包括光分束器的用于手术场合的led照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有发光二极管(LED)的照明装置，尤其是用于照亮手术场合的医疗照明灯具。
【背景技术】
[0002]在医疗环境中，特别是在手术室中，照明条件应该适合使用户(例如，外科医生或医师)能够正常工作。特别是，照明应该尽可能均匀，使得用户可以对位于照明场合内的各种类型的组织进行区分。
[0003]此外，照明(其整体是白光照明)应符合一定的标准，并且应产生具有范围在85到100的显色指数(CRI，color rendering index)和范围在3000开尔文(K)至6700K的色温的光。术语光的“色温”此处应当理解为是指在光的色度坐标U，y)的基础上在国际照明委员会(CIE)的色度图中以常规方式评估的等效色温。
[0004]此外，通常希望用户可以改变光的某些光谱特性，包括色温，以便调节它们以满足用户的需求。理想情况下，光谱特性的这种变化不应该伴随有视觉照明的任何变化。应当指出的是，光源的光通量在此被定义为以流明(Im)表示的发光功率，并且照明场合内的照明装置的视觉照明在此被定义为照亮该照明场合的每单位面积的光通量的量，以lux(即，以流明/平方米(lm/m2))表示。
[0005]目前，存在不同类型的照明装置:部分地满足这些要求，并且混合来自多个光源的光，从而获得白光照明。
[0006]专利文献EP 2 299 163公开了一种如上描述的照明装置，其中，具有两种不同色温(即，暖白和冷白)的白色LED围绕中央反射器的外周交替分布，该中央反射器将由LED发射的光聚到照明场合。可以利用多个预定色温改变这种照明装置的所产生的色温。因此，用户获得有限范围的色温。遗憾的是，来自两种类型的LED的光束是有区别的，并且所得到的光量不均匀。此外，这种照明装置具有缺点:当用户观看该照明装置时，可以看出与所使用的两种类型LED对应的交替的暖白光和冷白光的色温，这引起了视觉不适。
[0007]还有专利文献US 7 465 065，其公开了一种具有白色和彩色的LED的照明装置，LED并列放置以获得整体白光。然而，这样的装置产生不均匀的光，并且，对于这种类型的发光装置，当障碍物掩盖一部分光通量时，例如当用户在照明下倾斜时，各个LED的贡献作用之间的平衡被打破，这改变了色温并产生彩虹效应，导致在手术场合中形成彩色阴影。
[0008]专利文献DE 10 2006 040 393还公开了一种具有LED的照明装置，并且其中，形成“多片”LED的白色和彩色的LED耦接在一起，形成单一聚焦系统，使得可以获得可调色温的白光照明。为了改善颜色的混合，光导件被插入多片LED和聚焦系统之间。然而，这样的光导件由于将光源发出的光通量注入到光导件中的技术难度而具有降低照明装置的光学产率的缺点。因此，这样的照明装置的电功率消耗很高。此外，对于这种类型的照明装置很难获得均匀的照明，并且手术场合的照明根据用户选择的色温而变化。此外，这种类型的照明装置具有其他缺点，例如，当障碍物掩盖一部分光通量时在照明场合中产生彩色阴影的缺点。
[0009]文献US 2006/0007538公开了一种照明系统，其中，由不同颜色的LED产生的光束被偏振分束器组合。因此，每个光束被分成透射光束和具有正交偏振的反射光束。因此，可以利用非偏振光源形成偏振白光，例如其应用于LCD投影。
[0010]US 2011/0292343也公开了一种用于白光照明的眼科照明系统，其经由一个或多个级联分束器而光谱地增强颜色。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是通过提出一种提供均匀照明以及高的光学产率的照明装置来弥补这些缺点，而不会在照明场合中造成彩色阴影，并同时允许照明色温变化。
[0012]为此，本发明提供了一种照明装置，其具有用于照亮手术场合的LED，所述照明装置包括:第一 LED，其布置成发射具有第一色温的第一白光束；以及第二 LED，其布置成发射具有不同于所述第一色温的第二色温的第二白光束，所述照明装置的特征在于，其还包括分束器，该分束器用于将所述第一光束分成由分束器反射的第一第一光束部分和由分束器透射的第二第一光束部分，并且用于将所述第二光束分成由分束器反射的第一第二光束部分和由分束器透射的第二第二光束部分，其特征在于，所述第一 LED、所述第二 LED和所述分束器相对于彼此以如下方式三维地布置，即，使得被透射的所述第二第一光束部分和被反射的所述第一第二光束部分叠加，以形成具有介于第一色温和第二色温之间的中间色温的第一合成光束，并使得被反射的所述第一第一光束部分和被透射的所述第二第二光束部分叠加，以形成具有所述中间色温的第二合成光束，并且其特征在于，所述照明装置还包括:第一光学元件，其布置成朝向照明场合的一个区域聚焦所述第一合成光束；以及第二光学元件，其布置成朝向所述区域聚焦所述第二合成光束。
[0013]利用这样的结构，具有LED的照明装置因此可产生基本上相同的两个合成光束，每个光束包含由第一 LED发射的光束部分和由第二 LED发射的光束部分，这两个光束部分叠加，并且对这两个相同的合成光束而言可以朝向手术场合中的同一图像点被聚焦。来自LED的光，特别是白光，因此以100%的理论效率混合，假定分束器具有50%的透射功率和50%的反射功率。由此获得了具有均匀照明和高光学产率的合成白光。
[0014]此外，在照明场合中存在障碍物的情况下，在照明场合中不会形成彩色阴影。
[0015]本发明的照明装置可以有利地具有以下特征:
[0016].该照明装置还包括:用于馈送电流的电力供给装置，该电力供给装置适于将相应的可变电流馈送到所述第一和第二 LED ;以及控制单元，其被设置成以如下方式控制所述电力供给装置，即，当所述相应电流的大小变化时，第一和第二 LED的光通量的总和保持恒定，从而可以通过适当地调节每个LED中的电流，获得用户期望的合成光通量的色温；因此，可以在色温的整个范围上获得恒定的照明和高光学产率；
[0017].由第一 LED发射的第一光束基本上垂直于由第二 LED发射的所述第二光束；
[0018].第一和第二 LED设置在距所述分束器大致相等的相应距离处；
[0019]?例如，分束器可以是半反射或分色镜，该半反射或分色镜具有用于将入射光线分离成两个光通量的一个或两个分离面，一个被反射，另一个被折射；
[0020].该半反射镜相对于第一和第二白光束以大致等于45°的角度倾斜，以便在入射光线中实现50%的分束；
[0021].第一和第二 LED从几何视点看基本上相同，由此使得更容易获得均匀的照明；在实践中，LED具有相同的封装和相同的电子芯片，但不同的LED，形成二极管的荧光体的组成彼此不同；
[0022].第一光学元件可以是椭圆反射镜，且第二光学元件可以是透镜；
[0023].该椭圆反射镜以如下方式布置，S卩，第一 LED定位在该椭圆反射镜的物焦点处，并且照明场合的该区域定位在该椭圆反射镜的图像焦点处。通过本发明的装置的这种布置，来自第一 LED的被透射的第一光束聚焦在图像焦点处，如同来自第二 LED的被反射的第二光束；假如分束器的位置在两个LED之间，反射的第二光束似乎是来自第一 LED，由此，来自于物焦点，并且因此，聚焦在椭圆反射镜的图像焦点处；
[0024].该照明装置还可包括位于每个LED和分束器之间的第三光学元件，从而降低了合成光束的发散。有利地，通过降低合成光束的发散，第一光学元件上的照明面积也减少，从而可以减小照明装置的厚度；
[0025].第三光学元件可以是透镜，其布置为使得LED的虚像位于椭圆反射镜的物焦点处；以及
[0026].每个LED具有处于3000K至5000K范围内的色温。
[0027]本发明还提供一种医疗照明灯具，特别是用于照亮手术场合，所述医疗照明灯具包括至少一个这样的照明装置。
[0028]有利地，该医疗照明灯具还可以是具有拱顶的类型的，其中包括一个或多个这样的照明装置，照明拱顶是部分开放的，从而提供允许空气流入拱顶中的优点，特别是围绕LED、围绕光学元件和围绕分束器。
[0029]利用这样的拱顶构造，还可以在分束器的一侧上使用白色LED，而在另一侧上使用红色LED，以改进红色中的显色，这对于在组织和血液中的红色阴影之间进行很好的区分是很重要的。于是，合成光是白光和红光的加成。也可以调整合成光的色温，如上所指出的。
【附图说明】
[0030]在阅读通过非限制性实例给出的实施例的以下详细描述并参照附图，可以更好地理解本发明并且呈现其它优点，附图中:
[0031]图1是用于照亮手术场合的照明灯具的概略性透视图，该灯具结合有本发明的照明装置；
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