驱动MOS管。MOS管的源极经储能电感L1接电源正极，同时经并联输出电容C8、C9接电源负极，MOS管的漏极经取样电阻R22接电源负极，该电路根据电压取样信号的大小来调整占空比，从而稳定输出电压。升压芯片10脚(SENSE)为电流检测脚，接采样电阻R22，在每个脉冲周期检测流过MOS管的电流，如果检测到的电流超过设定值，该电路就进入保护状态，从而达到保护负载的目的。
限流电路主要由运算放大器U1A(型号为LT1800)构成，该运算放大器的正负输入端3、4脚分别接有测流电阻R5、R6，用来检测输出电流，如电流超过设定值，LT1800的1脚输出高电平送到LTC1871的3脚，从而达到控制输出电流的目的。该电路简单实用，具有自保功能，性能稳定可靠。
当借助箍带将镜头戴在头上后，LED发出的冷光通过第一凸透镜和光栅聚焦照射到拐折处的反射镜上，被全反射后改变方向，通过第二凸透镜再次聚焦，从镜头的发光端射出。结果，可以在500——600毫米外的手术处形成直径180的照明区域(光圈6)，完全满足手术照明的需要，非常适合在诸如战地医院等特殊医疗环境中使用。
实践证明，采用本实施例的医用头镜光线明亮柔和，没有频闪现象，色度好，节省能源，使用寿命长，不影响环境温度，无污染，并且由于采用锂电池为电源，因此无任何外接引线，可以大大方便手术操作。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，采用普通交流电源，通过交流-直流转换电路接箍带前端球铰电源插座的金属接触片。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种医用头灯，含有戴在头上的箍带、安置在箍带前端的镜头、电源电路，所述镜头呈L形管筒状，上部固定光源及散热装置，下部安装光传输装置；其特征在于所述光源散热装置主要由固定在镜头中部附近的灯碗、位于灯碗中心与电源电路电连接的LED灯、固定LED灯的金属基板、固定在基板背面的散热器、安置在散热器附近的微型风扇；所述光传输装置主要由安置在灯碗下的第一凸透镜、固定在镜头拐折处的反射镜、安置在镜头最下端的第二凸透镜构成。
2.根据权利要求1所述医用头灯，其特征在于所述箍带前端固定与电源电路电连接的球铰插座，所述插座内插入固定在镜头上端、与LED电连接的插头。
3.根据权利要求2所述医用头灯，其特征在于所述第一凸透镜与反射镜之间还固定有与光轴同心的光栅。
4.根据权利要求2或3所述医用头灯，其特征在于所述基板通过海绵垫与灯碗固连。
5.根据权利要求4所述医用头灯，其特征在于所述镜头的壳体制成对称的两半，所述灯碗、凸透镜、光栅分别卡装在对合壳体形成的环形沟槽中固定。
6.根据权利要求5所述医用头灯，其特征在于所述电源为安置在箍带中的锂电池，通过电源电路接前端球铰电源插座的金属接触片，所述电源电路包括升压电路和限流电路，所述升压电路主要由升压芯片、MOS管、储能电感和输出电容组成；所述升压芯片的驱动端接MOS管的栅极，所述MOS管的源极经储能电感接电源正极，同时经输出电容接电源负极，所述MOS管的漏极经取样电阻接电源负极；所述限流电路主要由运算放大器构成，所述运算放大器的正负输入端分别接有测流电阻，输出端接升压芯片的反馈端。
全文摘要
本发明涉及一种医用头灯的结构改进，属于医疗器械技术领域。该头灯含有戴在头上的箍带、安置在箍带前端的镜头、电源电路，所述镜头呈L形管筒状，上部固定光源及散热装置，下部安装光传输装置；所述光源散热装置主要由固定在镜头中部附近的灯碗、位于灯碗中心与电源电路电连接的LED灯、固定LED灯的金属基板、固定在基板背面的散热器、安置在散热器附近的微型风扇；所述光传输装置主要由安置在灯碗下的第一凸透镜、固定在镜头拐折处的反射镜、安置在镜头最下端的第二凸透镜构成。与现有技术相比，本发明具有十分节能、可以确保冷光源特性、使用寿命长等显著优点。
文档编号H05B37/02GK1731004SQ20051004140
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月10日 优先权日2005年8月10日
发明者唐曾会, 王汉伟 申请人:唐曾会