專利名稱：手術(shù)燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有反射器和光源的手術(shù)燈(surgicallight)，所述光源具有多個(gè) LED。
背景技術(shù)：
實(shí)踐中已知有借助于LED產(chǎn)生被引向手術(shù)區(qū)域的光的手術(shù)燈。這種已知的手術(shù) 燈的問(wèn)題一方面在于LED產(chǎn)生熱量，另一方面在于均勻照亮手術(shù)區(qū)域而不形成有色陰影 和投影。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有LED的手術(shù)燈，使得通過(guò)良好的散熱可以產(chǎn) 生均勻照亮的區(qū)域，當(dāng)一部分入射到手術(shù)區(qū)域上的光被外科醫(yī)生擋住時(shí)，該手術(shù)燈幾乎 不形成陰影。該目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征、特別是通過(guò)具有包括多個(gè)LED的光源和主反射 器的手術(shù)燈來(lái)實(shí)現(xiàn)，該主反射器具有光軸和外緣，且該主反射器將LED的光引至手術(shù)區(qū) 域上。根據(jù)本發(fā)明，以區(qū)域樣式制成主反射器，LED被布置并定向成使得LED的光從 主反射器的外緣被耦合到主反射器中。換句話說(shuō)，在主反射器與手術(shù)區(qū)域之間未布置 LED,使得主反射器的整個(gè)表面都可用于照亮手術(shù)區(qū)域。在本文中，區(qū)域式設(shè)計(jì)被理解 為所述反射器并非由群組反射器構(gòu)成。然而，認(rèn)為例如階梯式或者面式設(shè)計(jì)是符合本發(fā) 明的。此外，光源的LED被間隔地布置在反射器的外緣，使得能夠確保良好的散熱。因 為多個(gè)LED的光可以從主反射器的外周耦合到主反射器中，因此可以實(shí)現(xiàn)高亮度，且整 個(gè)主反射器能夠通過(guò)多個(gè)光源被均勻照亮。根據(jù)本發(fā)明，LED(發(fā)光二極管)在反射器的外緣以環(huán)形、特別是圓環(huán)形布置。 據(jù)此可以理解，LED被沿外圍布置在手術(shù)燈或燈體的外周。在這點(diǎn)上，卵形、橢圓形或 者四邊形的幾何形狀也可以例如考慮用于主反射器或者用于LED的布置。然而，通過(guò)圓 環(huán)形布置可以實(shí)現(xiàn)特別均勻的照明。在說(shuō)明書、附圖以及從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利實(shí)施方式。根據(jù)一有利實(shí)施例，LED可以被布置成使得它們的光通過(guò)至少一個(gè)耦合反射器 被耦合到主反射器中。在該實(shí)施例中，LED的照射方向不必徑向或者大致徑向地朝向主 反射器的光軸。發(fā)光二極管可以被布置成使得它們的照射軸平行于或者大致平行于主反 射器的光軸延伸，這能夠?qū)艟叩木o湊設(shè)計(jì)作出貢獻(xiàn)，且另一方面，允許改進(jìn)在與光出 射區(qū)域相對(duì)布置的燈具側(cè)的方向上的LED的散熱。根據(jù)另一有利實(shí)施例，耦合反射器可以是環(huán)形反射器，該環(huán)形反射器被布置在 主反射器的外緣的區(qū)域中，或者與主反射器一體式形成。在最后提及的實(shí)施例中，主反 射器可以設(shè)置有開(kāi)口，LED的光通過(guò)該開(kāi)口從主反射器的背部照射到耦合反射器上，以 及從耦合反射器照射到主反射器上。
根據(jù)另一有利實(shí)施例，LED的光可以從主反射器的外緣在主反射器的光軸方向 上被耦合到主反射器中?？商孢x地，也可以以關(guān)于主反射器光軸的一定角度來(lái)照射光。主反射器 可以被分成單個(gè)的段、區(qū)域或者面，相鄰段之間的過(guò)渡能夠(在數(shù)學(xué) 意義上)不連續(xù)地或者連續(xù)地延伸。根據(jù)另一有利實(shí)施例，在這點(diǎn)上，主反射器的各區(qū) 域(面)可以被分成至少兩組，每組反射器區(qū)域?qū)⑷肷涔庹丈渲敛煌木劢姑嫔?。由?為不同的工作距離創(chuàng)建不同的反射器區(qū)域，且相對(duì)于傳統(tǒng)的手術(shù)燈實(shí)現(xiàn)了很大的深度照 明改進(jìn)。為了使有色陰影的出現(xiàn)最小化，可以沿著主反射器的外緣交替布置具有不同色 溫的LED，特別地，能夠提供總共兩種不同的色溫，例如10000K和2500K。在該實(shí)施 例中，與已知的具有LED的手術(shù)燈相比，實(shí)際上防止了有色陰影的出現(xiàn)，因?yàn)樵谠撉闆r 下，不同的光譜部分以大致相同的角度照射到被照亮區(qū)域中。本發(fā)明意義上的LED，即發(fā)光二極管，被理解成任何所期望的具有不同的有色 光部分和白光部分、以及具有或者不具有合適的光學(xué)附件的發(fā)光二極管。所述LED還被 理解成具有不同的有色光部分和白光部分的多片式(mUltichip)LED。通過(guò)將LED布置在主反射器的外緣，使得具有不同色溫的兩個(gè)LED均彼此相對(duì) 地依直徑布置，能夠特別良好地實(shí)現(xiàn)有色陰影的減少。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，在主反射器的外緣可以設(shè)置至少兩組LED，其 中，第一組LED的朝向主反射器光軸的入射角和第二組LED的朝向主反射器光軸的入射 角大小不同。例如，這能夠通過(guò)LED的朝向主反射器光軸的徑向間距的不同大小或者 通過(guò)LED光源的朝向主反射器光軸的不同角位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這兩種情況下，得到的優(yōu) 點(diǎn)為通過(guò)這兩組LED產(chǎn)生兩個(gè)不同尺寸的被照亮區(qū)域且這兩個(gè)被照亮區(qū)域相互同心布 置。由此通過(guò)使兩個(gè)LED組變暗，能夠通過(guò)使兩個(gè)照明區(qū)域成比例地交叉漸變而調(diào)整被 照亮區(qū)域的尺寸。根據(jù)另一有利實(shí)施例，主反射器可以具有在兩個(gè)反射器區(qū)域或者面之間的部 分，該部分被定向成使得不反射LED的光。因此，該部分對(duì)手術(shù)區(qū)域的照明沒(méi)有貢獻(xiàn)， 但是通過(guò)將在末端與另一反射器面接連的反射器面的下邊緣沿手術(shù)區(qū)域的方向偏移而能 夠用于降低主反射器的高度。通過(guò)將自由形成的反射器用作主反射器，特別地，主反射器的多個(gè)反射器區(qū)域 照亮同一個(gè)照明區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)區(qū)域的優(yōu)選的、良好的照明。換句話說(shuō)，均由不 同的LED照亮的多個(gè)面可以被引導(dǎo)到同一個(gè)照明區(qū)域上，使得可以使用幾百個(gè)面來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)手術(shù)區(qū)域的無(wú)影照明。最后，有利的可以是例如借助于雙復(fù)面透鏡或者反射器與雙級(jí)光學(xué)系統(tǒng)的組 合，將LED的光以條帶狀從主反射器的外緣耦合到主反射器中。


在下文中參考有利實(shí)施例和附圖僅通過(guò)示例描述本發(fā)明，附圖中圖1為手術(shù)燈的第一實(shí)施例的示意性橫截面圖；圖2為從圖1所示實(shí)施例的主反射器的下面觀察時(shí)的立體圖；圖3為手術(shù)燈的另一實(shí)施例的示意性橫截面圖4示出以不同角度耦合以產(chǎn)生兩個(gè)照明區(qū)域；圖5示出沿著手術(shù)燈的周邊分配具有不同色溫的LED ；圖6為光學(xué)模塊的部分切除立體圖；以及圖7示出具有重疊的各區(qū)域部分的LED照射的條形耦合。
具體實(shí)施方式
圖1示出具有盤狀殼體10的手術(shù)燈的極其示意性性的橫截面圖，殼體10中布置 有中央主反射器12，主反射器12具有光軸O以及外緣14。在所示的實(shí)施例中，主反射 器12被制成為在其中央內(nèi)部區(qū)域中開(kāi)口，使得該主反射器12還具有內(nèi)緣16，如果在殼體 10的區(qū)域中設(shè)置有相應(yīng)的通流開(kāi)口，則能夠流過(guò)該內(nèi)緣16。然而，可替選地，如圖7所 示，主反射器12也可以被制成為封閉的，且具有中央柄部15。與環(huán)狀反射器或者群組反射器相反，圖1以及其它附圖所示的主反射器12以區(qū) 域形式制成(參考圖2)，如實(shí)施例所示，該主反射器12可以被分成多個(gè)反射器區(qū)域或者 面18a、18b、…、18x,其中，主反射器被制成為自由形成的反射器，且各個(gè)面能夠連續(xù) 或非連續(xù)地相互合并。主反射器例如可以是被涂覆的、被注模的部件或者作為經(jīng)沖壓和 /或拉伸的鋁部件。為實(shí)現(xiàn)附圖所示的主反射器12的非常平的結(jié)構(gòu)，部分20被設(shè)置在沿著光軸相鄰 的兩個(gè)面18a和18b之間，該部分20被定向成使得不反射入射光。因此，該部分20對(duì) 所照亮區(qū)域的照明沒(méi)有貢獻(xiàn)，但由于面18b的面向手術(shù)區(qū)域方向的邊緣、即下邊緣沿著 光軸O向著手術(shù)區(qū)域方向上偏置，所以該部分20允許實(shí)現(xiàn)主反射器12的平的結(jié)構(gòu)。示出的手術(shù)燈具有為多個(gè)LED 22形式的光源，LED 22以環(huán)形布置在主反射器 12的外緣14的區(qū)域中，即LED 22沿外圍布置在反射器的周邊，且LED22將它們的光從 主反射器的外緣14耦合到主反射器中。然而，在所示實(shí)施例中，LED 22的光的耦合并 不直接進(jìn)行，而是通過(guò)至少一個(gè)耦合反射器間接地進(jìn)行。在所示實(shí)施例中，使用環(huán)形耦 合反射器24，該耦合反射器24反射由大致平行于光軸O以環(huán)形布置的LED 22所發(fā)射的 光，并將光大致垂直于光軸O橫向地耦合到主反射器12中。在這方面，主反射器12的 幾何形狀被構(gòu)造成使得多個(gè)面18a、18b、…、18x照亮同一個(gè)被照亮的區(qū)域L。因?yàn)橛啥?個(gè)LED照亮多個(gè)面，所以當(dāng)一部分由主反射器12發(fā)射的光被外科醫(yī)生遮擋時(shí)，被照亮的 區(qū)域L也不會(huì)處于陰影中。然而，可替選地，也可通過(guò)群組耦合反射器來(lái)將光耦合到主 反射器中。這樣的實(shí)施例會(huì)在下文中結(jié)合圖6更加詳細(xì)地予以描述。為減少有色陰影，可替選地，可以沿著主反射器12的外緣14布置具有不同色溫 (例如10000K和2500K)的LED，優(yōu)選是總共僅兩種不同色溫被交替設(shè)置。由此實(shí)現(xiàn)顯 著減少有色陰影，據(jù)此能夠得到的進(jìn)一步改進(jìn)在于在主反射器12的外緣14處依直徑相 對(duì)的兩個(gè)LED 22每個(gè)具有不同的色溫?？商孢x地或者另外地，可以使用包括合適的光學(xué) 附件的具有不同的有色光部分和白光部分的多片式LED作為L(zhǎng)ED 22。圖5示出這樣的具有不同色溫的LED的交替布置。在所示實(shí)施例中，總共僅有 兩種不同的色溫A和B (例如冷白色和暖白色)，考慮這兩個(gè)色溫沿著周邊交替。從徑向 方向上看，兩個(gè)各不相同的色溫同樣被前后布置。兩個(gè)相鄰LED之間的角間距α可以 大致為6°。被照亮區(qū)域Ll由圖5中所示彼此相鄰布置的內(nèi)環(huán)LED形成，被照亮區(qū)域L2由外環(huán)LED形成。具有這樣的LED布置的手術(shù)燈在下文中結(jié)合圖3更加詳細(xì)地予以 描述。圖3示出與圖1所示的實(shí)施例對(duì)應(yīng)的手術(shù)燈的實(shí)施例，然而，在圖3所示的實(shí)施 例中，能夠改變被照亮區(qū)域L的尺寸。在圖3所示的實(shí)施例中，相同的部件標(biāo)有相同的 參考標(biāo)號(hào)，且不再次分別描述相應(yīng)的部件。 在圖3所示的實(shí)施例中，除了 LED 22的環(huán)之外，還布置有同心的LED 23的環(huán)， 其中，LED 22被布置成與光軸O的間距大于LED 23與光軸O的間距。然而，LED 22 和LED 23的光被引向同一個(gè)面，但是對(duì)于這兩組LED 22和23，進(jìn)入耦合反射器24和從 耦合反射器24進(jìn)入主反射器12的光的入射角不同。因此可以通過(guò)使第一組LED 22和/ 或第二組LED 23變暗來(lái)產(chǎn)生不同尺寸的被照亮區(qū)域Ll或L2，使得可以在沒(méi)有任何機(jī)械 運(yùn)動(dòng)的情況下調(diào)整被照亮區(qū)域的尺寸。上述的手術(shù)燈的殼體10可以被制成為平的或者為所示的盤狀。然而，殼體10 在其中央處也可以是能夠通流的。主反射器可以具有所示的形狀或者可以具有飛盤或者 轂蓋的形狀。角狀或者卵形幾何形狀也是可以的。因?yàn)橹鞣瓷淦?2的面被分成多個(gè)組，每組將入射光照射至不同的聚焦面上，因 此，在距手術(shù)燈為不同工作距離處的各種情況下，形成大致相同的光照情況。由此，還 可以改變手術(shù)燈距手術(shù)區(qū)域的距離，但光照情況大致未變。圖4完全示意性地示出如何能夠通過(guò)以不同角度將光耦合到主反射器12中來(lái)創(chuàng) 建兩個(gè)重疊的被照亮區(qū)域。在所示的實(shí)施例中，光在主反射器的外緣14的區(qū)域中以相應(yīng) 的不同角度被耦合到主反射器12中，由此所創(chuàng)建的被照亮區(qū)域Ll和L2重疊。作為圖3所示的布置的可替選結(jié)構(gòu)，圖6示出光學(xué)模塊30，該光學(xué)模塊30具有 LED板32，兩個(gè)發(fā)光二極管22和23被彼此相鄰地布置在該LED板32上，且豎直向下 引導(dǎo)照射。發(fā)光二極管的照射于是通過(guò)初級(jí)光學(xué)系統(tǒng)34、36(例如通過(guò)塑料透鏡)、通 過(guò)相應(yīng)的過(guò)濾器38被豎直向下引導(dǎo)至各自相關(guān)的耦合反射器40、42上，每個(gè)耦合反射器 40、42將所對(duì)應(yīng)的LED 22和23的光從主反射器12的外周邊耦合到主反射器12中。圖6所示的光學(xué)模塊可以例如在圖3所示的實(shí)施例中被布置在主反射器12的外 緣14，并可以在該處取代LED 22、23以及環(huán)形反射器24。于是，可以沿著主反射器12 的周邊布置例如六十個(gè)光學(xué)模塊。在圖7中示意性地示出如圖6所示光學(xué)模塊的耦合。可以認(rèn)識(shí)到，將來(lái)自主反 射器12的外周的照射沿著徑向的條耦合可以通過(guò)單個(gè)光學(xué)模塊30進(jìn)行，主反射器12的 各反射器區(qū)域或面將入射照射向下反射到被照亮區(qū)域L上，由此被照亮區(qū)域L重疊。
權(quán)利要求
1.一種手術(shù)燈，包括光源，該光源具有多個(gè)LED (22、23)；以及主反射器(12)，該主反射器(12)具有光軸(O)和外緣(14)，且所述主反射器(12) 將所述LED (22、23)的光引導(dǎo)到手術(shù)區(qū)域上， 其中，所述主反射器(12)以區(qū)域形式制成；所述LED (22、23)的光從所述主反射器(12)的外緣(14)被耦合到所述主反射器 (12)中；以及所述LED (22、23)在所述主反射器(12)的外緣(14)以環(huán)形、特別是圓環(huán)形布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述主反射器(12)被分成多個(gè)反射 器區(qū)域(18a、18b、…、18x),所述多個(gè)反射器區(qū)域(18a、18b、…、18x)照亮同一個(gè)被 照亮區(qū)域(L、Li、L2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述LED(22、23)的光通過(guò)至 少一個(gè)耦合反射器(24、40、42)被耦合到所述主反射器(12)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述耦合反射器是環(huán)形反射器 (24)，該環(huán)形反射器(24)與所述主反射器(12) —體式制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手術(shù)燈，其特征在于，設(shè)置多個(gè)分離的耦合反射器(40、42)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述主反射器(12)設(shè)置有開(kāi) 口，所述LED(22、23)的光通過(guò)所述開(kāi)口照射到至少一個(gè)耦合反射器上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述LED(22、23)的光 從所述主反射器(12)的外緣(14)在所述光軸(O)的方向上被耦合到所述主反射器(12)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述反射器區(qū)域(18a、18b、…、 18x)被分成至少兩組，每組將入射光照射至不同的聚焦面上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，具有不同色溫(A、B)的 LED(22, 23)沿著所述主反射器(12)的外緣(14)交替布置，特別地，設(shè)置總共兩種不同 的色溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手術(shù)燈，其特征在于，具有不同色溫(A、B)的兩個(gè)LED 在所述主反射器(12)的外緣(14)依直徑相對(duì)布置。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，至少兩個(gè)LED(22、23) 被設(shè)置在所述主反射器(12)的外緣(14)，所述至少兩個(gè)LED(22、23)的光以不同的角度 被耦合到所述主反射器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述主反射器(12)具有在兩個(gè)反射 器區(qū)域(18a、18b)之間的部分(20)，該部分(20)被定向成使得不反射所述LED的光。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，在所述主反射器(12)與 所述手術(shù)區(qū)域之間未布置LED (22)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述主反射器(12)是自 由形成的反射器。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手術(shù)燈，其特征在于，所述LED(22、23)的光 以條帶狀從所述主反射器(12)的外緣(14)被耦合到所述主反射器(12)中，特別是通過(guò) 多個(gè)沿著所述主反射器(12)的外周布置的光學(xué)模塊(30)耦合到所述主反射器(12)中。
全文摘要
一種手術(shù)燈，具有多個(gè)LED以及主反射器，該主反射器將所述LED的光引導(dǎo)至手術(shù)區(qū)域上。該主反射器以區(qū)域形式制成，并被分成多個(gè)反射器區(qū)域。
文檔編號(hào)F21V7/10GK102022674SQ201010288948
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
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