照明范圍電控調整結構的制作方法
【專利摘要】一種照明范圍電控調整結構，包括：一基體、一第一照明模塊及一第二照明模塊。第一照明模塊具有多個第一導光板、第一LED燈及第一光學組件。第二照明模塊具有多個第二導光板、第二LED燈及第二光學組件。射入第一導光板及第二導光板的光線，在經由第一導光板及第二導光板導出后聚焦于不同高度的多個焦點并形成一焦深，并藉由調整供給該第一LED燈與該第二LED燈的電流成一預定比例，以控制介于該焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致。
【專利說明】照明范圍電控調整結構
【技術領域】
[0001]本發明關于一種應用于醫療照明燈具的調整機構，特別是關于一種應用于醫療照明燈具的照明范圍電控調整結構。
【背景技術】
[0002]在手術進行時，手術燈是非常重要的醫療器材，無論是一般手術，提供完善的照明功用是非常重要的。除了可讓醫生看清手術外圍的環境包括手術器具與位置、監視器，以及病患的身體內部狀況包括血管與器官間的清晰度、顏色等等，更可以避免因視野不清而造成嚴重的醫療疏失。應用于醫療手術的手術燈需具備可形成無影照區的特性，這點與一般的照明裝置實不相同。在現有手術燈設計方面，由于單一光源的采用，容易造成照明不足等問題，使得醫生在手術過程產生不必要的麻煩與問題，例如手術位置的視野不清晰、手術器具取放位置不正確或不方便，需不斷調整監視器屏幕的角度等等問題，均造成手術人員極大的困擾。其它亦有以多光源的方式配合反射鏡、反射層及透光鏡的設置，將光源集中于單一焦點位置，然而此作法亦使得手術燈的焦深不足，在使用時常需調整手術燈高度位置，也是相當不方便。整體而言，有鑒于醫療手術施行時可能發生各種臨時狀況，此時醫療照明裝置就扮演了重要的角色，而前述醫療照明裝置對于光源的照明亮度、聚光范圍、焦深等皆缺乏一種有效的調整機制，足以應付在施行手術時需針對不同照明需求，可實時進行快速又精準的調整。
【發明內容】
[0003]然而，現有醫療照明裝置的設計對于光源的照明亮度、聚光范圍、焦深等皆缺乏一種有效的調整機制，足以應付在施行手術時需針對不同照明需求，可實時進行快速又精準的調整，即使以設置機械結構等手段改變光線聚焦的焦點，仍不可避免地會造成照明亮度降低及亮度不均的缺點。
[0004]緣此，本發明的一目的即是提供一種照明范圍電控調整結構，包括:一基體；一第一照明模塊，環形分布于該基體的一面，該第一照明模塊包括多個第一導光板，該各個第一導光板定義有一第一入光面及一第一出光面，鄰近該第一入光面的位置設置有至少一第一LED燈及對應的至少一第一光學組件，藉由該第一光學組件可使該第一 LED燈的光線以同方向射入至該第一入光面并由該第一出光面射出；一第二照明模塊，環形分布于該基體的一面，該第二照明模塊包括多個第二導光板，該各個第二導光板的側緣定義有一第二入光面及一第二出光面，鄰近該第二入光面的位置設置有至少一第二 LED燈及對應的至少一第二光學組件，藉由該第二光學組件可使該第二 LED燈的光線以同方向射入至該第二入光面并由該第二出光面射出；其中射入該第一導光板的光線，在經由該第一導光板導出后聚焦于不同高度的多個焦點并形成一焦深，而射入該第二導光板的光線，在經由該第二導光板導出后呈發散，并藉由調整供給該第一 LED燈與該第二 LED燈的電流成一預定比例，以控制介于該焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致。[0005]較佳地，其中分布于該基體的一面上的該多個第一導光板的形狀為長方形。
[0006]較佳地，其中分布于該基體的一面上的該多個第二導光板的形狀為楔形。
[0007]較佳地，其中該多個第二導光板的長度短于該多個第一導光板。
[0008]較佳地,其中該第一照明模塊的多個第二導光板交錯分布于該第一照明模塊的多個第一導光板之間。
[0009]較佳地，其中該多個第一導光板的第一出光面更對應設置有一聚光結構。
[0010]較佳地，其中該多個第二導光板的第二出光面更對應設置有一散光結構。
[0011]較佳地，照明范圍電控調整結構更包括設置有一高度調整機構藉以調整該第一照明模塊及該第二照明模塊所導出的光線的聚焦位置及其整體照明范圍。
[0012]較佳地，其中該第二照明模塊所導出的光線分布于整體照明范圍的外緣。
[0013]較佳地，其中該照明范圍電控調整結構應用于一醫療照明裝置。
[0014]經由本發明所采用的技術手段，除了可應用于手術燈等對于照明需求度較高的醫療照明裝置之外，藉此方式在施行醫療手術時可隨時根據患者不同部位、高度等需求調整其聚光范圍，達到有效控制照明度、聚光范圍、焦深的功效，且可藉由電流控制的方式調焦時，同時使介于該焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致。改善現有技術中，僅以機械調焦方式調整照明范圍，而造成照度成反比下降的缺點。若采用本發明使用照明范圍電控調整結構的方式，即可保持照度相對穩定，沒有現有技術所述的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為顯示本發明照明范圍電控調整結構的下視圖；
[0016]圖2?圖3為顯示藉由高度調整機構調整照明范圍的視意圖；
[0017]圖4為顯示本發明照明范圍電控調整結構形成焦深的示意圖；
[0018]圖5A?圖5B為顯不第一照明模塊的不意圖；
[0019]圖6A?圖6B為顯示第二照明模塊的示意圖；
[0020]圖7為顯示本發明照明范圍電控調整結構的照度高斯分布圖。
[0021]其中，附圖標記說明如下:
[0022]100 照明范圍電控調整結構
[0023]I 基體
[0024]2 第一照明模塊
[0025]21 第一導光板
[0026]210 第一入光面
[0027]211 第一出光面
[0028]22 第一 LED 燈
[0029]23 第一光學組件
[0030]24 聚光結構
[0031]3 第二照明模塊
[0032]31 第二導光板
[0033]310 第二入光面
[0034]311 第二出光面[0035]32第二 LED 燈
[0036]33第二光學組件
[0037]34散光結構
[0038]4高度調整機構
【具體實施方式】
[0039]第一實施例
[0040]參閱圖1，其顯示本發明照明范圍電控調整結構第一實施例的下視圖。照明范圍電控調整結構100主要包括:一基體1、一第一照明模塊2、一第二照明模塊3及一高度調整機構4，且照明 范圍電控調整結構100主要可應用于醫療照明裝置，例如本實施例為手術燈。
[0041]第一照明模塊2，環形分布于基體I的一面，第一照明模塊2包括多個第一導光板21，各個第一導光板21定義有一第一入光面210及一第一出光面211,鄰近第一入光面210的位置設置有至少一第一 LED燈22及對應的至少一第一光學組件23，藉由第一光學組件23可使第一 LED燈22的光線以同方向射入至第一入光面210并由第一出光面211射出。
[0042]第二照明模塊3，環形分布于基體I的一面，第二照明模塊3包括多個第二導光板31，各個第二導光板31的側緣定義有一第二入光面310及一第二出光面311 (如圖1所不),鄰近第二入光面310的位置設置有至少一第二 LED燈32及對應的至少一第二光學組件33，藉由第二光學組件33可使第二 LED燈32的光線以同方向射入至第二入光面310并由第二出光面311射出。
[0043]上述的第一導光板21及第二導光板31，其材質可以是常見的PMMA樹脂、COP與PC等光學材料，或是其它適于制作導光板的材料。第一光學組件23及第二光學組件33皆為準直鏡(collimator)，可將LED燈發出的大發散張角的光線匯聚成適用的小發散張角(近乎平行)的光線。
[0044]本實施例中，第二照明模塊3的多個第二導光板31交錯分布于第一照明模塊2的多個第一導光板21之間,且第一導光板21的形狀為長方形,第二導光板31的形狀為楔形，第二導光板31的長度短于第一導光板21。
[0045]參考圖2至圖3所示，照明范圍電控調整結構100可設置有高度調整機構4，將各個第一導光板21及第二導光板31連接于高度調整機構4 (種類似雨傘骨架的開合)，改變第一導光板21及第二導光板31的傾斜角度，藉以調整第一照明模塊2及第二照明模塊3所導出的光線的聚焦位置及其整體照明范圍。如圖3所示，藉由改變第一導光板21及第二導光板31的傾斜角度，進而擴大在同一高度位置的照明范圍。然而，此種藉由機構設計進行調焦仍未臻完善，故需結合電控調焦的技術手段作進一步改善。
[0046]參考圖4，其顯示本發明照明范圍電控調整結構形成焦深的示意圖。如圖所示，射入第一導光板21及第二導光板31的光線,在經由第一導光板21及第二導光板31導出后聚焦于不同高度的多個焦點F1、F2、F3、F4并形成一焦深D1，射入該第二導光板31的光線，在經由第二導光板31導出后呈發散，若可藉由調整供給第一照明模塊2及第二照明模塊3的電流成預定比例，應可控制介于焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致。
[0047]第二實施例
[0048]參考圖5A~圖5B，其顯示第一照明模塊的示意圖。本實施例中，照明范圍電控調整結構IOOa與前述實施例的組成相似,但不同之處在于,第一照明模塊2的第一導光板21在其第一出光面211更對應設置有一聚光結構24，聚光結構24可以是任何可幫助聚光的結構，例如類似凸透鏡的透明凸體(如圖5B所示)，其作用可用于幫助第一照明模塊2除了可在軸向聚光外，更可在其切向聚光。參考圖5A，其顯示第二照明模塊的示意圖。相似地，第二照明模塊3的第二導光板31在其第二出光面311更對應設置有一散光結構34,散光結構34可以是任何可幫助散光的結構，例如類似凹透鏡的透明凹體(圖5B所示)，其作用可用于幫助第二照明模塊3除了可在軸向散光外，更可在其切向散光。藉由第一照明模塊2的聚光及第二照明模塊3的散光所構成的照度分布，并藉由調整供給第一照明模塊2及第二照明模塊3的電流成一預定比例，以控制介于焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持—致。
[0049]參考圖7所示，其顯示本發明照明范圍電控調整結構的照度高斯分布圖。如圖所示，DlOMin為第一照明模塊供電100%的照度分布(例如，在中心最大照明強度的10%時，照明范圍直徑為170mm) ;D10Max為第二照明模塊供電100%的照度分布(在中心照明強度較低，但涵蓋區域較大)。若希望在不過度影響照明亮度的情形下，要改變DlO光斑的直徑時，可借著改變第一照明模塊及第二照明模塊的供電比例而達成。舉例而言，在中心最大照明強度的10%時，第一照明模塊供電100%時，光斑DlO的直徑為170mm(最小)，而藉由逐步調整兩者的供電比例可逐步增加光斑DlO的直徑，例如調整第一照明模塊的供電為85 %以及第二照明模塊的供電為30 % (0.85D10Max+0.3D10Min)時，其照明范圍直徑為220mm;而調整第一照明模塊的供電為70%以及第二照明模塊的供電為60%(0.7D10Max+0.6D10Min)時，其照明范圍直徑為270mm ;而調整第一照明模塊的供電為50%以及第二照明模塊的供電為100% (0.roiOMax+lDlOMin)，其照明范圍直徑可達到320mm，藉此方式調整即可增加照明范圍而又不致大幅影響照度。具體而言，11個第一導光板則需使用22個LED燈，11個第二導光板則需使用22個LED，合計需44個LED。當DlO光斑調大為2倍時，亮度大約衰減成1/2，若要保持亮度不變則第二導光板需使用66個LED (或是數量不變但功率增加為3倍)。就現有技術而言，若是僅以機械調焦方式調整照明范圍，其缺點為DlO光斑調整為2倍尺寸大小時，其照度將降為1/4(與照明范圍面積成反比)。若如本實施例使用照明范圍電控調整結構，可保持照度相對穩定，而不至于下降太多。但人體無法承受16萬Lux最高照度，若大面積照射將使被照射部位受到傷害，因此DlO光斑調大時，照度仍會略有下降，同時減少LED對應的使用顆數及功率增加。故藉由此種調整第一照明模塊及第二照明模塊的方式(調整其電流使其維持特定比例)，進而達到在焦深范圍內亮度平均的效果，且仍可維持無影照明的功效。
[0050]在上述內容中所述的結構僅是較佳實施例，其中各種組件的設置位置及材料可根據實際需求及當時的技藝作各種變化，例如導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組合的方式制作，且其材質可以是常見的PMMA樹脂、COP與PC等光學材料，或是其它適于制作導光板的材料，然而這些皆屬于不同的制程及材料使用，并不影響本發明的整體保護范圍。本發明所述的結構及方法適合應用于手術燈等對于照明需求度較高的醫療照明裝置，藉此方式可在施行醫療手術時可隨時根據患者不同部位、高度等需求，以控制介于焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致的功效。此種方法及其結構皆未見于該領域的任何先前技術，理應具有可專利性。[0051] 由以上實施例可知，本發明所提供的照明范圍電控調整結構確具產業上的利用價值，但以上的敘述僅為本發明的較佳實施例說明，凡本領域技術人員當可依據上述的說明而作其它種種的改良，但這些改變仍屬于本發明的精神及以下所界定的專利范圍中。
【權利要求】
1.一種照明范圍電控調整結構，其特征在于，包括: 一基體； 一第一照明模塊，環形分布于該基體的一面，該第一照明模塊包括多個第一導光板，該各個第一導光板定義有一第一入光面及一第一出光面，鄰近該第一入光面的位置設置有至少一第一 LED燈及對應的至少一第一光學組件，藉由該第一光學組件可使該第一 LED燈的光線以同方向射入至該第一入光面并由該第一出光面射出； 一第二照明模塊，環形分布于該基體的一面，該第二照明模塊包括多個第二導光板，該各個第二導光板的側緣定義有一第二入光面及一第二出光面，鄰近該第二入光面的位置設置有至少一第二 LED燈及對應的至少一第二光學組件，藉由該第二光學組件可使該第二LED燈的光線以同方向射入至該第二入光面并由該第二出光面射出； 其中射入該第一導光板的光線，在經由該第一導光板導出后聚焦于不同高度的多個焦點并形成一焦深，而射入該第二導光板的光線，在經由該第二導光板導出后呈發散，并藉由調整供給該第一 LED燈與該第二 LED燈的電流成一預定比例，以控制介于該焦深內任意高度的整體照明范圍的亮度維持一致。
2.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，分布于該基體的一面上的該多個第一導光板的形狀為長方形。
3.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，分布于該基體的一面上的該多個第二導光板的形狀為楔形。
4.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，該多個第二導光板的長度短于該多個第一導光板。
5.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，該第二照明模塊的多個第二導光板交錯分布于該第一照明模塊的多個第一導光板之間。
6.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，該多個第一導光板的第一出光面更對應設置有一聚光結構。
7.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，該多個第二導光板的第二出光面更對應設置有一散光結構。
8.如權利要求1所述的照明范圍電控調整結構，其特征在于，更包括設置有一高度調整機構藉以調整該第一照明模塊及該第二照明模塊所導出的光線的聚焦位置及其整體照明范圍。
【文檔編號】F21V14/00GK103836545SQ201210485212
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】林正中, 林育民, 黃政義 申請人:康源醫療設備股份有限公司