根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯的制作方法

本发明涉及一种根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯，属于无影灯技术领域。

背景技术：

长期以来，外科手术采用卤素灯做为照明用光源。采用卤素灯主要存在着以下几个问题：1、卤素灯会产生较大热量；为了消除卤素灯对手术室造成的热影响，需要在卤素灯上加装滤光片吸收热射线，增加了无影灯的结构复杂度和经济成本；2、卤素灯寿命较短，其普遍寿命在2000小时左右；3、卤素灯的色温是固定的，不能满足所有外科手术的要求；在外科手术中不同的手术部位需要不同的色温，以达到显色要求；4、无法自适应医生的疲劳状态进行自动的色温和亮度调节。复杂手术的操作时间很长，在此过程中由于医生的高强度劳动和注意力的高度集中不可避免地产生疲劳，使得医生操作技能下降。若能根据医生的疲劳状态适当调整无影灯的色温和亮度，将会取得较好的效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯，根据医生的疲劳状态适当调整无影灯的色温和亮度，以获得合适的手术光环境。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯，包括：

LED灯组，包括主LED、第一校正LED和第二校正LED，主LED为白色LED光源，第一校正LED为橙色LED光源，第二校正LED为蓝色LED光源；

亮度和色温调整模块，亮度和色温调整模块与LED灯组电连接，亮度和色温调整模块包括亮度调节电路和色温调节电路，色温调节电路用于调整主LED、第一校正LED和第二校正LED的混色比例达到调整从而整个无影灯的色温；所述亮度调节电路用于调节LED灯组的亮度；

图像采集分析模块，用于获取医生脸部图像并判断医生疲劳程度，并发信息给亮度和色温调整模块，以便自动调整亮度和色温。

进一步提供一种图像采集分析模块的具体结构，所述图像采集分析模块包括：

CCD或CMOS摄像头，用于识别人脸范围并通过算法判断人眼疲劳程度；

瞳孔大小判断模块，当瞳孔变小时，亮度和色温调整模块控制降低LED灯组的亮度，直至瞳孔恢复正常大小，当瞳孔变大时，亮度和色温调整模块控制提高LED灯组的亮度；

眼睛开合程度判断模块，当黑眼珠被覆盖面积超过65%认为是一次眼睛闭合，由此判断眨眼时间的长短和眨眼频率；

眨眼频率判断，当眨眼频率变低时，认为人出现疲劳，亮度和色温调整模块控制提高色温以适合人眼的状态。

进一步，所述主LED的色温设定在无影灯最低色温和最高色温之间的中间色温上，第一校正LED的色温在靠近最低色温的一端，第二校正LED的色温在靠近最高色温的一端。

进一步提供亮度和色温调整模块的具体结构，所述亮度和色温调整模块还包括控制器，所述的亮度调节电路和色温调节电路均由控制器通过脉宽调制信号控制；所述的控制器通过一恒流源与LED灯组串联构成亮度调节电路，所述LED灯组中，主LED、第一校正LED和第二校正LED所在支路上均串联有可控开关；控制器产生第一脉宽调制信号调节恒流源电流的大小，以控制LED灯组的亮度；所述的控制器通过第一反相器与第一校正LED所在支路的可控开关电连接，控制器通过第二反相器与第二校正LED所在支路的可控开关电连接，控制器与主LED所在支路的可控开关电连接；控制器产生第二脉宽调制信号调节第一校正LED和主LED的导通时间比，从而调整暖色端的色温，控制器产生第三脉宽调制信号调节第二校正LED和主LED的导通时间比，从而调整冷色端的色温。

进一步，所述可控开关采用MOS管，所述控制器采用单片机。

进一步为了便于手动调节，所述手术无影灯还包括手动调整和设定模块，手动调整和设定模块由按键和旋钮组成，按键和旋钮均与亮度和色温调整模块电连接，旋钮用于人工调节色温和亮度，按键用于选择内置的色温和亮度，所述按键包括四个，分别为脑外科模式、胸外科模式、腹腔外科模式以及整形外科模式。

进一步为了提高局部照明度，所述的根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯还包括可改变照明方向的辅助光源，辅助光源安装在无影灯或手术台边。

采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明能根据医生的疲劳程度自动调节无影灯的色温和亮度，以适合医生的需求；

2、本发明采用发热量较小的LED灯组做为发光源，基本不影响手术室的热环境；

3、本发明在调节LED灯组的亮度与色温时，通过亮度调节电路单独调节LED灯组的亮度，通过色温调节电路单独调节色温，二者不相互影响；

4、本发明的亮度和色温调整模块内还设置有不同的亮度与色温模式，可以适合不同的手术照明要求并可手动调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的亮度和色温调整模块的结构示意图；

图3是手动调整和设定模块的面板图；

图中，1、第一校正LED，2、主LED，3、第二校正LED，4、旋钮，5、按键。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯，包括：

LED灯组，包括主LED 2、第一校正LED 1和第二校正LED 3，主LED 2为白色LED光源，第一校正LED 1为橙色LED光源，第二校正LED 3为蓝色LED光源；

亮度和色温调整模块，亮度和色温调整模块与LED灯组电连接，亮度和色温调整模块包括亮度调节电路和色温调节电路，色温调节电路用于调整主LED 2、第一校正LED 1和第二校正LED 3的混色比例达到调整整个手术无影灯的色温；所述亮度调节电路用于调节LED灯组的亮度；

图像采集分析模块，用于获取医生脸部图像并判断医生疲劳程度，并发信息给亮度和色温调整模块，以便自动调整亮度和色温。

优选地，所述图像采集分析模块包括：

CCD或CMOS摄像头，通过图像处理方法用于识别人脸范围，并在人脸范围内进行眼睛定位，并通过算法判断人眼疲劳程度；

瞳孔大小判断模块，当瞳孔变小时，亮度和色温调整模块控制降低LED灯组的亮度，直至瞳孔恢复正常大小，当瞳孔变大时，亮度和色温调整模块控制提高LED灯组的亮度；

眼睛开合程度判断模块，当黑眼珠被覆盖面积超过65%认为是一次眼睛闭合，由此判断眨眼时间的长短和眨眼频率；

眨眼频率判断，当眨眼频率变低时，认为人出现疲劳，亮度和色温调整模块控制提高色温以适合人眼的状态。

进一步，所述主LED 2的色温设定在无影灯最低色温和最高色温之间的中间色温上，例如：最低色温为2500K，最高色温为8500K，那么主LED的色温为5000K；第一校正LED 1的色温在靠近最低色温的一端，第二校正LED 3的色温在靠近最高色温的一端；同过调整主LED 2、第一校正LED 1和第二校正LED 3的混色比例达到调整整个手术无影灯的色温之目的。

主LED 2发白光，优选450nm左右可调整发光峰值波长的LED及利用该LED激励优选波长在550nm左右调整荧光峰值波长的荧光体组合而成；

第一校正LED 1发橙光，优选600nm左右可调整发光峰值波长的橙色LED；

第二校正LED 3发蓝光，优选450nm左右可调整发光峰值波长的LED；调整上述三种LED的混色比例，可以在2500K到8500K范围内调整LED灯组的色温。

优选地，如图2所示，所述亮度和色温调整模块还包括控制器，控制器采用单片机，在软件的支持下发出调节亮度的PWM1波、调整色温的PWM2和PWM3波；所述的亮度调节电路和色温调节电路均由控制器通过脉宽调制信号控制；所述的控制器通过一恒流源与LED灯组串联构成亮度调节电路，所述LED灯组中，主LED、第一校正LED和第二校正LED所在支路上均串联有可控开关；控制器产生第一脉宽调制信号PWM1调节恒流源电流的大小，以控制LED灯组的亮度；所述的控制器通过第一反相器与第一校正LED 1所在支路的可控开关电连接，控制器通过第二反相器与第二校正LED 3所在支路的可控开关电连接，控制器与主LED 2所在支路的可控开关电连接；控制器产生第二脉宽调制信号PWM2调节第一校正LED 1和主LED 2的导通时间比，从而调整暖色端的色温，控制器产生第三脉宽调制信号PWM3调节第二校正LED 3和主LED 2的导通时间比，从而调整冷色端的色温。调节色温时不会影响恒流源电流因此总体亮度保持恒定。

PMW2和PWM3不同时产生，当色温往低端调整时产生PWM2波，当色温往高端调整时产生PWM3波，通过调整PWM2和PWM3波的占空比来调节色温。

恒流源采用足够驱动LED灯组的恒流源芯片，例如：富士通半导体MB39C602,可以多片并联使用。

优选地，所述可控开关采用MOS管，优选足够大电流的MOS管，所述控制器采用单片机。

可选地，如图3所示，所述手术无影灯还包括手动调整和设定模块，手动调整和设定模块由按键5和旋钮4组成，按键5和旋钮4均与亮度和色温调整模块电连接，旋钮4用于人工调节色温和亮度，按键5用于选择内置的色温和亮度，所述按键5包括四个，分别为脑外科模式、胸外科模式、腹腔外科模式以及整形外科模式。

可选地，如图1所示，所述的根据人眼状态调节色温和亮度的手术无影灯还包括可改变照明方向的辅助光源，辅助光源安装在无影灯或手术台边。

本发明能根据医生的疲劳程度自动调节无影灯的色温和亮度，以适合医生的需求；本发明采用发热量较小的LED灯组做为发光源，基本不影响手术室的热环境；本发明在调节LED灯组的亮度与色温时，通过亮度调节电路单独调节LED灯组的亮度，通过色温调节电路单独调节色温，二者不相互影响；本发明的亮度和色温调整模块内还设置有不同的亮度与色温模式，可以适合不同的手术照明要求并可手动调节。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。