CN112034612A - 用于从内窥镜照明设备引出热量的装置 - Google Patents

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Abstract

用于内窥镜照明设备(100)的装置(10)，所述装置具有：热管(32)、第一热源(28)、用于导出第一热源(28)的热能的导热元件(30)、与第一热源(28)间隔开的散热器(34)、和夹紧元件(38)，其中夹紧元件(38)以能可逆地拆卸的方式被安装在导热元件(30)上，使得热管(32)的第一端部区域(40)被保持在导热元件(30)和夹紧元件(38)之间，其中热管(32)被构造用于，将热源(28)的热能引至散热器(34)，以及其中热管(32)的与第一端部区域(40)间隔开的第二端部区域(42)通入散热器(34)中。

Description

用于从内窥镜照明设备引出热量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于内窥镜照明设备的装置以及具有该装置的内窥镜照明设备。
背景技术
内窥镜不仅应用于技术领域，而且应用于医学领域，并且主要适用于检查难以接近的且因此用肉眼无法观察的区域。内窥镜例如在技术领域中用于在机器、发动机、涡轮机和反应空间等中的空腔内的不能用肉眼看到的工作。
在医用内窥镜中，内窥镜在微创手术中在必要时可以与手术器械组合使用，以实现检查目的或用于目视监控下的手术或也可以施加诊断和治疗的光。
在此，内窥镜一方面具有成像系统，该成像系统用于从观察腔或手术腔接收观察光并用于从远端向近端传输图像信息。
成像系统可以是光学图像传输系统，其具有位于杆的远端中的物镜和与其相连接的透镜系统。透镜系统例如可以是中继系统或具有有序排列的纤维束和近端目镜。此外也可以连接有摄像机。
内窥镜的另外的组成部分是照明系统，该照明系统用于将光从近端传输至远端，以便用光照亮观察腔或检查腔。通常使用大功率发光二极管(LED)实现照明目的。该技术尤其具有下述优点，即其与氙灯技术相比可以在长的使用寿命中实现几乎恒定的光功率，并且此外还可以保证光源的恒定的照明质量。LED技术的另外的优点是，通过组合不同光谱的LED可以实现扩展的诊断，例如：ICG(吲哚菁绿)和PDD(光动力学诊断)。
为了在LED-技术中保证高性能和长的使用寿命，足够程度的冷却管理是必要的，因为投入使用的LED尽管具有高的效率，但由于其大的光功率仍然是热源。
由LED或光源产生的余热例如可以被释放到内窥镜的壳体中(例如参见US 8,696,554 B2)。然而该热量释放的解决方案可能引起热量聚积，这可能会引起LED以及其外围的过热。因此，将产生的热量从产生地引导至散热器(例如采取冷却体的形式)是有利的。这一点在最简单的情况下通过下述方式实现，即在内窥镜的壳体内设置有流动通道，例如通过风扇引起的气流流过该流动通道(参见US 5,099,399 A)。然而该解决方案存在缺点，因为在壳体结构设计方面的自由度被该壳体内的流道所限制。
为了提高在结构设计方面的自由度和散热性能，可以通过使用所谓的热管在热源和散热器之间进行空间分离。该热管、也称为热导管例如可以实现位于内窥镜照明设备中的散热器的流动技术方面的优化的定位，并且用于热源和散热器之间的热交换。
例如可以通过钎焊或焊接将热管连接至热源。此外，热管也可以一体地与热源连接。也可以从JP 2014045820A和EP 1 731 862 A1中获悉借助热管引出热量的示例。JP2014045820 A和EP 1 731 862 A1分别示出了一种结构形式，在其中热管整体与热源连接。
发明内容
本发明的目的在于进一步改进用于从内窥镜照明设备引出热量的装置，使得能够保证在结构设计方面的高自由度和/或散热性能的提高。
该目的通过一种用于内窥镜照明设备的装置得以实现，该装置具有热管、第一热源、用于导出第一热源的热能的导热元件、与第一热源间隔开的散热器，和夹紧元件。该夹紧元件以能可逆地拆卸的方式被安装在导热元件上，使得热管的第一端部区域被保持在导热元件和夹紧元件之间。热管被构造用于将热源的热能引至散热器。在此，热管的与第一端部区域间隔开的第二端部区域通入散热器中。
由于热管的工作原理，在热源产生的热量的热量导出期间，在热管的布置在热源处的热端和热管的布置在散热器中的冷端之间出现温度梯度。该温度梯度沿着热管引起不同程度的、与材料有关的热膨胀。
发明人已经认识到，基于热管的相应的端部与热源或散热器的刚性固定，所产生的固有应力可能传输至内窥镜照明设备的其他构件。因此，例如可能影响在图像采集时的精确性。
此外还认识到，基于热管的制造公差必须对热源(尤其是LED)相对于热管的定位提出高的要求。该定位还导致高的校正或安装成本，因为热管的布置例如由于成像系统、尤其是透镜系统和物镜(例如玻璃棒)的预定的姿态和取向而被限制。
在这方面发明者已经认识到，例如很难实现平行的热量导出(热管的笔直的走向)，并且为了安置在内窥镜照明设备的壳体中，热管通常具有弯折的曲线走向，这又加剧了固有应力导致的扭曲或变形。
该设计方案的优点之一是，热管不像现有技术中那样普遍与热源或热源的导热元件固定地连接，而是以能可逆地拆卸的方式安装在其上。通过将热管布置在导热元件和夹紧元件之间，也就是说通过对热管的夹紧或箝固，热管未利用其一个端部与导热元件固定地连接，而是仅力配合地箝固。因此，尤其是此前提到的固有应力不再被传输到包围热管的构件上。
通过将热管容纳在导热元件和夹紧元件之间，还增大了用于热量传输的表面，因为热管在第一端部区域中被导热元件和夹紧元件包围。也就是说，热管的第一端部区域的整个外表面被用于热量传输。
此外，通过热管的这种安装决定性地提高了结构设计方面的自由度，因为导热元件和夹紧元件可以与热管的相应的走向相匹配。因此可以实现热管的模块化的布置。此外例如还可以在整个系统中补偿热管的前面提到的制造公差，这又体现在结构设计方面提高的自由度中。
该设计方案尤其为改造、即各个构件的后续改变提供了适合的可能性，因为该夹紧机构被设计为能可逆地拆卸。这使得热管例如可以容易地被更换。在一些设计方案中，热管也可以与冷却体钎焊在一起，其中在这种情况下在改造时可以将冷却体连同热管一起替换。
换句话说，导热元件被位置精确地安装在热源处，该热源例如是内窥镜照明设备的光学单元的组成部分。不同于现有技术，热管并不是通过钎焊或焊接而连接，即不是通过形状配合、不可逆的方法连接，而是使用夹紧元件进行连接。
术语“导热元件”和“夹紧元件”在此理解为例如由金属或合金制成的、优选基本上呈板形或长方体形的主体。该主体优选地具有一个或多个凹部。该凹部优选地被构造用于，至少部分地容纳热管。在此，例如热管的棒形的端部区段部分地容纳在导热元件的凹部中，并且部分地容纳在夹紧元件的根据形状与导热元件的凹部相对应的凹部中，从而热管的端部区段被两个凹部优选完全地包围。
术语“热管”在此理解为热导管。在此，热导管优选地包括长形的金属容器，其具有密封封闭的容积。用工作介质(例如水或氨气)填充该容积，该工作介质在液态状态下填充容积的一小部分，并且在气态状态下填充该容积的较大部分。在使用热导管期间，工作介质在热源的区域中被蒸发。在散热器的区域中，工作介质再次液化并且在毛细力的驱动下返回至热导管的热源侧区域。
此外，术语“热管”也可以理解为由实心材料构成的金属棒，其例如具有圆形或矩形的横截面，在其中通过金属棒的相邻原子之间动能的无物质传递地传导、即转移而实现热量传递。
根据优选的设计方案，该热源是光源。
术语“光源”在此优选地可以理解为发光二极管(简称为：LED)。然而原则上也可以使用例如氙灯作为光源，其中发光二极管基于其相对于氙灯延长的使用寿命以及基于其更高的效率是优选的。
根据另外的优选的设计方案，夹紧元件与导热元件以可拆卸的方式拧紧或用销固定在一起。
该设计方案尤其具有下述优点，即该夹紧元件以简单的方式被安装在导热元件处，然而也能以简单的方式再次从其上被拆卸。例如，该夹紧元件可以经由一个或多个螺钉或螺栓与导热元件连接。当用销固定在一起(也就是说将螺栓推入以固定)时优选的是，所谓的保险销用于防止销被拔出。
根据另外的优选的设计方案，热管、导热元件和夹紧元件分别由能导热的材料制造。
能导热的材料优选地构造为，将在热源处或通过发光二极管产生的热量完全从导热元件传输至热管，并且不会基于抑制热传输的特性而出现热量聚积。在此，导热元件和热管之间的热量传输优选地经过共同的边界面得以实现。也就是说，导热元件和热管之间优选地不存在针对热量传递具有隔离作用的气隙。在一种设计方案中，热管和导热元件由铜制造，而夹紧元件由铝制造。然而也可以考虑下述设计方案，在其中热管、导热元件和夹紧元件优选地全部由相同的能导热的材料制造。
根据另外的优选的设计方案，能导热的材料具有铝或铜或是铝或铜。
在此，既包括仅具有例如作为合金组成部分的铜和/或铝的能导热的材料，也包括那些由纯铜或铝制成的能导热的材料。在此，只要能保证能导热的材料的导热性(其基本上(±20％)相应于铜或铝的导热性)，则能导热的材料所具有的铜和/或铝的份额是无关紧要的。
根据另外的设计方案，在导热元件的表面、热管的第一端部区域的表面和夹紧元件的表面之间涂布用于热耦合的导热胶。
额外涂布导热胶的优点在于，由此可以提高边界层区域中的导热性，这就是说，在该边界层区域中导热元件、热管的第一端部区域和夹紧元件的相应表面互相接触。例如也可以仅在导热元件的表面和热管的第一端部区域的表面的接触区域中涂布导热胶，因为在该接触区域中进行待引出热量的大部分热量传输。也可以使用导热垫替代导热胶。替选地或补充地，可以将导热胶或导热垫优选地布置在光源(或LED)和导热元件之间。
表面在此可以理解为例如导热元件、热管的第一端部区域和夹紧元件的壁或壁区段的表面。
优选地，热管的第一端部区域是在安装状态下被夹在导热元件和夹紧元件之间的区域。
根据另外的优选的设计方案，装置还具有第二热管、第二导热元件和第二夹紧元件，其中第二导热元件被构造用于，导出第二热源的热能。第二夹紧元件以能可逆地拆卸的方式被安装在第二导热元件上，使得第二热管的第一端部区域被保持在第二导热元件和第二夹紧元件之间。第二热管被构造用于，将第二热源的热能引至散热器，其中第二热管的与第二热管的第一端部区域间隔开的第二端部区域通入散热器中。
该设计方案尤其包括下述结构，在其中将例如两个发光二极管用作光源，其本身分别产生余热。在该设计方案中，每个热源都具有自己的导热元件。优选地，相应的热源的热量经由相应的热管被引导至共同的散热器处，其中也可以考虑下述设计方案，在其中第二热管通入与第一散热器分开地布置的第二散热器中。该设计方案尤其具有下述优点：提高第一和第二热源的布置的灵活性，进而提高装置的灵活性。
根据另外的优选的设计方案，装置还具有第二热管和第二夹紧元件，其中导热元件还被构造用于，导出第二热源的热能。第二夹紧元件以能可逆地拆卸的方式被安装在导热元件上，使得第二热管的第一端部区域被保持在导热元件和第二夹紧元件之间。第二热管被构造用于，将第二热源的热能引至散热器，其中第二热管的与第二热管的第一端部区域间隔开的第二端部区域通入散热器中。
该设计方案尤其具有下述优点，恰好在两个热源的相邻的布置中可以使用一个共同的导热元件。所述两个热管利用两个夹紧元件被安装在仅一个共同的导热元件处，该导热元件优选地被构造成，可以相对于热量产生地而言分别就近吸收所述两个热源中产生的热量。
在另外的优选的设计方案中，该第二热源是第二光源。上面对于第一光源的描述相应地也适用于该第二光源。
在另外的优选的设计方案中，内窥镜照明设备还具有冷却体，该冷却体形成装置的散热器并且优选地具有多个散热片。此外，内窥镜照明设备还具有风扇，该风扇被构造用于，强制产生沿朝向冷却体的方向或沿背离冷却体的反方向的气流。
术语“冷却体”在此可以理解为例如块状的金属主体，其构型为，与连续的金属长方体相比增大了该主体的释放热量的表面。例如可以通过多个凹口和或隆起实现表面的增大。
风扇或通风机优选地被构造用于，通过转子叶片的旋转使静止的周围气体加速，使得形成了强制气流，该强制气流优选直接流向冷却体或直接将围绕冷却体的气体从冷却体吸出。风扇优选地被布置在冷却体处或冷却体附近。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，不仅可以单独地而且还可以彼此任意组合地使用上述特征和下面将要阐述的特征，或独自使用这些特征。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例，并且在下面的说明书中对该实施例进行详细阐述。在附图中：
图1示出了具有装置的一个实施例的内窥镜照明设备的俯视图；
图2示出了装置的实施例的透视图；
图3示出了第一实施例的在图2中所示视图的俯视图；
图4示出了装置的第二实施例的透视图；
图5示出了第二实施例的分解图；
图6示出了夹紧元件的第一实施例的透视图；
图7示出了夹紧元件的第二实施例的透视图；
图8示出了热管和冷却体在焊接状态下的透视图；
图9示出了在图8中所示透视图的剖视图；和
图10示出了根据本发明的热管在夹紧状态下的剖视图。
具体实施方式
图1示出了具有装置的实施例的内窥镜照明设备。内窥镜照明设备整体以附图标记100标注，并且该装置以附图标记10标注。
在图1中示出的实施例中，内窥镜照明设备100具有作为主要构件的装置10、光学单元12、光源驱动电路板14和电源16。
在所示的剖视图中未示出主板(也称为Mainboard)。主板优选地布置在电源16之上，并且优选地可以被视为内窥镜照明设备100的控制和处理单元。电源16被构造用于，为内窥镜照明设备100或内窥镜照明设备的所有组成部分提供电能，并且例如在对流冷却时具有直至150W的功率，在传导冷却时具有直至250W的功率，和在强制冷却时具有直至550W的功率。
光学单元12形成内窥镜照明装置100的“核心”，并且被构造用于，将由一个或多个光源18、18'发射的光聚焦，使得光作为集中的光束被导入光导体20中。在此，光学单元12具有例如可由铝制成的基架。所述第一和所述第二光源18、18'在此是(例如SMD结构类型的)板形的发光二极管。所述第一和第二光源18、18'彼此垂直地布置。第一光源18与光导体20对置地布置，因此第一光源正对着光导体。
在所述第一和所述第二光源18、18'之前以及在光导体20之前分别布置有光学透镜22(例如光学准直透镜)。优选地，透镜22分别由透镜支架保持。透镜22被构造成，对通过光源18、18'产生的光进行取向或准直。在此，连接在所述第一和所述第二光源18、18'之前的透镜22、22'、22”将产生的光聚焦在分光镜24的中心上。分光镜24相对于所述两个光源18、18'取向成，使得分光镜相对于所述两个光源18、18'中的每一个都具有45°的位置。
分光镜24被构造用于，使得第一光源18的光笔直地、即没有偏转地朝光导体20的方向通行，而分光镜24将来自第二光源18'的并且由透镜22'准直的光朝向光导体20转向90°。为此，分光镜24例如可以具有部分透射的涂层。转向到光导体20中的光在进入光导体20之前再次通过透镜22”准直。以上述方式通过光学单元12汇聚的光可以通过光导体20被引导至要借助内窥镜照明设备100照明的使用位置。
为了在运行期间激活光源18、18'，优选地由电源16为主板供应电能。用于控制光源18、18'的激活信号优选地由主板传输至相应的光源驱动电路板。光源驱动电路板向相应的光源18、18'转送功率。虽然在此使用高效的大功率等级的发光二极管作为光源18、18'，但是在所述两个光源18、18'运行时仍会产生余热，该余热在未引出时例如在内窥镜照明单元100的壳体26中可能会导致热量聚积。光源18、18'因此是热源28、28'，其中第一光源18代表第一热源28，且第二光源18'代表第二热源28'。在其他设计方案中仅有一个热源28、28'或一个光源18、18'。
为了导出在光源18、18'处产生的热能(或余热)，装置10具有导热元件30、30'。在该情况下，装置10具有第一导热元件30以及第二导热元件30'。第一导热元件30被布置在第一热源28的直接外围中。第二导热元件30'被布置在第二热源28'的直接外围中。光源18、18'优选地被安装在导热元件30、30'上。导热元件30、30'优选地与光学单元12的基架连接。在其他在此未示出的实施例中，也可以使用仅一个导热元件30、30'，该导热元件此外被构造用于导出两个热源28、28'的热能。这种类型的导热元件30、30'例如可以具有L形，并且因此可以被构造用于同时导出所述第一热源和所述第二热源28、28'的热能。在另外的设计方案中，也可以使用三个或更多的导热元件，其中例如可以根据要导出的功率损耗确定导热元件的数量。
在此，第一热源28的通过第一导热元件30导出的热能经由第一热管32被导出至与第一热源28间隔开的散热器34处。在此，装置还具有第二热管32'。优选地，所述第一和所述第二热管32、32'分别包括多个(多于2个)热管。在此，第二热源28'的通过第二导热元件30'导出的热能经由第二热管32'被导出至与第二热源28'间隔开的散热器34处。散热器34在该情况下由冷却体36形成，该冷却体优选地是薄板状的铝冷却体。然而在其他实施例中，冷却体36也可以是其他类型的冷却体(例如具有肋片结构、挤压成型的冷却体或锻造的冷却体)或由多个成队列地或并排地布置的冷却体组成。原则上，装置10可以具有两个彼此分离的散热器34。
在此，所述第一和第二热管32、32'设计为管形的或棒形的并且其相应的形状不同。在此，相应的热管32、32'的形状、即管的走向与导热元件30、30'的姿态和定位相匹配。热管32、32'例如具有多个笔直延伸的管区段以及多个拐弯部和/或弯曲的管区段。
第一热管32借助第一夹紧元件38以能可逆地拆卸的方式安装在第一导热元件30上，使得第一热管32的第一端部区域40被保持在第一导热元件30和第一夹紧元件38之间。第二热管32'优选地借助第二夹紧元件38'以能可逆地拆卸的方式安装在第二导热元件30'上，使得第二热管38'的第一端部区域40'被保持在第二导热元件30'和第二夹紧元件38'之间。在仅有一个导热元件30、30'的情况下，优选地将两个夹紧元件38、38'安装在唯一的导热元件30、30'上。
在此，所述第一和所述第二热管38、38'被构造用于，将第一和第二热源28、28'的热能引至与热源28、28'间隔开的散热器34。在此，第一热管32的与第一端部区域40间隔开的第二端部区域42通入散热器34中。第二热管32'的与第二热管32'的第一端部区域42间隔开的第二端部区域42'优选地同样通入散热器34中(尤其参见图5)。
图1的内窥镜照明设备100除了形成散热器34的冷却体36之外还具有风扇44，其被构造用于，强制产生沿朝向冷却体36的方向45或沿反方向45'的气流。在该情况下，风扇44产生朝向冷却体36的方向45的气流。在其他实施例中也可以使用吸气的风扇44，该风扇沿反方向45'将气体从冷却体36吸出。此外在图1中，另外的风扇44被布置在电源16的外围中，并且被构造用于将由电源16、光源驱动电路板14和优选地位于其上的主板(未示出)释放的热能从壳体26中吸出。在另外的设计方案中，风扇44也可以布置在冷却体36处，使得空气可以被冷却体被吸取。
为了清楚起见，在图2和图3中再次单独地示出了装置10和光学单元12，也是说，未示出内窥镜照明设备100的图1中所示的其余构件。
图4和图5以透视图(图4)以及分解图(图5)示出了装置10的实施例。从图4中可以看出，第一热管32和第二热管32'分别具有多个(在此分别为4个)热导管，所述热导管从第一或第二导热元件30、30'被引至冷却体36处，并且通入其中。在此，第一和第二热管32、32'的相应的第二端部区域42、42'通入冷却体36中，并且沿冷却体36的横向观察，所述第二端部区域在该情况下完全穿透该冷却体。
导热元件30、30'优选地分别设计为板形的并且具有多个凹部46。优选地，夹紧元件38、38'具有与导热元件30、30'相同数量的凹部46。因此，优选管形的第一热管32的第一端部区域40可以被第一导热元件30和第一夹紧元件38包围。优选管形的第二热管32'的第一端部区域40'优选地可以被第二导热元件30'和第二夹紧元件38'包围。
在图4中，夹紧元件38、38'分别通过多个螺钉48被固定在相应的导热元件30、30'处。在其他实施例中，夹紧元件38、38'也可以通过例如螺栓被固定在导热元件30、30'处。
在装置10的分解图、即图5中可以看出，第一或第二热管32、32'的相应的第一端部区域40、40'以及相应的第二端部区域42、42'分别笔直地延伸，并且在外端部处锥形地变尖。
在此，所述两个导热元件30、30'借助多个螺栓52安装在(此处未示出的)光学单元12处。优选地可以例如通过多个螺钉将风扇安装框50安装在冷却体36处，该风扇安装框被构造成，提供用于风扇44的固定平台。
此外优选地，可以在第一导热元件30的表面、第一热管32的第一端部区域40的表面和第一夹紧元件38的表面之间涂布用于热耦合的导热胶。在其他设计方案中，可以在光源18、18'和导热元件30、30'之间安装一个或多个导热垫和/或涂布导热胶。
在图6和图7中示出了夹紧元件38、38'的两个实施例，其中在图6中示出的夹紧元件38与在图7中示出的夹紧元件38'不同，即在夹紧元件的矩形的外边缘的一侧处具有附加的凹口54。该凹口54没有功能上的优点，而是单纯的结构特征。如在图6和图7中可以看出，夹紧元件38、38'的长方体形的基体在横向上被多个半圆柱形的凹部46穿过。
在图8中示出了在热管32、32'与冷却体36钎焊在一起的状态下热管32、32'的透视图。可以看出，热管32、32'的第一端部区域40、40'裸露在外，也是说其没有利用导热元件30、30'和夹紧元件38夹紧。图9示出了图8中所示视图的剖视图。可以看出，热管32、32'在横向上穿透冷却体36，并且与其钎焊在一起。
图10示出了在夹紧/拧紧状态下热管32、32'的另外的剖视图。在此，热管32、32'被夹紧在导热元件30、30'和夹紧元件38之间。在此，可以借助螺钉48拧紧来实现夹紧。

Claims (11)

1.用于内窥镜照明设备(100)的装置(10)，所述装置具有：
-热管(32)；
-第一热源(28)；
-用于导出所述第一热源(28)的热能的导热元件(30)；
-散热器(34)，所述散热器与所述第一热源(28)间隔开；和
-夹紧元件(38)，
其中所述夹紧元件(38)以能可逆地拆卸的方式被安装在所述导热元件(30)上，使得所述热管(32)的第一端部区域(40)被保持在所述导热元件(30)和所述夹紧元件(38)之间，
其中所述热管(32)被构造用于，将所述热源(28)的热能引至所述散热器(34)，以及
其中所述热管(32)的与所述第一端部区域(40)间隔开的第二端部区域(42)通入所述散热器(34)中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述热源(28)是光源(18)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述夹紧元件(38)与所述导热元件(30)以可拆卸的方式拧紧、用销固定或用栓固定在一起。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述热管(32)、所述导热元件(30)和所述夹紧元件(38)分别由能导热的材料制造。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述能导热的材料具有铝或铜或是铝或铜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中在所述导热元件(30)的表面、所述热管(32)的所述第一端部区域(40)的表面和所述夹紧元件(38)的表面之间涂布用于热耦合的导热胶。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置(10)还具有第二热管(32')、第二导热元件(30')和第二夹紧元件(38')，
其中所述第二导热元件(30')被构造用于，导出第二热源(28')的热能，
其中所述第二夹紧元件(38')以能可逆地拆卸的方式被安装在所述第二导热元件(30')上，使得所述第二热管(32')的第一端部区域(40')被保持在所述第二导热元件(30')和所述第二夹紧元件(38')之间，其中所述第二热管(32')被构造用于，将所述第二热源(28')的热能引至所述散热器(34)，以及其中所述第二热管(32')的与所述第一端部区域(40')间隔开的第二端部区域(42')通入所述散热器(34)中。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述装置还具有第二热管(32')和第二夹紧元件(38')，
其中所述导热元件(30)还被构造用于，导出第二热源(28')的热能，
其中所述第二夹紧元件(38')以能可逆地拆卸的方式被安装在所述导热元件上，使得所述第二热管(32')的第一端部区域(40')被保持在所述导热元件(30)和所述第二夹紧元件(38')之间，其中所述第二热管(32')被构造用于，将所述第二热源(28')的热能引至所述散热器(34)，以及其中所述第二热管(32')的与所述第一端部区域(40')间隔开的第二端部区域(42')通入所述散热器(34)中。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述第二热源(28')是第二光源(18')。
10.具有根据权利要求1-9中任一项所述的装置(10)的内窥镜照明设备(100)。
11.根据权利要求10所述的内窥镜照明设备(100)，所述内窥镜照明设备还具有：
冷却体(36)，所述冷却体形成所述装置(10)的所述散热器(34)并且优选地具有多个散热片；和
风扇(44)，所述风扇被构造用于，强制产生沿朝向所述冷却体(36)的方向(45)或沿背离所述冷却体(36)的反方向(45')的气流。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115005748A (zh) * 2022-06-02 2022-09-06 济南可恩口腔医院有限公司 一种内窥镜照明机构及便携式内窥镜

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP1643634S (zh) * 2018-12-28 2020-10-12
DE102019114885B3 (de) 2019-06-03 2020-08-13 Karl Storz Se & Co. Kg Vorrichtung zur Wärmeableitung aus einer endoskopischen Beleuchtungseinrichtung
JP1662414S (zh) 2019-09-12 2020-06-29
DE102022133966A1 (de) 2022-12-19 2024-06-20 Karl Storz Se & Co. Kg Beleuchtungsvorrichtung, Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb dieser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1854833A (zh) * 2005-04-29 2006-11-01 三星电子株式会社 具有散热装置的液晶显示器
US20080117597A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Foxconn Technology Co., Ltd. Light emitting diode module having a thermal management element
CN101334150A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具
CN102261580A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 利得全股份有限公司 Led灯具及其散热结构
CN105979851A (zh) * 2014-05-21 2016-09-28 奥林巴斯株式会社 冷却装置和内窥镜用光源装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099399A (en) 1991-04-08 1992-03-24 Miller Jack V High efficiency fiber optics illuminator with thermally controlled light guide bushing
JP4096896B2 (ja) * 2004-03-10 2008-06-04 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
DE102005026662A1 (de) 2005-05-31 2006-12-07 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Lichtquelle für die Endoskopie oder Mikroskopie
DE102007038911A1 (de) * 2007-08-17 2009-02-19 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kühlvorrichtung und Beleuchtungseinrichtung
DE102007038909B4 (de) * 2007-08-17 2021-07-15 Osram Gmbh Wärmeleitrohr und Anordnung mit Wärmeleitrohr
JP5178239B2 (ja) 2008-02-27 2013-04-10 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 医療用システム
JP5927086B2 (ja) 2012-08-29 2016-05-25 オリンパス株式会社 光源装置
EP3050492A4 (en) * 2013-10-30 2017-09-20 Olympus Corporation Light source unit and endoscope device
WO2016137838A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Xiaolong Ouyang Handheld surgical endoscope
DE112017002236T5 (de) * 2016-04-27 2019-01-17 Olympus Corporation Kühlvorrichtung und endoskop-lichtquellenvorrichtung
DE102017007198A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 smartbee GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Wind plus Sonne GmbH, 48599 Gronau; Smart Material Printing b.v., Enschede, NL; NewLine Soft GmbH, 48599 Gronau; mb Beteiligungen Unternehmergesellschaft (haftungsbeschränkt), 48683 Ahaus) Kontaminationsfei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte
DE102017118941B3 (de) 2017-08-18 2018-08-23 Schölly Fiberoptic GmbH Videoendoskop mit Wärmeübertragungselement und Verwendung eines Wärmeübertragungselements
DE102019114885B3 (de) 2019-06-03 2020-08-13 Karl Storz Se & Co. Kg Vorrichtung zur Wärmeableitung aus einer endoskopischen Beleuchtungseinrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1854833A (zh) * 2005-04-29 2006-11-01 三星电子株式会社 具有散热装置的液晶显示器
US20080117597A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Foxconn Technology Co., Ltd. Light emitting diode module having a thermal management element
CN101334150A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具
CN102261580A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 利得全股份有限公司 Led灯具及其散热结构
CN105979851A (zh) * 2014-05-21 2016-09-28 奥林巴斯株式会社 冷却装置和内窥镜用光源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115005748A (zh) * 2022-06-02 2022-09-06 济南可恩口腔医院有限公司 一种内窥镜照明机构及便携式内窥镜

Also Published As

Publication number Publication date
US11693228B2 (en) 2023-07-04
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CN112034612B (zh) 2022-01-11
EP3747350B1 (de) 2022-08-17
DE102019114885B3 (de) 2020-08-13
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