傳統(tǒng)手術無影燈的光源采用的是鹵素燈,通過多面反射鏡將光線反射到手術部位。鹵素燈的使用壽命短,需要經(jīng)常更換,且發(fā)出的光線中含有大量的紅外線,輻射熱量大,會造成病人手術部位溫度升高,容易引發(fā)感染。LED是一種冷光源,其耗電量低、光源溫度低、使用壽命長,相比傳統(tǒng)的鹵素燈有著很大的優(yōu)勢,采用LED光源是目前手術無影燈的發(fā)展趨勢。本文設計開發(fā)了一款LED手術無影燈,完成了LED光學系統(tǒng)設計、燈頭燈臂機械系統(tǒng)設計、電控系統(tǒng)開發(fā)以及散熱設計,最后制作出燈頭樣機進行了測試,結果達到了手術燈國家標準。 本論文的主要工作如下： (1)按照國家標準對LED進行選型,利用LightTools軟件對單個LED和透鏡構成的光學系統(tǒng)進行了仿真,得出最大照度值和透鏡的參數(shù)。 (2)設計了整個燈頭的光學系統(tǒng),即7個燈盤共120個LED燈。分別在無遮擋、單擋板、雙擋板、深腔、深腔單擋板、深腔雙擋板的條件下對光學系統(tǒng)進行仿真,得出最大中心照度和各條件下的無影率,均符合國家標準。 (3)設計了鋁基板加散熱器的燈盤散熱方案,確定了散熱器的尺寸,計算了理論散熱效率。用ANSYS對散熱模型進行熱仿真分析,并進行了實物實驗,仿真結果與實驗結果均滿足國家標準。 (4)對燈頭、燈臂進行了機械結構設計。燈頭利用滾珠絲杠調節(jié)傾斜角,進而改變光斑大��；確定了6自由度燈臂機構,建立了燈臂的運動學模型,根據(jù)工作空間要求,確定了燈臂尺寸。對燈臂進行了靜力學分析,確定了旋臂的摩擦力矩；運用力矩平衡原理設計能夠在任意位置懸停的平衡臂彈簧平衡結構。用ANSYS對手術無影燈關鍵部位進行了有限元強度分析。 (5)設計了LED手術無影燈的電控系統(tǒng)。最后,搭建了燈頭樣機,進行光學實驗,結果達到了國家標準。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TM923.34;R612
【部分圖文】：

壽命為1000小時，利用弧面鏡全反射原理進行照明，為了避免照明產(chǎn)生熱量，安裝了紅外濾過器對紅外線進行過濾，燈頭體積進一步減小，見圖1-3;3) LED手術無影燈【3]，是當前正在迅猛發(fā)展的手術無影燈，釆用LED作為光源，壽命可達35000小時，在前端加裝透鏡直接照射，由于LED為冷光源，故無需安裝紅外濾過器，是一種綠色環(huán)保的新型手術無影燈，見圖1-4。這三種手術無影燈的機械結構都是采用旋臂和平衡臂進行操控，共6個0由度。因為LED作為光源的顯著優(yōu)勢，LED手術無影燈是當前各個醫(yī)療器械公司的研究熱點。wm ?.屬m 1-2孔式手術無影燈Fig. 1-2 Hole type operating shadowless lamp【2】_：：齡、二rm圖1-3整體反射式手術無影燈Fig. 1-3 The overall reflection type operating shadowless lamp2

LED無影f?術燈【3】Fig.1-4LEDoperatingshadowlesslamp⑷

圖1-13 LED手術無影燈【12]Fig. 1-13 LED operating shadowless療設備有限公司設計了一個手術無影燈折彎聚光基LED燈珠、鍋基板，多個LED焊接在鍋基板上，每電路線串聯(lián)，招基板上揮有LED的小平面與招基板
【參考文獻】

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本文編號：2891752