CN104976549A - 医用灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用灯(100)，尤其是用于在手术区照亮口腔的牙科治疗灯，其具有至少一个包括发光机构(20)和用于在物平面(200)内形成光场(250)的光学机构(40)的照明单元(10)，其中还设有被构造用于扩大在该物平面(200)内的光场(250)的扩散器。

Description

医用灯

技术领域

本发明涉及一种医用灯。本发明尤其涉及一种用于在手术区照亮口腔的牙科治疗灯，该牙科治疗灯具有至少一个包括发光机构和用于在物平面内产生光场的光学机构的照明单元。

背景技术

根据前言的灯例如由申请人的DE102011075753A1所公开。本文所述的灯作为发光机构而采用了LED或者LED阵列，其配设有不同的光学机构，以便最终确保适用于操作目的的手术区照明。该光学机构在此例如首先包括用于聚集光束的准直器以及在光路中后置的所谓的聚光器，借此来使光线偏转和/或混合，即，在物平面内获得所需要的光场。通常，除了所述光学机构外还在光程中设有盖，但其功能主要在于保护所述灯的光学和电子组成部件，即尤其是发光机构以及上述的光学单元以免脏污和损坏。

另外，从上述的现有技术中已经知道了，在医用灯内采用多个这样的照明单元，它们按照不同的角度布置并且如此取向，即，通过叠加多个独立的光场而得到总照明区，这使得例如因进行治疗的牙医所形成的阴影尽可能地减少。此时理想的是，这些照明单元如此取向或如此构成，即，各个光场基本上是相同的，就是说完全重叠。

最终产生的光场此时应该被尽量均匀地照亮，以便即使在或许患者头部略微移动时仍旧获得良好照亮的操作区。通过这种方式能避免在患者头部轻微移动时牙医必须每次通过相应调整所述灯来追踪该照明区。待照亮的操作区的大小此时由标准ISO968的规定所限定，其在中心上方60毫米距离处要求1200勒克斯的最大照明强度。这种规定的出发点是患者不应被不必要地炫目。

在从现有技术中已知的灯中，借助投入使用的光学元件来保证符合与被均匀照亮的大的光场相关联的上述的炫目限制。此时在光场边缘区域内出现了从约20k勒克斯的高光强度区域到例如2k勒克斯的低光强度区域的在很短距离上的过渡。此时事实表明了，这种高的、所谓亮度梯度可能对牙医的眼睛活动产生疲劳作用。

另一个问题还在于，在若干独立的照明单元的照明区投射重叠成在物平面内的总照明区的情况下，由于无法完全避免的加工精度原因而可能出现各个照明区之间的错位。即使在这样的错位很小的情况下也被牙医察觉到，确切说如此察觉到，即他不再感到该总照明区是均匀照亮面。

发明内容

因此，鉴于该现有技术，本发明的任务在于，改善医用灯的设计结构，从而可以获得手术区的更好更适宜的照明。

本发明的解决方案规定了，为了避免上述问题而在照明单元的光路中集成扩散器，该扩散器减小从照明区至未被照亮的周围环境的大梯度。各个照明区的所感觉到的错位借助该扩散器被削弱，这导致了在照明区内的更均匀一致的亮度分布。同时，避免了在照明区的边缘区域内的鲜明对比，这最终导致明显更适宜的手术区照明。

也就是说，根据本发明，提出一种医用灯，尤其是用于在手术区照亮口腔的牙科治疗灯，该牙科治疗灯具有至少一个包括发光机构以及用于在物平面内形成光场的光学机构的照明单元，在这里，根据本发明设有扩散器，其被构造用于扩大该物平面内的光场。

为了实现本发明的扩散器而存在各种不同的可能性。在此，使用具有全息结构(例如所谓的μ结构)的扩散器被证明是很有利的，它导致圆形偏振光或椭圆偏振光并在此情况下具有大的透射。利用这种扩散器，不仅可以通过扩大物平面内的光场来避免上述问题，而且还带来了以下优点，即，医生的炫目显著减少，这是因为避免了例如在患者牙齿表面上的反光。

因此，作为扩散器，例如可以采用箔膜或刚性滤光器，该滤光器被集成到该照明单元的光学光路中。但作为将单独构件用作扩散器的替代方式也可以想到，例如在照明单元的现有的光学机构的光学作用面上或者所述灯的盖上形成μ结构。通常，这些组成部件是以注塑方法制造的塑料件，即，该扩散器结构因此以简单方式被集成到相应的注塑模具中，这最终导致了能成本很有利地制造该扩散器并将其集成到所述灯中。

将扩散器集成到用于制造其中一个光学组成部件或盖的注塑模具中的另一优点在于，可以根据地点来设计散射程度或者说光循环程度。由此一来，可以再次更好地影响照明区域至周围环境的过渡的梯度并且与系统相关地进行调节。另一个可想到的可能方法将在于，借助在光学作用表面上的合适的侵蚀结构在该灯的光路中形成该扩散器。

如上所述，本发明的医用灯优选具有多个照明单元，它们如此取向或构成，即在物平面内的相应的光场基本上是一致的。在此情况下尤其可以规定，针对所有的照明单元采用同一个扩散器，该扩散器则能以很简单的方式来如此实现，即该扩散器结构是该灯的一个共用盖的组成部分。

也就是说，最后通过本发明来提供一种医用灯，该医用灯在其光学技术性能方面相对于从现有技术中已知的解决方案又具有优点。

附图说明

以下将结合附图来详述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的牙科治疗灯的视图；

图2以分解图示出了根据图1的灯的负责产生光场的组成部件；

图3和图4示出了根据现有技术的灯中的光学组成部件的工作方式的示意图；

图5示出了本发明的灯的光输出；以及

图6示出了在根据现有技术的灯和本发明的灯中的光场边缘区内的强度减弱的对比。

具体实施方式

如图1的立体图所示的、总体带有附图标记100的医用灯是牙科治疗灯，借助该牙科治疗灯应照亮牙科工作场地的手术区。灯头110如此可调节地安置在未详细示出的铰接臂105上，即，该灯头能以期望的方式对准手术区域。为了更好的可调节性，所述灯头的壳体111为此具有两个侧把手部112，其允许简单地手动调节该灯100的布置形式。

在根据图1的灯100中的光产生和光输出利用多个照明单元10来实现，每个照明单元生成一个光束，该光束通过该灯100的透光的前发光侧被输出。在所示的实施例中设有五个照明单元10，在这里，其中的三个所述照明单元在上方排成一行，而另两个所述照明单元设于其下方，从而从整体上看到略微呈梯形的发光面。然而也已知其它布置形式，其中，例如四个或五个照明单元并排布置。

该灯100的对于光产生和光输出来说重要的组成部件如图2的分解图所示。在这里，设于壳体111内的电路板或印刷电路板用作承载件50，在该电路板或印刷电路板上安装有多个独立的照明单元10。这些照明单元10在所示的实施例中由三个主要组成部件构成，即发光机构20、用于形成光束的第一光学机构30以及用于产生光场的第二光学机构40。真正的光输出则通过透光的盖45进行，该盖遮盖灯头110的前部发光区域并且同时也是用于内置组成部件的保护机构。

照明单元10的各不同组成部件的结构和工作方式基本对应于从已知的DE102011075753A1中知道的结构。与此相应，以下应该只简短描述各不同的组成部件的功能。

如上所述，用附图标记20来表示该发光机构，其在所示的情况下由LED光源构成。确切地说，各有一个或多个LED 22布置在一个呈大致六角形的载板21形式的承载件上，所述LED负责产生光。它如上所述可以是单独LED或者LED阵列，在这里，可以想到将不同的LED相互组合。此时它可以是具有不同颜色或色温的LED，其中，这些LED的光随后如此利用以下还将详述的光学机构来混合，即，最后以期望色调或期望色温的光来实现该灯100的光输出。用于LED22的承载件21在这里与承载件50连接，其中尤其可以规定特殊措施，借此来保证在工作中出现的热被有效散走。

接着，在由LED22所产生的光的光路中，首先布置所述第一光学机构30。该第一光学机构是用于将LED光准直化的机构，即，首先借此将通常由LED22以很大的角度范围发出的光聚束。用于光聚束的光学机构30能够以截然不同的方式来实现，并且例如像从现有技术中知道的那样包含反射器元件和透镜元件。重要的是，利用第一光学机构30将光汇聚成比较窄的光束，该光束随后射到第二光学机构40上。

第二光学机构40起到决定性作用地负责在物平面内获得所需要的光场。就是说，第二光学机构40如此偏转由第一光学机构30产生的光束的光线，即，光尽量均匀地对准特定区域，该区域则是所谓的光场。第二光学机构的一个可想到的实施方式对应于上述DE102011075753A1例如可以在于，它由一个板构成，该板具有多个透镜状元件。这些透镜此时如此构成，即它们本身偏转相应出现的部分光束，从而产生了光场。即，通过每个单独透镜，可以说构成了一个独立的虚光源，该虚光源照亮所期望的区域。此外，这些单独透镜能例如如此构造，即所有由此构成的虚光源照亮一个相同的区域，也就是说，从而通过叠加多个单独的光束来获得尽量均匀的照亮。另外，可以在这种通过多个独立的虚光源来照亮一个共同区域时减少阴影形成。但如上所述，第二光学机构40也可以不同地构成，从而使得例如虚光源生成交错重叠的光束，而所述光束则又共同照亮该光场。另外也可以想到将第一光学机构30和第二光学机构40合并在同一个结构单元中。

另外，若干单独光束的重叠不仅与第二光学机构40的工作方式相关地实现，而且也尤其与不同的照明单元10相关地实现。这首先在图3和4中结合从现有技术中已知的灯被示出，在这里，在图3中以侧视图示出了两个上下叠置的照明单元10的光束的重叠。此时可以看到，首先通过第一光学机构30总是将所述光转换成近似平行的光束。而第二光学机构40随后扩展各个光束，在这里，这两个照明单元10的不同光学机构的布置和取向是这样的，即，两个最终发出的光束I和II在物平面200内基本相同地重叠。由此限定出示意所示的表征该灯100的总光输出的光场250。

所述照明单元10的不同光束的重叠此时也在一个垂直于图3的视图的平面内进行，如图4所示。在这里，示出了三个在上方排成一行的照明单元10的重叠，其中在灯100前方间隔70厘米处的物平面200内，所有三个光束I、II和III基本相同重叠。

迄今的描述尤其也涉及已经从现有技术中知道的灯。但事实表明在这里还可以进一步优化最终可获得的照明装置。

第一个问题例如在于，在光场250的边缘区域内发生比较强的亮度降低。这在照明时导致了很鲜明的对比，这可能尤其让牙医和/或牙医助手疲劳。另一个问题在于，因为加工误差等而可能无法实现照明单元10的若干独立光束的100％准确的重叠。在物平面200内形成光场250时的一定错位是必然存在的，其随即最终作为手术区的非均匀照亮被感觉到。

为了避免所述问题，本发明提出将扩散器集成在光输出的光路中。在本发明的如图5所示的灯的实施例中对此规定，将扩散器集成到该灯的透光的盖45中。图5的视图在此情况下对应于图4的视图，但在这里现在示意性示出了因为盖45的光散射性能而略微扩展若干独立光束。因而，与其中盖45由一个平面尤其是无光散射作用的板构成的图3和4的视图相比，重叠光束的边缘区由此被略微增大。在这里它涉及仅有微弱的散射，微弱的散射额外被列入光输出影响中。但该微弱的散射现在导致得到略微增大的光场250，而该光场因为在边缘区域内的对比度或者说亮度梯度的减小而作为均匀适宜的照明被感觉到。而且，在边缘区域内的减小的对比度对例如牙医的眼睛动作产生较少的疲劳影响。

亮度梯度的减小如图6示意所示，图6示出了在根据现有技术(曲线A)的灯中在光场边缘区域内的亮度降低以及与之对照地示出了在本发明(曲线B)的灯中的降低。因此可以清楚看到，在本发明的灯中该边缘区域是略微“模糊不清”。这导致在不同的照明单元的的取向上的微小偏差，而这种偏差如上所述本来就几乎无法避免，现在不再作为在光场边缘区域内的阴影被感觉到。但是，通过所述措施，不仅做到了在光场边缘区域内的照明情况的改善，也还达到了以下效果，即在整个光场范围内得到明显更加均匀的表象。

用于实现扩散器的一个优选实施方式如上所述，将扩散器集成到盖45中。因为所述盖45一般是以注塑方法制造的塑料件，因此在此有以下可能性，即，用于制造所述盖的相应模具已经被相应设计成例如在所述盖45的朝向光源的内侧面上形成合适的光散射结构。就是说，这是一种成本很低但还是有效的用于按照本发明方法来设计灯的做法。

此时已证明有利的是，该扩散器借助全息结构且尤其是所谓的μ结构来实现。该结构此时可以如此构成，即透射光被圆形偏振或椭圆偏振，其中扩散器还是具有高的透射率。透射光的偏振此时导致额外的有利效果，即例如在牙齿表面上的反光被减少，与此相应，医生炫目的危险明显较低。

但作为上述做法的替代，该扩散器例如也可以是第二光学机构40的组成部分。在此情况下也将有以下可能性，即，优选以注塑法制造的相应的光学元件已经具有光散射性能。

最后，还会存在以下可能性，将该扩散器作为独立构件装入该灯100中。在此情况下，则可以采用相应的软箔膜或硬箔膜，其优选设置在第二光学机构40和盖45之间。

就是说，最终可以利用相对简单完成的措施来实现本发明的解决方案。尽管如此，利用所述措施显著改善了灯的光输出。此时，即使对于单独的照明单元的光输出来说，该扩散器的优点也是有效的。就是说，根据本发明的灯不一定必须像在所示的实施例中那样具有多个照明单元。

Claims (13)

1.一种医用灯(100)，尤其是用于在手术区照亮口腔的牙科治疗灯，该医用灯具有至少一个照明单元(10)，该照明单元具有发光机构(20)和用于在物平面(200)内形成光场(250)的光学机构(40)，其特征是，设有扩散器，该扩散器被构造用于扩大在所述物平面(200)内的所述光场(250)。

2.根据权利要求1所述的医用灯，其特征是，所述扩散器由箔膜构成，该箔膜设置在所述照明单元(10)的光学光路中。

3.根据权利要求1所述的医用灯，其特征是，所述扩散器形成在所述光学机构的光学作用面上或所述医用灯(100)的盖(45)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的医用灯，其特征是，所述扩散器由μ结构构成。

5.根据权利要求4所述的医用灯，其特征是，所述μ结构根据位置而不同地构成。

6.根据权利要求4所述的医用灯，其特征是，该μ结构是全息结构。

7.根据前述权利要求中任一项所述的医用灯，其特征是，所述照明单元(10)的所述光学机构包括用于光聚束的第一光学机构(30)以及用于产生所述光场(250)的第二光学机构(40)。

8.根据权利要求7所述的医用灯，其特征是，所述第二光学机构(40)包括多个透镜，这些透镜优选布置在同一个板上。

9.根据权利要求8所述的医用灯，其特征是，每个所述透镜被构造用于将透过所述透镜的部分光束在所述物平面内投射到所述光场(250)上。

10.根据权利要求8所述的医用灯，其特征是，这些透镜被构造用于按如下方式偏转透过所述透镜的部分光束，即，使投射到所述物平面上的光束得到整体的所述光场(250)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的医用灯，其特征是，所述发光机构(20)具有LED(22)或LED阵列。

12.根据前述权利要求中任一项所述的医用灯，其特征是，所述医用灯(100)包括多个按如下方式取向或构成的照明单元(10)，即，相应的光场是基本一致的。

13.根据权利要求12所述的医用灯，其特征是，设有用于所有照明单元(10)的一个共同的扩散器。