包括光分束器的用于手术场合的led照明装置的制造方法_2

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032]图2是示出本发明的照明装置的原理的高度概略的视图;
[0033]图3是示出本发明的照明装置的原理的更详细的概略图;
[0034]图4是示出在本发明的装置中电流和色温之间的关系的图表;
[0035]图5是用于照亮手术场合的照明灯具的高度概略的视图,该灯具是结合有本发明的多个照明装置的拱顶类型;以及
[0036]图6是用于LED的支架的实例的概略图。
【具体实施方式】
[0037]图1示出了用于照亮照明手术场合2的照明系统1,在本实例中,该照明手术场合是外科医生对患者进行手术的手术场合。在本实例中,照明系统I是以本身已知方式从手术室的天花板上悬挂的类型,并且,在本实例中,其具有两个铰接悬架臂3,每个悬架臂承载结合有本发明的多个照明装置5的照明拱顶4。
[0038]图2是示出本发明的照明装置5的原理的示图,在本实例中,照明装置包括:第一LED 6,其被布置为发射具有第一色温Tkl的第一白光束7 ;以及第二 LED 8,其被布置为发射具有与所述第一色温不同的第二色温Tk2的第二白光束9。
[0039]照明装置5还包括分束器10,该分束器被布置为:将第一白光束7分成由分束器10反射的第一第一光束部分11以及由分束器10透射或折射的第二第一光束部分12,并将第二白光束9分成由分束器10反射的第一第二光束部分13以及由分束器10透射或折射的第二第二光束部分14。
[0040]有利的是,如图2中可见,第一 LED 6、第二 LED 8和分束器10相对于彼此以如下方式三维地布置,即,使得由分束器10透射的第二第一光束部分12和由分束器10反射的第一第二光束部分13叠加,以形成具有介于第一色温Tkl和第二色温Tk2之间的中间色温Tkr的第一合成白光束15,并使得由分束器10反射的第一第一光束部分11和由分束器10透射的第二第二光束部分14叠加,以形成与光束15相同且具有相同的中间色温Tkr的第二合成白光束16。
[0041]根据本发明,因此,如从图2可理解的,照明装置5可以产生基本上相同的两个合成光束15、16,每个光束包含来自第一 LED 6的光通量和来自第二 LED 8的光通量。有利的是,LED 6、8和分束器10的相对布置将来自LED 6、8的光束以接近加成的方式叠加。
[0042]因此,获得了产生白光的照明装置5,所述白光非常均匀,具有中间色温,并且具有等于第一和第二 LED 6、8的各自光通量的总和的总光通量。来自第一和第二 LED 6、8的光完全混和,无需使用光导件或任何其它限制光学产率的光学器件。
[0043]分束器10应该可以在两个相对面中的每一个面上以100%的理论产率分割光束,即没有任何损失,包括,例如,50 %的反射和50 %的透射,或者,例如,30 %的反射和70 %的透射。例如,可以使用高效率的分色或半反射镜作为分束器10,所述镜在频谱上是中性的并且包括覆盖有一薄层金属或电介质化合物的衬板(由玻璃或合成材料制成),适于在两个相对面中是每一个面上将入射光束分成反射通量和折射通量,该分束发生在光强度的光谱上或甚至发生在入射通量的波长的光谱上。
[0044]根据本发明,如图2所示,照明装置5可以进一步包括:电力供给装置17,其适于将相应的可变大小的电流16、18以独立方式馈送到第一和第二 LED 6、8 ;以及控制单元18,其被设置成以如下方式控制电力供给装置17,S卩,当第一和第二 LED 6、8中的相应电流变化时,总光通量保持恒定。第一和第二合成光束15、16中的每一个的中间色温Tkr因此可以根据流过第一和第二 LED 6、8的相应馈送电流而变化,如下面更详细地解释。
[0045]电力供给装置17可以是单一电力供给的形式或者是两种不同的电力供给装置的形式。
[0046]在分束器10的上游,每个LED 6、8可以连接到冷却散热器,例如,具有导热硅脂。
[0047]在图2所示的实例中,第二 LED 8相对于第一 LED 6转过90°,8卩,由第一 LED 6发射的第一白光束7基本上垂直于由第二 LED 8发射的第二白光束9。第一和第二 LED 6、8设置在距分束器10相等距离处,以便获得在几何学、光通量和色均匀性方面相同的两个合成光束16、15。图2不出了半反射镜的板,该半反射镜以相对于第一和第二白光束7、9的轴线基本上等于45°的角度倾斜,以便使光束的分束更有效。
[0048]如在图3中可看到的,照明装置5可以进一步包括:光学元件19,其布置成朝向照明场合2的特定区域20聚焦第一合成光束15 ;以及第二光学元件21,其布置成朝向同一区域20聚焦第二合成光束16。该区域20通常是具有可以大约在10厘米(cm)至30cm范围内的直径且具有可以在30cm至60cm范围内的高度的圆筒状照明体积。
[0049]通过照明装置5的这种布置,首先,来自第一 LED 6的第一白光束7的一半朝向第一光学元件19透射(第二第一光束部分12),且其一半朝向第二光学元件21反射(第一第一光束部分11),其次,来自第二 LED 8的第二白光束9的一半朝向第一光学元件19反射(第一第二光束部分13),且其一半朝向第二光学元件21透射(第二第二光束部分14)。
[0050]在有利的方式中,如图3中所示,第一光学元件19是以如下方式布置的椭圆反射镜,即,第一 LED 6定位在该椭圆反射镜19的物焦点F。处,且区域20定位在该椭圆反射镜19的图像焦点Fi处。有利地,通过第一和第二 LED 6和8、分束器10以及椭圆反射镜19的布置,第一合成光束15的所有光线发现自身聚焦在区域20中的图像焦点Fi处,S卩,来自第一LED6的第二第一光束部分12和来自第二 LED 8的第一第二光束部分13。来自第二 LED8的第一第二光束部分13被分束器10反射,并且看起来像是是来自第一 LED 6,因此来自于物焦点F。,并因此也聚焦在区域20中的图像焦点Fi处。
[0051]如在图3中还可看到,第二光学元件21是放置在第二合成光束16中的距分束器10—定距离的透镜,以便将第二合成光束16的光线朝向区域20聚焦。给定第一和第二 LED6和8、分束器10以及第二光学元件21的几何结构,来自第二 LED 8的第二第二光束部分14发现自身聚焦在区域20中的图像焦点匕处,如同来自第一 LED 6的被分束器10反射的第一第一光束部分11,并且看起来似乎是来自第二 LED 8。可以理解的是,第二合成光束16也可被偏转,例如通过使透镜21的出口面倾斜或者实际上通过偏置透镜21以使其相对于LED而中心偏离。在该实例中,两个光束15、16会聚在手术场合的区域20中的点Fi处。
[0052]图3示出了第三光学元件22,所述第三光学元件定位在LED 6和分束器10之间,也定位在LED 8和分束器10之间,其执行降低白光束7和9的发散的功能。因此,该光学元件22使得可以实现合成光束15和16的发散的总体降低,并因此在第一光学元件19上的照明场合中,从而可以减小拱顶4的厚度。该光学元件22可以是以如下方式布置的透镜,即,例如通过所述透镜创建的第一 LED 6的虚像定位在第一光学元件19的物焦点F。处。以这种方式,离开所述透镜的光束看起来似乎是来自第一光学元件19的物焦点F。,并因此朝向区域20中的椭圆反射镜19的图像焦点Fi聚焦。利用透镜22,这同样适用于LED 8。
[0053]为了获得适于医疗环境的照明,选择白色LED,所述白色LED的高显色指数处于85至100的范围内,优选处于90至100的范围内,或者甚至处于95至100的范围内,并且色温处于3000K至5000K的范围内。在本实例中,可以使用具有3000K的色温Tkl的LED 6以及具有5000K的色温Tk2的LED 8。于是获得了当基本相同大小的电流16、18分别流过第一和第二 LED 6、8时中间色温Tkr为约4000K的白光照明,如下面更详细的描述。
[0054]优选地,第一和第二 LED 6、8被选择为几何上相同(除了色温之外),以便避免第一和第二 LED 6和8之间的光通量的任何差异,并且以便获得均匀的照明。例如,第一和第二LED之间的差异可以是,形成LED的荧光粉末混合物的组成。优选地,选择来自同一供应商、具有例如相同的封装和相同的电子芯片、并且需要相同类型的电源的LED。
[0055]因此,可以理解的是,利用本发明的仅包含白色LED的相同的照明装置5,障碍物在照明装置5的光通量中的存在不会在手术场合2中产生任何彩色阴影。
[0056]此外,已知的是,来自LED的光通量取决于通过它的电流的大小。根据本发明,控制单元18被布置为使得分别经过第一和第二 LED 6、8的电流16、18的大小根据连通器原理而改变,以便保持总的光通量恒定,从而当中间色温变化时手术场合2中的照明保持恒定。术语“恒
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