CN115199990A - 照明单元和灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于医用灯（150）的具有多个LED组（110、110'、110''）的照明单元（100），其中所述多个LED组与共同的平面电路板（115）连接，其中来自所述多个组的至少一个组（110、110'）中的每个LED（112、112'）都分配有相应的周围光学器件（122、122'），通过该光学器件形成相应的LED‑光学器件对（120、120'）。在此，相应的光学器件基于其结构（328）来指定LED‑光学器件对的辐射光束的中央光束轴线（124、124'）朝着相应的LED‑光学器件对的倾斜方向（627）的倾斜角（125），其中相应的光学器件的倾斜方向被规定为使得来自至少一组LED的LED‑光学器件对的辐射光束的相应的光束轴线至少部分地彼此成对地偏斜。

Description

照明单元和灯

技术领域

本发明涉及一种用于医用灯的具有多个LED组的照明单元。本发明还涉及一种灯、尤其是一种医用灯，该灯包括至少一个按照本发明的照明单元。

背景技术

公知的是：给医用灯配备多个LED组，这些LED通过电路板布置在灯的基体上并且通过该基体将热量从这些LED传导走。将LED用作光源例如能够实现灯的颜色的可调性和微小的发热。此外，LED通常具有高功率效率，仅需要低电压，可调光并且允许光源的小的结构尺寸。最后，LED也可以容易布置在电路板上，使得这些LED在典型应用中安装得非常鲁棒。

关于这种LED的取向，公知的是：通过被分配给LED的光学器件来影响、例如收集、聚焦和/或准直相应的LED的光，并且通过LED所在的所分配的电路板的取向来规定光学器件的取向。众所周知，电路板位于相对应的基体上，以散发出相对应的热量。

例如，DE 10 2011 008 474 B4描述了一种手术灯，其中借助于形状配合来进行LED沿着弯曲多次的电路板的取向，以便确保在灯的光场中的特别有利的照明。在医用环境中，这种光场通常距灯大约1 m远。

发明内容

本发明的任务在于：提供一种用于相对应地有利地设计的灯的特别有利的照明单元、尤其是一种具有能特别简单且成本低廉地制造的照明单元的灯。

按照本发明，为了解决该任务，提出了一种用于医用灯的具有多个LED组的照明单元。

所述多个LED组与共同的平面电路板连接，其中来自所述多个组中的至少一个组的每个LED都分配有相应的周围光学器件，通过该光学器件来形成相应的LED-光学器件对。在此，相应的光学器件基于其结构来指定LED-光学器件对的辐射光束的中央光束轴线朝着相应的LED-光学器件对的倾斜方向的倾斜角，其中相应的光学器件的倾斜方向被规定为使得来自至少一个LED组的LED-光学器件对的辐射光束的相应的光束轴线至少部分地、尤其是全部彼此成对地偏斜。

在本发明的范围内认识到：通过设置适合的光学器件，可以规定LED-光学器件对的光束轴线的任意走向，以用于灯的光场的有利照明。为此，光学器件具有倾斜角和中央光束轴线的相应的倾斜角的倾斜方向。经此，通过少量不同的光学器件就已经可以确保在相对应的灯前方的光场距离内的特别可变地按照预先确定的特性被调整的照明。

就本发明而言，倾斜角是指不等于0°的角度。因而，即使在考虑可能的制造公差的情况下，倾斜角也是至少为0.1°的角度。

按照本发明，照明单元是一种用于灯的模块，其中全部LED都与共同的电路板连接。在此，这些LED形成多个LED组，其中至少针对这些LED组之一形成按照本发明的LED-光学器件对，其具有相应的光学器件的按照本发明的特性。所述多个LED组中的至少一个组包括多个LED。针对这些相对应的多个LED-光学器件对，相对应的光束轴线至少部分地、尤其是全部彼此成对地偏斜。

在本发明的范围内，“偏斜”意味着：光束轴线即使在考虑可能的制造公差的情况下也不在空间内相交并且彼此并不平行。

众所周知，LED以高达180°的立体角来发光，使得设置光学器件引起围绕着该光束的中央光束轴线的辐射光束。利用彼此偏斜的光束轴线，光场的照明可以特别可变地被调整。这样，例如可以通过光学器件的取向来调节光场直径和照明深度，并且可以以所希望的方式来调整在光场内的光分布。

除了由相应的光学器件引起的倾斜角之外，光束轴线的附加的倾斜例如可以通过相对应的电路板相对于在相对应的灯内提供的灯轴线的倾斜来实现。除了电路板之外，也可以设置固定板，用于布置光导体，该光导体与相对应的LED连接。在此，周围光学器件总是布置在LED的光学输出的范围内，该光学输出可以在所使用的光导体的情况下与LED间隔开并且因此与相对应的电路板间隔开。除了与LED连接的电路板之外，这样的固定板可以形成用于LED的附加的固定平面。

不属于该至少一个LED组的其它LED例如可以被设计成周围光学器件或者具有无相对应的倾斜角的光学器件。这样，本发明教导了：至少一些LED、即来自至少一个LED组中的LED通过周围光学器件的相对应的结构特别简单地关于其光束轴线方面被影响，使得倾斜角和倾斜方向引起彼此成对地偏斜的取向。经此，可以有利地提供能特别单独地设计的光场，尤其是可以使光在其为所追求的光设计和所追求的整体光场提供尽可能好的贡献的地方偏转。

此外，简单地提供倾斜角可引起：避免了电路板的用于如从现有技术公知的那样使光束倾斜的要复杂地制造的弯曲和/或多次弯折。

使用平面电路板尤其具有如下优点：可以特别高效且简单地将热量从LED传导走。这是必要的，原因在于LED会音缺乏辐射热而发热。因而，相对应的热桥可以通过贴靠在平面电路板上的基体来特别简单地被提供。此外，对弯曲和/或多次弯折的电路板的避免可以引起电子器件的更鲁棒的结构类型并且因此引起照明单元的更久的使用寿命。最后，平面电路板的制造比弯曲或多次弯折的电路板的制造更简单且成本更低廉。

规定倾斜角和倾斜方向的相应的光学器件的结构包括至少一个光学元件，诸如透镜和/或反射镜，使得倾斜角相对于光束轴线不等于0°。这可以通过光学器件、尤其是光学元件的不对称的结构来实现。替代地或补充地，这可以通过光学元件相对于电路板和/或相对应的LED的固定板的法线方向的倾斜来实现。替代地或补充地，这可以通过衍射结构、比如衍射光栅、棱镜结构、自由形式光学器件、反射镜光学器件、梯度透镜或菲涅耳透镜等来实现。也可以提供相对应的LED与光学器件的焦点的偏移或者折射、衍射、反射、纳米结构化和/或微结构化光学器件的组合。特别优选地，针对光学器件的按照本发明的实现，使用TIR光学器件（全内反射光学器件（Total Internal Reflection Optik）），该TIR光学器件在外部区域通过TIR结构来反射光并且在内部区域作为透镜使光集束。光学系统领域的技术人员知道用于使LED的光在指定的倾斜方向上集束的多种途径，使得在下文并不探讨这种结构的细节。

周围光学器件优选地通过固定机构被固定在相对应的LED的区域内。那么，该固定可以在此直接在电路板上实现。例如，光学器件可以通过粘接、通过插拔连接、通过螺丝拧紧、通过形状配合等等来被固定在相对应的LED的区域。

随后描述了按照本发明的照明单元的优选的实施方式。

在一个特别优选的实施方式中，LED-光学器件对的彼此成对地偏斜的光束轴线具有分别成对地不同的倾斜方向。通过调节倾斜方向，在制造过程中可以特别容易实现对偏斜的光束轴线的按照本发明的设置。

在一个特别有利的实施方式中，来自至少一个LED组的每个LED都分配有相同地设计的光学器件。该实施方式能够实现一种用于照明单元的特别简单且有利的制造方法，原因在于不必提供不同的光学器件。这样，针对该至少一个LED组，使用具有相同的倾斜角的相同的光学器件，其中仅仅该倾斜角的沿着倾斜方向的取向可因在该组LED内的LED而异。在该实施方式中，按照本发明的照明单元的中心方面发挥作用：在共同的平面电路板上在没有电路板的复杂倾斜或者光学元件的调整的情况下能够在使用相同地设计的光学器件的情况下成本低廉地实现能可变地制造的光场。为此，只须能够实现对不同倾斜方向的按照本发明的调整，诸如通过用于光学器件的不同插槽和/或能够实现不同倾斜方向的类似固定机构。

在另一实施方式中，来自至少一个组中的至少一个LED分配有至少一个其它的LED，该至少一个其它的LED与该至少一个LED形成LED簇，该LED簇与所分配的光学器件一起产生具有光束轴线的共同光束。通过设置LED簇，可以提供不同的色调，或者色温和颜色强度，例如通过优选地具有不同色温且其光通过光学器件被组合的LED的不一样的通电。在此，光学器件优选地不仅包围来自至少一个LED组的至少一个LED，而是包围在共同的LED簇之内的其它LED。优选地，LED簇的LED可以单独被操控。LED簇被设置用于提供具有共同的光束轴线的共同的光束，使得能够简单地且在没有额外的结构障碍的情况下实现共同的周围光学器件。

在一个实施方式中，可规定的倾斜方向是绕着在相应的LED的固定平面内的取向角的取向，LED-光学器件对的倾斜角朝着该取向角的方向取向。此外，倾斜角是相对于相应的LED的固定平面的表面法线的角度。即，在固定平面内的取向角是其边位于固定平面内的角度。在此，取向角可以是光学器件为了规定预先确定的倾斜方向而在照明单元的制造过程期间必须被旋转的旋转角。通过调整相对于相应的LED的固定平面的倾斜方向和倾斜角，能够在结构上特别简单地规定彼此偏斜的光束轴线。原则上，如果LED-光学器件对直接布置在电路板上，则可以通过电路板来形成固定平面。替代地或补充地，固定平面可以由单独的固定板形成，在该固定板上至少实现LED和/或LED簇的光学输出。

在一个有利且特别优选的实施方式中，倾斜方向能通过固定机构来规定，其中该固定机构通过光学器件的能经由相对应的接触销不连续调整的支承来允许对倾斜方向的可靠规定。设置接触销是一种特别简单的固定方式，该固定方式可以在优选地至少部分地自动化的制造过程的范围内成本低廉地被实现。在此，接触销可以布置在光学器件上和/或布置在固定机构上，例如布置在电路板上。优选地，这些接触销在此关于固定平面的表面法线不对称地布置。这种不对称布置可以有助于相对应地固定的光学器件的抗扭性并且由此支持照明单元的鲁棒性。优选地，插槽与接触销的位置相对应地设置在电路板上，使得通过将接触销插入插槽中存在相对应的光学器件的预先确定的倾斜方向。替代地或补充地，这些接触销可以与在光学器件上的插槽的位置相对应地设置在电路板上，使得通过将接触销插入插槽中存在相对应的光学器件的预先确定的倾斜方向。替代于上述两个示例，按照本发明，用于接触销的相对应的插槽可允许接触销与插槽之间的不同的可能分配。经此，能够实现相应的LED-光学器件对的不同的倾斜方向。在此，通过设置接触销，能够将倾斜方向直接改变成优选地至少四个不同的倾斜方向、尤其是至少八个不同的倾斜方向。通过接触销和相对应的插槽对光学器件的固定是一种特别鲁棒且易于提供的固定方式，该固定方式即使在日常临床实践中在相对应的照明单元突然移动之后也可以是可靠的。优选地，通过材料配合的和/或力配合的连接、比如粘接或压制来支持这样的固定机构。

在另一实施方式中，倾斜方向能通过固定机构来规定，其中该固定机构分别包括光学器件的可旋转的支承、尤其是光学器件在共同的电路板上的可旋转的支承。通过光学器件的可旋转的支承，可以在照明单元的制造过程期间特别方便地调整倾斜方向，优选地连续地调整倾斜方向。这样的可旋转的支承例如可以通过光学器件在固定机构上的形状配合来实现。优选地，可旋转的支承的旋转轴线延伸经过相应的LED-光学器件对的中心。经此，通过光学器件的旋转来实现光束轴线绕着旋转轴线的均匀旋转。

在本发明的范围内，固定机构是能够实现在光学器件与电路板或固定板之间的形状配合的、力配合的和/或材料配合的连接的结构。优选地，固定机构在此由光学器件侧的结构和板侧的结构形成，这些结构相互作用以提供该连接。

在另一实施方式中，至少一个光学器件的倾斜方向和/或倾斜角的数值可调，尤其是机械或电可调。对倾斜方向和/或倾斜角的数值的这样的控制能够实现对光场的动态调节。优选地，经由由用户通过操作界面所触发的电信号进行调节。按照当前实施方式的可调性的示例是对可调光学器件的液体透镜或马达的电操控。替代地或补充地，能够实现可调节的支承，例如通过旋转接头或螺丝拧紧，该支承可以被手动调节倾斜方向和/或倾斜角的数值。

按照本发明的周围光学器件优选地由塑料形成。特别优选地，周围光学器件通过注塑工艺来被制造。替代地，公知其它适合的制造过程，比如注射压缩成型、膨胀压缩成型、压印、铸造、金刚石车削或金刚石铣削、研磨和抛光、3D打印、具有金属或二向色镜层的至少部分气相沉积和/或其它公知的用于塑料光学元件、玻璃光学元件或反射镜的制造工艺。

按照本发明的另一方面，为了解决上述任务，提出了一种灯、尤其是医用灯，该灯包括至少一个按照上述实施方式中的至少一个实施方式的照明单元。在此，该灯具有中心灯轴线，其中在垂直于灯轴线的平面内在距灯的光场距离内通过至少一个照明单元的光来产生灯的光场。

按照本发明的该另一方面的灯包括按照本发明的照明单元并且因此也具有针对该照明单元所描述的所有优点。

在医用环境中，光场距离通常是预先确定的距离，该距离在当前情况下优选地在0.4 m与1.5 m之间，特别优选地在1 m的范围内。Op灯 通常具有约为1 m的光场距离。检查灯通常具有约为0.5 m的光场距离。就本发明而言的灯例如可以是OP灯或检查灯。

优选地，按照本发明的照明单元是可以简单地被插入按照本发明的灯中的组件。这样的模块化构造能够实现灯的特别简单的制造过程。特别优选地，可以将多个按照本发明的照明单元插入按照本发明的灯中。在该实施方式的一个特别有利的变型方案中，灯具有适合的容纳部，相对应的照明单元可以相应被插入这些容纳部中。在此，通过设置连接区域，容纳部确保了照明单元的相应的电路板与按照本发明的灯的电子器件的电连接。优选地，容纳部还确保了至少与平面电路板的靠近相应的LED的区域的大面积的、形状配合的并导热的接触面，用于散热。通过容纳部的固定限定了平面电路板相对于灯和灯轴线的机械取向、即倾斜。模块化构造还能够将不同的按照本发明的照明单元用于按照本发明的灯，例如根据灯的所计划的使用场景，诸如所计划的医疗操作。

照明单元与灯的灯外壳之间的连接例如可以通过螺丝拧紧来实现。在此，在相对应的照明单元的相应的电路板中可以设置钻孔，这些钻孔与所设置的螺纹相匹配。替代地或补充地，可以设置用于将照明单元插入灯中的闩锁机构。

通过按照本发明的照明单元，灯的光场可以特别容易且成本低廉地通过用于相对应的LED-光学器件对的相应的按照本发明的光学器件尤其是在灯的制造过程期间被指定和/或调整。

在一个优选的实施方式中，LED-光学器件对的多条光束轴线被设计成相对于灯轴线偏斜。经此，通过预先确定不同的倾斜方向可以指定光场的特别可变的表征性特性，比如光场直径、在光场内的强度分布、照明深度、阴影等等。特别优选地，LED-光学器件对的光束轴线的至少10%被设计成相对于灯轴线偏斜。替代地或补充地，LED-光学器件对的光束轴线的最多90%被设计成相对于灯轴线偏斜。

在一个优选的实施方式中，按照本发明的灯包括多个相同地设计的按照相关实施方式中的至少一个实施方式的照明单元。这样的灯能够实现特别简单的制造，原因在于在安装时不必区分不同的照明单元。在该实施方式方面还有利的是减少到优选地仅仅一种所要制造的类型的相同的照明单元。这能够实现一种特别简单且有利的制造方法。最后，相同的照明单元的使用可以引起辐射光束的基本上对称的布置并且因此引起光场的对称照明。

在另一有利的实施方式中，按照本发明的灯包括按照相关实施方式中的至少一个实施方式的多个照明单元，其中这些照明单元关于灯轴线旋转对称地布置。在该实施方式的一个优选的变型方案中，所述多个照明单元中的照明单元被设计得基本上相同。照明单元的旋转对称的布置可以有利地支持光场的均匀照明。

在一个有利的实施方式中，按照本发明的灯包括按照相关实施方式中的至少一个实施方式的多个照明单元，其中相应的照明单元的LED-光学器件对布置在与另一照明单元的平面电路板不同的平面电路板上。设置不同的平面电路板例如可以支持灯的模块化构造。设置不同的电路板还可以实现按照本发明的灯的电子器件的特别简单的结构。在该实施方式的一个优选的变型方案中，灯的照明单元的至少两个不同的电路板彼此倾斜板倾斜角。通过这样的板倾斜角，可以实现LED-光学器件对相对于彼此的倾斜，使得单个LED-光学器件对的倾斜角只还实现相对于该板倾斜角的从属倾斜。如果例如谋求LED-对象对的相对于垂直于灯轴线的平面的为11.5°的角度的倾斜，相对于该平面的为11°的迎角可以引起：单个LED-光学器件对的倾斜角只还须为0.5°。两个电路板之间的板倾斜角为了提供这样的迎角而必须具有的大小取决于具体的灯几何并且对于本领域技术人员而言显而易见。相比于通常引起大的光学像差、不对称的光束以及从远离期望的倾斜光束轴线的光束的边缘区域的较差的光收集的很大的倾斜角，这能够优选地实现特别对称地辐射的光束。如果针对LED-光学器件对设置相对于垂直于灯轴线的命名的具体的倾斜角范围，例如在9°与13°之间的倾斜角范围，则设置迎角特别有利。这样，针对所说明的示例可以调整出为11°的迎角，并且相应的光学器件的倾斜角只须在0.1°与2°之间。即，在这种情况下优选地会设置不同的光学器件。在图2的范围内描述电路板的迎角与光学器件的倾斜角的该相互作用的示例。

由于灯的所选结构、例如由于迎角而没有由于光学器件所引起的倾斜角的LED-光学器件对不属于来自其中相应的光学器件指定了倾斜角的多个组中的至少一个按照本发明的组。在这个意义上，按照本发明除了来自至少一个LED组的LED-光学器件对之外，也可存在来自具有其它特性和其它光学器件、尤其是没有倾斜角的光学器件的另一组的LED-光学器件对。

在一个优选的实施方式中，灯包括至少两个不同的光学器件，所述至少两个不同的光学器件至少在通过相应的光学器件指定的倾斜角方面有所不同。设置多个不同的倾斜角能够有利地实现灯的能特别详细地规定的光场。尤其是，具有不同倾斜角的光学器件能够实现灯的区域、比如灯的绕着灯中心环形布置的分别具有带唯一的指定倾斜角以及优选地不同的倾斜方向的光学器件的区域。

在一个优选的实施方式中，具有与灯轴线的相同距离的LED-光学器件对具有相应的光束轴线，该光束轴线与从相应的LED的位置到灯轴线的铅垂线形成具有基本上相同的数值的角度。通过这样的LED-光学器件对，可以形成灯的环形区域，这些环形区域特别适合于通过这些LED的单独的通电来实现在光场内的功能和/或光场调节。这样的光场调节例如可以是光场直径、光场形状、光场距离和/或光场颜色的改变。

在一个特别优选的实施方式中，灯还包括控制单元，该控制单元被设计为将来自至少一个照明单元中的至少一个LED组中的至少一个LED子组与来自相对应的LED组中的该子组之外的其它LED分开地操控。通过该操控，例如可以改变相对应地操控的LED子组的光输出、强度、颜色或者开/关状态。例如有利地针对该LED子组中的所有LED都同时发生这样的改变。

附图说明

现在，本发明应该依据在附图中示意性示出的、有利的实施例来更详细地予以阐述。这些附图中详细地：

图1示出了用于按照本发明的另一方面的灯的第一实施例的按照本发明的照明单元的第一实施例的示意图；

图2示出了按照本发明的照明单元的第一实施例的不同LED-光学器件对的截面图；

图3、4、5示出了LED-光学器件对的相应的实施例的截面图，其具有周围光学器件的不同结构并且具有不同的固定机构；

图6示出了用于按照本发明的另一方面的灯的第二实施例的按照本发明的照明单元的第二实施例的示意图；

图7示出了按照另一实施例的灯的光束轴线和相对应的光场的示意图；

图8示出了两个按照本发明的LED-光学器件对的倾斜角和倾斜方向的示意图；

图9示出了用于灯的第三实施例的按照本发明的照明单元的第三实施例的示意图；以及

图10示出了经过图9中的按照第三实施例的灯的截面图。

具体实施方式

图1示出了用于按照本发明的另一方面的灯150、尤其是医用灯150的第一实施例的按照本发明的照明单元100的第一实施例的示意图。

照明单元100包括多个LED组110、110'、110''，即在当前情况下是三个LED组。在当前情况下，LED组110、110'近似具有距灯150的中心灯轴线160的相同距离，该中心灯轴线与图示平面垂直地相交。在当前情况下，其余的LED形成第三组110''。这些LED组110、110'、110''中的每个组都与照明单元100的共同的平面电路板115连接并且完全布置在该平面电路板上。在一个替代的实施例中，LED的光学输出至少部分地布置在固定板上，该固定板至少与电路板115连接，诸如图4中所示。

来自所述多个组的至少一个组110、110'中的每个LED 112、112'都分配有相应的周围光学器件122、122'，通过该光学器件形成相应的LED-光学器件对120、120'。在所示出的实施例中，来自所述多个LED组110、110'、110''中的每组LED 112、112'、112''都拥有相应的周围光学器件122、122'、122''。然而，按照本发明的组110、110'只拥有LED-光学器件对120、120'，其中相应的光学器件122、122'由于其结构具有在倾斜方向上的倾斜角。在如下实施例的范围内描绘光学器件的这种构造。

在图1中，还用虚线示出了容纳部155的三个区域，其它照明单元、诸如与所示出的按照本发明的照明单元结构相同的照明单元可以被插入这三个区域。容纳部155优选地具有连接区域，该连接区域确保了灯150的其余部分、如在灯外壳中的未示出的灯电子器件与所要插入的照明单元之间的电连接。为此，这些照明单元也具有未示出的电连接，使得灯的电子器件经由电路板115与照明单元100的LED 112、112'、112''连接。优选地，经由形状配合的和/或力配合的连接、尤其是经由闩锁机构来将相应的照明单元插入相对应的容纳部155中。替代地或补充地，在插入之后可以经由螺丝来进行固定，由此可以特别简单地提供与基体的均匀接触并且因此提供良好的热流。

在所示出的实施例中，灯150从下方、即从被照明的区域出发观察被设计成圆、尤其是圆形。在一个未示出的实施例中，灯被设计成椭圆形或多边形，尤其是以正n边形的形状来被设计。特别优选地，灯从下方观察被设计成相对于灯轴线点对称，例如被设计成花形、星形或卫星形。

通过这些容纳部，灯150可包括多个相同地被设计的照明单元。所述多个照明单元可以根据容纳部155关于灯轴线160旋转对称地布置。

每个照明单元都会与照明单元100相对应地提供单独的自己的电路板115，用于LED与灯的未示出的电子器件的电连接。替代地或补充地，为了LED的运行，电子器件或者电子器件的部分可以已经包含在相对应的平面电路板上。例如，LED驱动器可以包含在电路板上。优选地，在照明单元之外只有用于电压供应的电子器件和灯的控制单元。

通过这样的模块化构造，可以使不同的照明单元彼此组合。此外，通过该模块化构造，可以提供不同形状的按照本发明的灯，比如具有不同数目和/或取向的按照本发明的照明单元的灯。

图2示出了按照本发明的照明单元100的第一实施例的不同LED-光学器件对120、120'、120''的截面图。

相应周伟光学器件122、122'、122''由于其形状而规定了相对应的LED-光学器件对120、120'、120''的辐射光束的中央光束轴线124、124'、124''。在此，光束由光线形成，这些光线基本上沿着光束轴线延伸并且在此在光束的外部区域形成与光束轴线的发散角，该发散角取决于所使用的光学器件的几何形状并且取决于制造公差。在这种情况下，第三组LED 112''的光束轴线124''没有倾斜角，而是沿着在固定平面上的表面法线取向，该固定平面在当前情况下沿着电路板115取向。按照本发明的LED-光学器件对120、120'的两个中央光束轴线124、124'具有相对于固定平面的表面法线的倾斜角125，该倾斜角对于两个LED光学器件对120、120'来说相同，但是朝着不同的倾斜方向取向。这样，第一LED组110的LED-光学器件对120的光束轴线124朝着灯150的中心的方向取向。相反，第二LED组110'的LED-光学器件对120'的光束轴线124'朝着灯150的边缘区域的方向取向。按照本发明能够实现在这两个相反的倾斜方向之间的其它未示出的取向，诸如图6中所示。在此，光束轴线124、124'并不完全在表示平面内延伸。这样，不同的倾斜方向被选择为使得光束轴线124、124'具有伸入表示平面内的不同倾斜方向，使得两条光束轴线彼此偏斜，即沿着相应的光束轴线124、124'所在的直线并不相交。

在所示出的实施例中，相应的周围光学器件122、122'、122''分别具有透镜形的中央区域，该中央区域与其余的光学器件形成所谓的TIR光学器件（全内反射光学器件），该TIR光学器件使相应的LED的未经取向地辐射的光取向成沿着相对应的光束轴线124、124'、124''的光束。这种TIR光学器件包括：中央折射区域，该中央折射区域例如由透镜形成；和反射边缘区域。在图4和5中示出了替代的设计方案。

除了相对应的光束轴线124、124'的倾斜角之外，存在相对于垂直于灯轴线160的平面的迎角116，电路板被倾斜该迎角。在所示出的实施例中，该迎角116在4°与20°之间，尤其是在8°与14°之间，优选地约为11°。因而，通过两个光学器件122、122'的不同的倾斜方向，得到相对应的光束轴线相对于灯的两个不同的倾斜角，这两个不同的倾斜角具有与迎角116的相同的角距离。这样，按照本发明可以通过使用相同的光学器件但是相对应地指定的倾斜角的不同倾斜方向来为灯的光场提供不同的倾斜角。通过设置电路板被倾斜的附加的迎角116，可以相对应地通过调节倾斜方向来调整角带，该角带可以在迎角减去相对应的光学器件的倾斜角与迎角加上相对应的光学器件的倾斜角之间变化。这样，按照本发明，使用仅仅一个所要制造的光学构件、即具有预先确定的倾斜角的光学器件就能够实现相对应的光束轴线相对于灯的多个可能的倾斜角。

在其它实施例中，针对按照本发明的灯设置至少两个不同的光学器件，这些光学器件至少在其倾斜角方面有所不同。

在如下实施例中示出了用于固定相对应的光学器件以形成按照本发明的LED-光学器件对的不同实施例。

图3、4和5示出了具有周围光学器件322、422、522的不同结构328、428、528并且具有不同固定机构340、440、540的LED-光学器件对320、420、520的相应实施例的截面图。

图3示出了具有中央透镜形区域的倾斜的TIR光学器件322，如其原则上在图2中已经示出的那样。为了清楚起见，以截面来示出光学器件，而电路板以透视方式示出。虽然光学器件的几何形状被倾斜的角度与由该光学器件所提供的倾斜角相关，但是与该倾斜角不一样相同。然而，在这种情况下，附加地示出了用于将光学器件322固定在电路板150上的固定机构340。这样，光学器件322拥有至少两个接触销342，优选地三个接触销，这些接触销分别可以被插入电路板115上的供支配的插槽344中，以便包围布置在电路板115上的LED112。设置至少三个接触销可以附加地提高光学器件的抗扭性。通过设置不同插槽344，可以规定光学器件322的倾斜角的不同倾斜方向。由于对插槽344的离散提供，尤其是在灯的制造的范围内，能为所示出的LED-光学器件对320规定离散的预先确定的数目的不同倾斜方向。替代地，在制造电路板时，已经可以考虑所谋求的倾斜方向，使得只针对该倾斜方向与针对接触销所设置的位置相对应地提供插槽。经此，避免了在制造期间在手动固定光学器件时的误差。

图4示出了光学器件422，该光学器件由于反射镜423、优选地抛物面镜、非球面镜和/或自由曲面镜使相对应的LED 112的光沿着预先确定的光束轴线以预先确定的倾斜角来发射。为了提供倾斜角，反射镜优选地被设计成不对称。

反射镜423通过固定机构440被固定在固定板417上。在当前情况下，固定机构440包括具有凹槽444,的环形部分442，相对应的光学器件可以接合到凹槽中，使得通过将光学器件422闩锁到环形部分442中进行固定。替代地，市售的LED-光学器件插座也可引起光学器件在按照本发明的照明单元内的固定。优选地，在所示出的实施例中，固定机构440能够实现光学器件的可旋转的支承，使得可以持续规定LED-光学器件对420的不同倾斜方向。

图4还示出：固定板417可不同于电路板415。这样，在所示出的实施例中，LED 412布置在电路板415上，并且通过玻璃纤维419在固定板417上传导光，用于相对应的光学输出470。在一个未示出的实施例中，固定板与电路板之间的角度通过灯的控制单元可调。

在这种情况下，LED 412形成LED簇，该LED簇通过所分配的光学器件422来产生具有光束轴线的共同的光束。替代地，LED簇的光可以在唯一的光导体中被混合。为此，众所周知，可以使用光纤棒等等。

图5示出了光学器件522，该光学器件通过具有不对称的托座的倾斜透镜来形成。不对称的托座与电路板粘接，使得固定机构540通过托座的平坦接头来形成。在这种情况下，光学器件522可以通过调节单元580来被操控并且由此在接收到相对应的信号之后被旋转。在所示出的实施例中，不对称的托座还通过调节单元580可调。在此，可以改变透镜的倾斜。在这种情况下，在机械上通过未示出的并且通过调节单元580来被操控的马达进行旋转和倾斜。

图6从沿着灯轴线对光场的视线方向示出了用于按照本发明的另一方面的灯650的第二实施例的按照本发明的照明单元600的第二实施例的示意图。

照明单元600与图1中的照明单元100的区别在于：设置更多个LED 612，并且这些LED可以通过灯650的中央控制单元690成组地被操控。在这种情况下，从所示出的LED，在具有按照本发明的LED-光学器件对620、620'的三个相同地示出的照明单元600中的每个照明单元中设置至少两个LED组610、610'。为了清楚起见，只针对照明单元600示出相应的照明单元的特征。这些特征具有在图6中未示出的倾斜角并且分别具有通过相应的箭头在图示中在LED-光学器件对620、620'上绘出的倾斜方向627，该倾斜方向对于也在LED组610、610'内的LED-光学器件对来说不同。在这种情况下，倾斜方向627是在相应的LED的固定平面内的该LED的倾斜角被取向的方向。倾斜角和倾斜方向的这种相互作用已经在图2的范围内阐述并且在图8中更详细地示出。尤其是，相应的LED-光学器件对的相对应的未示出的光束轴线被设计成彼此偏斜。尤其是，具有与灯轴线的相同距离的LED-光学器件对具有相应的光束轴线160，该光束轴线与从相应的LED的位置到灯轴线的铅垂线形成具有基本上相同的数值的相应的角度。该取向也引起；铅垂线与倾斜方向的角度的数值基本上相同。在图7中示出了光束轴线的用于倾斜方向的类似取向的示例性布置。

此外，在灯轴线160的区域布置有灯650的把手665，该把手被设计用于在使用、例如在手术室中使用期间调节灯650的位置。

控制单元690被设计为：将来自至少一个照明单元600中的至少一个LED组610、610'的至少一个LED子组611与来自相对应的LED组610、610'中的在该子组611之外的其它LED分开地操控。

替代地或补充地，LED组610、610'也可以不一样地被操控，其中通过该操控例如可以改变相对应地被操控的LED子组611的光输出、强度、颜色、色温或开/关状态。

通过这种成组的操控和/或通过对来自按照本发明的LED组的LED子组的操控可以确保通过具有按照本发明的照明单元的按照本发明的灯对光场的特别有利的照明，诸如优选的光场直径、优选的光场形状、光场的优选的色温、优选的阴影、光的优选的径向强度分布等等。在这种情况下，可以通过按照本发明的LED组610、610'来提供均匀光强度的尤其是环形的区域。

优选地，所示出的LED组的倾斜角基本上相同。替代地，除了相应的倾斜方向的选择之外，LED组610和610'的区别在于未示出的倾斜角。在当前情况下，组610的光学器件622与另一组610'的光学器件622'的区别在于相应的倾斜角。

灯650的照明单元600、600'被设计成相同。在此，照明单元600、600'的电路板615、615'形成单独的电路板615、615'，这些电路板在所示出的实施例中相对于彼此被倾斜未示出的板倾斜角。

图7示出了按照另一实施例的未示出的按照本发明的灯的光束轴线724和相对应的光场775的示意图。

在所示出的实施例中，相应的LED-光学器件对720的倾斜角的所示出的与灯轴线160相同的取向引起鞍形区域777，该鞍形区域与当前的灯的伸展相比特别窄。

有利地，按照本发明的灯可以在相差光场距离779的距离范围内为光场提供大的辐射强度。光束轴线到一个点的点状取向会使在该点周围的强度急剧下降。可以通过所示出的环形照明来避免该效果。在此，不同组的LED-光学器件对可以提供不同的环形照明区域并且由此可以有利地实现在光场的区域内具有与光场边缘相比大的强度的大的区域。有利地，光场距离779在80 cm与1.30 m之间，尤其是在90 cm与1.10 m之间，特别优选地约为1m。光场775优选地在鞍形区域777内或者在鞍形区域777附近。

倾斜方向727的取向类似于图6中的LED组610的倾斜方向627的取向，也就是说使得具有与灯轴线160的相同距离的LED-光学器件对720具有相应的光束轴线724，这些光束轴线与相应的LED的位置对灯轴线160的铅垂线形成具有基本上相同的数值的相应的角度。照明的由此形成的在光场775的区域内的环形区域基本上通过基本上相同的LED-光学器件对720的倾斜方向727和相对应的倾斜角来被限定。

除了所示出的示例性的LED组之外，其它LED组可以相对应地引起在光场775的环境中的其它环形照明的区域。在这种情况下，优选地，控制单元允许操控相应的LED组合/或LED组的相应的子组，使得可以通过灯来控制、例如临时控制当前照明的特性。

图8示出了两个按照本发明的LED-光学器件对的倾斜角825和倾斜方向827、827'的示意图。关于该图示的阐述是本发明的基础并且因而对于所有实施例和实施方式都类似地有效。

按照本发明，LED 812、812'布置在电路板815上。两个LED-光学器件对的所示出的光学器件结构相同并且因而具有相同的倾斜角825。然而，这两个光学器件在它们的取向方面不同并且因此在它们的倾斜方向827、827'方面不同。

两个LED-光学器件对分别辐射具有光束轴线824、824'的光束，这些光束轴线彼此偏斜并且具有相对于电路板法线的空间角度。这些空间角度可以以球坐标来被描述。经此，旨在阐述就本发明而言的术语倾斜方向和倾斜角。对于以球坐标的描述来说，通过电路板815形成的平面与光学器件的表示赤道面的光出射平面的相应的中心平行地被移动，并且经过LED的中心812、812'的相对应的表面法线为此是极轴线。接着，光束轴线824、824'的立体角可以通过方位角884、884'（经度）和极角888（纬度）来被描述。如果两者使用相同的光学器件，则它们因此也具有相同的极角888，即就本发明而言具有相同的倾斜角825。即，倾斜角825和极角888就本发明而言相同。该倾斜角825是光学器件的特性。附加的自由度源自优选地在将相对应的光学器件安装在电路板上期间所要实施的光学器件绕着极轴、即绕着相差方位角884、884'的电路板法线的旋转。如果两个光学器件具有相同的方位角884、884'，则光束轴线824、824'平行延伸。如果角度相差180°，则它们在空间中的一点相交并且两条光束轴线824、824'并不彼此偏斜。如果方位角884、884'不相差0°或180°，则光束轴线824、824'彼此偏斜地延伸。就本发明而言，方位角884、884'描述了倾斜方向827、827'。本发明的实施例包含具有至少一组相同的光学器件并且因此也具有相同的倾斜角824、但是同时成对地不同的倾斜方向827、827'的照明单元。

图9示出了用于灯950的第三实施例的按照本发明的照明单元900的第三实施例的示意图。

照明单元900以多个相同的设计存在于灯950中。为了清楚起见，分别在相应的照明单元内具有不同的倾斜方向927的LED-光学器件对920的结构并未详细示出。除了具有倾斜方向927的LED-光学器件对920之外，每个照明单元700都拥有没有倾斜角921并且借此也没有倾斜方向的LED-光学器件对。

照明单元900关于灯轴线160旋转对称地布置。

从图10中的截面图能看出倾斜方向927的改变对所提供的光束的辐射方向的影响。

除了旋转对称地布置的照明单元900之外，灯950拥有中央照明单元900'，该中央照明单元绕着灯轴线160至少部分地环形地被设计。中央照明单元900'的LED-光学器件对920'的倾斜角925'不同于旋转对称地布置的照明单元900的LED-光学器件对920的倾斜角925，如图10中所示。对于两条用倾斜角925、925'标记的光束来说，从图10中能看出相对应的倾斜角，原因在于相对应的倾斜方向927根据图9基本上平行于剖面线980。

最后，在图10中也示出了LED-光学器件对在相应的电路板915、915'上的布置。在此，旋转对称地布置的照明单元900的电路板915和中央照明单元900'的电路板（Festplatte）915'相对于彼此具有板倾斜角975。此外，在图10中也示出了电路板915、915'与灯950的基体990之间的有利的直接连接。基体990用作灯950的散热体，使得存在从LED朝向基体990的热流。本领域技术人员公知用于灯950的组件的设计的有利的材料，使得在下文对此不做探讨。

这样，同样示出了不同LED-光学器件对的光束及其不同的倾斜角和倾斜方向。即使这一点从图9和10中也不是明显可见，所示出的光束轴线中的一些光束轴线也成对地彼此偏斜，使得这些光束轴线不在灯950前方的空间中相交。

相应的光学器件的结构可因不同的LED-光学器件对而异。

附图标记清单

100、600、600'、900、900' 照明单元

110、110'、110''、610、610' LED组

112、112'、112''、412、812、812' LED

115、415、615、615'、815、915、915' 电路板

116 迎角

120、120'、320、420、520、620、620'、720、920、920' LED-光学器件对

122、122'、122''、322、422、522、622、622' 光学器件

124、124'、124''、724、824、824'、924 光束轴线

125、825、925、925' 倾斜角

150、650、950 灯

155 用于照明单元的容纳部

160 灯轴线

328、428、528 光学器件的结构

340、440、540 固定机构

342 接触销

344 插槽

417 固定板

419 玻璃纤维

423 镜面壁

442 环形部分

444 凹槽

470 光学输出

580 调节单元

627、727、827、827' 927 倾斜方向

611 LED子组

665 把手

690 控制单元

775 光场

777 鞍形区域

779 光场距离

884、884' 极角

888 方位角

921 没有倾斜角的LED-光学器件对

975 板倾斜角

980 剖面线

990 灯的基体

Claims (20)

1.一种用于医用灯（150）的具有多个LED组（110、110'、110''）的照明单元（100），其中所述多个LED组（110、110'、110''）与共同的平面电路板（115）连接，

其中来自所述多个组（110、110'、110''）的至少一个组（110、110'）中的每个LED（112）都分配有相应的周围光学器件（122、122'），通过所述光学器件形成相应的LED-光学器件对（120、120'），

其中相应的光学器件（122、122'）基于其结构（328）来指定所述LED-光学器件对（120、120'）的辐射光束的中央光束轴线（124、124'）朝着相应的LED-光学器件对（120、620）的倾斜方向（627）的倾斜角（125），其中相应的光学器件（122、122'）的倾斜方向（627）被规定为使得来自至少一个LED组（110、110'）的LED-光学器件对（120、120'）的辐射光束的相应的光束轴线（124、124'）至少部分地彼此成对地偏斜。

2.根据权利要求1所述的照明单元（100），其中所述LED-光学器件对（120、120'）的彼此成对地偏斜的光束轴线（124、124'）具有分别成对地不同的倾斜方向（627）。

3.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中来自至少一个LED组（110、110'）的每个LED（112、112'）都分配有相同地设计的光学器件（122、122'）。

4.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中来自所述至少一个组（110、110'）中的至少一个LED（112、112'）分配有至少一个其它的LED，所述至少一个其它的LED与所述至少一个LED形成LED簇（412），所述LED簇与所分配的光学器件（122、122'）一起产生具有光束轴线（124、124'）的共同光束。

5.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中可规定的倾斜方向（627）是绕着在相应的LED（112、112'）的固定平面内的取向角的取向，所述LED-光学器件对（120、120'）的倾斜角（125）朝着所述取向角的方向取向。

6.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中所述倾斜方向（627）能通过固定机构（340）来规定，而且其中所述固定机构（340）通过光学器件（322）的能经由 相对应的接触销（342）不连续调整的支承来允许对所述倾斜方向（627）的可靠规定。

7.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中所述倾斜方向（627）能通过固定机构（440）来规定，而且其中所述固定机构（440）分别包括光学器件（422）的可旋转的支承。

8.根据权利要求7所述的照明单元（100），其中所述可旋转的支承是光学器件（422）在共同的电路板（415）上的可旋转的支承。

9.根据权利要求1或2所述的照明单元（100），其中至少一个光学器件（522）的倾斜方向（627）和/或倾斜角（125）的数值可调。

10.根据权利要求9所述的照明单元（100），其中所述至少一个光学器件（522）的倾斜方向（627）和/或倾斜角（125）的数值机械或电可调。

11.一种灯（150），所述灯包括至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的照明单元（100），其中所述灯（150）具有中心灯轴线（160），而且其中在垂直于灯轴线（160）的平面内在距所述灯（150）的光场距离（779）内通过至少一个照明单元（100）的光来产生所述灯（150）的光场（775）。

12.根据权利要求11所述的灯（150），其中所述灯是医用灯。

13.根据权利要求11所述的灯（150），其中所述LED-光学器件对（120、120'）的多条光束轴线（124、124'）被设计成相对于所述灯轴线（160）偏斜。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），所述灯包括多个相同地设计的根据权利要求1至10中任一项所述的照明单元（600）。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），所述灯包括多个根据权利要求1至10中任一项所述的照明单元（600），其中所述照明单元（600）关于所述灯轴线（160）旋转对称地布置。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），所述灯包括多个根据权利要求1至10中任一项所述的照明单元（600、600'），其中相应的照明单元（600）的LED-光学器件对（620）布置在与另一照明单元（600'）的平面电路板（615）不同的平面电路板（615'）上。

17.根据权利要求16所述的灯（650），其中所述灯（650）的照明单元（600、600'）的至少两个不同的电路板（615、615'）彼此倾斜板倾斜角（975）。

18.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），其中所述灯（650）包括至少两个不同的光学器件（622、622'），所述至少两个不同的光学器件至少在通过相应的光学器件（622、622'）指定的倾斜角（125）方面有所不同。

19.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），其中具有与所述灯轴线（160）的相同距离的LED-光学器件对（620）具有相应的光束轴线（724），所述光束轴线与从相应的LED（112）的位置到所述灯轴线（160）的铅垂线形成具有基本上相同的数值的角度。

20.根据权利要求11至13中任一项所述的灯（650），所述灯包括控制单元（690），所述控制单元被设计为将来自至少一个照明单元（600）中的至少一个LED组（610）中的至少一个LED子组（611）与来自相对应的LED组（610）中的所述子组（611）之外的其它LED（112）分开地操控。

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