【標(biāo)      題】：

LED手術(shù)無影燈

  【作者單位】：

山東濟寧華諾醫(yī)療器械有限公司

  【內(nèi)容摘要】：新型醫(yī)療用LED手術(shù)無影燈的開發(fā) 現(xiàn)在的醫(yī)療機構(gòu)普遍采用價格比較低廉的燈泡式手術(shù)用無影燈，以至于問題層出不窮，如濾光措施不當(dāng)、效果不好，就會產(chǎn)生過量的紅外光熱輻射，加速患者傷口的血凝，對病人造成的傷害無法估量，對醫(yī)生和護士也會產(chǎn)生炙熱感?；趥鹘y(tǒng)式醫(yī)療用手術(shù)無影燈存在很多弊病，現(xiàn)開發(fā)以大功率白光LED作為光源的手術(shù)用無影燈即“新型醫(yī)療用LED手術(shù)無影燈”，可以完全解決上述問題。 由863項目依托單位哈爾濱海格科技發(fā)展有限公司進行的課題“LED在醫(yī)用設(shè)備方面的應(yīng)用”的研究工作取得了良好進展。本課題的主要研究內(nèi)容為研究醫(yī)療手術(shù)用無影燈采用大功率LED的散熱問題；優(yōu)化光學(xué)設(shè)計；滿足醫(yī)療 [更多詳細] 

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【正文內(nèi)容】：

新型醫(yī)療用LED手術(shù)無影燈的開發(fā)

現(xiàn)在的醫(yī)療機構(gòu)普遍采用價格比較低廉的燈泡式手術(shù)用無影燈，以至于問題層出不窮，如濾光措施不當(dāng)、效果不好，就會產(chǎn)生過量的紅外光熱輻射，加速患者傷口的血凝，對病人造成的傷害無法估量，對醫(yī)生和護士也會產(chǎn)生炙熱感?；趥鹘y(tǒng)式醫(yī)療用手術(shù)無影燈存在很多弊病，現(xiàn)開發(fā)以大功率白光LED作為光源的手術(shù)用無影燈即“新型醫(yī)療用LED手術(shù)無影燈”，可以完全解決上述問題。

由863項目依托單位哈爾濱海格科技發(fā)展有限公司進行的課題“LED在醫(yī)用設(shè)備方面的應(yīng)用”的研究工作取得了良好進展。本課題的主要研究內(nèi)容為研究醫(yī)療手術(shù)用無影燈采用大功率LED的散熱問題；優(yōu)化光學(xué)設(shè)計；滿足醫(yī)療手術(shù)用無影燈的國家標(biāo)準(zhǔn)；目標(biāo)為研制出1種以上LED手術(shù)無影燈的樣品，達到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：顯色指數(shù)Ra≥85；中心照度40klx≤Ec≤160klx；色溫：3000k≤Tc≤6700k；完成1項以上**, 形成自主知識產(chǎn)權(quán)；培養(yǎng)一批大功率LED設(shè)計及封裝, LED光源設(shè)計、LED醫(yī)療器械研究設(shè)計的人才。

克服多重難關(guān)

研制出多臺四孔、五孔無影燈樣機

課題自2006年10月啟動以來，各項工作按計劃進展順利。首先完成LED無影燈市場調(diào)研，了解市場上現(xiàn)有無影燈市場的技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。進行**檢索，無影燈的國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)的收集，在此基礎(chǔ)上和各項目協(xié)作單位一起，共同確定LED無影燈的技術(shù)指標(biāo)和研制的總體方案。根據(jù)總體方案，將研制工作細化為LED大功率器件的選擇及應(yīng)用電路設(shè)計，電源和驅(qū)動電路的設(shè)計，遙控控制系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，二次光學(xué)設(shè)計和散熱系統(tǒng)設(shè)計等子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)由參加研制的人員分工負責(zé)并訂立詳細的進度計劃，研制工作**開展。

研制過程總體進展順利，但也遇到了一些困難，解決了很多難題：

1. 高光效、高顯色指數(shù)的折衷問題。由于無影燈的研制對LED的光效和顯色指數(shù)有很高的要求，市場上成熟的產(chǎn)品均達不到要求。研制人員只能立足公司現(xiàn)有的LED大功率產(chǎn)品進行改進。

研制人員立足于對大功率LED發(fā)光機理的分析，在進行大量調(diào)研之后，改進了封裝支架的結(jié)構(gòu)，試驗了大量的芯片、熒光粉和封裝材料的組合，*終制造出了能夠滿足大功率LED無影燈要求的器件。

基于公司自行開發(fā)的大功率LED產(chǎn)品，具有高光效、高顯色指數(shù)、低熱阻、高可靠性等特點，為整個研制工作的順利完成打下了堅實的基礎(chǔ)。在封裝支架的結(jié)構(gòu)研究中，有一項成果申請了國家**。

2. 在二次光學(xué)設(shè)計中，初期借鑒國外同類技術(shù)，采用菲涅爾透鏡的方法，來實現(xiàn)光線的匯聚。在實驗中發(fā)現(xiàn)，由于不同波長的光在透鏡中折射率不同，造成無影燈工作面光線色溫不均勻，邊緣有黃圈，影響使用效果。通過實驗，并借助計算機仿真分析計算，研制人員成功地將復(fù)合式拋物面聚焦器陣列，用于LED無影燈的二次光學(xué)設(shè)計達到了滿意的效果。

其原理為每顆大功率LED發(fā)出的光，通過復(fù)合拋物面聚焦器，匯聚成平行光，多組復(fù)合拋物面組成陣列，將多組平行光在工作面上組合成直徑大約20cm的均勻的光斑，每組陣列作為LED手術(shù)用無影燈的一孔。根據(jù)需要，可組成為多孔無影燈。

這種方法結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，光線匯聚效果好，光線均勻，不會產(chǎn)生有害的色調(diào)不均勻現(xiàn)象。采用復(fù)合拋物面聚焦器陣列為LED無影燈的光學(xué)設(shè)計開辟了新的途徑。

3. 在研制中，還成功攻克了LED高可靠性恒流驅(qū)動技術(shù)、大功率LED散熱技術(shù)、PWM調(diào)光和無影燈遙控控制等技術(shù)。在散熱方法的研究中，為降低系統(tǒng)熱阻，經(jīng)過反復(fù)試驗，成功地開發(fā)出新型的散熱器與功率器件的低熱阻接合結(jié)構(gòu)，該技術(shù)是把散熱器與大功率器件的接合面上電鍍有可焊性金屬導(dǎo)熱層，可焊性金屬導(dǎo)熱層上涂敷有低熱阻金屬焊料，該焊料經(jīng)高溫可以固化還原為金屬的高導(dǎo)熱材料。

將大功率LED放置于低熱阻金屬焊料涂敷層上，通過適當(dāng)?shù)募訜峁に?，使低熱阻金屬焊料固化還原為金屬，將大功率LED與散熱器焊接在一起，實現(xiàn)了大功率LED與散熱器的低熱阻接合，形成了從大功率LED的散熱襯底，經(jīng)過低熱阻金屬和可焊性金屬導(dǎo)熱層到散熱器的高效率導(dǎo)熱通道。

采用該技術(shù)，實現(xiàn)了大功率LED散熱襯底和鋁基板、鋁基板和散熱器之間的低熱阻接合，有效地降低了系統(tǒng)熱阻，大大延長了LED的使用壽命。該技術(shù)通過了國家知識產(chǎn)權(quán)局的審核，批準(zhǔn)為國家**。

在2008年底，制造出了多臺四孔、五孔無影燈樣機。各項性能指標(biāo)，達到863計劃合同任務(wù)書的要求。在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，中國人民解放軍**一一醫(yī)院使用，取得滿意的臨床效果。經(jīng)北京電光源檢測中心檢測，各項指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。