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LED无影灯补光装置及其补光方法.pdf

花匠小妙招
2024-11-26 04:54

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010127238.6 (22)申请日 2020.02.28 (71)申请人南通大学地址 226000 江苏省南通市啬园路9号 (72)发明人宋国华缪建文杨超孙强李明王超 (74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人许洁 (51)Int.Cl. F21S 8/00(2006.01) F21V 5/04(2006.01) F21V 23/00(2015.01) F21V 23/04(2006.01) F21V 23/06(2006.。

2、01) F21V 33/00(2006.01) H05B 45/10(2020.01) F21W 131/205(2006.01) F21Y 115/10(2016.01) (54)发明名称一种LED无影灯补光装置及其补光方法 (57)摘要本发明公开了一种基于激光测量距离的LED 无影灯补光装置和方法，该装置由激光测量距离模块、微处理器模块和LED光源模块构成，多个激光测距仪在微处理器控制下周期性依次测量无影灯下面偏内侧物体的距离，微处理器模块实时判断是否为遮挡物， LED光源模块在微处理器模块控制下降低遮挡物上方LED光源的发光强度，同时增加其它照射LED光源的发光强。

3、度，达到实时自动补的目的。权利要求书1页说明书4页附图2页 CN 111336422 A 2020.06.26 CN 111336422 A 1.一种LED无影灯补光装置，其特征在于：补光装置包括激光测量距离模块、微处理器模块和LED光源模块；所述激光测量距离模块由若干个均匀分布在LED无影灯边框四周激光测距仪构成；所述激光测距仪是采用脉冲计数器和数字鉴相器实现的相位式测量距离仪器；所述微处理器模块包括主控制器、激光测距仪触发控制接口、激光测距仪数据采集接口、数据分析软件、以及输出到LED光源模块的LED光源控制接口；所述主控制器包括MCU微处理器、。

4、输入输出LCD触摸屏，以及内部数据传输、储存和显示单元；所述LED光源模块包括与微处理器模块通讯接口的LED驱动电源控制接口、 LED驱动电源，以及LED光源和透镜。 2.根据权利要求1所述的LED无影灯补光装置，其特征在于：相邻两个所述激光测距仪对应LED无影灯圆形外框中心夹角： 60 10 ；所述激光测距仪内芯发射的激光线与 LED无影灯中心垂直竖线之间夹角： 30 0 ；所述激光测距仪单次测量时间1秒，激光波长500nm，激光功率1mw，测量精度1mm； LED无影灯圆形外框直径50cm。 3.根据权利要求1所述的LED无影灯补光装置，其特征在于：所述。

5、数据分析软件依据LCD 触摸屏用户或内部典型值设定的LED无影灯参数，周期性开启和关闭所有激光测距仪，通过地址译码器采集每一个激光测距仪的测量距离参数并缓存；当距离值h小于用户设定值，且维持一定时间t时，这里的t既可用户设定，也可以调用内部典型值，则认为有遮挡物，否则为手术工作面，或者为手术用具；同时根据遮挡物对应激光测距仪在LED无影灯边框上位置和数量，判断出遮挡物的位置和大小；所述距离值h、维持时间t： 65cmh20cm， 3st 0.2s。 4.一种根据权利要求1所述的LED无影灯补光装置的补光方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)均匀分布在L。

6、ED无影灯边框四周激光测距仪在微处理器的控制下，全亮一定时间后熄灭，用于定位指示手术光斑圆形区域； (2)激光测距仪在微处理器控制下开启，微处理器输出地址译码信号依次选择激光测距仪，然后微处理器读取每一个激光测距仪输出的测量距离数据值；激光测距仪在微处理器控制下关闭，等待下一次开启，不断反复循环； (3)微处理器模块根据采集到的激光测距仪的上传数据，经内部数据分析软件处理每个激光测距仪的h和t参数，实时判断无影灯下面是否为遮挡物，以及遮挡物的部位和尺寸；如有遮挡物就根据光学投射原理找到遮挡物影响手术光斑位置，同时输出控制信号给LED 光源模块； (4)LED光源。

7、模块的通讯接口接受微处理器模块的输出信号，通过LED驱动电源控制接口控制LED驱动电源的工作电流，降低遮挡物映射上方对应LED光源的发光强度，同时增加由于遮挡物影响的手术部位其它照射LED光源的发光强度，达到实时自动补光、基本恒定手术区域光照度的目的。权利要求书 1/1 页 2 CN 111336422 A 2 一种LED无影灯补光装置及其补光方法技术领域 0001 本发明专利属于医疗设备领域，具体涉及一种LED无影灯补光装置及其补光方法。背景技术 0002 目前，随着人们的健康意识的增强，对医疗消费的投入也在不断的增长。虽然全球经济衰退，但医疗器械行业仍然保。

8、持良好的发展势头。手术无影灯是具有特殊用途的照明用灯，是医生在进行外科手术时用于照亮手术部位的不可或缺的重要设备。手术操作部位合适的尺寸大小和照度是保障手术顺利进行前提，手术无影灯的光斑尺寸大小和照度在使用过程中是需要调节的，传统的无影灯多采用人工方式调节手术操作部位照度和手术光斑尺寸，这种调节手法是医生或护士依据自身的舒适度人为调整的，其准确度难以保证，对医生的手术操作也有分神的影响。 0003 另外手术行进中，医生的头、手和器械均会对手术区域照明存在遮挡，必然在手术光斑区域造成一定程度的照度下降，造成所谓的阴影，如果不及时消除阴影，会影响手术的正常。

9、进行。现有的无影灯只能进行亮度调节，照度的增加只能一定程度上减弱阴影的影响，但是无法消除阴影，而且照度的大幅增加会导致医生的眼部不适，影响医生手术的精准操作，而且这种调节是通过医生或者护士手动完成的，其实时性和精确度都不够高，也容易造成手术环境的交差感染。 0004 医疗数字化和信息化是全球医疗器械技术未来发展的方向，是实现医疗智能化和精确化重要的技术保证，所形成的产业是高新技术集中的知识密集型产业，也是医疗设备产业中附加值高和最具市场前景的产业之一。手术无影灯的光照亮度能否及时调整将影响到手术的正常进行，而其无影度的好坏将直接关系到手术的质量和病人的健康以。

10、及生命安全。随着激光技术、数字信号处理和精密机械等技术的快速发展，激光测距仪倾向于高精度、数字化、小型化和低功耗。相位式激光测距仪采用低功率的激光器，通过脉冲计数器和数字鉴相器实现相位法测量，能在短量程内保持高精度和可靠性距离测量。如何运用激光测距仪，以及信息处理技术，实现无影灯实时识别手术区域的遮挡物和空间位置，进而自动调节相应照射区域LED光源的发光强度，以期保持手术区域基本恒定的照度，是本发明的初衷。发明内容 0005 发明目的：本发明运用激光测距和微处理器技术手段，实时识别无影灯手术区域上方的遮挡物和空间位置，进而控制对应LED光源发光。

11、强度，以期保持手术区域基本恒定的照度，提供了一种LED无影灯补光装置及其补光方法。 0006 技术方案：本发明提供的一种LED无影灯补光装置，补光装置包括激光测量距离模块、微处理器模块和LED光源模块；所述激光测量距离模块由若干个均匀分布在LED无影灯边框四周激光测距仪构成；所述激光测距仪是采用脉冲计数器和数字鉴相器实现的相位式测量距离仪器；所述微处理器模块包括主控制器、激光测距仪触发控制接口、激光测距仪数说明书 1/4 页 3 CN 111336422 A 3 据采集接口、数据分析软件、以及输出到LED光源模块的LED光源控制接口；所述主控制器包括MCU。

12、微处理器、输入输出LCD触摸屏，以及内部数据传输、储存和显示单元；所述LED光源模块包括与微处理器模块通讯接口的LED驱动电源控制接口、 LED驱动电源，以及LED光源和透镜。 0007 进一步的，相邻两个所述激光测距仪对应LED无影灯圆形外框中心夹角： 60 10 ；所述激光测距仪内芯发射的激光线与LED无影灯中心垂直竖线之间夹角： 30 0 ；所述激光测距仪单次测量时间1秒，激光波长500nm，激光功率1mw，测量精度 1mm； LED无影灯圆形外框直径50cm。 0008 进一步的，所述数据分析软件依据LCD触摸屏用户或内部典型值设定的LED无影灯参数，。

13、周期性开启和关闭所有激光测距仪，通过地址译码器采集每一个激光测距仪的测量距离参数并缓存；当距离值h小于用户设定值，且维持一定时间t时，这里的t既可用户设定，也可以调用内部典型值，则认为有遮挡物，否则为手术工作面，或者为手术用具；同时根据遮挡物对应激光测距仪在LED无影灯边框上位置和数量，判断出遮挡物的位置和大小；所述距离值h、维持时间t： 65cmh20cm， 3st0.2s。 0009 一种LED无影灯补光方法，包括以下步骤： 0010 (1)均匀分布在LED无影灯边框四周激光测距仪在微处理器的控制下，全亮一定时间后熄灭，用于定位指示手术光斑圆形区域；。

14、 0011 (2)激光测距仪在微处理器控制下开启，微处理器输出地址译码信号依次选择激光测距仪，然后微处理器读取每一个激光测距仪输出的测量距离数据值；激光测距仪在微处理器控制下关闭，等待下一次开启，不断反复循环； 0012 (3)微处理器模块根据采集到的激光测距仪的上传数据，经内部数据分析软件处理每个激光测距仪的h和t参数，实时判断无影灯下面是否为遮挡物，以及遮挡物的部位和尺寸；如有遮挡物就根据光学投射原理找到遮挡物影响手术光斑位置，同时输出控制信号给LED光源模块； 0013 (4)LED光源模块的通讯接口接受微处理器模块的输出信号，通过LED驱动电源控制接口。

15、控制LED驱动电源的工作电流，降低遮挡物映射上方对应LED光源的发光强度，同时增加由于遮挡物影响的手术部位其它照射LED光源的发光强度，达到实时自动补光、基本恒定手术区域光照度的目的。 0014 有益效果：本发明专利采用激光测距仪作为遮挡物的判断手段，克服了超声波带来的对其它医疗仪器比如B超的干扰影响，另外把激光测距仪置于LED无影灯外框四周，使得本发明方法更容易在传统无影灯结构基础上推广应用，还可以常亮指示手术圆形光斑区域。相比较图像识别手段，本发明方法原理简单，容易实现，更适用于中小型企业。随着激光测距仪价格的降低，使得本发明的补光装置和方法会有更。

16、大的发展空间。附图说明 0015 图1为激光测距仪在无影灯边框上分布示意图； 0016 图2为LED无影灯装置电原理方框图； 0017 图3为激光测距仪补光装置光路示意图。 0018 其中， 1、 LED无影灯边框； 2、激光测距仪； 3、激光线； 4、 LED光源照射光线； 5、圆形手说明书 2/4 页 4 CN 111336422 A 4 术光斑； -相邻激光测距仪对应外框中心夹角； -激光测距仪激光光线与无影灯中心垂直竖线夹角；-圆形手术光斑的直径； h-LED无影灯与圆形手术光斑或遮挡物垂直距离。具体实施方式 0019 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描。

17、述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 0020 实施例一 0021 补光装置由激光测量距离模块、微处理器模块和LED光源模块；构成，激光测量距离模块由8个均匀分布在直径50cm的LED无影灯边框1四周的相位式激光测距仪2组成，图1 是激光测距仪2在LED无影灯边框1上分布示意图，相邻激光测距仪对应外框中心夹角 45 。。

18、激光测距仪2的测量参数为：单次测量时间0.5秒，激光波长635nm，激光功率0.2mw，测量精度1mm。 50cm边框直径LED无影灯距离直径圆形手术光斑5垂直距离h1m，则激光测距仪2内芯发射的激光线3与LED无影灯中心垂直竖线之间夹角 14 。 0022 图2是LED无影灯装置电原理方框图，图2中微处理器模块由主控制器、激光测距仪触发控制接口、激光测距仪数据采集接口、数据分析软件、以及输出到LED光源模块的LED光源控制接口组成；主控制器由MCU微处理器、输入输出LCD触摸屏，以及内部数据传输、储存和显示单元构成。图2中LED光源模块包括与微处理器。

19、模块通讯的LED驱动电源控制接口、 LED驱动电源，以及LED光源和透镜。 0023 实施例二 0024 数据分析软件依据LCD触摸屏内部典型值设定控制激光测距仪2持续0.3秒开启和持续0.3秒熄灭，主控制器通过地址译码器采集每一个激光测距仪2的测量距离参数并缓存；当距离值h小于40cm时，且维持一定时间1秒以上时，则主控制器认为有遮挡物，否则为手术工作面，或者为手术用具；同时根据遮挡物对应激光测距仪2在LED无影灯边框1上位置，判断出遮挡物的位置和大小。 0025 实施例三 0026 均匀分布在LED无影灯边框1四周激光测距仪2在微处理器的控制下，全亮2秒后熄灭。

20、，用于定位指示圆形手术光斑5区域； 0027 在微处理器控制下开启，微处理器输出地址译码信号依次选择激光测距仪2，然后微处理器读取每一个激光测距仪输出的测量距离数据值；激光测距仪2在微处理器控制下关闭，等待下一次开启，不断反复循环； 0028 微处理器模块根据采集到的激光测距仪2上传数据，经内部数据分析软件处理每个激光测距仪的h和t参数，实时判断无影灯下面是否为遮挡物，以及遮挡物的部位和尺寸；如有遮挡物就根据光学投射原理找到遮挡物影响手术光斑位置，同时输出控制信号给LED 光源模块； 0029 LED光源模块的通讯接口接受微处理器模块的输出信号，通过LED驱动电源。

21、控制接口控制LED驱动电源的工作电流，降低遮挡物映射上方对应LED光源的发光强度，同时增加说明书 3/4 页 5 CN 111336422 A 5 由于遮挡物影响的手术部位其它照射LED光源的发光强度，达到实时自动补光、基本恒定圆形手术光斑5区域光照度的目的。 0030 本发明专利采用激光测距仪作为遮挡物的判断手段，克服了超声波带来的对其它医疗仪器比如B超的干扰影响，另外把激光测距仪置于LED无影灯外框四周，使得本发明方法更容易在传统无影灯结构基础上推广应用，还可以常亮指示手术圆形光斑区域。相比较图像识别手段，本发明方法原理简单，容易实现，更适用于中小型企业。随着激光测距仪价格的降低，使得本发明的补光装置和方法会有更大的发展空间。说明书 4/4 页 6 CN 111336422 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 111336422 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 111336422 A 8 。