LED手术无影灯的研发

发布时间：2020-11-20 17:27

　　 传统手术无影灯的光源采用的是卤素灯,通过多面反射镜将光线反射到手术部位。卤素灯的使用寿命短,需要经常更换,且发出的光线中含有大量的红外线,辐射热量大,会造成病人手术部位温度升高,容易引发感染。LED是一种冷光源,其耗电量低、光源温度低、使用寿命长,相比传统的卤素灯有着很大的优势,采用LED光源是目前手术无影灯的发展趋势。本文设计开发了一款LED手术无影灯,完成了LED光学系统设计、灯头灯臂机械系统设计、电控系统开发以及散热设计,最后制作出灯头样机进行了测试,结果达到了手术灯国家标准。 本论文的主要工作如下： (1)按照国家标准对LED进行选型,利用LightTools软件对单个LED和透镜构成的光学系统进行了仿真,得出最大照度值和透镜的参数。 (2)设计了整个灯头的光学系统,即7个灯盘共120个LED灯。分别在无遮挡、单挡板、双挡板、深腔、深腔单挡板、深腔双挡板的条件下对光学系统进行仿真,得出最大中心照度和各条件下的无影率,均符合国家标准。 (3)设计了铝基板加散热器的灯盘散热方案,确定了散热器的尺寸,计算了理论散热效率。用ANSYS对散热模型进行热仿真分析,并进行了实物实验,仿真结果与实验结果均满足国家标准。 (4)对灯头、灯臂进行了机械结构设计。灯头利用滚珠丝杠调节倾斜角,进而改变光斑大小；确定了6自由度灯臂机构,建立了灯臂的运动学模型,根据工作空间要求,确定了灯臂尺寸。对灯臂进行了静力学分析,确定了旋臂的摩擦力矩；运用力矩平衡原理设计能够在任意位置悬停的平衡臂弹簧平衡结构。用ANSYS对手术无影灯关键部位进行了有限元强度分析。 (5)设计了LED手术无影灯的电控系统。最后,搭建了灯头样机,进行光学实验,结果达到了国家标准。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TM923.34;R612
【部分图文】：

寿命为1000小时，利用弧面镜全反射原理进行照明，为了避免照明产生热量，安装了红外滤过器对红外线进行过滤，灯头体积进一步减小，见图1-3;3) LED手术无影灯【3]，是当前正在迅猛发展的手术无影灯，釆用LED作为光源，寿命可达35000小时，在前端加装透镜直接照射，由于LED为冷光源，故无需安装红外滤过器，是一种绿色环保的新型手术无影灯，见图1-4。这三种手术无影灯的机械结构都是采用旋臂和平衡臂进行操控，共6个0由度。因为LED作为光源的显著优势，LED手术无影灯是当前各个医疗器械公司的研究热点。wm ?.屬m 1-2孔式手术无影灯Fig. 1-2 Hole type operating shadowless lamp【2】_：：齡、二rm图1-3整体反射式手术无影灯Fig. 1-3 The overall reflection type operating shadowless lamp2

LED无影f?术灯【3】Fig.1-4LEDoperatingshadowlesslamp⑷

图1-13 LED手术无影灯【12]Fig. 1-13 LED operating shadowless疗设备有限公司设计了一个手术无影灯折弯聚光基LED灯珠、锅基板，多个LED焊接在锅基板上，每电路线串联，招基板上揮有LED的小平面与招基板
【参考文献】

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本文编号：2891752