CN106104148A - 照明单元和用于向该照明单元供应电能的能量供应单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明单元(10)，其包含一个跟着一个布置在通道(14)中的两个光源(16、18)。冷却单元(30、32)分别设置在通道(14)的两端。本发明还涉及用于向照明单元(10)供应电能的能量供应单元(50)。该能量供应单元(50)包含布置在通道(54)中的两个能量源(56、58)。相应的冷却单元(64、66)布置在通道(54)的两端部(60、62)。

Description

照明单元和用于向该照明单元供应电能的能量供应单元

技术领域

本发明涉及一种照明单元，并且涉及一种用于向该照明单元供应电能的能量供应单元。本发明还涉及由这样的照明单元和这样的能量供应单元构成的照明系统。该照明系统被特别地用于医疗设备中。

背景技术

设备的故障保护性能在医疗技术中扮演着重要的角色；例如因为在外科手术期间，外科手术不能由于医疗设备故障而被简单地中断。因此已知部分冗余的照明系统，其中提供多个光源，使得一个光源发生故障时，可以切换到另一个光源。这通常伴随着光的光路的改变，结果是光强度也改变并且被照亮的区域的感觉因此可能是不同的。替代地，还已知这样的照明系统，其中部分冗余通过替代光源可以切入(swung in)代替另一光源的事实来实现。

这些部分冗余的照明系统是不利的，因为仅在光源本身发生故障时才确保故障保护性能。另一方面，如果对照明系统的运行所必需的照明系统的其他模块、例如光源冷却系统和/或电源系统发生故障，照明系统不能继续运行。

为了解决该问题，已知这样的照明系统，其中提供两个完全分开的照明单元，即不仅提供两个或多个光源，而且也一式两份地提供所有其他单元。这里每个光源和其他相关元件构成相应的自治单元。这样的照明单元是不利的，因为它们是非常复杂构造的并且也仅在这些自治单元中的一个内的所有元件都能运行的时候才能正常运转。例如，如果光源在一个单元内部出故障，并且冷却系统在另一单元内出故障，该照明系统也不再能被使用。

例如从文献DE 10 2004 051 940 A1、DE 4231469 A1和DE 4104609 A1已知这种部分自主照明系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种照明单元和用于向该照明单元供应电能的能量供应单元，其确保高水平的故障保护性能和特别地完全冗余。

该目的通过具有权利要求1的特征的照明单元以及通过具有另外的独立权利要求的特征的能量供应单元来实现。本发明的有利的改进在从属权利要求中进行描述。

根据本发明，照明单元包含接收第一和第二光源的通道，这两个光源前后布置在通道中。用于冷却第一和第二光源的第一冷却单元布置在通道的第一端部处，并且用于冷却第一和第二光源的第二冷却单元布置在通道的与第一端部相对定位的第二端部处。还在通道中设置光出射开口，在通道中布置有可移位的反射元件，借助于该反射元件，根据该反射元件的位置，从第一或第二光源可选择地辐射的光被引导通过光出射开口，以便照亮照明区域。

光源在通道中的“前后”布置被理解为特别地意味着两个光源串联布置，即两个光源相对于通道的纵向轴线前后布置。

可移位的反射元件确保：在两个光源中的一个发生故障时，来自另一光源的光能由于反射元件的相应移位而用于照明。

在冷却单元设置在其每个端部处的通道中，两个光源的前后布置提供了以下优点，在两个冷却单元中的一个发生故障时，两个光源可以通过另一个冷却单元被冷却。

因此总而言之实现的是完全冗余照明单元，即使得在光源和冷却单元都发生故障时，照明单元可以继续运行。上述布置特别地具有以下优点：在冷却单元和光源之间没有发生关联，使得构成非自足的独立子单元，但相反实现最佳的可能的故障安全性能。

第一和第二冷却单元特别相同地构成，使得实现了特别简单的构造。此外零件数由此被减小，使得成本被最小化并且组装误差被排除。

第一和/或第二冷却单元优选分别包含风扇。特别地，两个冷却单元分别具有若干个风扇。由此可以简单的方式产生可靠的、可信赖的冷却。

此外，如果在常规的运行状态下，两个冷却单元的风扇以第一旋转速度运行是有利的。在其中一个风扇发生故障时，另一个冷却单元的风扇以第二旋转速度运行，第二旋转速度高于第一旋转速度。优选地，第二旋转速度与第一旋转速度的两倍一样高。

由两个冷却单元产生的冷却流特别地沿相同的方向被引导，使得它们彼此相加并且一起促成两个冷却单元的优化冷却。

如果两个冷却单元以两个光源中的任一个仅借助一个冷却单元可充分冷却的方式设计，则是特别有利的。“充分冷却”这里特别地被理解为意味着光源能至少被冷却到其在运行期间具有恒定温度并且因此不遭受损害的程度。由此获得的是，甚至在一个冷却单元完全发生故障时，激活的光源能由另一冷却单元冷却。因为在冷却单元和光源之间不存在关联，不管两个光源中的哪个运行，如果冷却单元发生故障，该光源能被冷却，使得甚至在一个光源发生故障时，另一个光源始终能被使用。

此外如果在常规运行状态下，仅其中一个光源、但两个冷却单元被激活，则是有利的。通过运行两个冷却单元获得的是，它们分别需要提供较少的冷却输出，并且因此在使用风扇的情况下尽可能地安静。特别地，以此方式采用两个冷却单元的单独的风扇的旋转速度，使得发生最小噪音辐射。

照明单元包括特别地通过其形成通道的壳体。光出射开口特别地实施为所述壳体内的透光位置。光出射开口被特别地对中布置在两个光源之间。

此外，如果反射元件包含反射镜和/或棱镜，结果获得构造特别简单、功能可靠的反射元件，则是有利的。反射元件特别地可在第一位置和第二位置之间枢转，在第一位置中，反射元件引导来自第一光源的光通过光出射开口，在第二位置中，反射元件引导来自第二光源的光通过光出射开口。使用的光源因此能通过简单地枢转反射元件而被切换。枢转可选择地手动地和自动地、即机械地实现。

反射元件特别地对中布置在两个光源之间，因此在距两个光源相同的距离处，使得在从一个光源切换到另一个光源时，从光出射开口发射的光具有相同的光强度。特别地，在反射元件的第一和第二位置，第一和第二光源的各自的偏转的光束具有相同的焦点。

光源特别地被相同地实施。光源特别地是灯。

本发明的另一方面涉及用于向照明单元供应电能的能量供应单元。照明单元特别地是前述照明单元中的一个。

能量供应单元包含通道，用于向照明单元的光源供应电能的第一和第二能量源布置在通道中，这两个能量源在通道中前后布置。用于冷却第一和第二光源的第一冷却单元布置在通道的第一端部处，并且用于冷却第一和第二光源的第二冷却单元布置在通道的第二端部处。

“前后”布置被特别地理解为意味着能量源串联布置，即它们关于通道的纵向轴线前后布置。

通过上述构造实现的是再一次完全冗余。因为两个光源能通过两个能量源被供应电能，甚至在一个能量源发生故障时也能被施加必要的能量。在通道的端部处设置两个冷却单元和能量源在通道内部的串联布置的另一结果是，甚至在一个冷却单元发生故障时，分别运行的能量源能被冷却，而不管它是第一或第二能量源。这里同样地，特别地，因此冷却单元与能量源没有关联，并且能量源与光源没有关联，使得在单独的元件的故障的任意组合的情况下，只要每一类型的元件中的至少一个元件能够正常运转，系统就能运行。

这里同样地，第一和/或第二冷却单元分别包含优选地一个、特别是若干个风扇，使得实现特别简单、有效的构造。

两个冷却单元特别地被相同地实施。

此外，两个冷却单元优选地以这样的方式实施，即由它们产生的冷却流沿相同方向被引导，使得冷却输出被相加并且因此每个冷却单元需要提供更低的冷却输出。

冷却单元优选地以两个能量源中的任一个仅借助于一个冷却单元就可充分冷却的方式来设计。由此实现的是，能量供应单元在两个冷却单元中的一个完全故障的情况下能继续运行，而不管能量供应单元的两个能量源中的哪个在运行。

在常规运行状态下，特别地仅其中一个能量源、但两个冷却单元被激活，使得待由冷却单元施加的相应的冷却输出降低。

能量供应单元特别地包括通过其形成通道的壳体。

在特别优选的实施方式中，第一和第二能量源两者分别包含变压器，通过该变压器，特别地，实现电压变换。

此外，如果第一和第二能量源被相同地实施，使得在其中一个能量源发生故障时，到另一能量源的切换不产生系统的性能的改变，则是有利的。

第一和/或第二能量源优选地分别具有彼此隔开一定距离布置的冷却肋片，通过这些冷却肋片，能量源的有效冷却是可能的。彼此隔开一定距离布置冷却肋片导致冷却肋片之间的相应间隙的形成，冷却空气能被引导通过这些间隙。冷却肋片以这样的方式布置，即由冷却单元产生的冷却流在冷却肋片之间通过，使得冷却流能以尽可能小的中断行进通过冷却肋片，并且因此使得能够进行有效冷却。

此外，如果能量供应单元设置有共享的输出连接器以用于将从第一和第二能量源两者的电能输出到照明单元，则是有利的。由此实现的是，没有发生能量源和照明单元的光源的关联，但相反两个光源能可选择地通过两个能量源被供应电能。这再一次确保了完全冗余。

此外，如果能量供应单元的第一和/或第二冷却单元分别包含风扇，优选地分别包含若干个风扇，并且如果在常规运行状态下两个冷却单元的风扇以第一旋转速度运行，则是有利的。在其中一个冷却单元发生故障时，另一个冷却单元的风扇以第二旋转速度运行，第二旋转速度高于第一旋转速度。优选地，第二旋转速度是第一旋转速度的两倍高。

本发明的另一方面涉及一种包含前述照明单元以及前述能量供应单元的照明系统，能量供应单元被连接到照明系统以便向照明系统供应电能。

照明单元和能量供应单元特别地以这样的方式彼此连接，即两个光源能通过两个能量源无关联地被供应电能。

“无关联地”被特别地理解为意味着每个光源能可选择地通过两个能量源被供应必要的电能。由此获得的结果不仅是能量供应单元和照明单元的分别地完全冗余，而且是由这两个单元构成的照明系统的完全冗余。

特别地由此实现的是，甚至在能量源、能量供应单元的冷却单元、光源、和照明单元的冷却单元同时发生故障时，照明系统仍保持完全正常运转，不管涉及一式两份分别设置的单元中的哪个。由此以最少可能的单元并且以非常简单的构造实现完全冗余，并且因此实现最好的可能的故障安全性能。

照明单元和能量供应单元特别地通过切换装置彼此相连，从第一和第二能量源两者提供的电能通过切换装置可传送到第一和第二光源。切换装置特别地是切换板。

附图说明

本发明的另外的特征和优点从下面的描述显而易见，该描述进一步结合附图参照示例性实施方式解释了本发明，其中：

图1图示性地描绘了处于第一运行状态的照明单元；

图2图示性地描绘了处于第二运行状态的根据图1的照明单元；

图3图示性地描绘了用于向根据图1和图2的照明单元供应电能的能量供应单元；以及

图4图示性地描述了具有根据图1和图2的照明单元以及根据图3的能量供应单元的照明系统。

具体实施方式

图1图示性地描绘了处于第一运行状态的照明单元10。图2图示性地描绘了处于第二运行状态的根据图1的照明单元10。

照明单元10包含通过其形成通道14的壳体12。第一光源16、第二光源18和反射元件20布置在通道14内部。两个光源16、18关于通道14的纵向轴线前后布置，并且因此串联布置。

反射元件20以这样的方式具实施，即借助于其，从光源16、18辐射的光能被引导通过壳体12的光出射开口22。反射元件20为此特别地包括反射镜和/或棱镜，并且围绕轴线24可旋转地布置。在其中反射元件20处于图1所示的第一位置的第一运行状态下，反射元件20以以此方式布置，使得从第一光源16发射的光被引导通过光出射开口22。在图2所示的第二位置中，相反地，反射元件20被枢转到第二位置，使得从第二光源18发射的光被引导通过光出射开口22。

反射元件20在第一位置和第二位置之间的切换能手动和自动地完成。

设置两个光源16、18和反射元件20的结果是，在两个光源16、18中的一个发生故障时，可以通过反射元件20的相应位移切换到另一个光源16、18，使得从另一个光源16、18辐射的光然后被发射通过出口开口22。特别地，被激活的唯一的光源16、18始终是目前需要来自其的光通过光出射开口22的光源，以便使光从照明单元10被发射。

两个光源16、18特别地以相同的灯的形式实施并且处于距反射元件20的旋转轴线24相同的距离，使得反射元件20对中地布置在两个光源16、18之间，并且因此不管来自其的光目前通过光出射开口22被发射的光源，发射的光具有相同的光强度和焦点，这是因为光路也相同。照明单元10的所发射的光输出因此在两个光源16、18之间切换时不被改变，使得不管运行哪个光源16、18，都出现相同的照明。

第一冷却单元30布置在通道14的第一端部26处。第二冷却单元32布置在通道14的与第一端部26相对的第二端部28处，两个冷却单元30、32都用来冷却光源16、18。特别地，两个冷却单元30、32以这样的方式实施，即甚至在两个冷却单元30、32中的一个发生故障时，剩余的冷却输出足以充分冷却两个光源16、18中的一个、即运行的相应光源16、18。

在两端部处设置两个冷却单元30、32的结果是，两个光源16、18能通过冷却单元30、32冷却，使得实现完全冗余，因为在一个冷却单元30、32和一个光源16、18发生故障时，仍确保照明单元10的全部功能，而不管哪个冷却单元30、32和哪个光源16、18出故障。

冷却单元30、32优选地分别包括多个风扇，两个冷却单元30、32的风扇的旋转速度以使噪声排放最小化的方式彼此协调。特别地，两个冷却单元30、32以正常运行模式、即以其中冷却单元30、32中没有一个已出故障的运行模式处于运行中，使得待分别由冷却单元30、32提供的冷却输出被最小化并且运行因此是尽可能安静的。

图3图示性地描绘了用于向根据图1和图2的照明单元供应电能的能量供应单元50。

能量供应单元50包括通过其形成通道54的壳体52。两个能量源56、58前后布置在通道54内，两个能量源56、58用于向照明单元10的光源16、18供应电能。两个能量源36、38串联布置，即它们关于通道54的纵向轴线前后布置。

两个能量源56、58特别地被相同地实施并且优选地分别包括变压器，通过该变压器输入电压被转变成根据由光源16、18所需的电压的相应的输出电压。

第一冷却单元64布置在通道54的第一端部60处。第二冷却单元66布置在通道54的与第一端部60相对的第二端部62处，两个冷却单元64、66特别地被相同地实施。

如果能量供应单元50的两个冷却单元64、66与照明单元10的两个冷却单元30、32相同地实施，使得必要的零件数被最小化，则是特别有利的。

能量供应单元50的两个冷却单元64、66分别特别地包括多个风扇，通过多个风扇能产生通过通道54的冷却流。冷却单元64、66以这样的方式实施，即两个冷却流具有相同的方向，使得在通道54的区域中的两个冷却单元64、66的输出被相加。

特别地，两个冷却单元64、66的尺寸设计成使得每个冷却单元64、66单独地足以充分冷却两个能量源56、58中的至少一个。“充分冷却”被理解为意味着冷却是至少这样的量级的，使得相应的能量源56、58仅在可容忍的预定范围内升温，并且因此没有发生对能量源56、58的损坏。

能量源56、58优选地分别包括若干个冷却肋片，用于能量源56的其中一个冷却肋片例如用附图标记68标记。

冷却肋片68彼此隔开预定距离布置，并且被对齐使得由冷却单元64、66产生的冷却流能通过冷却肋片68，使得从冷却肋片68到冷却流的最优的热传递是可能的。

两个能量源56、58的尺寸设计成，使得光源16、18能通过每个能量源56、58被供应足够的电能。甚至在两个能量源56、58中的一个发生故障时，正运行的照明单元10的光源16、18能因此被供应电能，使得实现完全冗余。

完全冗余同样地因在能量供应单元50的通道54的端部处设置两个冷却单元64、66而实现，因为在两个冷却单元64、66中的一个发生故障时，相应地正运行的能源56、58能由非故障的冷却单元64、66充分地冷却。这里同样地，特别地，没有发生冷却单元64、66与能量源56、58的关联，使得甚至在一个能量源56、58和一个冷却单元64、66发生故障时仍确保能量供应单元50的功能。

图4图示性地描绘了包含根据图1和图2的照明单元10以及根据图3的能量供应单元50的照明系统100。能量供应单元50和照明单元10这里以此方式通过切换装置102彼此连接，使得电能可以从能量供应单元50被传递到照明单元10。

通过切换装置102的互连以在能量源56、58和光源16、18之间不存在关联的这样的方式实施。这特别地被理解为意味着第一光源16和第二光源18两者都能通过第一能量源56运行。类似地，第一光源16和第二光源18两者都能通过第二能量源58被供应电能。

由此实现的是，照明系统100具有完全冗余并且因此实现最佳可能的故障保护性能，伴随尽可能少的模块和最简单的可能构造。通过避免单独的模块之中的关联，特别是对于照明系统10可以保持完全正常运转，并且对于所需的预定数量的光可以能够从光出射开口22射出，甚至在一个光源16、18发生故障、一个能量源56、58发生故障、照明单元10的冷却单元30、32中的一个发生故障、以及能量供应单元50的一个冷却单元64、66同时发生故障时。

照明系统10特别地被用于医疗设备中。结果是，照明系统10甚至在操作期间单独的单元发生故障时继续保持完全正常运转。

特别地，光源16、18和/或能量源56、58的激活和失活也可以通过切换装置102来完成。特别地，光源16、18和能量源56、58之间的切换由此能在光源16、18或能量源56、58分别发生故障的情况下进行。而且切换装置102也能用来控制冷却单元30、32、64、66的冷却输出。

元件符号列表

10 照明单元

12 壳体

14 通道

16、18 光源

20 反射元件

22 光出射开口

24 轴线

26、28 端部

30、32 冷却单元

50 能量供应单元

52 壳体

54 通道

56、58 能量源

60、62 端部

64、66 冷却单元

68 冷却肋片

100 照明系统

102 切换装置

Claims (25)

1.一种照明单元，包括：

通道(14)，所述通道(14)具有第一端部(26)和第二端部(28)，

第一和第二光源(16、18)，所述第一和第二光源(16、18)前后布置在所述通道(14)中，

第一冷却单元(30)，布置在所述通道(14)的所述第一端(26)处，用于冷却所述第一和第二光源(16、18)，并且

第二冷却单元(32)，布置在所述通道(14)的所述第二端(28)处，用于冷却所述第一和第二光源(16、18)，

设置在所述通道(14)中的光出射开口(22)，以及

可移位反射元件(20)，借助于所述可移位反射元件(20)，根据所述反射元件(20)的位置，从所述第一或第二反射光源(16、18)可选择性地辐射的光被引导通过设置在所述通道(14)中的所述光出射开口(22)。

2.根据权利要求1所述的照明单元(10)，其中所述第一和/或第二冷却单元(30、32)分别包含风扇，优选地分别包含若干个风扇。

3.根据权利要求1或2所述的照明单元(10)，其中由两个冷却单元(30、32)产生的冷却流沿相同的方向被引导。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(10)，其中两个冷却单元(30、32)以这样的方式被设计，即两个光源(16、18)中的任一个仅借助于一个冷却单元(16、18)可充分冷却。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(10)，其中在常规运行状态下，仅其中一个光源(16、18)和两个冷却单元(30、32)被激活。

6.根据前述权利要求中的一项所述的照明单元(10)，其中所述照明单元(10)包含壳体(12)，通过所述壳体(12)形成所述通道(14)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(10)，其中所述反射元件(20)包含反射镜和/或棱镜。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(10)，其中所述反射元件(20)在第一位置和第二位置之间可手动地和/或自动地枢转，在所述第一位置中，所述反射元件(20)引导来自所述第一光源(16)的光通过所述光出射开口(22)，在所述第二位置中，所述反射元件(20)引导来自所述第二光源(18)的光通过所述光出射开口(22)。

9.根据权利要求8所述的照明单元(10)，其中在所述第一位置和所述第二位置中，所述第一和第二光源(16、18)的各自被偏转的光束具有相同的焦点。

10.根据前述权利要求中的一项所述的照明单元(10)，其中所述反射元件(20)以距两个光源(16、18)都相同的距离布置在所述两个光源(16、18)之间。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的照明单元(10)，其中所述照明单元(10)包含切换装置(102)，用于控制所述照明单元(10)和/或用于将所述照明单元(10)连接到能量供应单元(50)。

12.一种用于向照明单元供应电能的能量供应单元，包括：

通道(54)，所述通道具有第一端部(60)和第二端部(62)，

用于向所述照明单元(10)的光源(16、18)供应电能的第一和第二能量源(56、58)，所述能量源(16、18)在所述通道(54)中前后布置，

第一冷却单元(64)，布置在所述通道(54)的所述第一端部(60)处，用于冷却第一和第二光源(56、58)，并且

第二冷却单元(66)，布置在所述通道(54)的所述第二端部(64)处，用于冷却所述第一和第二光源(56、58)。

13.根据权利要求12所述的能量供应单元(50)，其中所述第一和/或第二冷却单元(64、66)分别包含风扇，优选地分别包含若干个风扇。

14.根据权利要求12或13所述的能量供应单元(50)，其中由两个冷却单元(64、66)产生的冷却流沿相同的方向被引导。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中两个冷却单元(64、66)以这样的方式被设计，即两个能量源(56、58)中的任一个仅借助于一个冷却单元(64、66)可充分冷却。

16.根据权利要求12至14中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中在常规运行状态下，仅其中一个能量源(56、58)和两个冷却单元(64、66)运行。

17.根据权利要求12至16中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中所述能量供应单元(50)包含壳体(52)，通过所述壳体形成所述通道(54)。

18.根据权利要求12至17中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中所述第一和/或第二能量源(56、58)分别包含变压器。

19.根据权利要求13至18中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中所述第一和/或第二能量源(56、58)分别包括若干个彼此隔开一定距离布置的冷却肋片，由所述冷却肋片(68)之间的距离形成的间隙沿所述第一和第二冷却单元(64、66)的冷却流的方向延伸。

20.根据权利要求12至19中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中共享输出连接器被设置用于将从所述第一和第二能量源(56、58)两者释放的电能输出到所述照明单元(10)。

21.根据权利要求12至20中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中所述第一和/或第二冷却单元(64、66)分别包含风扇，优选地分别包含若干个风扇；在常规运行状态下，两个冷却单元(64、66)的风扇以第一旋转速度运行；在所述冷却单元(64、66)中一个发生故障时，另一个冷却单元(64、66)的风扇以第二旋转速度运行；并且所述第二旋转速度高于所述第一旋转速度，特别地是其两倍高。

22.根据权利要求12至19中的任一项所述的能量供应单元(50)，其中所述能量供应单元(50)包含切换装置，用于控制所述能量供应单元(50)和/或用于将所述能量供应单元(50)连接至照明单元(10)。

23.一种照明系统，

具有根据权利要求1至11中的任一项所述的照明单元(10)，并且

具有根据权利要求12至22中的任一项所述的能量供应单元(50)。

24.根据权利要求23所述的照明系统(100)，其中所述照明单元(10)和所述能量供应单元(50)以这样的方式彼此连接，即两个光源(16、18)能通过两个能量源(56、58)无关联地被供应电能。

25.根据权利要求23或24所述的照明系统(100)，其中所述照明单元(10)和所述能量供应单元(50)通过切换装置(102)彼此连接，从所述第一和第二能量源(56、58)两者提供的电能通过所述切换装置(102)可传送到所述第一和第二光源(16、18)。