专利名称:多光源照明装置反射器的制作方法
本发明涉及照明装置，特别是涉及一种具有多反射器光学系统的多光源照明装置。
在已有技术中，要实现对照明装置光照强度的调节，一般是增加光源的功率或体积，或者是增加单个照明装置中光源的数目。例如，美国专利US3，927，113(发明人Herold)公开了一种外科手术照明装置，具有围绕着中心轴均匀分布的几个单独的光源。
然而，一般的多光源灯头所存在的问题，在于它们产生多个独立的光束，当这些光束被遮挡时，就依次形成多个阴影。人们作过许多努力以减少形成的阴影。1977年7月19日颁布的美国专利US4，037，016(发明人Brendgord等)公开了一种单光源灯头，应用了多反射器光学系统，它利用多个反射器使光线沿着与照明装置的对称轴成一定角度(而不是与轴平行)的方向投射到被照明的区域。由于光线是从各个角度照射物体，趋向于环绕着物体传播，因此就减少了在所要求照射的区域上形成的阴影。
申请人:有一项正在审理的申请，名称为《多光源照明装置》，也提出了有关减少多重阴影的问题。该申请的序号为754，704，申请日期为1985年7月15日。
在某些应用领域中，例如心血管外科手术中，照明范围最好要大些。单光源灯头既不能提供高强度照明，也不能提供大范围照明。为了获得所需要的强度，必须限制照明的范围，否则就应增加灯泡的功率。为了获得大的照明范围，照明强度就要减弱。在欧洲，发展的趋势是采用较大的外科手术灯以提供较大的照明范围，同时结合使用一束较小的强光，对准一个主要的区域照射。
一种照明装置往往可以应用于不同的场合，有些场合需要光的强度高，有些场合需要照射范围大，因此照明装置应该是可调节的，以适应不同的需要。现有的一些商品化的照明装置进行调节的方式，或者是改变整个照明装置相对于工作面的位置，或者是繁复地调整光源，例如，改变照明装置中光源与反射器的距离，从而改变光照的范围与强度。
在多光源照明装置中，需要有一种装置来调节照明的强度和范围，以适应不同的照明目的。而且，这种调节装置，使用时应非常简单，无需移动整个照明装置或光源。
本发明提供一种有关照明装置的改进方案。通过旋转照明装置中一个反射器就能调节光照的范围和强度。这种改进，适用于具有多个发光光源及至少有一只反射器的照明装置，其中，这只反射器，围绕照明装置的对称轴，以部分限定及辐射状相间隔的关系，把多个光源发出的光线叠加起来，以接收光线並把光线投射到工作表面上。
改进之处包括一只第二反射器，其轴线与照明装置的对称轴相一致，位于多个光源的下方。第二反射器，它所反射的光由上述的一只反射器相叠加並部分限定，具有多个不同的表面区段，每一个表面区段和一个不同的光源相应，接收这一与其相应的光源所发出的光线，並将光线反射到上述的一只反射器上。每个表面区段至少具有两个辐射状相邻的部分，一个部分具有某种精加工表面，用以散射从其上反射的光线，另一部分具有另一种精加工表面，用以增强从其上反射的光线。第二反射器被装配成可以绕照明装置的对称轴进行旋转，使处在每一只光源下面的表面区段，可以选择为，或者是散射部分，或者是增强部分，于是允许有选择地调节照明装置光照的范围和强度。
散射部分最好具有加工网纹的光洁度，增强部分最好具有镜面光洁度。具有网纹部分的面积最好等于或大于镜面部分的面积。在另一实施例中，每一表面区段可以有两个以上的部分，每一表面区段中的辐射状相邻部分，可以逐渐地从具有网纹光洁度过渡到至少一个具有较细网纹光洁度，再过渡到具有镜面光洁度。
光源装置最好为8只，每一光源都由一个光源反射器叠加並部分限定，每个光源反射器的安放位置都能接收相应的光源发射的光线，将光线进行叠加，並把所接收的光线投射到第二反射器上。每一个光源反射器最好包括一个滤光器，被反射的光在照射到第二反射器之前先经过这个滤光器。在这种具有8只光源的照明装置实施例中，共有8个表面区段，它们围绕着第二反射器呈辐射状分布。
参照附图可以更好地理解本发明，其中，图1是装有本发明提供的反射器的照明装置最佳实施例的侧视剖面图;
图2是图1所示反射器的侧视图;
图3是图1所示反射器的顶视图。
最佳实施例的详细说明图1至图3表示了本发明的一种最佳实施例-照明装置10和反射器66。虽然照明装置10被表示为一种外科手术灯，但那些在本技术领域：
里熟练技术人员不难认识到，这种用于调节照明强度和范围的装置，也可以用于任何一种具有多光源及有合适的反射器系统的照明装置中。
照明装置10的最佳实施例，通常包括外壳20，灯架组件40和反射器系统60，灯架组件40包括多个卤钨灯，或是光源42，最好为8至12只。
每一只光源42都和一个邻近的光源反射器64有效地组合在一起並固定，处在滤光器50的上方，滤光器50装在支架30的孔34之中。多个光源42可以装配在相当小的范围内，每一只光源应精确地相对于光源反射器64进行安装，以产生准确的光照图形。在最佳实施例中，每个光源反射器64具有大约2英寸的外缘直径。
灯架组件40安置在支架30之中，並处于外壳20下部孔口22的上方。支架30是一个圆筒形结构，有向外延伸的径向加强筋32，开有多个孔34的底部33，以及一个内环面36。孔34最好为8至12个，使每一只光源对应于一个孔。这些孔围绕着环面36呈圆周分布。在38的位置，用螺钉把支架30与外壳20连接起来。在39的位置，也用螺钉把支架30与凹面反射器62连接起来。从支架30伸出的部分支撑着滤光器50，用合适的垫圈及固定环(未表示)同滤光器50一起装入每一个孔34中。平板44固定有灯座46，光源反射器64和光源42就悬挂在灯座上。灯架组件40还包括护盖41和手柄45。
螺栓24穿过支架30的底部33，把导杆56与连接板26连接起来，轴28把连接板26与手柄25连接起来。透镜夹板72和下盖板74在透镜70的中心位置，把透镜70夹在它们中间。透镜70最好是发散透镜，以提高光照图形的均匀性。透镜70的外沿用几只经整平的垫圈78固定，用螺钉把垫圈78，透镜70、凹面反射器62和外壳20连接起来。
反射器系统60包括有多个光源反射器64，一个构型独特的，向外投射光线的反射器66和一个大型的，向外突出的凹面反射器62。每一个光源反射器64最好具有“冷反射镜”特性，最好是二向色性镀膜玻璃反射器，它有助于把红外线辐射能，从照明装置10的后背排除出去。滤光器50最好采用适于颜色校正的热镜型镀膜圆形滤光器。其他的热量经凹面反射器62上的排气孔排除，通往外壳20及凹面反射器62之间的空间82。任何适用的装置，只要能将热量传送到照明装置10的顶部，从而远离被照射表面，都可以采用。
向外投射光线的反射器66安装在支架30的下面，其轴线与对称轴相一致。由光源42发出的光线经滤光器50，投射到反射器66的表面90上。反射器66的表面90，包括有一个顶平面92，加工有一个孔93，轴28从孔中通过。表面90还包括第一个曲面部分94和第二个曲面部分96。
利用向外投射光线的反射器66，就能够实现对照明范围及强度的调节，因为这种装配关系可以利用手柄25，使反射器66绕对称轴12旋转。反射器66包括多个不同的表面区段98，最好是8至12个区段。必须使这样的一个区段位于每一只光源42的下面，以接收从这个光源所发出的光线。
在所示实施例中，每个表面区段包括两个辐射状相邻部分100和102。在某些应用中，可能要求每个表面区段包括两个以上的部分。每一个部分100及102，具有不同的表面光洁度、100所示部分经抛光加工具有镜面光洁度，用以增强照射到这一部分上的光线。102所示部分具有加工网纹光洁度，用以散射照射到这一部分上的光线。
网纹越大，也就是说网纹越粗糙，光的散射越大，因而照明范围越大，但照明的强度就减弱了。对于某种照明装置，根据予计的应用场合及所需要的照明范围，102部分的网纹可以按加工等级适当加工，以适应不同的用途，类似地，100部分的镜面光洁度，抛光程度越高，光照就越强。100部分也可由加工人的适当加工以适应不同的需要。
在某些应用领域，可能希望在每个表面区段98中具有两个以上的部分，以使光照情况有更大的变化。例如，可以逐渐增加加工网纹的粗糙程度，即从高的镜面光洁度过渡到较低的镜面光洁度，再到稍微有一些加工网纹的光洁度等等，直到较粗糙的光洁度，或者，也可以加工成几个光洁度不相同的部分。
网纹部分102的面积，最好等于或大于镜面部分100的面积。在本实施例中，镜面部分100的宽度大约为1/2至3/4英寸。
反射器66可以用高温塑料制成，以承受照明装置10不断产生的热量。塑料最好注射成形，使每个区段，和每个反射器都具有严格的尺寸公差，以及完全一致的表面加工质量。反射器再经真空蒸镀金属法处理，镀一层高纯度铝基层和一层保护层。铝是最好的材料，但是，也可应用其他任何适用的反射材料。
使反射器66绕对称轴12旋转，就能够有选择地控制照明的范围和强度。在具有8只光源42的照明装置10的实施例中，反射器66可以旋转大约22.5°，以使照明强度在高强度和低强度之间变化，同时，照明范围则从小到大进行变化。
参照图1，光线从每只光源42照射到自身的整个光源反射器64上，再向下反射，通过滤光器50。这些被反射的光线，其主要照射分量大致与对称轴12平行。因此，分别照射到位于接收这些光线的反射器66表面90的第一个及第二个表面部分94和96上，以及照射到接受光线的部分100或者102上。该反射器具有一个环形的、凹面朝上的弯曲面。其下部有一棱边，另一曲面以大致向外向下的方向从该棱边径向延伸。表面90的独特构型，将光线以一个经改进的角度向外散射到反射器62上，从而将多个光源射来的光线进行混合。照射到反射器62上的光线又被反射，经透镜70，以相对于对称轴12延长线成某个角度的方向投射到需要照明的区域。如果没有一个被照明的表面遮档光线，那么所有的光线最后与轴12的延长线相交。当某个物体放进光路之中时，利用光线投射的角度，就能有效地减少形成的阴影。假如从多个光源发出的光线是平行于对称轴进行照射的话，当遮挡这种多光束时，就会产生多个阴影。
经改进的反射器66提供的装置，可用于调节照明的强度和范围，使用时非常方便。並且，制造的每一个照明装置都具有同一特性。此外，由于多光源42的数目很多，当某一只光源42的光照减弱时，不会对照明强度有太大的影响，也不会减小照明范围。即使某只光源被烧毁，照明的范围基本上不会变化，在最好的情况下，照明范围完全不会发生变化。
权利要求
1.在一种照明装置中，具有多个发射光线的光源装置，以及至少具有一个反射器，所述的一个反射器，将围绕所述照明装置的对称轴、处于部分限定及辐射状相隔关系的多个光源装置所发出的光进行叠加，以接收光线並反射光线，一种改进包括一个第二反射器，其轴线与所述照明装置的对称轴相一致，所述第二反射器位于所述多个光源装置的下方並由所述的一个反射器所叠加及部分限定；所述第二反射器具有多个不同的表面区段，所述的每一表面区段都与所述的一个不同的光源装置相对应，以接收从与所述的表面区段相应的这一光源装置所发射的光线，並将光线投射到所述的一个反射器上，所述的每一表面区段至少具有两个辐射状相邻的部分，所述的一个部分具有一种精加工表面，用以散射从其上反射的光线，所述的另一部分具有一种精加工表面，用以增强从其上反射的光线；以及所述第二反射器被装配成可以绕所述的照明装置的对称轴旋转，可选择地使位于所述的每一光源装置下面的表面区段，或者是所述的散射部分，或者是所述的增强部分，以允许有选择地调节从所述的照明装置所发射的光线的照射范围和强度。
2.如权利要求
1所述的改进，其中所述的散射部分具有一种加工网纹光洁度，以及所述的增强部分具有一种镜面光洁度。
3.如权利要求
2所述的改进，其中在所述的每一表面区段内的部分可以多于两个，以及所述的每一表面区段的辐射状相邻的部分可以逐渐地从网纹光洁度过渡到至少一个网纹较细的光洁度，再到所述的镜面光洁度。
4.如权利要求
1所述的改进，其中所述的散射部分的面积等于或大于所述的增强部分的面积。
5.如权利要求
1所述的改进，其中光源装置有8个，围绕所述的照明装置的对称轴呈圆周形排列，以及表面区段有8个，围绕所述的第二反射器呈辐射状排列。
6.如权利要求
1所述的改进，其中所述的每一光源装置由一个光源反射器叠加並部分限定，所述的每一个光源反射器的装配位置，都能接收从所述的一只光源装置所发射的光线，这个光源反射器把所接收的光线进行叠加並反射到所述的第二反射器上。
7.如权利要求
6所述的改进，还包括多个滤光器，所述的每一个滤光器处在所述的一个光源反射器的下面，由一个光源反射器所反射的光线，在照射到所述第二反射器之前，先通过所述的滤光器。
8.如权利要求
1所述的改进，其中所述的第二反射器具有一个环形的、凹面朝上的弯曲面。
9.一种照明装置，用以照明位于下面的工作表面，包括多个发射光线的光源装置，所述的多个光源装置围绕照明装置的对称轴呈圆周形分布;反射器系统，用以折叠並混合发射的光线，並反射这些光线，使光线相对于照明装置的对称轴成一锐角进行会聚，这样会聚的光线在工作表面上提供一种照明图形;所述的反射器系统包括多个第一光源反射器，所述的每一光源反射器与所述的一个光源装置有效地组合在一起，並至少部分地限定与光源反射器相应的一个光源装置，以接收从所述的一个光源装置发射的光线並反射这束光线，使被反射的光线的主要照射分量大致与照明装置的对称轴平行;一个第二反射器，其轴线与照明装置的对称轴相一致，所述的第二反射器放置在多个光源反射器的下面，其构形能这样地接收被反射的光线，以使每一个光源反射器所反射的光线同相邻的每一个光源反射器所反射的相邻光线部分地重叠起来，以及所述的第二反射器的外形能使这种重叠的反射光线从照明装置的对称轴向外散射出去;所述的第二反射器具有多个不同的表面区段，所述的每一个表面区段都与一个不同的光源装置相应，以接收与该表面区段相应的一个光源装置所发出的光线，所述的每一个表面区段至少具有两个相邻的辐射状部分，所述的一个部分有一种精加工表面用以散射光线，所述的另一个部分有一种精加工表面用以增强光线，所述的第二反射器装配成可绕对称轴旋转，可选择地使处在所述的每一个光源装置下面的，或者是所述的散射部分、或者是所述的增强部分，从而允许有选择地调节从照明装置发射的光线的照射范围和强度;以及第三反射器，与第一和第二反射器辐射状相间隔，其轴线与照明装置的对称轴相一致，所述的第三反射器至少部分地限定所述的多个第一光源反射器及所述的第二反射器，以便所述的第三反射器接收从所述第二反射器散射来的光线，並反射这些散射光线，使这些反射光线相对于照明装置的对称轴成所述的锐角进行会聚，以提供所述的照明图形。
10.如权利要求
9所述的一种照明装置，其中所述的反射器包括第一曲面和第二曲面，所述第二曲面比所述第一曲面具有较大的直径。
11.如权利要求
10所述的一种照明装置，其中所述第一曲面是一个环形的，曲面大致朝上的弯曲面，下部有一棱边，所述的第二曲面，以大致向外、向下的方向，从这一棱边径向延伸而成。
专利摘要
适用于一种照明装置的一种改进，第二反射器放置在光源下面并有多个不同的表面区段，每一区段与一光源相应，以接收从其发射的光线并把光线反射到一个反射器上。每一表面区段有两个辐射状相邻的部分。一部分有网纹光洁度以散射光线，另一部分有镜面光洁度以增强光线。旋转第二反射器，可选择一种位置，使网纹部分或镜面部分处在每一个光源之下，从而允许有选择地调节从照明装置投射的光线的照射范围和强度。
文档编号F21S8/00GK86107536SQ86107536
公开日1988年1月20日 申请日期1986年9月29日
发明者约尔·C·格利 申请人:美国消毒器公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan