專利名稱：由周圍空氣冷卻的發(fā)光器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光器械，特別是涉及一種改進的由周圍空氣冷卻的高亮度發(fā)光器械。
在進行視覺檢查的許多情況下，都要求持續(xù)地使用光源，足以照亮所要檢查的區(qū)域。一些可為檢查或檢驗提供照明的手持式醫(yī)用和牙科光源是眾所周知的，并且已使用多年。這種裝置的具體例子包括檢眼鏡、檢耳鏡、視網(wǎng)膜鏡，以及其它類似的器械。在這些手持式裝置中，光源通常是裝在手柄里面的。把燈泡裝在器械里面是有好處的，否則若將燈光裝在遠(yuǎn)處，就需要采用光導(dǎo)纖維這樣的傳導(dǎo)裝置將光引到所需的位置。雖然遠(yuǎn)處光源易于冷卻，但它通常帶來僵硬的光纖纜，從而明顯地限制了器械的靈活性并增大了器械的制造成本。
近來，已經(jīng)開發(fā)了象鹵素或氪氣燈泡這樣高光強的光源，用它們?yōu)槭殖质窖揽坪歪t(yī)用器械提供更強的照明。它們的光強度一般比同等尺寸的普通真空燈泡高2-3倍，極大地提高了這些器械的性能。另外，對于真空燈泡來說，隨著它的使用時間的延長，會由于鎢粒沉積到燈殼上而使發(fā)光的數(shù)量和質(zhì)量逐漸地退化。然而，鹵素?zé)粼谄湔麄€壽命期間都可以提供較為穩(wěn)定的發(fā)光光通量及其質(zhì)量，其部分原因是它的極高的燈殼表面溫度(250-300℃)會使沉積在燈殼上的鎢粒蒸發(fā)并重又沉積在鎢絲上。
然而遺憾的是，高光強燈泡產(chǎn)生的這種高熱通常會給手持式器械帶來其它問題。顯然，手柄里聚集的執(zhí)量會使器械的使用者感到不適。隨著器械工作周期的延長，這個問題變得更加嚴(yán)重。有些牙科或外科手術(shù)需要長時間地持續(xù)使用手持式器械，例如使用一個小時或更長。其它與熱量有關(guān)的因素影響這些器械的問題包括使燈泡和器械材料加速退化，對器械施用到病人所造成潛在的傷害。
在光有技術(shù)中已多次指出使用高光強燈泡的手持式器械內(nèi)的聚熱問題。美國專利第4，334，863;4，477，252和5，033，960號都提出了解決牙科器械手柄內(nèi)產(chǎn)生熱問題的具體方案。美國專利第4，334，863和4，477，252號各提出一種牙科機頭，其中利用空氣驅(qū)動機頭并冷卻由裝在機頭內(nèi)的光纖系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。而美國專利第5，033，960則提出這樣一種裝置，它將牙科機頭內(nèi)的排氣側(cè)向引到燈座上，以冷卻用于光纖系統(tǒng)中的燈泡。
與使用手持式醫(yī)用和牙科器械有關(guān)的另一個問題是污染問題。眾所周知，在醫(yī)療和治牙過程中必須要嚴(yán)加注意，以防疾病的交叉感染。許多嚴(yán)重的疾病，包括肝炎和致命的愛茲病，都能通過交叉感染而被傳染上。最有效的控制交叉感染的措施就是對所用的醫(yī)療器械都進行消毒。對這類器械的常用消毒方法就是高壓消毒。高壓消毒過程要求將器械置于250°F的高壓蒸汽下蒸煮一段時間。出現(xiàn)于發(fā)光器械中的一個潛在的問題就是高壓消毒后殘留有濕氣，它可造成器械使用時會發(fā)生電路短路。因此，重要的一點就是要對器械中的電路做適當(dāng)?shù)拿芊?，以防污染物和高壓消毒蒸汽進入并接觸電路。
但是，雖然對器械中的電路部分密封可防止它接觸濕氣，而與此同時這種密封也就把熱量封閉在這部分里面。這樣就必然要使器械有適當(dāng)?shù)纳崮芰Α?br> 因此，本發(fā)明的一個目的就是提供這樣一種高性能的手持式器械，它具有散去由高光強光源產(chǎn)生的大部分熱量的能力，并且在使用期間不會產(chǎn)生握持時的不適感。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種帶有手柄的器械，它不會明顯地過熱，不會使零部件和/或材料由此而老化失效。
本發(fā)明的再一個目的是提供這樣一種帶有手柄的器械，它不需要用壓縮空氣、液體或風(fēng)扇來冷卻。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種被設(shè)計成可由使用者得心應(yīng)手操縱的發(fā)光器械。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的發(fā)光器械，它能成本低地制造，并且能用醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的常用消毒方法進行有效的消毒。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。


圖1是本發(fā)明的高光強發(fā)光器械的一個平面圖。
圖2是圖1所示器械主體的縱斷面圖。
圖3是圖1所示器械沿線3-3所截的橫斷面圖。
圖4是圖1所示器械沿線4-4所截的橫斷面圖。
圖5是本發(fā)明的另一可選實施例的局部斷面圖。
現(xiàn)參見圖1，一種高光強發(fā)光器械由標(biāo)號10總體表示。器械10包括一殼體部件12，一個前端帽14和一個后端帽16。后端帽16具有一個用于連接目的的鋸齒狀環(huán)形表面16a。殼體12和端帽14、16最好由塑料或其他低吸熱材料制成。殼體12的側(cè)壁上開有許多平行通槽或孔17，它們在器械10的兩側(cè)成兩排布置。在器械10的前端插有一個鏡子18，鏡子18具有一個柄部18a。鏡子18具有美國專利US5，139，421所述的形式。在鏡子18的位置上，可以結(jié)合器械10使用各種光導(dǎo)元件，如透光件等。最后，一根帶有兩條導(dǎo)線20a和20b的電纜20由線套22插入后端帽16，以提供操作器械10的動力。
從圖2中可清楚地看到器械10的內(nèi)部器件。殼體12的前端有一螺紋部分12a以及多個套爪24(見圖4)，而殼體12的后端有一外伸的環(huán)形表面12b。前端帽14具有一個內(nèi)螺紋部分14a，它與殼體12的外螺紋部分12a相嚙合。當(dāng)把鏡子18(或任何傳光器件)插入殼體12端部時，利用相配螺紋部分14a和12a將端帽14擰到殼體12上，使套爪24緊緊抱住鏡子18的柄部18a，從而將鏡子18固定到器械10的殼體12中。這樣在使用器械10時，可以容易地更換各種相應(yīng)器具。
一個散熱器30裝在殼體12的中部，它具有一個前端30a和一個擴口的后端30b。主體12內(nèi)圍繞散熱器30的空間區(qū)域構(gòu)成周圍空氣腔31。散熱器30是個管形件，它由象鋁或銅(它們具有高的傳熱系數(shù))這樣的傳熱材料制成。一個導(dǎo)光棒32設(shè)置在散熱器30的前端中，此棒由適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑，如耐高溫膠，或通過壓配合牢固地裝在散熱器30內(nèi)(見圖3)。在散熱器30的后端中裝有一個燈具組件34。燈具組件34具有一個螺紋部分34a和一個環(huán)形槽34b。導(dǎo)光棒32可由高質(zhì)石英玻璃或其它具有高導(dǎo)光能力的材料制成。
散熱器30由一個支座36固定在殼體12中的適當(dāng)位置上。支座36具有一個內(nèi)螺紋部分36a，它與燈具組件34的外螺紋部分34a相嚙合。當(dāng)組裝好器械10時，穿過端帽16的線套22被固定在支座36中，與燈具組件34接觸。利用相配的螺紋部分36a和34a將支座36擰到燈具組件34的前端部，從而將散熱器30(當(dāng)然還包括燈具組件34和導(dǎo)光棒32)固定到殼體12的后端，而且利用端帽16上的環(huán)形表面16a與殼體12的表面12b的配合，使散熱器30保持在適當(dāng)位置上。散熱器30的前端利用導(dǎo)光棒32與主體12上靠近套爪24的前端內(nèi)表面35的配合固定在適當(dāng)位置上。
電纜20裝在燈具組件34的部分34a中，電纜的導(dǎo)線20a和20b則由耐高溫的常規(guī)裝置分別連到一對電接頭38a和38b上。一個高光強燈40連到接頭38a和38b的兩對應(yīng)端。燈泡40裝在散熱器30中靠近棒32的地方，它具有一個用于能將光線聚焦進入棒32端部的透鏡41。
燈具組件34用封裝化合物或其它耐高溫彈性材料42密封起來，由此把電纜20，導(dǎo)線20a和20b，接頭38a和38b以及燈泡40全部包在一個防潮的單元中。這種結(jié)構(gòu)便于在需要時更換整個單元。此外，一個由耐熱材料制成的彈性密封件或密封圈44嵌入到環(huán)形槽34b中，與散熱器30相配合，進一步防止?jié)駳馇秩肷崞?0或燈40內(nèi)。
現(xiàn)在對本發(fā)明的發(fā)光裝置的優(yōu)點進行說明。再見圖1和圖2，當(dāng)電纜20連到適當(dāng)?shù)碾娫瓷蠒r，電源通過導(dǎo)線20a和20b以及接頭38a和38b流動，最終流到燈40將它點亮。高強度光穿過聚焦透鏡41進入棒32的端部。由于棒32是由高質(zhì)導(dǎo)光材料制成的，所以燈40發(fā)出的光線基本上都沿導(dǎo)光棒32傳到鏡子18的柄部18a，在這里光線將以美國專利第5，139，421號所述的方式做最后的傳輸。任何可選擇的導(dǎo)光裝置，如透光件，都可隨著光線穿過棒32的前端而發(fā)射出光線。
由于燈40發(fā)出高強度光，所以它也將產(chǎn)生相當(dāng)高的熱量。因為燈40裝在散熱器30內(nèi)，所以熱量沿散熱器30的縱軸朝兩個方向傳導(dǎo)，并且由散熱器30的表面散發(fā)到殼體12中圍繞散熱器30的周圍空氣腔31中。
當(dāng)燈40開始點亮后，殼體12內(nèi)的周圍空氣腔31中的空氣溫度大致與圍繞發(fā)光器械10的環(huán)境溫度相同。隨著燈40的持續(xù)地產(chǎn)生高強光及其熱量(此熱量沿散熱器30傳導(dǎo))，散熱器30的溫度將升到高于殼體12中周圍空氣的溫度。由于散熱器30的熱力性能，使熱量可以從散熱器30傳到殼體12內(nèi)的腔31中的周圍空氣中。隨著腔31內(nèi)的空氣溫度升高，由于較輕的熱空氣上升并取代較重的冷空氣，故會產(chǎn)生熱流。這樣，如果器械10處于圖1和圖2所示的位置，則殼體12內(nèi)腔31中的受熱空氣將沿箭頭A的方向穿出殼體12中成形的多個開孔17，進入周圍環(huán)境。熱空氣沿箭頭A的方向穿出器械10，使周圍環(huán)境空氣沿箭頭B所示方向(見圖2)從器械10的下側(cè)地入主體2內(nèi)的腔31中。這種由于器械10本身獨特結(jié)構(gòu)造成的空氣穿過殼體12的持續(xù)運動，自動地冷卻了器械10，而無需使用附加的可產(chǎn)生冷卻流體的機械裝置，這樣就不會增加器械的復(fù)雜性、制造成本也不會限制器械的通用性。
現(xiàn)參見圖5，它示出了本發(fā)明的發(fā)光器械的第二個實施例。在此實施例中，相同的部件以相同的標(biāo)號表示。
器械10′與圖1-4所示的器械10基本上是相同的，只是散熱器30′、燈40′和燈具組件34′有所不同。散熱器30′由兩個部分30a′和30b′組成，這兩部分由耐熱粘結(jié)劑或其它任何適用的連接裝置緊固在一起，確保防潮配合。燈40′是一個高光強燈，但它不帶燈40所具有的內(nèi)部透鏡。這樣，燈40′發(fā)出的光線是非相干性的，而且沒有聚焦到導(dǎo)光棒32的端部，光線是由燈40′向各個方向散發(fā)。因此，在散熱器30′的部件30a′的內(nèi)表面上涂了一層反射涂層50，用于聚集這些非相干光束，并且把它們聚焦到導(dǎo)光棒32的端部。一層反射涂層52涂在散熱器30′的部分30b′的端部，用于將那些設(shè)有對準(zhǔn)棒32端部的光束反射回反射涂層50，然后再由涂層50將它們聚焦在棒32的端部。這種利用反射面將非相干光束聚焦到導(dǎo)光棒中的結(jié)構(gòu)，使它能有效地使用不帶末端透鏡的高光強燈。
圖5所示的實施例使用了一個單件模制燈具組件34′，它由耐高溫的彈性材料制成，將電纜20、導(dǎo)線20a和20b、以及接頭38a和38b封裝成一個整體單元。組件34′有一個環(huán)形凸邊34b′，用在散熱器30′內(nèi)構(gòu)成一個有效的密封，以防潮氣進入。組件34′用后端帽16′保持就位在器械10′中，后端帽16′具有一個可與主體12′的螺紋部分12b′相嚙合的螺紋部分16a′。
在上述說明以及在下面的權(quán)利要求中，方向術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”等，都是為清楚起見以圖面為基準(zhǔn)的。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，本發(fā)明的裝置在使用期間可以處于任何位置，這完全取決于應(yīng)用情況。
雖然根據(jù)優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了圖示和說明，但可以理解，本發(fā)明并不局限于任何一種特定的實施例，可以在不超出所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍和構(gòu)思的情況下，對本發(fā)明進行各種修改和改變。例如，散熱器的外表面可制成帶槽或帶翼片的形式，以增加散熱器與周圍空氣的表面接觸面積，從而提高散熱器的散熱能力。此外，所用的光源也可以適用于手持式器械的激光發(fā)生器。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器械，它包括一個殼體；一個裝在所述殼體中帶有一個光源的部件；用于使所述殼體內(nèi)部與圍繞所述殼體的外部大氣進行空氣流通的通風(fēng)裝置，它穿過所述殼體；從而，由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述部件散發(fā)到所述殼體的內(nèi)部，并通過所述通風(fēng)裝置傳遞到所述外部大氣中。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述部件是與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件包括一個散熱器。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3的器械，其中所述散熱器由一個鋁制圓筒構(gòu)成。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3的器械，其中所述光源包括一個高光強光源。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5的器械，其中所述光源是鹵燈。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件還包括一個用于從所述器械傳遞光線的導(dǎo)光棒，所述導(dǎo)光棒靠近所述光源。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7的器械，其中所述光源包括一個用于將光線引入所述導(dǎo)光棒的聚焦透鏡。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述殼體由低吸熱材料制成。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求2的器械，其中所述部件是利用一個耐熱材料制成的密封與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1的器械，其中所述通風(fēng)裝置包括多個沿所述殼體設(shè)置的孔。
12.一種手持式發(fā)光器械，它包括一個殼體，它有一個發(fā)光的前端和一個后端;一個與所述殼體內(nèi)部熱力隔絕的空心部件，它沿著所述殼體的前端至后端設(shè)置在所述殼體中;一個設(shè)置在所述部件中的光源;一個導(dǎo)光棒，它設(shè)置在所述部件中并位于所述光源和所述殼體的前端之間;用于通過所述殼體使所述殼體內(nèi)部與圍繞所述殼體的大氣空氣流通的通風(fēng)裝置;和用于啟動所述光源的裝置;這樣，當(dāng)所述光源啟動時，光線從所述光源經(jīng)所述導(dǎo)光棒傳遞，并傳到所述殼體的發(fā)光的前端;而由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述部件散發(fā)出去，并通過所述通風(fēng)裝置散發(fā)到所述周圍大氣中，由此冷卻所述器械。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件是一個散熱器，而所述光源是一個高光強燈。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件是利用一個位于所述部件和所述殼體后端之間的彈性密封與所述殼體內(nèi)部熱絕緣的。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的器械，其中所述部件包括一個由傳熱材料制成的圓筒形散熱器。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述通風(fēng)裝置包括多個沿所述殼體設(shè)置的孔。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，其中所述部件包括一個包含所述光源的第一部分和一個包含所述導(dǎo)光棒的第二部分，所述第一和第二部分相連。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求16的器械，其中所述孔從所述殼體前端到所述殼體后端以多排的形式設(shè)置。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求12的器械，它還包括一個光線引導(dǎo)裝置，此裝置設(shè)置在所述殼體前端靠近所述導(dǎo)光棒的地方。
20.一種發(fā)光器械，它包括一個殼體，它具有一個發(fā)光的前端和一個后端;一個空心管形部件，它沿所述殼體的前端與后端設(shè)置在所述殼體中;一個設(shè)置在所述管形部件中的光源;和多個成形在所述殼體上的孔;從而，由所述光源產(chǎn)生的熱量從所述管形件散發(fā)到圍繞所述管形件的所述殼體內(nèi)部，并且借助由熱量增高所產(chǎn)生的熱流通過所述殼體上的孔散發(fā)出去。
全文摘要
一種由周圍空氣冷卻的高亮度發(fā)光器械，其中燈裝在位于一殼體內(nèi)的一個散熱器中，該殼體上具有多個圍繞散熱器的通風(fēng)孔。在器械用時，燈產(chǎn)生的熱量沿著散熱器傳遞，并散發(fā)到圍繞散熱器的腔室中，進而經(jīng)通風(fēng)孔散到周圍大氣中，這樣與冷熱空氣交換形成熱流。
文檔編號A61B19/00GK1100620SQ94108220
公開日1995年3月29日 申請日期1994年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月9日
發(fā)明者格里格里·R·弗德伯 申請人:格萊格實驗室公司