СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭНДОСКОПОВ
LIGHT-EMITTING DIODE BASED ENDOSCOPIC ILLUMINATION DEVICE

Заявляемое техническое решение относится к осветительной технике и может быть использовано при работе с эндоскопами для освещения внутренних органов и полостей при эндоскопических исследованиях.
Свет играет важную роль в процессе диагностики, поскольку от его качества зависит достоверность полученных во время исследования данных и успешность эндоскопических вмешательств. Главное требование к источнику света - он должен быть достаточно ярким и не искажать естественный цвет исследуемого объекта. В связи с этим осветительные устройства, как правило, содержат источник света и оптически связанный с ним волоконнооптический жгут, передающий свет от источника излучения к эндоскопу, который в свою очередь освещает заданную зону обследования.
В качестве источников светового излучения в эндоскопах на протяжении многих лет использовались лампы, например, галогенные и ксеноновые, мощность которых составляет 100-300 Вт.
Основным недостатком ламповых источников света является необходимость собирать и фокусировать световой поток с помощью оптической системы (конденсора) на входном торце осветительного жгута, теряя при этом большое количество энергии.
Для согласования апертуры осветительного волокна, у которого апертура больше 80°, с осветительным кабелем с апертурой менее 60° используется фокон, на котором также теряется большое количество энергии.
В настоящее время разработаны осветительные устройства для эндоскопов, построенные на основе светодиодов, расположенных вблизи осветительного волокна эндоскопа. Такая конструкция устройства позволяет значительно снизить потери энергии при передаче светового потока от осветителя к эндоскопу.
Однако при использовании в осветительных устройствах сверхмощных светодиодов, с мощностью более 3 Вт, возникает чрезмерный нагрев корпусов, в которых они установлены.
Известно осветительное устройство (патент РФ на полезную модель №110817, опубл. 27.11.2011), содержащее установленный в корпусе источник света в виде кристалла мощного светодиода и светопроводящий волоконный жгут из высокоапертурного оптического волокна, имеющий плоский перпендикулярный волокнам конец. При этом торец волоконного жгута расположен в непосредственной близости к излучающей поверхности кристалла. Проксимальный конец волоконного жгута заключен в жесткую обойму. Для отвода тепла, выделяемого светодиодом при свечении, корпус устройства выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из алюминия. Однако выполнение корпуса из алюминия не позволяет использовать сверхмощные светодиоды, так как в этом случае корпус устройства будет сильно нагреваться, что в свою очередь приведет к снижению яркости свечения и деградации структуры кристалла, а также может привести к ожогу оператора и (или) пациента.
В эндоскопе со встроенным светодиодным источником света (патент РФ по полезную модель №105569, опубл. 20.06.2011) за счет размещения на корпусе эндоскопа датчиков температуры, организации управления питанием светодиодных излучателей в соответствии с температурой датчиков, достигается защита светодиода от перегрева. В процессе работы в зависимости от показателей датчиков температуры и от значения максимально допустимой температуры светодиодного источника света блок управления питанием светодиодного источника света эндоскопа осуществляет автоматическое понижение или повышение силы тока светодиодного источника света с целью удержания температуры корпуса эндоскопа. Однако во время изменения силы тока происходит изменение уровня освещенности и, следовательно, ухудшается качество работы всего эндоскопа. Использование встроенного источника света усложняет процесс стерилизации эндоскопа в целом, а также сильно удорожает эндоскоп.
Известен универсальный светодиодный осветитель «МИХОС» разработанный фирмой ООО «НПО Эталов», расположенной в г. Екатеринбурге (http://www.etalon66.ru/catalog/0/24/93), который за счет использования коннекторов системы Storz/ Storz позволяет подключить его непосредственно к эндоскопам различных конструкций. Данное осветительное устройство выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к заявляемому техническому решению.
Осветительное устройство состоит из корпуса, внутри которого расположен светодиод. На дистальном конце корпуса расположен коннектор, предназначенный для подключения к эндоскопу, а к проксимальному концу корпуса подключен кабель электропитания.
Данная конструкция не позволяет в достаточной мере отводить тепло от корпуса осветительного устройства. В связи с этим можно использовать только светодиод малой мощности, который не может обеспечить максимальный уровень освещенности объекта
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является отвод тепла от корпуса светодиодного осветительного устройства при постоянной максимальной освещенности.
Техническим результатом, на получение которого направлено заявляемое техническое решение, является получение постоянного максимального уровня освещенности и повышение безопасности эксплуатации осветительного устройства.
Для получения указанного технического результата светодиодное осветительное устройство для эндоскопов выполнено в виде корпуса, внутри которого размещен источник света, выполненный в виде светодиода, на дистальном конце корпуса расположен коннектор, предназначенный для подключения к эндоскопу, внутри корпуса размещен радиатор, в теле которого выполнены каналы, при этом между радиатором и корпусом со стороны дистальной части корпуса образуется зазор, предназначенный для прохождения воздуха по каналам радиатора, светодиод установлен на дистальном конце радиатора, в непосредственной близости к внутренней поверхности коннектора, предназначенного для подключения эндоскопа, через тело радиатора проходит электрический кабель, предназначенный для подключения светодиода к кабелю электропитания непосредственно или через разъем, установленный в коннекторе, расположенном на проксимальном конце корпуса и предназначенном для подключения системы подачи или отвода воздуха.
Для снижения теплопроводности корпус может быть выполнен в защитном кожухе.
Сущность заявляемого изобретения поясняется на фиг. 1, где представлена конструкция светодиодного осветительного устройства для эндоскопов.
Светодиодное осветительное устройство для эндоскопов (фиг. 1) состоит из корпуса 1, радиатора 2, источника света, выполненного в виде светодиода 3, коннектора 4, предназначенного для подключения к эндоскопу, коннектора 5, предназначенного для подключения системы подачи или отвода воздуха. В теле радиатора 2 выполнены каналы 6. Между радиатором 2 и корпусом 1 образуется зазор 7, предназначенный для прохождения воздуха по каналам 6 радиатора 2. Через тело радиатора 2 проходит электрический кабель 8 от светодиода 3 к разъему электропитания, установленному в коннекторе 5. Светодиод 3 может быть подключен непосредственно к кабелю электропитания без использования разъема (не показано). Корпус 1 может быть покрыт защитным кожухом 9.
В качестве источника света используется кристалл светодиода CREE XML-T5 мощностью 10 Вт. Кристалл представляет собой квадрат со стороной 2 мм, размещенный на штатной подложке, содержащей две токопроводящие дорожки с выводами на их концах для соединения с кабелем электропитания.
Осветительное устройство присоединяется непосредственно к разъему эндоскопа посредством резьбового соединения, расположенного на коннекторе 4.
В связи с тем, что источник света 3 расположен в непосредственной близости к внутренней поверхности коннектора 4, предназначенного для подключения эндоскопа, значительно повышается освещенность объекта, особенно если в эндоскопе в качестве осветительного волокна используется высокоаппертурное волокно, с апертурой более 90°.
Для отвода тепла в качестве системы охлаждения в данном техническом решении используется обдув ребер радиатора потоками воздуха, который поступает в корпус через коннектор, подключенный с помощью гибкого шланга к системе подачи или отвода воздуха и выходит (или забирается) через зазор 7 в дистальной части между корпусом и радиатором. В качестве системы подачи или отвода воздуха может быть использован воздушный компрессор или отсос.
Для снижения теплопроводности корпуса 1 он может быть выполнен в защитном кожухе 9, изготовленном из нетеплопроводящего материала, например, пластмассы.
Постоянное охлаждение корпуса устройства обеспечивает бесперебойную работу осветительного устройства с постоянной максимальной освещенностью, а также позволяет повысить безопасность работы оператора в процессе проведения эндоскопических исследований, так как теперь эндоскоп можно удерживать в руке длительное время, не ощущая дискомфорта от нагрева корпуса даже при максимальной мощности используемого светодиода.