专利名称：使用led的牙科灯的制作方法
技术领域：
本申请涉及LED灯，更具体地，涉及在牙科中使用的LED灯。
背景技术：
在牙科行业中，牙科灯一也被称为牙科手术灯或牙科手术灯具一被用于在进行牙科治疗时照射病人的口(口腔)。例如，牙科灯帮助检查和诊断病人、牙体缩减和制备、色差匹配和修复。目前的牙科灯主要使用白炽灯或石英卤素灯作为光源。这些光源通常也与反射器(例如镜子或其他反射表面)一同使用。发光二极管(LED)光源具有优于这些光源的一些优势，包括寿命长、功耗小和大大减少的辐射热。然而，对于将LED光源应用在牙科灯中存在一些困难。例如，在各种牙科应用中，光的质量是重要的。LED的显色指数(CRI)通常小于常规光源的CRI，使得牙医难于检查软组织病理并利用LED灯进行色差匹配。另一个设计考虑的是牙科灯应形成一种使操作者和病人的不适感降低的光图样(light pattern)。例如,期望的是减少操作员视疲劳,减少阴影,并减少入射进病人眼睛的光。因此，若干重要的考量要被考虑进LED牙科灯的设计中。
发明内容
下文描述的是具有LED光源的且解决了常规牙科灯的一些缺陷的牙科灯的实施方案。根据一个实施方案，一种牙科灯包括至少一个发光二极管(LED)光源，被配置为沿着一个路径产生光束；以及至少一个准直透镜系统，被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射(diffusion)混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均勻度。所述至少一个准直透镜系统可包括一个被配置以产生所述受控漫射的漫射器。所述漫射器可以是具有微结构表面的透明光学元件。所述漫射器可被配置为对接收的光束施加约O. 5度到约5度之间的发散(divergence)，或约2度的发散。所述至少一个准直透镜系统可包括第一透镜、第二透镜、以及位于所述第一透镜和所述第二透镜之间的一个漫射器。所述第一透镜可以是非球面会聚透镜，所述第二透镜可以是定位于所述第一透镜下游的平凸准直透镜。所述至少一个准直透镜系统可包括一个孔和一个漫射器，其中所述漫射器被配置为产生所述受控漫射，并且所述漫射器被定位于所述孔的下游。所述LED光源可以是高亮度白光LED。根据另一实施方案，一种牙科灯包括多个LED光源，被配置以沿着相应的路径产生相应的光束；以及多个准直透镜系统，每个准直透镜系统被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以产生相应的漫射光束。所述多个准直透镜系统可彼此间隔开，并被定位以将相应的漫射光束引向所述牙科灯的投射轴线。所述多个准直透镜系统可被布置为距一个中央点基本等距离，以限定一个多边形阵列，或限定一个基本圆形阵列。所述中央点可沿着所述牙科灯的投射轴线。所述多个准直透镜系统可相对于彼此被定位为使得所述漫射光束在所述牙科灯的一预定照射平面处基本重叠。所述漫射光束可在所述照射平面产生相应的光束图样(beam pattern),且所述牙科灯可包括至少一个成形透镜，该成形透镜被配置为接收所述漫射光束，并使相应的光束图样散布在所述照射平面中。所述多个准直透镜系统可相对于彼此被定位为减少所述漫射光束在所述照射平面的硬阴影。所述多个准直透镜系统可相对于彼此被定位为，减少光束图样尺寸随着距所述照射平面的距离改变而发生的变化。所述照射平面可基本垂直于所述牙科灯的投射轴线。所述照射平面可位于沿着所述投射轴线距离所述LED光源约550毫米到约850毫米之间的位置，或约700毫米到约750毫米之间的位置。在另一个实施方案中，一种牙科灯包括至少一个正常模式照射器和至少一个固化-安全照射器(cure-safe illuminator)。所述至少一个正常模式照射器可由至少一个LED光源和所述至少一个准直透镜系统构成。所述至少一个固化-安全照射器可由至少一个LED光源和至少一个被配置为产生固化-安全光束的准直透镜系统构成。所述至少一个固化-安全照射器可包括一个被配置为产生固化-安全光束的带通滤波器。准直透镜系统可被配置为通过受控漫射混合由所述LED光源产生的光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括安装至一个基底的至少一个发光二极管(LED)光源，以及至少一个准直透镜系统。所述至少一个LED光源被配置为沿着一个法向轴线产生光束，所述法向轴线在所述至少一个LED光源的近似中心处垂直于所述基底。所述光束包含具有相对于所述法向轴线的多个传播角度的光。所述至少一个LED光源具有显色指数(CRI)。在一个实施方式中，所述至少一个准直透镜系统被定位以接收所述光束并被配置为限制由所述准直透镜系统会聚(collect)的光的传播角度，使得从所述至少一个准直透镜系统发出的光具有的CRI至少大于所述至少一个LED光源的CRI约2。在另一个实施方式中，所述至少一个准直透镜系统被定位以接收所述光束并被配置为限制由所述准直透镜系统会聚的光的传播角度，以在所述LED光源的色品坐标CIE中产生一个朝向普朗克黑体轨迹至少O. 002单位、或至少O. 004单位的偏移。所述偏移可以是使得所述LED光源的色品坐标CIE X和y在偏移后近似位于普朗克黑体轨迹上。所述至少一个准直透镜系统可被配置为主要会聚从LED光源发出的具有小于约60度传播角度的光。所述至少一个准直透镜系统可包括一个孔，该孔被配置为限制由所述准直透镜系统会聚的光的传播角度。根据另一实施方案，一种牙科灯，包括间隔开并安装至一个基底的多个发光二极管(LED)光源，每个LED光源被配置为产生相应的光束。所述牙科灯还包括对应的多个透射光学系统，所述多个透射光学系统被定位以接收相应的光束并被配置以对所述光束进行准直，由此产生相应的准直光束，以使得每个准直光束在一预定照射平面产生一个光束图样，所述预定照射平面沿着相应透射光学系统的照射轴线与所述基底间隔开。所述牙科灯还包括一个透明屏(shield)，所述屏被定位以接收所述准直光束，并被配置为沿着一个折射轴线折射所述准直光束，以沿着所述折射轴线散布相应的光束图样。所述折射轴线可平行于所述屏。所述屏可包括一系列透镜，该系列透镜沿着所述屏的内表面在垂直于所述折射轴线的方向上延伸，每个透镜沿着所述折射轴线具有一宽度，以使得每个准直光束传输经过一个以上的透镜。所述屏可包括垂直于所述折射轴线的一个阵列的柱形凸透镜，以执行对所述光束的折射。所述柱形凸透镜可形成在所述屏的内表面上。所述多个透射光学系统可被定位为使得相应的照射轴线与所述牙科灯的投射轴线形成约I度到约10度之间的角度。所述照射平面可位于距所述基底约550mm到约800mm之间的距离。所述牙科灯还可包括一个后壳体以及位于所述屏和所述后壳体之间的一个前壳体。所述基底可安装至所述后壳体的内表面。所述屏、所述前壳体和所述后壳体可被配置为装配在一起形成一个封闭的光学系统。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括一个由热传导材料制成的壳体；一个热传导印刷电路板，被成形以适配进所述壳体内，并被定位为与所述壳体直接热接触；以及联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源。所述印刷电路板和所述壳体之间的直接热接触有助于所述LED光源产生的热的消散。所述热传导印刷电路板可包括一个电路层、包括介电材料的一个介电层、以及包括铝或铜的热传导基底层。所述介电层可具有约O. 003 ’ ’或更小的厚度，所述电路层可具有约2盎司/平方英尺或者更大的厚度。所述多个LED光源可在所述热传导印刷电路板上空间间隔开约1.4’’或更大的距离。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括安装至一个基底的至少一个发光二极管(LED)光源，和包括一个孔的至少一个准直透镜系统。所述至少一个LED光源被配置为沿着一个法向轴线产生光束，所述法向轴线在所述至少一个LED光源的近似中心处垂直于所述基底。所述光束包含具有相对于所述法向轴线的多个传播角度的光，且多个角度表示所述光束的角度分布。所述孔被定位以接收所述光束，并被配置为成形所述光束以使得角度分布沿着垂直于所述法向轴线的第一轴线减小，由此产生成形光束。沿着所述第一轴线减小的角度分布对应病人眼睛在预定照射平面处眩光的减少。所述孔可具有大体矩形形状。所述至少一个准直透镜系统可包括准直光学器件，其中所述孔被定位在所述LED光源和所述准直光学器件之间。所述孔可具有对应于所述第一轴线的短轴线。在一个实施例中，所述牙科灯还包括定位于所述准直光学器件下游的至少一个成形透镜，所述至少一个成形透镜被配置为接收所述成形光束，并使所述光束散布在所述照射平面上，以进一步减少病人眼睛眩光。在另一个实施例中，所述准直透镜系统包括一个漫射器，该漫射器被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。所述准直透镜系统可包括一个会聚透镜，该会聚透镜位于所述漫射器上游，并位于所述孔下游。在另一实施例中，所述至少一个准直透镜系统包括一个全内反射(TIR)准直器，该TIR准直器被配置为混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。所述至少一个准直透镜系统可包括第一透镜和一个位于所述第一透镜上游的全内反射(TIR)准直器。在另一个实施例中，所述牙科灯还包括一个透明屏，该透明屏定位在所述准直透镜系统下游，并包括一个阵列的柱形凸透镜。根据另一实施方案，牙科灯包括间隔开并安装至基底的多个LED光源，和具有相应的孔的多个准直透镜系统。每个LED光源被配置为沿着相应的法向轴线产生相应的光束，且每个准直透镜系统被定位以接收所述光束。所述孔被配置以产生相应的成形光束。所述多个准直透镜系统被定位以将相应的成形光束引向所述牙科灯的投射轴线。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括至少一个正常模式照射器和至少一个固化-安全照射器。所述至少一个正常模式照射器可由至少一个LED光源和至少一个准直透镜系统构成。所述至少一个固化-安全照射器可由至少一个LED光源和至少一个被配置为产生固化-安全光束的准直透镜系统构成。准直透镜系统可包括被配置为产生相应的成形光束的孔。所述至少一个正常模式照射器被配置和定位为产生引向所述牙科灯的投射轴线的相应的正常模式光束。所述至少一个固化-安全照射器被配置为产生引向所述牙科灯的投射轴线的固化-安全光束。所述至少一个固化-安全照射器可被配置为大大减少固化-安全照射器传输波长约500纳米以下的光。所述至少一个固化-安全照射器可包括至少一个准直透镜，该至少一个准直透镜被染色以减少波长约500纳米以下的光传输经过所述至少一个准直透镜。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括多个正常模式照射器和至少四个固化-安全照射器，所述多个正常模式照射器布置为距一中央点近似等距，以限定一个基本圆形阵列，所述至少四个固化-安全照射器被布置为距所述中央点等距，并在所述基本圆形阵列外部。所述中央点可沿着所述牙科灯的投射轴线定位。每个正常模式照射器可被配置为使得相应的正常模式光束各自与所述投射轴线形成一个大于零但小于10度的角度，或者形成一个在约4度到约5度之间的角度。每个固化-安全照射器可被配置为使得相应的固化-安全光束各自与所述投射轴线形成一个大于零但小于15度的角度，或形成一个约6度到约8度之间的角度。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括一个后壳体；多个LED光源,所述多个LED光源被布置成关于一个中央点的基本对称的阵列，并联接至所述后壳体；以及一个枢轴组件，该枢轴组件在所述中央点附接至所述后壳体。所述中央点基本对应于所述牙科灯的质量中心。所述枢轴组件可包括一个能够转动移动进形成在所述后壳体中的凹槽的枢轴臂。所述凹槽可位于多个LED光源中的第一个和第二个之间，并形成为使得所述枢轴臂在下转动极限适配进该凹槽。所述枢轴组件可包括张力可调节的叉状枢轴支架。所述牙科灯还可包括一个前壳体和固定至所述前壳体的一个前屏。所述前壳体被附接至所述后壳体，以使得所述多个LED光源占据所述前壳体和所述后壳体之间的一个区域。所述前壳体可沿着其周缘的至少一部分具有槽。所述牙科灯还包括一个接收在所述槽中的柔性衬垫，其中所述衬垫用于密封所述屏和所述前壳体之间的连接。在一个实施例中，所述牙科灯包括至少一个手柄，该手柄固定至所述前壳体以有助于所述牙科灯的定位。所述至少一个手柄具有至少部分覆有柔性触觉材料的刚性内部结构。所述柔性触觉材料可具有小于约95的肖氏A硬度，且所述刚性内部结构可具有大于约95的肖氏A硬度。所述手柄的刚性内部结构可通过成形一个刚性热塑基底形成，且所述柔性触觉材料可以是模制在所述刚性内部结构上的柔性热塑材料。所述柔性触觉材料可具有在约70到约95之间的肖氏A硬度，且所述刚性内部结构可以是工程树脂。根据另一实施方案，一种牙科灯包括一个壳体单兀；一个电路板，被成形以适配进所述壳体单元并固定至所述壳体单元；联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源；以及一个LED驱动器。所述多个LED光源包括用于正常模式操作的第一组LED光源和用于固化-安全模式操作的第二组LED光源。所述第一组和所述第二组彼此电气独立。所述LED驱动器通过所述电路板电联接至所述第一组LED光源和所述第二组LED光源，并包括第一输出和第二输出。所述LED驱动器能够经由所述第一输出与所述第一组通信以及经由所述第二输出与所述第二组通信来支持所述正常模式操作和所述固化-安全模式操作。所述LED驱动器可包括升降压电流调节器。根据另一个实施方案，一种牙科灯包括一个壳体单兀；一个电路板，被成形以适配进所述壳体单元并固定至所述壳体单元；联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源；一个通信接口 ；以及一个线缆。所述通信接口被配置以使用控制器区域网络(CAN总线)系统从使用者接收控制信息并传输数据。所述线缆能够传输数据并向所述LED光源提供功率。所述电路板可被联接至与所述多个LED光源通信的至少一个LED驱动器，且所述CAN总线系统可被配置为向所述至少一个LED驱动器传输消息，并从所述至少一个LED驱动器接收消息。前述以及额外的特征和优势可从下文详细的描述中更明了，其中下文的描述是参考附图进行的。
图1是示出示例性LED牙科灯的前侧的正视图。图2是图3的LED牙科灯的选择部件部分的立体图。图3是示出图1的LED牙科灯的一个具体实施方式
的选择部件部分的分解立体图。图4A是示例性透镜模块和LED光源的正视图。图4B是图4A的成形透镜、透镜模块和LED光源的横截面图。图4C是图4A的透镜模块和LED光源的放大部分的正视图。图4D是图4B的LED光源和孔的放大图。图5A是示例性透镜模块和LED光源的正视图。图5B是图5A的成形透镜、透镜模块和LED光源的横截面图。图6是示出光引发剂的吸收谱和若干牙科灯的发射谱的曲线图。图7A是代表一示例性正常模式照射器的光学系统的示意图。图7B是代表一示例性固化-安全模式照射器的光学系统的示意图。图8是用于提高LED光源的显色指数(CRI)的示例性透镜系统的横截面图。图9是带有孔的示例性透镜系统的横截面图。图10是本文描述的示例性LED牙科灯的色品坐标的图表。图1lA是与LED牙科灯一同使用的示例性屏的正视图。图1lB是沿着图1lA中的线11B-11B获得的横截面图。图1lC是沿着图1lA中的线IIC-1IC获得的横截面图。图1lD是图1lC中的区域IlD的放大图。图12是图1的LED牙科灯的另一具体实施方式
的正视图。图13是沿着图12中的线13-13获得的横截面图。图14是图13中的区域14的放大图。图15是LED牙科灯的后部的立体图。图16是示例性枢轴组件的部件部分的分解立体图。图17是示出LED牙科灯的转动移动的范围的侧视正视图。图18是示出LED牙科灯的转动移动的范围的前视正视图。图19是示出由示例性LED牙科灯产生的照射的示意图。图20是图1的LED牙科灯产生的照射的示意图。
图21是用于LED牙科灯的示例性控制电路的示意图。图22是接收使用者输入的示例性控制电路的示意图。
具体实施例方式参照附图，更具体地参照图1，示出了 LED牙科灯10的一个实施方案。在图1中，LED牙科灯10包括壳体2和若干照射器6a-61。照射器6a_61包括LED光源以及用于修整和成形发射自LED光源的光的各种不同的光学器件。例如,照射器6a-61中的每一个都可包括一个LED光源和一个准直透镜系统，或者本文描述的其他光学器件。在示出的实施方案中，照射器6a-61被布置成围绕中央点7的基本对称图样，并相对于穿过该点7的一条线M对称。然而，其他的照射器布局也是可行的。例如，照射器可被布置为其他对称或不对称图样。此外，尽管图1中示出了某一数目的照射器，但是根据LED牙科灯的预期光输出，可使用更多或更少的照射器。一般来说，LED牙科灯发出的光应足够亮，以允许牙科诊断和治疗。照射器6a_61被定位在壳体2内的屏4后面。在示出的实施方案中，屏4包括一个阵列的柱形透镜3，并对从照射器6a-61发出的光执行成形作用。如示出的，照射器6a-61中的每一个都将光传输穿过一个以上的柱形透镜3。LED牙科灯10还具有固定至壳体2的两个手柄8，以有助于牙医、牙科助手或其他使用者定位LED牙科灯10。LED牙科灯10的壳体2可被安装至柔性臂或其他结构(例如参见图17-18)。以此方式，灯可被定位为使得照射器6a-61照射牙科病人的预期区域，通常是病人口腔内的区域。参考图20，示出LED牙科灯10照射包含在照射平面114内的区域110。出于示例目的，仅示出四个照射器6。示出照射器6产生平行于且沿着相应的照射轴线126、127、128、129的光束106、107、108、109。照射器6可被配置为使得光束106、107、108、109在照射平面114产生光束图样。光束106、107、108、109在区域110基本重叠，区域110可被称作照射区域。为了使光束106、107、108、109在区域110基本重叠，相应的照射轴线126、127、128、129指向轴线112。轴线112在区域110内与照射平面114相交，并可被称作LED牙科灯10的投射轴线。LED牙科灯的投射轴线通常由其发出的光的方向限定。因此，投射轴线可以绘制在LED牙科灯和被LED牙科灯照射的区域之间。在一些实施方案中，投射轴线可以是LED牙科灯的中央轴线。例如，LED牙科灯10可具有穿过或靠近中央点7的投射轴线。在一些实施方案中，照射平面114对应于光束106、107、108、109的焦平面。通常，焦平面可以是多个照射器产生的光束在该处基本重叠以产生一个最小尺寸的组合图样的平面。照射平面114 一般位于距离LED牙科灯10在550毫米到850毫米之间的位置。在一些实施例中，照射平面可以位于距离LED牙科灯约700mm到750mm之间的位置，或者距离LED牙科灯10的屏4近似700mm的位置。在牙科场所的使用中，LED牙科灯10被合意定位为使得病人的口腔在区域110内。在牙科应用中，一般期望照射平面基于行业内标准位于一预定距离处。例如，ISO9680:2007是牙科灯的标准。该标准要求位于距离照射平面50mm、距离牙科灯700mm的、具有20mm直径的盘所产生的硬阴影(hard shadow)在任意维度都不大于12mm。参考图19,可证明满足了该标准。在该图中，示出具有投射轴线112的光源115。出于示意的目的，仅示出大约一半的光源115，光源115沿着其投射轴线112被分割。光源115的半径示为距离113。光源115产生光束131，光束131入射在距照射平面120为距离119的盘129上，盘具有半径122。完全限制在标为118的光束部分内的光线被盘129阻挡，不能到达照射平面120，而延伸进标为130的光束部分的光线没有被盘129阻挡，而到达照射平面。应用ISO 9680:2007标准，盘129的半径122是10mm，距离119是50mm。示出硬阴影在具有半径121的照射平面120，且硬阴影位于距光源一距离117处，该距离117近似700mm。为了满足ISO 9680:2007标准，硬阴影半径121必须不大于6mm。本文描述的LED牙科灯满足该标准。例如，在一个实施方式中，LED牙科灯具有62mm的半径113，其中半径代表LED牙科灯中使用的准直透镜系统的外边缘。即，准直透镜系统被布置为沿着直径124mm的圆，使得准直透镜系统可触及该圆，但是在该圆内。在这样一个实施方式中，硬阴影的直径小于12mm。在另一些实施方式中，LED牙科灯的半径113大于62mm,同时仍保持硬阴影在任意维度不大于12mm。一般来说，随着光源115的半径113增大，牙科灯可具有增加的位置灵敏度。即，光束图样尺寸可变得对于光源和照射平面之间距离的改变更敏感。例如，所述距离的小改变可导致光束图样尺寸中的大变化。通常期望降低灵敏度，这是因为位置灵敏度使得牙科灯难于由使用者定位来提供对病人的预期照射。因此，牙科灯的尺寸可被选择，以在硬阴影尺寸的减小与增大的位置灵敏度之间获得平衡。针对牙科灯的设计的另一考虑是为使用者提供如下的选择，即在准备和/或施加光可固化牙科材料时可以改变牙科灯的光谱功率分布。因此，在一些实施方式中，本文描述的LED牙科灯可作为双模式LED牙科灯来操作。即，LED牙科灯可在两个模式下操作:正常模式，以及可兼顾使用或安全使用光可固化牙科材料的模式，本文也称作“固化-安全”模式。在正常模式下，LED牙科灯发出白色光，用于牙科场所中的一般用途。在固化-安全模式中，LED牙科灯发出如下的光，该光基本没有与光可固化牙科材料的光引发反应关联的光波长，且不会明显引起牙科材料的过早固化。对于牙医优选的是当使用光可固化牙科材料时在固化-安全模式下操作。例如，这些材料在牙科恢复治疗中频繁使用，以及频繁用于密封剂、腔洞衬料 和畸齿矫正托槽粘结。该模式使得操作者能够照射病人的口腔，同时在被照射的区域利用光可固化牙科材料，通过牙科灯来降低材料过早固化的危险。更具体地，光可固化牙科材料包含光引发剂，该光引发剂吸收某些波长的光，并开始树脂单体的聚合。常使用的光引发剂是樟脑醌(Camphorquinone),其具有的光吸收峰值为约469nm。其他的光引发剂通常具有类似的吸收峰值，或者有时较低的吸收峰值(例如苯基丙二酮(Phenylpropanedione)和二苯基氧化勝 TPO(Lucirin ΤΡ0))。为了使牙医在 LED牙科灯的照射下使用光可固化牙科材料并且还避免过早聚合，LED牙科灯可在固化-安全模式下操作。即，LED牙科灯可被配置为当期望固化-安全光束时，减少发射在聚合波长附近的光。例如，在本文描述的一些实施方式中，LED牙科灯包含被设计为仅在固化-安全模式下工作的照射器(固化-安全照射器)和被设计为仅在正常模式下工作的照射器(正常模式照射器)。当LED牙科灯被置于固化-安全模式时，仅启动固化-安全照射器。当LED牙科灯被置于正常模式时，仅启动正常模式照射器。一般来说，固化-安全照射器被配置为减少发射波长500nm以下的光，以减少光可固化牙科材料的过早聚合。然而，本领域技术人员应理解，该波长应基于牙科治疗中使用的具体材料来选择。通过使用本领域公知的带通滤波器，可以修整从固化-安全照射器发出的光。例如，滤波器可以结合进照射器内的光学器件。在一些实施方案中，固化-安全照射器包括带有滤波器的准直透镜系统。例如，准直透镜系统可包括一个或多个透镜，所述透镜被着色或染色，以减少传输波长约500nm或波长更小的光。参考图6，绘出了由线E、F、G表示的，对于三个不同光引发剂的光吸收与波长的关系。如示出的，所有三个光引发剂表明吸收峰值在500nm波长或更小波长处。线A表示根据本公开内容的示例性LED牙科灯操作在正常模式下的发射谱。如示出的，LED牙科灯发出一个波长范围的光，包括500nm以下的波长。因此,发射线A可被称为白光发射。线B表不根据本公开内容的且操作在固化-安全模式下的示例性LED牙科灯的发射谱。如示出的，该LED牙科灯具有明显减少的500nm以下的光发射。线C表示常规钨-卤素牙科灯的发射谱，该钨-卤素牙科灯工作在其最低强度设置下，以使得蓝光最少。如示出的，即使当操作在该模式下，该类型的牙科灯也呈现显著的量的蓝光。线D表示常规牙科灯中的多颜色LED源的发射谱，其中蓝色LED源被关闭。如示出的，该灯仍发射一些500nm以下的光，因此在使用光可固化牙科材料的牙科应用期间不会如线B表示的LED牙科灯那样有效。比较线A、C和D的牙科灯发射谱与线E表示的光引发剂，线A、C和D与线E的重叠明显多于线B与线E的重叠。因此，与线B表示的光相比，线A、C和D表示的光导致产生的过早聚合更多。参考图1，LED牙科灯10可被实施为双模式灯。例如，照射器6a、6b、6c、6d可以是固化-安全照射器，并被布置为所示出的近似方形阵列。即，四个固化-安全照射器可被定位为距中央点7近似等距。照射器6e、6f、6g、6h、61、6j、6k、61还可以是正常模式照射器，并被布置为如所不出的近似圆形阵列。在一些实施方案中，照射器6e、6f、6g、6h、61、6j、6k、61沿着直径在近似IOOmm和150mm之间的一个圆定位。在一个实施方案中，照射器的直径近似32_，包含在照射器内的LED光源的中心沿着直径近似108_或更大的一个圆定位。然而，固化-安全照射器和正常模式照射器的其他布置也是可行的。例如，无论是固化-安全模式或正常模式，照射器都可沿着任意多边形形状或其他对称或非对称分布而布置。一般来说，照射器的位置以及照射器之间的间隔可被选择为保持牙科灯的尺寸小，同时还减少硬阴影(这可有助于更大分布和照射器之间的紧密间隔)以及降低位置灵敏度。在这种双模式实施方式中，正常模式照射器和固化-安全照射器可包括配置用于照射器的预期功能的光学器件。例如，表示示例性正常模式照射器的光学系统的示意图在图7A中示出。在该图中，LED光源383被配置为产生被孔384接收的光束，该孔384的作用是对接收的光束成形。孔384下游是透镜387，该透镜387对接收的光束执行准直和会聚，或者聚集(condense)作用。透镜387下游是漫射器390，该漫射器390的作用是混合接收的光束内的光，以提高光束的颜色均匀度。漫射器390的下游是透镜388，该透镜388对接收的光束执行准直或聚集作用。透镜388的下游是成形透镜389。如图1中实施的，成形透镜389的功能由屏4执行。然而，成形透镜也可以是一个分立的光学元件或一组光学元件。此外，图7B中示出了表示示例性的固化-安全照射器的光学系统的示意图。在该图中，LED光源483被配置为产生一个被透镜487接收的光束，该透镜487对接收的光束执行准直或聚集作用。透镜487的下游是透镜488，该透镜488也对接收的光束执行准直或聚集作用。作为一个示例性固化-安全照射器，图7B的光学系统包括用于产生如上文描述的固化-安全光束的机构。例如，透镜488和/或487可以被着色或染色，以明显减少波长约500nm以下的光的传输。或者，可向所示的光学系统增加一个额外的光学元件，例如着色或染色的滤波器，以过滤传输的光。透镜488的下游是成形透镜489。如图1中所实施的，成形透镜489的功能由屏4执行。然而，成形透镜可以是一个分立的光学元件或一组光学元件。如从下文的描述中更清楚的，正常模式照射器和固化-安全模式照射器可包括不同于图7A和7B示出的那些的光学系统。此外，图7A和7B中示出的光学器件以及它们的功能和替代物将在下文更详细地描述。图3是示出图1的LED牙科灯的具体实施方式
的分解图。图3示出了 LED牙科灯70的各组成部件(component part)。各组成部件沿着中央轴线9展开,在一些实施方式中，中央轴线9也可以是LED牙科灯70的投射轴线。后壳体50构成LED牙科灯70的后部。后壳体50可由本领域公知的不同材料制成，例如不同的金属和塑料。后壳体50可包括一个凹槽51和一个中央区域52。在一些实施方式中,枢轴组件(未不出，但在下面的图15-16中看出)在中央区域52被附接至后壳体。枢轴组件可包括一个枢轴臂，该枢轴臂可转动以适配在凹槽51内。中央区域52可位于LED牙科灯70的近似质量中心。基底30可被安装至后壳体50。LED光源(未示出)被安装至基底30。基底30还可包括或连接至用于控制LED光源的各种不同电子器件。基底30可以是本领域已知的任意印刷电路板，或者作为LED光源的基底使用的其他材料。由于LED光源在启动时产生热，因此在一些实施方式中，基底30和后壳体50可被配置为便于将热从牙科灯70中移除。例如，后壳体50可以是铸模金属壳体，基底30可以是热传导印刷电路板——例如带有铝、铜或其他热传导基底的印刷电路板，介电层和电路层。基底30可以直接安装至后壳体50，以提供基底30和后壳体50之间的直接热接触。在一些实施例中，基底30可被安装至后壳体50，其中在基底30上的每个LED光源的位置上具有热传导油脂、化合物、垫料或其他材料，以有助于热传递。在一些实施例中，LED光源产生的热可以从LED牙科灯70中消散，不需要主动冷却或牙科灯中的通气孔。避免通气孔可使得LED牙科灯70能够是完全封闭的光学系统和电路板，如果期望的话。这样完全封闭的系统可减少灰尘、液体或清洁化学品对光学和电学部件的污染和损坏。进一步解释图3，透镜模块40被联接至基底30。通常，对于安装至基底30的每个LED光源，一个透镜模块40可被联接至基底30。每个透镜模块40可被定位为接收相应LED光源产生的光束。每个透镜模块40包括本文描述的光学器件，以修整和成形所接收的光束。例如，透镜模块40可包括光学器件以会聚、准直和/或聚集从LED光源发射的光束。然而，其他光学器件也可用在透镜模块40中。使用光学基座31、32、33、34，透镜模块40可被安装至基底30，光学基座31、32、33、34可例如通过螺钉或其他紧固件安装至基底30。例如，透镜模块40可扭转和锁定进基座31、32、33、34。一般来说，光学基座31、32、33、34作为一个中间结构起作用，以便于将透镜模块40联接至基底30。因此，其他结构可被用于代替光学基座来执行该功能。或者，透镜模块40可直接安装至基底30，无需使用光学基座或其他中间结构。一个可选的前壳体54适配在透镜模块40上，并固定至后壳体50。前壳体54通常被形成为使得它不会阻碍通过透镜模块40传输的光。例如，前壳体54可以被定位为使得每个透镜模块40对应于一个洞55。前壳体54还可作为LED牙科灯70中使用的光学器件的装饰罩。通过任意合适的方法，例如通过使用螺钉56或其他紧固件，手柄8可被附接至前壳体54，或者附接至后壳体50，并且是可移除的。例如，可通过一个快速释放、无工具的连接来安装手柄8，以允许手柄分离并单独经过洗碟机或消毒器。一般来说，手柄8可以是大的、人体工学握把，具有贴胶的握把表面，该表面允许使用者轻松移动LED牙科灯70并减少手部应力。手柄8可具有刚性内部结构，至少部分被柔性触觉材料覆盖。刚性内部结构可以通过对刚性热塑基底进行成形来形成。基底可以是高强度工程树脂，其可具有矿物填充物、玻璃填充物或其他填充物，用于增大刚度。柔性触觉材料可以是模制在刚性内部结构上的热塑材料。在一些实施方案中，柔性触觉材料具有小于95的肖氏A硬度，且刚性内部结构具有大于95的肖氏A硬度。此外，在一些实施例中，柔性触觉材料具有在约70到90之间的肖氏A硬度。手柄8可以是在顶部具有弯曲端部5的号角形状，以允许使用滑动无菌套(slip-on asepsis barrier)(未示出)。该形状以及贴胶表面可帮助防止套在使用时滑落。可选地，装饰特征件60、61、62安装至前壳体54(如果存在)，或者如果可选的前壳体不存在，则安装至后壳体50。例如，装饰特征件60、61、62可以是标签，其在应用时隐藏紧固件，例如被用于将LED牙科灯70的各组成部件固定在一起的螺钉。以此方式，从LED牙科灯70的外部将不再看到紧固件，且紧固件不再作为污染物的聚集区域。前屏4随后被固定至前壳体54 (如果存在)，或者如果可选的前壳体不存在，则安装至后壳体50。例如，前屏4可以具有允许屏扣在前壳体54上的整体搭扣特征件。屏4由透明材料制成，并可作为防尘屏。屏4可以是平坦的，具有光滑的边缘，该边缘包住前壳体54的一部分。一个柔性衬垫57可安装在围绕所述前壳体54的周界的一个槽53中。或者，屏4可包括一个槽，或者前壳体54和屏4都可包括槽。以此方式，屏4可密封住前壳体54。通过保护透镜模块40和任何连接至基底30的电子器件免受水或清洁化学品导致的损坏，这种密封可使得LED牙科灯70更容易清洁。因此，屏4可减少对移除LED牙科灯70的部件以清洁各部件的需要。或者，屏可以是平坦的，并通过粘结粘合剂固定至牙科灯，或通过密封或无密封地包住屏的前表面的前盖固定至牙科灯。在图3中示出没有阵列透镜3 (见图1)的前屏4，阵列透镜3对接收的光束执行最后的成形功能。如果这种成形是期望的，则成形透镜可以被包括在内，作为与屏4独立的元件。例如，成形透镜可以被包括在模块40中。然而，在一些实施方案中，屏4也可执行光成形功能。例如，一个阵列的成形透镜可被安装至屏4，或者一个阵列的透镜可被集成进屏4的内表面或外表面。图2提供了安装至图3的LED牙科灯的底座31、32、33、34的单个透镜模块的放大图。在该图中，示出透镜模块40包括透镜壳体41，该透镜壳体41将不同的光学器件42保持就位，例如如图4、5和7-9中示出的以及本文描述的准直透镜系统和/或其他光学器件。为清楚起见，在图2中未示出光学器件，且区域42表示光学器件位于其中的空间。在该图中，透镜模块11、21、28安装至底座34。此外，透镜模块12、22、23安装至底座31，透镜模块
13、24、25安装至底座32，且透镜模块40、26、27安装至底座33。底座31、32、33、34随后安装至基底30。LED光源(未示出)安装至基底30，以使得每个透镜模块对应于一个LED光源。
图4和5提供了示例性透镜模块和包含在其中的光学器件的额外视图。具体地，图4A是示例性透镜模块80和LED光源83的正面图，带有基本矩形形状的孔84。如示出的，透镜模块80包括透镜壳体81和由壳体81保持就位的光学器件82。为清楚起见，图4A中未示出光学器件82。图4B是透镜模块80和LED光源83的截面图，并且示出了示例的光学器件82。透镜曲率和图4B中示出的光学元件之间的间隔是示意性的，且未按比例绘制。出于示意的目的，透镜壳体81未示出，且孔84被示为包括在光学器件82中。孔84可以是透镜模块安装至光学底座的部分，或者孔84可以是透镜模块中的光学器件的一部分且由透镜壳体保持就位。在图4B中，安装至基底30的LED光源83被配置为产生被光学器件82 (包括透镜87和88)接收、然后被成形透镜89接收的光束。光学器件82表示一个示例性的准直透镜系统。因此，光学器件82可被称作准直透镜系统。然而，准直透镜系统可包括比光学系统82更少或更多的光学器件。一般来说，准直透镜系统包括被配置以对接收的光束执行准直作用的至少一个光学元件，例如一个或多个透镜。准直透镜系统还可用于会聚和/或聚集光。除了那些能够执行准直、会聚或聚集作用的光学器件，准直透镜系统还可包括其他光学器件。这些其他光学器件包括透镜和本领域公知的、或本文描述的用于成形、混合、滤波、聚焦或以其他方式修整光的其他装置。准直透镜系统的部件通常是传输式的，即部件传输而不是反射大部分接收的光。准直透镜系统的部件可被选择以在LED牙科灯的照射平面产生预期的光束图样。参考图4B，轴线85限定光学器件82的一个光学轴线，并在一个近似中心与光学器件82相交。当轴线85与光学器件82或透镜模块80发射的光的传播方向平行并沿着该传播方向引导时，轴线85可被称作照射轴线。在示出的实施方式中，示出轴线85偏离轴线91 一个角度位移86。轴线91对应于LED光源83的法向轴线。S卩，轴线91在LED光源83的近似中心处垂直于基底30。优选地，照射轴线85在LED光源83的近似中心处与轴线91相交。一般来说，角度位移86可被选择为通过LED牙科灯在照射平面产生预期的照射。例如，如果LED牙科灯包括一个以上的LED光源和准直透镜系统，则对于每个透镜系统的角度位移86可被选择为使得传输经过每个透镜系统的光束在LED牙科灯的照射平面基本重叠。例如，每个准直透镜系统的角度位移86可被选择为使得对应的照射轴线指向牙科灯的传播轴线。在一些实施方案中，角度位移86近似为零。在其他实施方案中，角度位移86大于零但小于15度。在一些实施方案中，角度位移86在4到5度之间，而在其他实施方案中，角度位移86在6到8度之间。在一个具体实施方案中，角度位移86为约4.5度，而在另一个具体实施方案中，角度位移86为约7度。LED牙科灯的每个准直透镜系统可具有相同的角度位移，或者透镜系统可具有各种不同的角度位移。
参考图4B中的光学器件82，LED光源83产生的光束首先被孔84接收。图4C是透镜模块80和LED光源83的一部分的放大图，并示出具有短轴线93和长轴线92的孔84。图4D是LED光源83和孔84的放大图。LED光源合意地是白光源，且可以是本领域公知的任何LED光源。在一些实施方式中，LED光源是具有圆顶非球面透镜的高亮白光LED。当期望高品质的光时(将在下文解释)，示例性的LED光源可包括那些具有如下限定参数的光源，所述限定参数例如为约5000Kelvin的相关色温(CCT)、单芯片构造、大于80的显色指数(CRI)和国际照明委员会(CIE)色品坐标接近普朗克黑体轨迹(当LED光源被结合进LED牙科灯时测量的)。呈现这些参数的部件例如可由Phillips、Everlight、Nichia以及其他所提供，并可从Nichia的NCSWl 19、NCSW219、NVSWl 19和NVSW219系列LED中选择，这些仅是一些实例。当然，也可使用其他等同的LED。LED光源83产生的光可被描述为沿着法向轴线91传播远离基底30的光束。一般来说,LED光源在许多不同方向上发出光。因此,一个LED光源产生的光束包含相对于法向轴线91测量具有多个传播角度的光。这些传播角度可以被称作光束的角度分布。当LED光源83发出的光束传输经过孔84时，光束中的光的传播角度基于孔的形状减小。在图4D中，光的角度分布沿着轴线95减小，轴线95垂直于法向轴线91。以此方式，孔84的作用是成形从LED光源83发出的光束。轴线95对应于孔84的短轴线93。然而，在图4D示出的实施方式中，轴线95与孔84的短轴线93不平行，这是因为光学器件82的角度位移86非零。在一些实施方案中，轴线95可以平行于孔84的短轴线93。图9进一步示出了孔的这种成形功能。图9是带有孔684的示例性透镜系统的横截面图。线610、611、612、613、620表示从LED光源683发出的光线。线611和613之间的区域表示从LED光源683发出的光束的角度分布。光束中的光的传播角度可以从法线691开始测量，法线691在一个近似中心垂直于LED光源683。如图中示出的，孔684接收光线620，光线620被包括透镜687和688的透镜系统接收，而光线610和612被孔684拒绝，且没有被透镜系统接收。以此方式，孔684的作用是减小从LED光源683发出的光沿着垂直于法线691的轴线695的角度分布。再参考图4A-4D，示出的孔具有长圆形状，带有直的侧面和圆的端部。尽管孔84是基本矩形形状，但是孔84可具有不同形状。例如，孔84的形状可以是大体为矩形，或者大体椭圆形。孔84可以是对称的或非对称的。此外，孔的边缘可以是平坦的或者成角度的。例如，比较图4D的孔84和图9的孔684。成角度的边缘可帮助减少光从孔的反射，导致杂散光在牙科灯的预期照射图样的外部。一般来说，孔84的尺寸、形状和位置可被选择从而减少病人眼睛的眩光。传输通过矩形形状的孔的光束可在照射平面产生一个椭圆形或矩形形状的光束图样。由于病人的眼睛相当靠近口腔，因此期望牙科灯发出的光被成形从而减少导向眼睛的光，由此减少眼睛的眩光。例如，当照射区域对应于病人的口腔时，ISO9680:2007标准要求沿着照射平面距离照射区域的中心60mm处(并朝向病人的眼睛)的照明度小于12001UX。孔84的形状可以被选择为满足该标准，例如通过进一步减少在病人眼睛方向上的光。此外，孔84相对于光学器件82的位置可被选择从而在照射平面实现预期的光束图样形状。一般来说，孔84是可以包括或不包括在透镜模块80或光学器件82中的一个可选元件。因此，本文描述的照射器可包括或不包括这样的孔。通常，孔84包括在正常模式照射器中。当上文描述的眼睛眩光问题不严重时，固化-安全照射器可不包括孔84。参考图4B，在光被孔84成形之后，光被透镜87接收。透镜87可以是任意非球面会聚透镜或其他会聚元件。例如，透镜87可以是常规设计的模制丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃或其他合适的透明透镜。一般来说，透镜87作为一个会聚元件，以对接收的光束执行会聚作用。透镜87的下游是透镜88。透镜88可以是任何平凸准直透镜、菲涅尔透镜或其他准直透镜。例如，透镜88可以是常规设计的模制丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃或其他合适的透明透镜，提供对接收光束的二次准直。透镜87和透镜88共同对发射自LED光源83和传输经过孔84的光提供预期的会聚、准直和/或聚集。一般来说，透镜87和透镜88可被选择为在距LED光源83 —预期距离处产生预期的光束图样。对于一些牙科应用，期望具有指向病人口腔的基本准直的光束。在这种情况下，透镜87和88可被选择为在照射平面产生准直光束。本领域技术人员会理解，可选择比透镜87和透镜88更多或更少的透镜来实现该预期结果。参考图4B，在透镜87和透镜88之间示出一个可选的漫射器90。漫射器90被配置为混合从透镜87接收的光束内的光，以提高光束的颜色均匀度。例如，混合可以是使得在照射平面产生一个均匀化的光束。即，光的颜色在照射平面处整个光束中基本均匀。通常，LED光源发出的光具有颜色的不均匀空间和角度分布。例如，光束的光谱功率分布(以及因此颜色)可以在LED的角度分布上变化，并在LED芯片的发射表面的横向方向变化。这样的颜色不均匀性可导致照射平面处的光束图样具有不可接受的颜色不均匀性，例如色带。可使用一个漫射器通过将空间分布的颜色混合进一个更均匀的光束，例如通过将光散射至一有限程度，来减少这种不期望的效应。然而，如果漫射不受限，或者漫射到一个大的程度，则在照射平面处的光束图样可变得不可接受地大。因此，漫射程度可被选择以在混合程度与光束图样的整体尺寸之间平衡。如本文中使用的，该平衡被称作受控漫射。即，受控漫射是受限的漫射或者在光束的发散中产生一个递增的增大的漫射。受控漫射还可被称作角度受限漫射、弱折射或弱衍射。一般来说，漫射器可用其施加在接收的光束上的发散角度来表征。优选地，受控漫射器在基本准直的光束上引起一个小的发散角度。通常，受控漫射器是引起的发散角度小于10度的漫射器。参考图4B，漫射器90可以是能够产生受控漫射的任何装置，例如但不限于与透镜88分立或附接至透镜88的光漫射膜或光漫射片，或者是工程漫射器、枕形透镜、一个阵列的发散微透镜或具有微结构表面的透明光学兀件。例如，具有微结构表面的光学兀件可从商业供应商例如Luminit、RPC Photonics和Fusion Optix获得。期望的是，漫射器90具有高的传输效率，并是基本消色差的。在一个具体实施方式
中，漫射器90是具有微结构表面的透明光学元件，其中表面包括随机、非周期性的三维全息凸起结构。在另一个实施方式中，漫射器90是具有周期性微结构表面的透明光学元件。如图4B中示出的，漫射器90可被附接至或者集成进透镜88。然而，漫射器90可以是透镜87和透镜88之间的分立元件。漫射器90还可以位于透镜87之前，或者在光学器件82内的其他位置。在一些实施方式中，漫射器在入射光上施加约O. 5度到约5度之间的发散。在其他实施方式中，漫射器施加近似2度的发散。通常，漫射器90包括在正常模式照射器中。当上文描述的颜色不均匀性问题不明显时，固化-安全照射器通常不包括漫射器90。作为漫射器90的替代或者除了漫射器90之外，其他光混合装置也可在光学器件82中使用。这些光混合装置包括但不限于光管、全内反射(TIR)准直器、TIR光纤、微透镜阵列、其他小透镜阵列、或以上的组合。这些光混合装置可以结合进光学器件82中，并用于混合从透镜87接收的光束内的光，以提高光束的颜色均匀度。根据选择的光混合装置的类型，可以不需要透镜87和88中的一个或多个在照射平面产生预期照射。例如，如果光混合装置是TIR准直器，则可不需要透镜87。或者，如果光混合装置是TIR准直器，则透镜87和透镜88可都不需要。参考图4B，传输经过透镜88的光被成形透镜89接收。成形透镜89为发射自LED光源83的光束提供最终成形。一般来说，成形透镜89修整光束，以使得光束在照射平面具有预期形状。例如，通常可期望照射平面的光具有椭圆形或矩形形状，以减少病人眼睛眩光。成形透镜89可以集成进或附接至LED牙科灯的屏。然而，成形透镜89可以是与光学器件82和屏分立的元件。尽管成形透镜89在图4B中被示为与光学器件82分立的元件，但成形透镜89可以是光学器件82的一部分，并位于透镜模块80内。此外，成形透镜的功能可被集成进光学器件82中的其他透镜，例如透镜88或87，使得额外的成形透镜89不是必须的。在一些实施方案中，成形透镜89是一个阵列的柱形透镜。图5A是另一个示例性透镜模块和LED光源的正视图。如示出的，透镜模块180包括透镜壳体181和光学器件182。为清楚，光学器件182未在图5A中示出。图5B是图5A的横截面图，并示出示例性光学器件182。图5B中示出的透镜曲率以及光学元件之间的间隔是示意性的，并未按比例绘制。出于示意的目的，透镜壳体181未在图5B中示出。安装至基底30的LED光源183被配置为产生一个被光学器件182接收的光束。光学器件182表示一个示例性准直透镜系统，并包括透镜187和透镜188。透镜187和188可从本文描述的透镜中选择，或者从本领域公知的其他透镜中选择。一般来说，透镜187和透镜188可以被选择在照射平面处产生预期光束图样。从光学器件182发出的光随后传输经过成形透镜189，成形透镜189可以是本文描述的任何成形透镜。参考图5B，轴线185限定光学器件182的光学轴线，并在一个近似中心与光学器件182相交。当轴线185平行于并沿着从光学器件182或透镜模块180发出的光的传播方向导向时，轴线185可被称作照射轴线。在示出的实施方式中，示出轴线185与轴线191偏离一个角度位移186。轴线191是在LED光源183的近似中心处垂直于基底30的法向轴线。优选地，轴线185在LED光源183的近似中心处与轴线191相交。光学器件182和LED光源183可形成一个示例性固化-安全照射器。当以该方式使用时，光学器件182可被选择为产生一个固化-安全光束。如上文描述的，滤波器可以被结合进固化-安全照射器，以产生固化-安全光束。例如，透镜188可以被染色或着色，以使得波长约500nm以下的光的传输明显减少。或者，被染色或着色的膜被附接至透镜188。在另一个实施例中，透镜187可被修整。然而，当透镜188比透镜187的厚度更均匀时，透镜188的着色比透镜187的着色更优选。均匀透镜厚度允许蓝色光更一致的衰减，同时减少其他波长的过度衰减。在一些实施例中，通过一个独立于透镜187和188的元件执行滤波。在双模式LED牙科灯的一个示例性实施方案中，图1中示出的照射器6e_61可以是正常模式照射器，且照射器6a-6d可以是固化-安全照射器。正常模式照射器6e-61中的每一个可包括如图4B中示出的一个LED光源和光学器件。此外，正常模式照射器的角度位移86可以在约4到5度之间，以使得照射器6e-61产生的光束在LED牙科灯10的照射平面处基本重叠。固化-安全照射器6a-6d中的每一个可包括如图5B中示出的一个LED光源和光学器件。此外，固化-安全照射器的角度位移186可以在约6到8度之间，以使得照射器6a-6d产生的光束在照射平面处基本重叠。如上文陈述的，在设计LED牙科灯时，具体地，当设计在LED牙科灯中使用的照射器时，光的质量也是一个重要的考量。例如，在牙科场所中常见的是牙医在执行某些治疗时优选自然光。自然光可以帮助准确诊断软组织和硬组织疾病，并帮助执行色度匹配(shade-matching)。色度匹配在恢复治疗期间是常见的。例如，病人可能想将人造牙齿放置在其口中，或者执行其他的牙科恢复。对于牙医重要的是能够将人造牙齿的颜色或恢复材料的颜色与病人原先的牙齿的颜色相匹配，以产生最具美感的愉悦结果。优选地，原先的牙齿的色度与人造牙齿或恢复材料的色度匹配。自然光是用于确定这样的匹配的优选光。然而，在牙科场所中并不总是可提供自然光，这是因为匹配可能会在夜间或在其中没有允许自然光进入的窗户的建筑物内执行。因此，如果将使用牙科灯执行色度匹配应用且为了便于更准确地诊断组织疾病，可期望牙科灯尽可能地模拟自然光。牙科灯越接近模拟自然光，光的质量就越高。可以至少以三种不同的方式测量光的质量。第一，可以使用显色指数(CRI)。通常，CRI越大，最高达100，光的质量越高。本文描述的LED牙科灯可具有大于85的CRI。在一些实施方案中，CRI大于88，而在其他实施方案中，CRI在87和90之间。然而，CRI不能总是预测LED的光的质量，或者显色性能。因此，当描述从LED发出的光的质量时，常考虑其他参数。还可通过确定相关色温(CCT)测量光的质量。CCT是用于描述光颜色相对于理想黑辐射器的加热的方法。纯白光具有约5000Kelvin(K)的CCT。牙科从业者通常优选牙科灯的CCT值尽可能地接近约5000K。本文描述的LED牙科灯可具有近似5000K的CCT。然而，本文描述的LED牙科灯的CCT可在3500K到6500K之间。还可通过依靠国际照明委员会(CIE)色品坐标来测量光的质量。存在若干CIE标准用于确定优选的色品坐标。普朗克黑体轨迹表示一个可行标准，且该标准被选择用在该应用中。然而，本领域技术人员应理解，不同的CIE标准照明装置——例如D50、D55或其他——可被类似地用于评价本文描述的光质量。一般来说，当CIE色品坐标越接近普朗克黑体轨迹时，光越接近模拟的自然光。在图10中，普朗克黑体轨迹的CIE X和y色品坐标由线L表示。本文描述的LED牙科灯由线K表示。如图中示出的，LED牙科灯的色品坐标K朝着普朗克黑体轨迹L移动，表明高质量的光。例如，空心点表示对于一特定的LED光源的CIE色品坐标(即CIE U，y))(例如使用积分球或接近完美的反射表面测量的)。如附图中示出的，LED光源与普朗克轨迹偏离大于O. 005个单位，如沿着线K的长度测量的。实心点表示当结合进本文描述的LED牙科灯，并如在照射平面测量的，针对该特定的LED光源的CIE色品坐标。如示出的，实心点近似在普朗克轨迹，或线L上。因此，当该特定的LED光源结合进LED牙科灯时，该特定的LED光源经历色品坐标朝着普朗克轨迹偏移大于O. 005单位。如图10示出的，线K表示的其他一些LED光源经历至少O. 002单位的色品坐标的偏移，而另一些光源经历至少O. 004单位的偏移。尽管优选地是LED牙科灯产生高质量的光，但是当LED牙科灯操作在固化-安全模式时，可能并不要求高质量的光。例如，牙医通常在当LED牙科灯操作在正常模式时执行色度匹配和组织诊断。如果是这样的话，则固化-安全照射器可能并不需要呈现接近5000K的CCT，或者不需要色品坐标接近普朗克黑体轨迹，或者不需要大的CRI。LED牙科灯中使用的照射器所发出的光的质量取决于各种不同的因素。例如，光的质量可取决于照射器中使用的具体LED光源的光的质量。此外，质量可取决于在照射器中选择使用的光学器件以及这些光学器件如何布置。通常，具有高CRI的LED光源是优选的。然而，光学器件可被选择以改进LED光源的CRI。此外，具有接近普朗克黑体轨迹的色品坐标的LED光源通常是优选的。然而，光学器件可被选择以将LED光源的色品坐标移向普朗克黑体轨迹。例如，图8是用于提高LED光源发出的光的质量的示例性透镜系统的横截面图。在图8中，线510、511、512、513、520、522表示从LED光源583传播的光线。在示出的二维视图中，线511和513之间的区域表示从LED光源583发出的光束的角度分布，光束中的光的传播角度可以从法线591开始测量，法线591在近似中心处垂直于LED光源583。如图中示出的，光线520和522被透镜587接收，随后被透镜588接收，而光线510和512被透镜587拒绝。透镜587的有效会聚角度是由光线520和522限定的角度。以此方式，LED光源583发射的光束的角度分布减小。如上文参考图10描述的，通过增大LED的CRI并通过将LED的色品坐标移向普朗克黑体轨迹，LED光源583发射的光束的角度分布的这种减小提高了 LED光源583发射的光的质量。如上文讨论的，图8中示出的用于提高光的质量的方法可扩展适用于其他用于确定优选色品坐标的CIE标准。此外，图8中示出的透镜系统可包括一个孔口，从而进一步减小LED光源583发出的光束的角度分布。以此方式，孔还可用于提高LED光源583发出的光的质量。LED光源583发出的光的质量被提高，这是因为LED光源583产生具有颜色不均匀分布的光。即，LED光源583发出的光束内的光的光谱功率分布(以及因此颜色)，根据从法线591开始测量的角度而改变。通常，LED光源发出的光具有颜色的不均匀的空间和角度分布。例如，光束的光谱功率分布可在LED的角度分布上变化，并在LED芯片的发射表面的横向方向变化。尽管光束内的光的光谱功率分布在空间和角度分布上变化，但是在本文中颜色的这种变化可简单地被称作在光束的角度分布上的颜色变化，这是因为角度变化常常占主导。如图8中所示，由于LED光源583发出的光束呈现这种颜色不均匀性，减少了光束的角度分布，因此可以一种有利的方式增大LED的CRI，并移动LED的色品坐标。在一些实施方案中，LED光源583的CRI增大至少约两个单位，而在其他实施方案中，CRI增大两个到四个单位。当更靠近法线的那部分光束的CRI高于LED光源583的整体CRI时，减少从LED光源583发出的光束的角度分布的作用是提高CRI。通过仅会聚角度分布的中央部分并拒绝剩余部分，实现了较高的CRI。在示出的实施方式中，透镜587的区域的作用是限定一个有效的会聚角度，并由此增大了 LED光源583的CRI。在一些实施方案中，有效会聚角度小于约60度，而在其他实施方案中，有效会聚角度近似为53度。图8中示出的用于提高光的质量的配置是与直觉相反的。通常，光学系统被设计为实现最高可能的效率和照明度。即，光学系统被设计为使得其接收角度最大，或者该系统内的光学元件的会聚角度最大，以使得光学系统接收的光和传输经过光学系统的光最多。如图8示出的减小的会聚角度一般会被光学工程师视为低效率或设计缺陷。因此，图8中示出的配置通常是被避免的。然而，出乎意料地是，以所描述的方式降低光学系统的效率和照明度可提高本文描述的LED牙科灯发出的光的质量。再次参考图4、5和7，成形透镜可被用于执行对LED光源产生的光束的最终成形。在本文描述的一些实施方案中，例如图1的LED牙科灯10，该成形功能由前屏4执行。图1lA示出了这种屏的一个实施例。在图中，示出带有集成的成形透镜720的示例性LED牙科灯屏704。屏704由透明材料制成，并可以是平坦的，以有助于清洁。屏704的作用是成形从位于屏后面的照射器发出的光。一般来说，屏704使得传输的光沿着折射轴线710折射。因此，该折射导致由传输的光在照射平面产生的光束图样在该照射平面内在平行于折射轴线710的方向上是细长的。图1IB是沿着图1lA的线IIB-1IB得到的横截面图。参考图11C，沿着图1lA的线11C-11C得到的横截面图提供了成形透镜720的放大图。如示出的，成形透镜720被集成进屏704的内表面726。本文描述的照射器可以入射在内表面726上，以将光传输经过屏704。还示出了集成搭扣特征件712，其可有助于将屏704附接至前壳体714。图1lD是 图1lC中的区域IlD的放大图，示出了具有宽度724和高度722的成形透镜720。如示出的，相对于入射在内表面726上的照射器，透镜720的形状是凸形。由于透镜720沿着屏的内表面在垂直于折射轴线710的方向上延伸，因此透镜720可被称作柱形透镜阵列。当与照射器一起使用时，成形透镜720的宽度通常是使得每个照射器将光传输经过一个以上的成形透镜720。S卩，成形透镜720的宽度通常小于照射器的宽度。尽管例如成形透镜720的成形透镜在LED牙科灯中是可选的，但是这种透镜可有助于将LED牙科灯准确定位或者重新定位在折射方向上，因此改善了牙科病人的体验。此夕卜，由于病人的头部可能会在牙科治疗期间移动，因此可期望LED牙科灯在照射平面上具有椭圆形或矩形形状的光束图样。成形透镜720可被配置为折射光，以帮助这些椭圆形图样的形成。在设计LED牙科灯时的另一重要考虑是提供一个机构来消散LED光源产生的热。参考图12-14，在一些实施方式中，本文描述的LED牙科灯被配置为有助于LED光源和牙科灯壳体之间的热传递。图12-14示出了图1的LED牙科灯的具体实施方式
的视图。图13是图12中示出的LED牙科灯800的横截面图。在图13中，示出屏858连接至前壳体854，前壳体854附接至后壳体850。一个衬垫857在屏858连接至前壳体854的位置形成密封。后壳体850的中央区域852可安装至一个枢轴组件，以有助于LED牙科灯800的定位。图14是图13中的区域14的放大图。如示出的，包含透镜887的透镜模块840被安装至光学基座834，光学基座834接着被安装至基底830。还示出作为光学基座834 —部分的孔884。示出后壳体850在柱或腹板871处直接附接至基底830。可选地，柱871与后壳体850整体形成。后壳体850和基底830之间的附接区域位于LED光源883的位置。可期望该附接类型便于LED光源883和后壳体850之间的热传递。例如，当启动时LED光源产生热。然而，如果热没有充分消散，则局部温度上升，LED光源的预期寿命会减少。LED光源的光谱功率分布还会受到温度上升的不利影响，这会危害牙科灯产生的光的质量。因此，用于消散热的机构是优选的。当LED牙科灯是根据图13-14设计时，在一些实施方案中可在不需要主动冷却或通气孔的情况下实现预期的热消散。如果合意的话，没有通气孔可使得LED牙科灯800能够是完全封闭的光学系统和电路板。这样完全封闭的系统可减少因灰尘、液体、或清洁化学品引起的对光学部件和电学部件的污染以及损坏。柱871可有助于从LED光源883到后壳体850的热传递。在一些实施方案中，热传导、电绝缘材料(例如垫料、胶、膏等)被置于后壳体850和基底830之间的附接区域处，以进一步便于热传递。尽管可以不使用柱871而便于热传递，但柱871允许在基底830和后壳体850之间形成空间，以适配可附接至基底830的电子器件。
为了进一步有助于LED光源883和后壳体850之间的热传递，基底可以是热传导印刷电路板，例如任何本领域公知的金属包层电路板。例如，印刷电路板可以具有基底(或热传导基底层)、介电层和电路层。热传导基底层可包括铝、铜或其他热导体。当电路板具有较厚的热传导基底层、较薄的介电层以及连接至LED光源的覆铜(copperpour)时,可改善热传递。在一些实施方案中，热传导印刷电路板具有约O. 056’’或更大的总厚度，介电层具有约O. 003’ ’ (76微米)或更小的厚度，电路层具有约2盎司/平方英尺或者更大的厚度，覆铜从每个LED垫延伸最小约O. 07平方英寸的面积。介电材料可具有约O. 0650C /W的热阻，约1. 3W/m-K或更大的电导率。然而，介电材料可具有约O. 0015’’(38微米)到约
O.009’ ’ (229微米)的厚度，约O. 30C /W到约1. 1°C /ff之间的热阻，以及约1. lff/m-K到约
3.OW/m-K之间的电导率。此外，电路层可具有约I盎司/平方英尺到约3盎司/平方英尺之间的厚度。为进一步有助于热传递，后壳体850可由金属或其他热传导材料制成。此外，LED光源883可以相对于安装至基底830的其他LED光源被定位，从而减少局部温度的升高。例如，LED光源可以相对于彼此定位，使得相邻LED光源产生的热导致的效应最少。在一个实施例中，LED光源与基底空间分离约1. 4’ ’或更大的距离。或者，LED光源可与基底空间分离，使得每个LED光源的每I瓦特功率至少间隔约I’’。此外，LED光源可联接至单个基底或多个基底。本文描述的LED牙科灯通常安装至额外的机构，以有助于使用者定位。图15-18示出了用于定位LED牙科灯的示例性机构。参考图15，示出LED牙科灯900的后部附接至示例性枢轴组件948。LED牙科灯900具有后壳体950和手柄8。枢轴组件948可在中央部分952附接至后壳体950，中央部分952凹陷进后壳体950。可通过暴露的螺钉944将枢轴组件948附接至后壳体，以允许LED牙科灯900从枢轴组件948移除，以便于更换和维修。还可通过接头摩擦调节螺钉947将枢轴组件948附接至后壳体950。螺钉947可使用弹簧张力将支承件夹进枢轴，以允许接头的摩擦水平既可在工厂中调节，也可由最终使用者调节。枢轴组件948包括枢轴臂946，枢轴臂946能够转动进入后壳体950中的凹槽951。凹槽951允许枢轴组件操作。此外，凹槽951可允许枢轴组件在LED牙科灯900的质量中心附接至后壳体950。这样的连接可减少接头摩擦，使得接头更容易操作。枢轴组件948的各组成部件的分解立体图在图16中示出。枢轴组件948包括带有分叉支架941的枢轴臂946。枢轴臂946可以是中空的，以允许线在配线通道945穿过所述分叉。以此方式，可以减少线的移动和弯曲，降低配线故障的风险。图17中示出枢轴组件948的转动移动，该图提供了 LED牙科灯900和臂1112的侧视图。在位置1114，LED牙科灯900处于下转动极限，枢轴臂946适配在凹槽951内。在位置1110，LED牙科灯900处于上转动极限。在一些实施方案中，由上转动极限和下转动极限之间的移动范围限定的总操作范围是至少105度。参考图17，LED牙科灯900可通过枢轴组件948附接至臂1112。例如，如图16中示出的，枢轴壳体943可以通过塑料套筒支承件942、转动止挡件937和接头摩擦调节螺钉938来连接至枢轴臂946。枢轴壳体943可随后被连接至臂1112。该附接的转动移动在图18中示出，该图提供了 LED牙科灯900和臂1112的前视图。在位置1116，LED牙科灯900在第一转动位置。在位置1117，LED牙科灯900在第二转动位置。在一些实施方案中，由第一转动位置和第二转动位置之间的移动范围限定的总操作范围可以是至少80度。在一些实施方案中，臂1112可具有指示器1115，如图17和18示出的。指示器可以是背光照射区域或者其他照射显示器，尽管在图中示出了一系列指示器1115，但是可设置更多或更少的指示器。指示器1115可指示LED牙科灯的当前操作设置，或者其他灯功能。示例性操作设置包括但不限于强度设置、正常模式操作、或固化-安全设置。例如，指示器可为观察指示器的操作者指示目前选择了什么强度(例如照明度)设置、或其他功能设置。因此，指示器可指示选择器开关必须被启动多少次才可以选择固化-安全模式。在具有一系列四个指示器的一个实施方式中，其中一个指示器的照射可指示固化-安全操作，而其他三个指示器的照射(单独或组合)可指示在正常模式操作期间三个照明度设置中的哪一个被启动。在具有单个指示器的一个实施方式中，单个指示器可基于当前操作设置改变外观。例如，基于当前操作设置，指示器的颜色可以改变，显示不同的数字、或者显示不同的图画或图形。尽管示出指示器1115在臂1112上的某一个具体位置，但是指示器可以位于不同位置。然而，优选的是，指示器的位置是使得操作者方便并易于观察。例如，优选地是操作者能够从各种不同的观察角度快速识别牙科灯的设置。位于牙科灯900上或靠近牙科灯900的指示器1115通常便于由操作者观察。但是，在一些情形中，直接位于LED牙科灯900正面上或靠近正面的指示器1115会妨碍操作者观察。例如，由于牙科灯900安装至枢轴臂946，并能够关于一个或多个轴线枢轴转动，因此位于牙科灯上的指示器的定向会改变，由此使得操作者难以定位和理解指示器提供的信息。此外，在一些牙科治疗期间，操作者可能难以看见牙科灯900的正面，尤其是如果操作者坐在相对于牙科灯900的侧面或一个更高的位置时。因此，可能不期望将指示器1115直接放在LED牙科灯900的正面上或靠近LED牙科灯900的正面。为了更方便的观察，通常期望将指示器1115定位为使得指示器的定向受牙科灯900的位置的妨碍最小，且使得可从相对于臂1112的前视图的一个宽观察角度范围观察指示器1115(如图18示出)。例如，参考图17和18，即使牙科灯900重新定位，指示器1115保持竖直取向(即指示器可上下移动，但是不会从一侧转动到另一侧，或者向前或向后倾斜)，这是因为如示出的，臂1112仅关于一个轴线一竖直轴线一枢轴转动。此外，无论LED牙科灯900如何转动移动，指示器1115保持基本不被图17和图18中示出的前视图和侧视图所妨碍。此外，臂1112的面向前的表面(图18中示出的)可以是弯曲的，且照射器1115沿着该弯曲表面横向延伸。以此方式，可以从一个宽范围的观察角度观察指示器1115。例如，如图17中示出的，这样的弯曲表面有助于从侧面观察指示器1115，其相对于臂1112的前视图有90度的观察角度。这样的弯曲表面还有助于从相对于臂1112的前视图的大于90度的观察角度观察。如本文描述的LED牙科灯通常配备有各种不同的电子器件，以控制灯的功能。这些电子器件可以被包括在LED牙科灯的壳体内，或者作为单独壳体的一部分。在双模式LED牙科灯的一个示例性实施方式中，牙科灯的LED光源可以由能够支持双模式操作的LED驱动器控制。LED驱动器可以是单通道或多通道LED电流调节器，该LED电流调节器被配置以提供多通道输出和升降压电流调节(即所谓的升降压调节器)。升降压调节器可以从现有技术中选择。在一些实施方案中，升降压调节器是单端初级电感转换器(SEPIC)。升降压调节器可以提供具体负载所必须的输出电压，无论输入电压和输出电压之间的关系如何。这允许驱动器驱动两个不同的负载，由此支持正常操作模式和固化-安全操作模式。例如，升降压电流调节器允许输入电压大于、等于或小于输出电压。通过保持每个LED的一致的电流，这样的电流调节器可保持LED光源的颜色一致性。LED光源可被串联布置，并连接至电流调节器。当串联连接时，可包括LED保护装置，以允许电流流经每个LED，无论是否有LED故障。脉冲宽度调制(PWM)调光可允许在调光时存在一致的颜色和CRI。模拟调光可被用于降低强度，然而，模拟调光是非线性的，并可使CCT和CRI偏斜。由于对于所有的操作模式都期望有一致的颜色和CRI，PWM调光通常是优选的。LED驱动器可动态调节经过两串LED光源的电流。例如，第一串可连接用于正常模式操作的LED光源。该模式也被称作白光模式。第二串可连接用于固化-安全模式操作的LED光源。LED牙科灯的使用者可控制LED牙科灯是操作在固化-安全模式还是正常模式。通常，LED光源会串联连接。由于LED灯用于某一特定模式，因此第一串中的LED光源通常不会与第二串中的LED光源同时启动，且第二串中的LED光源也通常不会与第一串中的LED光源同时启动。两串可彼此独立操作。即，两串可被布置为相对于彼此并联。第一串可连接至LED驱动器的第一输出，第二串可连接至LED驱动器的第二输出。如上文讨论的，LED驱动器能够调光。例如，LED驱动器可被配置为在一串被启动时提供多个PWM水平的调光。例如，当LED牙科灯在正常模式下操作时，LED驱动器可产生三个水平的强度输出。强度输出的水平可由使用者选择。在一个实施方式中，高照明度设置产生具有约250001ux到350001ux之间强度的光，中照明度设置产生具有约180001ux到300001ux之间强度的光，且低照明度设置产生具有约lOOOOlux到200001ux之间强度的光。此外，固化-安全操作产生具有约180001ux到300001ux之间强度的光。在另一个实施方式中，高照明度设置产生具有约30000Iux强度的光，中照明度设置产生具有约25000Iux强度的光，且低照明度设置产生具有约150001UX强度的光。此外，固化-安全操作产生具有约25000Iux强度的光。参考图21，示出示例性LED控制电路1200内的示例性LED驱动器1210。LED驱动器1210可包括升降压电流调节器1220。LED光源1230被组织成两串正常模式LED光源1270和固化-安全LED光源1280。LED驱动器1210具有第一输出1212，第一输出1212将驱动器电联接至正常模式LED光源1270串。LED驱动器1210还具有第二输出1214，第二输出1214将驱动器电联接至固化-安全LED光源1280串。因此，LED驱动器1210被配置为操作双模式LED牙科灯。一般来说，LED牙科灯的操作可以由使用者控制。图22示出用于LED牙科灯的示例性控制系统2200。如示出的，使用者经由一个通信接口 2210为牙科灯控制系统提供一个输入2212。例如，使用者可经由一个机械开关、一系列按钮、交互式显示器、鼠标、键盘或本领域已知的其他装置为控制系统提供输入，以便于使用者控制系统。使用者输入2212可对应于牙科灯置于固化-安全操作或正常模式操作的请求、接通或断开牙科灯的请求、改变光强度的请求，或者对应于触发牙科灯的其他功能。使用者输入随后被作为命令或消息经控制器区域网络(CAN总线)线缆2214传输。CAN总线线缆2214提供了一种用于在控制电路2230、LED驱动器2220与通信接口 2210之间传送数据(例如消息和命令)的工具。CAN总线线缆2214还用于将功率传输至LED光源。例如，CAN总线线缆2214可作为组合线缆使用，组合了数据通信和功率。控制电路2230表示连接至LED牙科灯的电子器件，其被配置为执行LED牙科灯的其他功能。示出LED驱动器2220连接至LED光源2240。LED驱动器2220可经由CAN总线线缆2214接收数据，并以合适的方式控制LED光源2240。例如，如果LED驱动器2220经由CAN总线线缆2214接收一个接通LED牙科灯的消息，则LED驱动器2220会通过启动LED光源2240来响应。其他实施方案其他实施方案包括在下列所述的技术方案中的1. 一种牙科灯，包括至少一个发光二极管(LED)光源，被配置沿着一个路径产生光束；以及至少一个准直透镜系统，被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀度。2.根据前述技术方案I的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括一个被配置以产生所述受控漫射的漫射器。3.根据前述技术方案1-2中的任一技术方案的牙科灯，其中通过受控漫射混合所述光束内的光是使得在一预定照射平面处产生均匀光束。4.根据前述技术方案1-3中的任一技术方案的牙科灯，其中所述漫射器是具有微结构表面的透明光学元件。5.根据前述技术方案1-4中的任一技术方案的牙科灯，其中所述漫射器被配置为对接收的光束施加约O. 5度到约5度之间的发散。6.根据前述技术方案1-5中的任一技术方案的牙科灯，其中所述漫射器被配置为对接收的光束施加约2度的发散。7.根据前述技术方案1-6中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括第一透镜、第二透镜、以及位于所述第一透镜和所述第二透镜之间的一个漫射器，所述漫射器被配置为产生所述受控漫射。8.根据前述技术方案1-7中的任一技术方案的牙科灯，其中所述第一透镜是非球面会聚透镜，所述第二透镜是位于所述第一透镜下游的平凸准直透镜。9.根据前述技术方案1-8中的任一技术方案的牙科灯，其中所述准直透镜系统包括一个孔和一个漫射器，所述漫射器被配置为产生所述受控漫射，并且所述漫射器位于所述孔的下游。10.根据前述技术方案1-9中的任一技术方案的牙科灯，其中所述LED光源是高亮度白光LED。11.根据前述技术方案1-10中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括一个孔、位于所述孔下游的一个会聚透镜、位于所述会聚透镜下游并被配置为产生所述受控漫射的一个漫射器、位于所述漫射器下游的一个聚光透镜，所述牙科灯还包括位于所述聚光透镜下游的至少一个成形透镜。12.根据前述技术方案1-11中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个LED光源包括被配置以沿着相应路径产生相应光束的多个LED光源；所述至少一个准直透镜系统包括多个准直透镜系统，每个准直透镜系统被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以产生相应的漫射光束，所述多个准直透镜系统彼此间隔开，并被定位以将相应的漫射光束引向所述牙科灯的投射轴线。13.根据前述技术方案1-12中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统被布置为距一中央点近似等距离，以限定一个多边形阵列，且所述中央点沿着所述牙科灯的投射轴线。14.根据前述技术方案1-13中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统被布置为距一中央点近似等距离，以限定一个基本圆形阵列，且所述中央点沿着所述牙科灯的投射轴线。15.根据前述技术方案1-14中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统相对于彼此被定位为使得所述漫射光束在所述牙科灯的一预定照射平面处基本重叠，所述预定照射平面基本垂直于所述牙科灯的投射轴线。16.根据前述技术方案1-15中的任一技术方案的牙科灯，其中所述漫射光束在所述照射平面产生相应的光束图样，所述牙科灯还包括至少一个成形透镜，该成形透镜被配置为接收所述漫射光束，并使相应的光束图样散布在所述照射平面中。17.根据前述技术方案1-16中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统相对于彼此被定位从而减少所述漫射光束在所述照射平面处的硬阴影。18.根据前述技术方案1-17中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统相对于彼此被进一步定位为，减少光束图样尺寸随着距所述照射平面的距离改变而发生的变化。19.根据前述技术方案1-18中的任一技术方案的牙科灯，其中所述照射平面位于沿着所述投射轴线距离所述LED光源约550到850毫米之间的位置。20.根据前述技术方案1-19中的任一技术方案的牙科灯，其中所述照射平面位于沿着所述投射轴线距离所述LED光源约700到750毫米之间的位置。21.根据前述技术方案1-20中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个LED光源和所述至少一个准直透镜系统构成至少一个正常模式照射器，所述牙科灯还包括至少一个额外的LED光源和至少一个额外的准直透镜系统构成的至少一个固化-安全照射器，其中所述至少一个固化-安全照射器被配置产生固化-安全光束。22.根据前述技术方案1-21中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个固化-安全照射器包括一个会聚透镜和位于所述会聚透镜下游的一个染色聚光透镜，所述牙科灯还包括至少一个成形透镜，该成形透镜被定位为从所述至少一个固化-安全照射器接收所述固化-安全光束。23.根据前述技术方案1-22中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个固化-安全照射器包括一个被配置产生所述固化-安全光束的一个带通滤波器。24. 一种牙科灯，包括至少一个发光二极管(LED)光源，安装至一基底并被配置沿着一法向轴线产生一光束，所述法向轴线在所述至少一个LED光源的近似中心处垂直于所述基底，所述光束包含具有相对于所述法向轴线的多个传播角度的光，所述至少一个LED光源具有显色指数(CRI);以及至少一个准直透镜系统，被定位以接收所述光束并被配置为限制所述准直透镜系统会聚的光的传播角度，以使得从所述至少一个准直透镜系统发出的光具有的CRI比所述至少一个LED光源的CRI大至少约2。
25.根据前述技术方案24的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统主要会聚从所述LED光源发出的具有小于约60度传播角度的光。26. 一种牙科灯，包括至少一个发光二极管(LED)光源，安装至一基底并被配置沿着一法向轴线产生一光束，所述法向轴线在所述至少一个LED光源的一近似中心处垂直于所述基底，所述光束包含具有相对于所述法向轴线的多个传播角度的光；以及至少一个准直透镜系统，定位以接收所述光束并被配置为限制所述准直透镜系统会聚的光的传播角度，以在所述LED光源的色品坐标CIE (X，y)中产生一个朝向普朗克黑体轨迹至少O. 002单位的偏移。27.根据前述技术方案26的牙科灯，其中所述LED光源的色品坐标CIE (x, y)中的偏移是至少O. 004单位。28.根据前述技术方案26或27的牙科灯，其中所述偏移是使得所述LED光源的色品坐标CIE (X，y)在偏移后近似位于普朗克黑体轨迹上。29.根据前述技术方案26-28中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括一个孔，该孔被配置为限制所述准直透镜系统会聚的光的传播角度。30. 一种牙科灯，包括间隔开并安装至一个基底的多个发光二极管(LED)光源，每个LED光源被配置为产生相应的光束；对应的多个透射光学系统，所述透射光学系统被定位以接收相应的光束并被配置以对所述光束进行准直，由此产生相应的准直光束，以使得每个准直光束在预定照射平面产生一个光束图样，所述照射平面沿着相应透射光学系统的照射轴线与基底间隔开；以及一个透明屏，定位以接收所述准直光束，所述屏被配置沿着一折射轴线折射所述准直光束，以沿着所述折射轴线散布相应的光束图样，所述折射轴线平行于所述屏。31.根据前述技术方案30的牙科灯，其中所述屏包括一系列透镜，该系列透镜沿着所述屏的内表面在垂直于所述折射轴线的方向上延伸，每个透镜沿着所述折射轴线具有一宽度，以使得每个准直光束传输经过一个以上的透镜。32.根据前述技术方案30或31的牙科灯，其中所述屏包括垂直于所述折射轴线的一个阵列的柱形凸透镜，以执行对所述光束的折射。33.根据前述技术方案30-32中的任一技术方案的牙科灯，其中所述柱形凸透镜在所述屏的内表面上形成。34.根据前述技术方案30-33中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个透射光学系统被定位为使得相应的照射轴线与所述牙科灯的投射轴线形成约I度到约10度之间的角度。35.根据前述技术方案30-34中的任一技术方案的牙科灯，其中所述照射平面位于距所述基底约550mm到约800mm之间的距离。36.根据前述技术方案30或31的牙科灯，还包括一个后壳体，所述基底安装至所述后壳体的内表面；以及位于所述屏和所述后壳体之间的一个前壳体，其中所述屏、所述前壳体和所述后壳体被配置为装配在一起形成一个封闭的光学系统。37. 一种牙科灯,包括一个由热传导材料制成的壳体；一个热传导印刷电路板，被成形以适配进所述壳体内，并被定位为与所述壳体直接热接触；以及联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源，其中所述印刷电路板和所述壳体之间的直接热接触有助于所述LED光源产生的热的消散。38.根据前述技术方案37的牙科灯，其中所述热传导印刷电路板包括一个电路层、一个包括介电材料的介电层、以及一个包括铝或铜的热传导基底层。39.根据前述技术方案37或38的牙科灯，其中所述介电层具有约O. 003’’或更小的厚度，所述电路层具有约2盎司/平方英尺或者更大的厚度。40.根据前述技术方案37-39中的任一技术方案的牙科灯，其中所述多个LED光源在所述热传导印刷电路板上空间间隔开约1. 4”或更大的距离。41. 一种牙科灯，包括至少一个发光二极管(LED)光源，安装至一个基底并被配置沿着一个法向轴线产生光束，所述法向轴线在所述至少一个LED光源的近似中心处垂直于所述基底，所述光束包含具有相对于所述法向轴线的多个传播角度的光，且多个角度表示所述光束的角度分布；以及至少一个准直透镜系统，其被定位以接收所述光束并包括一个孔，该孔被配置为成形所述光束以使得角度分布沿着垂直于所述法向轴线的第一轴线减小，由此产生一经成形的光束，其中沿着所述第一轴线减小的角度分布对应病人眼睛在一预定照射平面处眩光的减少。42.根据前述技术方案41的牙科灯，其中所述孔具有大体矩形形状，且所述至少一个准直透镜系统包括准直光学器件，其中所述孔被定位在所述LED光源和所述准直光学器件之间，所述孔具有对应于垂直于所述法向轴线延伸的第一轴线的短轴线。43.根据前述技术方案41或42的牙科灯，还包括位于所述准直光学器件下游的至少一个成形透镜，所述至少一个成形透镜被配置为接收所述成形光束，并使所述光束散布在所述照射平面上，以进一步减少病人眼睛眩光。44.根据前述技术方案41-43中的任一技术方案的牙科灯，其中所述准直透镜系统还包括一个漫射器，该漫射器被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。45.根据前述技术方案41-44中的任一技术方案的牙科灯，其中所述准直透镜系统还包括一个会聚透镜，所述漫射器定位在所述会聚透镜的下游，且所述孔被定位在所述会聚透镜的上游。46.根据前述技术方案41-45中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统还包括位于所述漫射器下游的一个聚光透镜，所述牙科灯还包括位于所述聚光透镜下游的至少一个成形透镜。47.根据前述技术方案41-46中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统还包括一个全内反射(TIR)准直器，该TIR准直器被配置为混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。48.根据前述技术方案41-47中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统还包括一个透镜和一个位于所述透镜上游的全内反射(TIR)准直器，该TIR准直器被配置为混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀性。49.根据前述技术方案41-48中的任一技术方案的牙科灯，还包括一个透明屏，该透明屏定位在所述准直透镜系统下游，并包括一个阵列的柱形凸透镜。50.根据前述技术方案41-49中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个LED光源包括间隔开并安装至所述基底的多个LED光源，每个LED光源被配置为沿着相应的法向轴线产生相应的光束；且所述至少一个准直透镜系统包括多个准直透镜系统，每个准直透镜系统都被定位以接收所述光束，并包括被配置为产生相应的经成形的光束的相应的孔，所述多个准直透镜系统被定位以将所述相应的经成形的光束引向所述牙科灯的一个投射轴线。51.根据前述技术方案41-50中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个LED光源和所述至少一个准直透镜系统构成至少一个正常模式照射器，该正常模式照射器被配置和定位为产生引向所述牙科灯的投射轴线的相应的正常模式光束，所述牙科灯还包括至少一个额外的LED光源和至少一个额外的准直透镜系统构成的至少一个固化-安全照射器，其中所述至少一个固化-安全照射器被配置为产生引向所述牙科灯的投射轴线的固化-安全光束。52.根据前述技术方案41-51中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个固化-安全照射器被配置为大大减少由该固化-安全照射器传输的波长约500纳米以下的光。53.前述技术方案41-52中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个固化-安全照射器包括至少一个准直透镜，该至少一个准直透镜被染色以减少波长在约500纳米以下的光传输经过所述至少一个准直透镜。54.根据前述技术方案41-53中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个正常模式照射器包括多个正常模式照射器，所述多个正常模式照射器布置为距一中央点近似等距，以限定一个基本圆形阵列，且所述至少一个固化-安全照射器包括至少四个固化-安全照射器，所述至少四个固化-安全照射器被布置为距所述中央点等距，并在所述基本圆形阵列外部，所述中央点沿着所述牙科灯的投射轴线定位。55.根据前述技术方案41-54中的任一技术方案的牙科灯，其中所述至少一个正常模式照射器包括多个正常模式照射器，每个正常模式照射器被配置为使得相应的正常模式光束各自与所述投射轴线形成一个大于零且小于10度的角度；且所述至少一个固化-安全照射器包括多个固化-安全照射器，每个固化-安全照射器被配置为使得相应的固化-安全光束各自与所述投射轴线形成一个大于零且小于15度的角度。56.根据前述技术方案41-55中的任一技术方案的牙科灯，其中所述相应的正常模式光束各自与所述投射轴线形成一个约4度到约5度之间的角度，且相应的固化-安全光束各自与所述投射轴线形成一个约6度到约8度之间的角度。57. 一种牙科灯，包括一个灯组件，该灯组件包括一个壳体和多个LED光源，所述多个LED光源被布置成关于穿过中央点的一条线基本对称的一个阵列并联接至所述壳体，所述中央点基本对应于所述灯组件的重量中心；以及一个枢轴组件，该枢轴组件在所述中央点附接至所述壳的后表面，所述枢轴组件包括一个能够转动移动进形成在所述壳中的凹槽的枢轴臂，所述凹槽位于多个LED光源中的第一个和第二个之间，并且所述凹槽被形成为使得所述枢轴臂在下转动极限适配进该凹槽。58.根据前述技术方案57的牙科灯，其中所述枢轴组件包括张力可调节的叉状枢轴支架。59.根据前述技术方案57或58的牙科灯，其中所述壳体包括一个前壳体和一个后壳体，所述前壳体被附接至所述后壳体，以使得所述多个LED光源占据所述前壳体和所述后壳体之间的一个区域，所述前壳体沿着其周缘的至少一部分具有槽，一个柔性衬垫接收在所述槽中，所述灯组件还包括可固定至所述前壳体的一个前屏，所述衬垫用于密封所述前屏和所述前壳体之间的连接。60.根据前述技术方案57-59中的任一技术方案的牙科灯，其中所述灯组件还包括至少一个手柄，其固定至所述壳体以有助于所述灯组件的定位，所述至少一个手柄具有至少部分覆有柔性触觉材料的刚性内部结构，其中所述柔性触觉材料具有小于约95的肖氏A硬度，且所述刚性内部结构具有大于95的肖氏A硬度。61.根据前述技术方案57-60中的任一技术方案的牙科灯，其中所述手柄的刚性内部结构是通过成形一个刚性热塑基底形成的，且所述柔性触觉材料是模制在所述刚性内部结构上的柔性热塑材料。62.根据前述技术方案57-61中的任一技术方案的牙科灯，其中所述柔性触觉材料具有在约70到约95之间的肖氏A硬度，且所述刚性内部结构是工程树脂。63. 一种牙科灯，包括一个壳体单元；一个电路板，被成形以适配进所述壳体单元内并固定至所述壳体单元；联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源，所述多个LED光源包括用于正常模式操作的第一组LED光源和用于固化-安全模式操作的第二组LED光源，其中所述第一组和所述第二组彼此电气独立；以及通过所述电路板电联接至所述第一组LED光源和所述第二组LED光源的LED驱动器，该LED驱动器包括第一输出和第二输出，以使得所述LED驱动器能够通过所述第一输出对所述第一组LED光源实施正常模式操作，以及通过所述第二输出对所述第二组LED光源实施固化-安全模式操作。64.根据前述技术方案63的牙科灯，其中所述LED驱动器包括升降压电流调节器。65. 一种牙科灯，包括一个壳体单元；一个电路板，被成形以适配进所述壳体单元并固定至所述壳体单元；联接至所述电路板的多个发光二极管(LED)光源；一个通信接口，被配置以使用控制器区域网络(CAN总线)系统从使用者接收控制信息并传输数据；一个线缆，能够传输数据并向所述LED光源提供功率。66.根据前述技术方案65的牙科灯，其中所述电路板被联接至与所述多个LED光源通信的至少一个LED驱动器，且所述CAN总线系统被配置为向所述至少一个LED驱动器传输消息，并从所述至少一个LED驱动器接收消息。67. 一种牙科灯，包括一个灯组件，该灯组件包括一个壳体和联接至该壳体的至少一个发光二极管(LED)光源，所述至少一个LED光源被配置为根据所述牙科灯的一个或多个操作设置产生被引导远离所述壳体的光；一个枢轴组件，被附接至所述壳体以使得所述灯组件能够关于一个或多个轴线转动；一个臂，通过所述枢轴组件联接至所述壳体；以及至少一个指示器，其附接至所述臂并被配置为指示所述牙科灯目前正在工作的当前工作设置。68.根据前述技术方案67的牙科灯，其中所述枢轴组件被附接至所述臂的正面，所述至少一个指示器被附接至所述臂的正面，且相对于所述正面观察所述至少一个指示器基本不被所述灯组件的转动移动所妨碍。69.根据前述技术方案67或68的牙科灯，其中所述枢轴组件被附接至所述臂的正面，所述至少一个指示器被附接至所述臂的正面，且所述臂的正面是弯曲的，以使得可在相对于所述臂的正面的至少约90度的角度处观察到所述至少一个指示器。
70.根据前述技术方案67-69中的任一技术方案的牙科灯，其中所述臂能够关于一个竖直轴线转动，且所述一个或多个轴线包括所述牙科灯的一个投射轴线和垂直于所述牙科灯的所述投射轴线的一个轴线。鉴于所公开的本发明的原理可适用于许多可行的实施方案，应认识到，示出的实施方案仅是优选实施例，并且不应认为是对范围的限制。相反，所述范围由下列权利要求限定。因此我们要求落在这些权利要求的范围和精神内的全部方案。
权利要求
1.一种牙科灯，包括: 至少一个发光二极管(LED)光源，被配置为沿着一个路径产生光束；以及 至少一个准直透镜系统，被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以提高所述光束的颜色均匀度。
2.根据权利要求1所述的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括一个被配置以产生所述受控漫射的漫射器。
3.根据权利要求1或2所述的牙科灯，其中通过受控漫射混合所述光束内的光是使得在一个预定照射平面处产生均匀光束。
4.根据权利要求2所述的牙科灯，其中所述漫射器是具有微结构表面的透明光学元件。
5.根据权利要求2所述的牙科灯，其中所述漫射器被配置为对接收的光束施加约0.5度到约5度之间的发散，或者约2度的发散。
6.根据权利要求1或2所述的牙科灯，其中所述至少一个准直透镜系统包括第一透镜、第二透镜、以及位于所述第一透镜和所述第二透镜之间的一个漫射器，所述漫射器被配置为产生所述受控漫射。
7.根据权利要求1或2所述的牙科灯，其中所述准直透镜系统包括: (a)一个孔和一个漫射器，所述漫射器被配置为产生所述受控漫射，并位于所述孔的下游；或者 (b)一个孔、位于所述孔下游的一个会聚透镜、位于所述会聚透镜下游并被配置为产生所述受控漫射的一个漫射器、以及位于所述漫射器下游的一个聚光透镜，所述牙科灯还包括位于所述聚光透镜下游的至少一个成形透镜。
8.根据权利要求1或2所述的牙科灯，其中: 所述至少一个LED光源包括被配置以沿着相应路径产生相应光束的多个LED光源； 所述至少一个准直透镜系统包括多个准直透镜系统，每个准直透镜系统被定位以接收所述光束，并被配置为通过受控漫射混合所述光束内的光，以产生相应的漫射光束，所述多个准直透镜系统彼此间隔开，并被定位以将相应的漫射光束引向所述牙科灯的投射轴线， 可选的，其中所述多个准直透镜系统被布置为距一个中央点近似等距离，以限定一个多边形阵列或一个基本圆形阵列，且所述中央点沿着所述牙科灯的投射轴线。
9.根据权利要求8所述的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统相对于彼此被定位为使得所述漫射光束在所述牙科灯的一个预定照射平面处基本重叠，所述预定照射平面基本垂直于所述牙科灯的投射轴线。
10.根据权利要求9所述的牙科灯，其中所述漫射光束在所述照射平面产生相应的光束图样，所述牙科灯还包括:至少一个成形透镜，该成形透镜被配置为接收所述漫射光束，并使相应的光束图样散布在所述照射平面中。
11.根据权利要求9所述的牙科灯，其中所述多个准直透镜系统相对于彼此被定位从而减少所述漫射光束在所述照射平面的硬阴影。
12.根据权利要求9所述的牙科灯，其中所述照射平面位于沿着所述投射轴线距离所述LED光源约550到850毫米之间的位置，或者约700到750毫米之间的位置。
13.根据权利要求1或2所述的牙科灯，其中所述至少一个LED光源和所述至少一个准直透镜系统构成至少一个正常模式照射器，所述牙科灯还包括: 至少一个额外的LED光源和至少一个额外的准直透镜系统构成的至少一个固化-安全照射器，其中所述至少一个固化-安全照射器被配置为产生固化-安全光束， 可选的，其中所述至少一个固化-安全照射器包括一个带通滤波器或一个会聚透镜，以及位于所述会聚透镜下游的一个染色聚光透镜，所述牙科灯还包括至少一个成形透镜，该成形透镜被定位为从所述至少一个固化-安全照射器接收所述固化-安全光束。
14.根据权利要求8所述的牙科灯，其中所述多个LED光源被安装在一个基底上，且所述多个准直透镜系统被定位为使得所述漫射光束在一个预定照射平面产生一个光束图样，所述照射平面沿着所述投射轴线与所述基底间隔开，且所述牙科灯还包括: 一个透明屏，被定位以接收所述漫射光束，所述屏被配置为沿着一个折射轴线折射所述漫射光束，以沿着所述折射轴线散布相应的光束图样，所述折射轴线平行于所述屏， 可选的，其中所述屏包括一系列透镜，该系列透镜沿着所述屏的内表面在垂直于所述折射轴线的方向上延伸，每个透镜沿着所述折射轴线具有一宽度，以使得每个漫射光束传输经过一个以上的透镜。
15.装配牙科灯的方法，包括: 提供至少一个发光二极管(LED)光源，该至少一个发光二极管光源被配置为沿着一个路径产生光束；以及 定位至少一个准直透镜系统以接收所述光束，所述至少一个准直透镜系统被配置为通过受控漫射混合所述光束 内的光，以提高所述光束的颜色均匀度。
全文摘要
一种牙科灯，包括至少一个发光二极管光源，被配置为产生光束；以及至少一个准直透镜系统，被定位以接收所述光束。所述准直透镜系统被配置为会聚和准直所述光束。所述准直透镜系统可额外地通过受控漫射修正所述光束，或使用孔使所述光束成形。
文档编号H05B37/02GK103075677SQ20121041297
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者C·C·斯通, 中川隆晶, E·布伯, R·J·朗斯代尔, P·W·贝利, R·M·威廉姆斯, J·V·多梅伦, J·阿尔瓦雷斯, J·E·迈尔斯 申请人:A-Dec公司