[实用新型]一种用于LED黄疸治疗仪的阵列式自由曲面透镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，更具体地说，是涉及一种用于LED黄疸治疗仪的阵列式自由曲面透镜。

背景技术

目前的黄疸光疗仪所用的光源分为荧光灯光源、卤素灯光源和LED光源。荧光灯因为光谱范围宽导致治疗效果差，并且荧光灯的寿命短。卤素灯光源发光强度高，其光谱范围中较多的红光和黄光成分会对婴儿的肌肤造成伤害。目前国内的黄疸光疗仪以荧光灯光源为主，卤素灯黄疸光疗仪处于起步阶段。由于这两种光源的副作用大，近年来国内外展开了新型LED黄疸光疗仪的研究，比如美国NATUS公司生产的LED黄疸光疗仪，均匀度仅有30%，治疗效果较差。为了提高光均匀度，一些研究者在照明系统中引入透镜来提高光均匀度，主要包括复合复眼透镜和自由曲面透镜。但是复眼透镜制作工艺复杂，价格高，并且复合复眼透镜复杂的结构会导致光的利用率低，造成光利用率低。目前自由曲面透镜仅能提高一个LED的均匀度，而黄疸光疗仪的照明系统是由多个LED组成的复杂阵列组成，其结果会导致系统光色不均匀。并且自由曲面透镜是圆形的，LED发出的光经自由曲面透镜折射后成为圆形光斑，无法覆盖婴儿体表，影响治疗效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种用于LED黄疸治疗仪的阵列式自由曲面透镜。

本实用新型一种用于LED黄疸治疗仪的阵列式自由曲面透镜，通过下述技术方案予以实现：由多个自由曲面透镜单体组成，每个透镜大小为5cm*5cm，每个透镜通过网格划分法，根据受照面的大小以及光源与受照面的距离计算得到；根据光疗法治疗黄疸的照度要求来确定LED的个数和排列方式，根据新生儿的大小确定受照面的面积为50cm*30cm，进而确定阵列式自由曲面透镜的自由曲面透镜单体数量为60个，按10*6的方式排列。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型是将LED发出的圆形光斑经自由曲面透镜折射后成为矩形光斑，满足光疗法治疗黄疸的要求。并在单个LED的自由曲面透镜的基础上进一步组合成为阵列式自由曲面透镜，一方面省略二次配光透镜的封装工艺步骤，另一方面在集成封装中可以降低由多个LED组合带来的光色不均匀现象，增强治疗效果。经测试，其均匀度达到95%。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图;

图2是LED发光面与自由曲面与受照面的能量映射关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，所述的阵列式自由曲面透镜是由多个自由曲面透镜单体组成，每个透镜大小为5cm*5cm，根据光疗法治疗黄疸的照度要求来确定LED的个数和排列方式，根据新生儿的大小确定受照面的面积为50cm*30cm，进而确定阵列式自由曲面透镜的自由曲面透镜单体数量为60个，按10*6的方式排列。

本实用新型的实现步骤如下：

（1）进行LED光源建模分析；根据所选用的LED光源，进行光源的配光测量，并根据测量出的配光特征进行LED光源建模；

（2）获得自由曲面面型数据；为实现工作平面的矩形配光和光强的均匀分布，利用能量守恒原理，即在单个LED发出的光与工作平面受光面之间建立一一映射的关系；设计矩形自由曲面，将LED发出的光假想为能量球面，利用网格划分的方法将球面划分为微元，假设每一个微元将与矩形自由曲面上的微元以及受照面上的微元所携带对的能量相同，它们之间将形成投影关系；利用以上关系建立微分方程，对于给定的LED光源和治疗黄疸的照明需求，即LED光源和受照面的距离和受照面范围，可获得自由曲面的面型离散数据；

（3）获得阵列式自由曲面透镜形式；根据光疗法治疗黄疸的照明要求，选择LED的个数及排列方式，并利用以上求得的单个LED二次配光的自由曲面面型数据，利用逆向工程获得自由曲面的面型构造及自由曲面透镜的实体形式，根据LED的个数、排列方式和受照面的面积，进行矩形自由曲面透镜实体排列，即得到60个自由曲面透镜单体按10*6组成的阵列式自由曲面透镜。