一種led照明裝置和一種用于手術室的照明設備的制作方法
【專利摘要】一種LED照明裝置和一種用于手術室的照明設備。一種LED照明裝置(6)，具有發(fā)射白光的LED(8)和適合對該LED(8)發(fā)射的白光濾波的光學濾波器裝置(12)。該光學濾波器裝置包括至少兩個光學濾波器(12)，這些光學濾波器有不同透射系數(shù)且可定位以便對該LED(8)發(fā)射的光單獨地濾波。該照明裝置(6)包含電源單元(10)，適合依據(jù)該光學濾波器(12)之一或另一個是否被定位成對來自該LED(8)的光濾波，而提供不同電源電流到該LED(8)，以便修改該LED(8)發(fā)射的光的色溫。
【專利說明】—種LED照明裝置和一種用于手術室的照明設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)光二極管(LED)照明裝置，具有發(fā)射白光的LED和適合對該LED發(fā)射的所述白光濾波的光學濾波器裝置。
[0002]本實用新型還提供一種供手術室使用的包含這種照明裝置的照明設備。
[0003]更具體地說，本實用新型應用于照明裝置，主要企圖供醫(yī)療狀況，尤其是在手術室中使用。這樣的照明裝置需要使外科醫(yī)生能在良好條件下做手術，尤其是在各種不同類型的組織之間正確地區(qū)分。為此目的，該照明裝置必須符合一定標準并產(chǎn)生一般是白色的，給出位于85到100范圍內的彩色再現(xiàn)指數(shù)(RCI)的光。此外，該照明裝置產(chǎn)生的光的色溫，按照標準IEC60601-2-41，必須位于3000K (暖色)和6700K (冷色)范圍中，以便使外科醫(yī)生能不費力地區(qū)分小的色差。
【背景技術】
[0004]作為應用于光的術語“色溫”，被用于指按熟知方式評估的等效色溫，如在國際照明委員會(CIE)的參考色度圖中，在光的光譜基礎上的色度坐標(x，y)。
[0005]要在來自光源的光通量和被照射區(qū)中照明裝置提供的視覺照射之間進行區(qū)別，該光通量是光源發(fā)射的以流明表示的光功率，該視覺照射是照明該被照射區(qū)的光通量的量，以勒克斯，即，以每平方米的流明(lm / m2)表示。
[0006]與進行的手術有關，外科醫(yī)生可以有寬泛的各種各樣的照明需求，且那些需求甚至可以隨手術進展變化。這就是為什么外科醫(yī)生希望能夠修改照明裝置產(chǎn)生的光的光譜特征，諸如它的色溫或色度坐標，以便獲得不同的適合該手術的白的顏色。
[0007]目前，已有各種不同類型的照明裝置，這些照明裝置使用白光LED與彩色LED的混合，滿足醫(yī)療條件的照明要求，以便在需要的色溫上獲得白色照明，但它們沒有一個提出有可修改光譜特征的照明裝置。
[0008]例如，專利文獻DE102006040393公開一種LED照明裝置，它從發(fā)射冷白光、暖白光、紅光和綠光的LED，產(chǎn)生白色照射光。該裝置尤其利用直接放在發(fā)射冷白光的LED上的光纖濾波器，以便獲得暖白光。然而，該照明裝置發(fā)射的色溫和照射光是不可修改的。還已知該濾波器降低照射光的光通量，這是不希望的。
[0009]還已知的是專利文獻W02008 / 087404，它公開一種從白光LED和紅光LED產(chǎn)生白色照射光的照明裝置。通過使用放置在白光LED前面的光學濾波器，該照明裝置使需要的照射光的色溫能被獲得。盡管如此，該照明裝置不能使外科醫(yī)生修改該照射光的色溫。
[0010]那兩個現(xiàn)有技術的裝置的缺點，在于當阻擋物遮蔽一部分光通量時(如，當外科醫(yī)生伏身時)，此時各種彩色LED的貢獻之間的平衡消失，從而修改該照明裝置產(chǎn)生的光的色溫，產(chǎn)生彩虹效應，并在照射的區(qū)中形成彩色陰影。

【發(fā)明內容】

[0011]本實用新型的目的，是為補救所有那些缺點，提出一種LED照明裝置，它在被照射區(qū)中產(chǎn)生有光譜特征，諸如舉例說色溫的白色照射光，該光譜特征可由外科醫(yī)生調節(jié)，不降低被照射區(qū)中的視覺照射。
[0012]為此，本實用新型提供一種LED照明裝置，具有發(fā)射白光的LED和適合對該LED發(fā)射的所述白光濾波的光學濾波器裝置，其特征在于，所述光學濾波器裝置包括有不同透射系數(shù)且可定位以便對該LED發(fā)射的所述光單獨地濾波的至少兩個光學濾波器，并且該照明裝置包含，適合依據(jù)該光學濾波器之一或另一個是否被定位成對來自該LED的所述光濾波，而提供不同電源電流到所述LED，以便修改該LED發(fā)射的光的色溫的電源單元。
[0013]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于至少一個光學濾波器是適合衰減該LED發(fā)射的光的紅色成分的裝置。
[0014]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于至少一個光學濾波器是適合衰減該LED發(fā)射的位于400nm到480nm范圍的波長上的光的藍色成分的裝置。
[0015]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于所述照明裝置具有多個相繼的具有用于衰減藍色成分的漸進的透射系數(shù)的光學濾波器。
[0016]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于所述光學濾波器是在兩個相繼光學濾波器之間的衰減差值至少是15%的裝置。
[0017]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于所述照明裝置具有多個各發(fā)射白光的相同的LED。
[0018]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于每一 LED與有不同透射系數(shù)的一組光學濾波器相關聯(lián)，該組光學濾波器從一個LED到另一個是相同的。
[0019]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于所述光學濾波器被布置在旋轉盤上。
[0020]按照本實用新型的照明裝置，其特征在于所述濾波器被布置在所述旋轉盤的周邊。
[0021]本實用新型還提供一種用于手術室的照明設備，其特征在于，它包含按照以上任一方面的至少一個照明裝置。
[0022]利用本實用新型的照明裝置的這種布局，被照射區(qū)中照射的光譜特征，尤其是色溫或色度坐標并因此該白色，僅僅通過改變光學濾波器而不修改被照射區(qū)中的視覺照射，就可容易地調節(jié)，因為來自LED的光通量，通過改變向該LED的供電而被保持。
[0023]本實用新型的照明裝置的另一個優(yōu)點是，通過只使用白光LED，所獲得的色溫在光通量中存在阻擋物時不能被修改。
[0024]例如，本實用新型的照明裝置，可以有利地包含至少一個光學濾波器，適合衰減LED發(fā)射的光的紅色成分，以便衰減由該LED提供的能量，即，降低它輻射的能量。這樣的光學濾波器，亦稱“冷”濾波器，就可見范疇中人眼的彩色感覺而言，用來阻塞最長波長同時保留中間波長(neutral)，即，這種濾波器既不修改該照明裝置產(chǎn)生的光的色溫也不修改其彩色再現(xiàn)指數(shù)。
[0025]利用本實用新型的照明裝置，由此能夠降低來自光源的輻射能量，該光源就病人來說既是干燥性的源，又是給醫(yī)護人員添麻煩的源。應當記得，輻射能量按慣例被定義為以每平方米瓦(W / m2)表示的能量強度與以勒克斯表示的照度的比值。能量強度覆蓋300納米(nm)到2500nm范圍中所有輻射。作為比較，視覺照度覆蓋360nm到780nm范圍中的照射，且它被眼睛的靈敏度加權，超出700nm該靈敏度實際上是零。如上所述，“冷”光學濾波器因此能使能量強度被降低，而不修改視覺照度且既不影響色溫也不影響任何其他色度學性質。
[0026]有利地，本實用新型的照明裝置可以包含至少一個光學濾波器，適合衰減該LED發(fā)射的在400nm到480nm范圍的波長上的光的藍色成分。這樣的光學濾波器，本文稱作“藍色”濾波器，用來提供被照射區(qū)的照射，該照射在所有可見波長上是平衡的，并為外科醫(yī)生提供非常好的色感覺和限制光生物學的風險。
[0027]已經(jīng)知道，LED，尤其是白光LED，在它們的發(fā)射光譜中具有高的藍色成分比例，一般稱為“藍色峰”。在LED發(fā)射的白光成分中這種不平衡，影響外科醫(yī)生的色感覺。此外，已經(jīng)知道，在標準EN62471的意義下，過量的藍色成分增加光生物學的風險。圖1畫出一種白光LED的發(fā)射光譜的例子，即，LED發(fā)射的相對強度I，作為該LED發(fā)射的光的波長的函數(shù)。圖1的例子清楚表明，由箭頭P標識，藍色峰存在于發(fā)射光譜中的短波長上，位于約400nm到480nm的范圍中，并以約450nm為中心。
[0028]如上面定義的“藍色”光學濾波器，使之能夠，衰減按例如標準EN62471:2008定義的給出最大藍色光生物學風險的波長范圍中的光。此外，這樣的“藍色”光學濾波器，有利地使之能夠降低該照明裝置產(chǎn)生的光的色溫，從而向外科醫(yī)生提供按簡單和容易的方式，改變照明的色溫的選項，以便使之適應要求。
[0029]本實用新型的照明裝置，可以有利地給出如下特征:
[0030]?該照明裝置包括多個相繼的光學濾波器，這些光學濾波器有用于衰減藍色成分的漸進的透射系數(shù)；
[0031]?兩個相繼光學濾波器之間的衰減差值，至少是15% ；
[0032]?該照明裝置有多個相同的LED，各發(fā)射白光；
[0033]?每一 LED與有不同透射系數(shù)的一組光學濾波器相關聯(lián)，該組光學濾波器，從一個LED到另一個是相同的；
[0034]?所述光學濾波器被布置在旋轉盤上；和
[0035]?所述濾波器被布置在所述旋轉盤的周邊。
[0036]本實用新型還推廣到一種用于手術室的照明設備，該設備包含至少一個這樣的照
明裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]在閱讀作為非限制例子給出并在附圖中示出的實施例的詳細描述時，本實用新型能夠被更好理解，且其他的優(yōu)點出現(xiàn)，在附圖中:
[0038]?圖1是曲線圖，畫出白光LED的發(fā)射光譜；
[0039]?圖2是包括本實用新型的四個照明裝置的照明設備的圖解透視圖；
[0040]?圖3是圖2照明裝置之一的背部的圖解透視圖；
[0041]?圖4是圖3中在軸IV-1V上的圖解橫截面視圖，表明圖2照明裝置的一部分；和
[0042]?圖5畫出本實用新型照明裝置的三個光學濾波器的透射系數(shù)。
【具體實施方式】
[0043]圖2畫出照明被照射區(qū)2的照明設備1，這里是外科醫(yī)生正在對病人施行手術的區(qū)。
[0044]該照明設備I是從手術室的天花板按熟知方式懸掛的類型，且它包括承載過頂燈4的鉸接式懸掛臂3。
[0045]在圖2中能夠看到，燈4采取十字形式，其中燈的每一分支包括本實用新型的照明裝置6，被插入燈4的外殼7中。作為例子，照明裝置6大體上是相同的，它們各有四個大體上相同的照明出口 5。
[0046]有利地，照明裝置6有被布置成發(fā)射白光的LED8，且最好是每一照明出口 5只有一個白光LED8。作為例子，該LED8發(fā)射色溫為5000K的白光。
[0047]圖3是本實用新型的照明裝置6沒有外殼7的圖解放大視圖，以便更清楚地表明它的光學兀件。
[0048]如在圖3中能夠看到的，每一照明出口 5因此包括白光LED8，在它的前面被布置常用的準直器9用于把光通量從LED8引向照明區(qū)2，并且有用于對LED8發(fā)射的光濾波的光學濾波器裝置12被置于準直器9和該LED8之間。散熱器15最好被布置成靠近LED8，以便消散LED8產(chǎn)生的熱。
[0049]圖4畫出在圖3的軸IV-1V上橫截面中的照明裝置6，以便更清楚地表明，每一光學濾波器12被布置在LED8和準直器9之間，這種配置使之能夠使用小尺寸的光學濾波器12。
[0050]有利地，該光學濾波器裝置對每一 LED8，包括多個光學濾波器12，在本例中是三個光學濾波器12，被相繼地布置并有不同的且最好是漸進的透射系數(shù)，這些濾波器被定位成對每一 LED8發(fā)射的光單獨地濾波，以便獲得不同的白的顏色，即，以便獲得可變色溫或可變色度坐標。
[0051]更準確地說，照明裝置6有支承11，用于支承光學濾波器12，這些光學濾波器以光學濾波器12和LED8相對于彼此可移動的方式，被安裝到圍繞軸A的樞軸。在本例中，該支承11采取盤的形式，光學濾波器12被布置在盤11的周邊IlA上，并在以軸A為中心的圓周上被對準，而LED8被布置在與光學濾波器12形成的圓周內接的正方形的四個角上，這樣當盤11繞軸A轉動時，光學濾波器12占據(jù)依次的位置，其中它們與LED8沿軸向對準，以便那些LED8發(fā)射的白光通過它們。因此能夠容易理解，對盤11繞軸A的每一個位置，每一 LED8與光學濾波器12沿軸向對準，該光學濾波器12因此有該LED8發(fā)射的白光從中通過。
[0052]此外，LED8由電源單元10供電(在本例中，單獨對一個照明出口 5圖解地表示)，該電源單元被布置成，根據(jù)被定位在LED8前面以對該LED8的光濾波的光學濾波器12是哪一個，而用不同的和可變的電流電平向每一 LED8供電。該電源單元10可以采取用于照明裝置6的所有LED8的單個電源的形式，或者它可以采取分別與每一 LED8相關聯(lián)的多個電源的形式。
[0053]有利地，盤11每次繞軸A轉動以便用一個特定類型的光學濾波器12對準該LED8時，該電源單元調節(jié)通過該LED8的電流，以便使離開照明裝置6的光通量保持大體上恒定，即，以便在照明區(qū)中保持大體上恒定的視覺照射，不論LED8前面的濾波器是何種類型。術語“大體上恒定”被用于指，在光學濾波器12每次改變時，光通量的相同達到誤差5 %之內。
[0054]對盤11繞軸A的每一位置，該四個LED8最好與相同類型的相應光學濾波器12對準，這樣使照明裝置6給出均勻的光通量。為此目的，措施可以對兩個依次的LED8之間的間隔做出，參考圖4中的E，它大體上等于形成兩個依次組的濾波器部分的兩個相同類型光學濾波器12之間的間隔。
[0055]光學濾波器12最好按如下方式被規(guī)定:在衰減藍色峰之后獲得的最小和最大色溫，位于標準IEC60601-2-41授權的范圍中。尤其是，通常在手術室中遇到的色溫應當被選擇。
[0056]作為具體例子，盤11承載總共十二個被布置成四個相同組的光學濾波器12，每一組與一個相應的LED相關聯(lián)且每一組包括不同的且是漸進類型的三個光學濾波器12，從而使三種不同且漸進的色溫能被獲得。
[0057]術語“漸進”被用于指光學濾波器12被選擇以便在給定組的光學濾波器12中的兩個依次類型的光學濾波器之間建立透射率差值，該透射率差值最好至少15%。作為例子，與某個LED8相關聯(lián)的一組三個光學濾波器內，第一光學濾波器12因此有不修改色溫并使最大色溫，在本例中是5000K，能被獲得的第一透射系數(shù)；第二光學濾波器12有使中間色溫，在本例中是4500K，能被獲得的第二透射系數(shù)；以及第三光學濾波器12有使最小色溫，在本例中是3900K，能被獲得的第三透射系數(shù)。
[0058]圖5用曲線表示一組光學濾波器12中三個漸進光學濾波器的作為波長函數(shù)的透射系數(shù)12A、12B、和12C的例子。圖5是作為例子，對入射濾波器上的光的角度為30%給出。對其他一些入射角度，透射系數(shù)作為波長的函數(shù)略有變化。
[0059]在圖5中能夠看到，該三個光學濾波器12A、12B和12C適合吸收LED8發(fā)射的光的紅色成分，以便降低輻射能量而不修改該LED8發(fā)射的光的色溫也不修改其彩色再現(xiàn)指數(shù)。福射能量的下降約為0.4每勒克斯每平方米毫瓦(mW.π-2.lux-1)到0.5mff.π-2.lux'在圖5的例子中，三個光學濾波器12A、12B和12C的透射系數(shù)全都給出閾值，超出該閾值，對于比740nm更長的波長，透射系數(shù)下降達到2%。該閾值在圖5中以參考符號S表示，并在本例中，它位于約700nm的波長上，然而，它可以位于670nm到750nm范圍中，且它應當尤其適應于依賴于使用的LED8類型和LED8發(fā)射的光入射到濾波器上的角度。
[0060]圖5還畫出第一光學濾波器對波長短于700nm的透射系數(shù)是96% ±2%。該第一光學濾波器12A因此用來保持LED8發(fā)射的光的色溫同時限制熱的產(chǎn)生。
[0061]最后，圖5畫出第二和第三光學濾波器12B和12C還衰減LED8發(fā)射的白光的藍色成分，且該藍色成分對應于圖1所示發(fā)射光譜的藍色峰，即，波長約450nm，最好是衰減位于約400nm到約480nm范圍中波長上的藍色成分。
[0062]更準確地說，該第二光學濾波器12B對位于400nm到480nm范圍中的波長有等于83% ±2%的透射系數(shù)，其后是對位于480nm到620nm范圍中的波長，有隨波長增加從83%增加到97% ±2%的透射系數(shù)。該第三濾波器12C對位于400nm到480nm范圍中的波長有等于64% ±2%的透射系數(shù)，其后是對位于480nm到620nm范圍中的波長，有隨波長增加從64%增加到97% ±2%的透射系數(shù)。這兩個第二和第三光學濾波器12B和12C，因此使LED8發(fā)射的光的色溫能被修改，它們的每一個降低色溫600K，還同時限制熱的產(chǎn)生。因此，光學濾波器裝置12使LED8發(fā)射的光的色溫能夠被修改。
[0063]與應用有關，光學濾波器12可以由玻璃或塑料材料制成。該光學濾波器12最好通過在真空下，或通過溶膠凝膠技術，把薄膜淀積在透明基片之上制作。[0064]承載光學濾波器12的盤11，可以有利地通過由圖4所示的控制單元14控制的電機13被轉動，由此，外科醫(yī)生能夠簡單地和快速地通過對控制單元14的作用，改變光學濾波器12。
[0065]照明出口 5的LED8，最好大體上彼此相同，以便避免從一個照明出口 5到另一個照明出口，可見范圍中的光通量和/或光譜的任何差別。尤其是，最好選擇LED8，使它們來自相同供應商，如，有相同類型的磷基成分、相同包裝、相同電子芯片、以及要求相同類型的電源。白光LED應當選擇有位于85到100范圍，最好是位于90到100范圍，或確實在95到100范圍中的高彩色再現(xiàn)指數(shù)，以及位于3000K到6700K范圍中的色溫，以便符合醫(yī)療狀況中強制的有關照明的標準。
[0066]當然，本實用新型不受上面描述的本實用新型單個實施例的限制，且本實用新型可以經(jīng)受各種不因此超出本實用新型范圍的修改。
[0067]例如，當然能夠在照明裝置6中有某些其他數(shù)量的與每一 LED相關聯(lián)的光學濾波器12。還能夠在照明裝置6中有某些其他數(shù)量的LED8和照明出口 5。最后，某些其他數(shù)量的照明裝置6可以在每一頂燈4中被提供。燈4的十字形純粹作為例子給出。
[0068]舉例說，使用發(fā)射低色溫，如，3000K的白光的LED，是可能的。在這樣的條件下，光學濾波器12應當被選擇以便能夠,例如,通過衰減在600nm到700nm范圍中的紅色成分,增加光的色溫。
[0069]措施還可以為使用其他類型光學濾波器被做出，如使用衰減光的紫外成分的光學濾波器。
【權利要求】
1.一種LED照明裝置(6)，具有發(fā)射白光的LED(S)和適合對該LED(S)發(fā)射的所述白光濾波的光學濾波器裝置，其特征在于，所述光學濾波器裝置包括有不同透射系數(shù)并可定位以便對該LED(S)發(fā)射的所述光單獨地濾波的至少兩個光學濾波器(12)，并且該LED照明裝置(6)包含適合依據(jù)該光學濾波器(12)之一或另一個是否被定位成對來自該LED (8)的所述光濾波，而提供不同的電源電流到所述LED(S)，以便修改該LED(S)發(fā)射的光的色溫的電源單元(10)。
2.按照權利要求1的LED照明裝置(6)，其特征在于至少一個光學濾波器(12)是適合衰減該LED(8)發(fā)射的光的紅色成分的裝置。
3.按照權利要求1或權利要求2的LED照明裝置(6)，其特征在于至少一個光學濾波器(12)是適合衰減該LED(8)發(fā)射的位于400nm到480nm范圍的波長上的光的藍色成分的>j-U ρ?α裝直。
4.按照權利要求3的LED照明裝置(6)，其特征在于所述照明裝置具有多個相繼的具有用于衰減藍色成分的漸進的透射系數(shù)的光學濾波器(12)。
5.按照權利要求4的LED照明裝置(6)，其特征在于所述光學濾波器(12)是在兩個相繼光學濾波器(12)之間的衰減差值至少是15%的裝置。
6.按照權利要求1的LED照明裝置(6)，其特征在于所述照明裝置具有多個各發(fā)射白光的相同的LED (8)。
7.按照權利要求`6的LED照明裝置(6)，其特征在于每一LED (8)與有不同透射系數(shù)的一組光學濾波器(12)相關聯(lián)，該組光學濾波器(12)從一個LED(S)到另一個是相同的。
8.按照權利要求1的LED照明裝置(6)，其特征在于所述光學濾波器(12)被布置在旋轉盤(11)上。
9.按照權利要求8的LED照明裝置(6)，其特征在于所述光學濾波器(12)被布置在所述旋轉盤(11)的周邊(IlA)。
10.一種用于手術室的照明設備(1)，其特征在于，它包含按照權利要求1到9任一項的至少一個LED照明裝置(6)。
【文檔編號】F21S8/00GK203375255SQ201320154408
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權日:2012年3月27日
【發(fā)明者】R·茹塞, C·瓦爾特奧, L·孔特 申請人:邁柯唯簡易股份公司