CN1661273A - 手术灯 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

一种手术灯(1)，包括：至少一个白色照明装置和几个彩色照明装置，用于照明做手术的区域。提供光通量变暗装置和控制装置以控制变暗期间有恒定的色温或恒定的彩色重现。可以消除手术灯变暗期间因色温变化或彩色重现变化带来的缺点。

Description

手术灯
技术领域
本发明涉及DE 198 38 627 A1中公开的手术灯。
背景技术
变暗手术灯或医疗灯以防止外科医生因不同组织颜色而变盲。薄皮肤和白色脂肪组织产生高的反射。红色组织吸收大量的光，从而呈现较暗的颜色。变暗还可用于补偿外科医生的眼疲劳。手术是从变暗的光开始。随着手术过程中灵敏度的下降，光储备可以补偿疲劳的眼睛。
外科医生需要有光技术性质的灯，它与亮度无关并尽可能保持恒定以确保被照明物体的自然视觉和最佳评定。
主要是卤素灯或气体放电灯以及LED用作医疗灯的照明装置。然而，所有这些照明装置都有这样的性质，光的色温随电路/电子变暗发生很大的变化。
人眼习惯于日光。人的视觉调整到适应于日光。人眼最适合于在日光下辨别轮廓并能够区别颜色和识别运动。
因此，理想的是，在手术室中产生与日光相似的条件。外科医生需要类似于日光的强光。此外，手术区既不反射光也不吸收光。
每种颜色的印象是由光的频谱分布确定。频谱分布可以与色温相联系。例如，日光的色温为5600Kelvin。从文献中知道，按照Kruithoff舒服曲线，色温必须与照度匹配以提供舒服的照明条件。色温约为4500Kelvin的白光有高的照度(＞100,000Lux)，人们建议这种白光作为手术室中的光。
利用常规的彩色转换滤光片，可以得到理想的色温。代替使用彩色转换滤光片，常规的方法是可以添加彩色光到白光中以修正色温。
发明内容
本申请人的任务是改进手术照明的技术特征，消除因手术灯变暗引起色温变化和彩色重现变化有关的缺点，并能够调整色温和彩色重现以保持恒定的亮度。
按照权利要求1的手术灯实现这个目的。例如，通过添加由彩色LED产生的彩色光，可以产生有可调整光技术数据的混合光。变暗的电参数可以存储在控制电路(例如，特性曲线图，特性线)，因此，在亮度连续变化的情况下，预选的色温和彩色重现可以保持恒定。
与相应传感器联系的控制装置可以调整，监测，和重新调整所需的色温和/或彩色重现并保持这些常数在预定的亮度上。
具体地说，控制装置能使外科医生可以在手术区上产生与他个人要求匹配的照明条件。与色温或彩色重现有关，可以突出手术区内的各种组织结构或组织特征。
通过机械和/或光学装置可以实现变暗。通过提供给LED的电流和/或电压变化可以产生变暗效应。或者，遮光板，透镜，或滤光片可以移入到光程中以改变暗通量。在机械方式变暗期间，色温或彩色重现可以保持恒定。
附图说明
附图表示本发明一个优选实施例的示意图，以下参照附图解释这个优选实施例。
图1表示手术灯；
图2表示按照图1所示手术灯的几个光模块；
图3表示图2所示光模块的详细结构；
图4表示具有恒定色温和彩色重现的波长谱；
图5a，5b，5c表示调整色温和亮度之后的波长谱。
具体实施方式
手术灯1(图1)的侧视图说明它的基本常规结构。手术灯1包括：内部空间含照明装置(图1中未画出)的灯体2。灯体2安装到楼房的天花板或墙壁或移动单元的稳定支架，使它可以绕图1中没有完全画出的枢杆旋转。枢杆是由几个经接头互连的部件构成。在图1中仅仅画出枢杆的部件4，该部件牢固地连接到手术灯1。所以，手术灯1可以沿X，Y和Z方向作三维移动和旋转。安装到灯体2的手柄3允许手术灯定位在手术台之上的任何位置。手柄3可拆卸地设置在手术灯的底侧5。光发射到底侧5以照明做手术的区域。
图2表示各个光模块6a至6g几乎无缝地连接在一起形成光源。按照本发明无缝的意思是，各个光模块6a至6g之间的过渡对于光学性质基本没有影响，具体地说，对于沿手术区方向发射的光没有影响。产生的光可以理解为一个单元，尽管光源是由几个光模块6a至6g构成。每个光模块6a至6g包含多个单独的LED，例如，10至50个LED，在光技术上具有类似于大反射镜灯的优点，因此，通过光的大表面发射从理论上得到最佳的消除阴影。每个光模块6a至6g可以完全地照明它的手术区。光模块6a至6g产生的光是用光束7的虚线表示，它产生照明区8。照明区8是手术台上被照明的表面。光模块6a至6g可以组合成各种不同的整体模块作为光源，通过与其他光模块的任意组合可以改变照明区的尺寸，亮度和照明区8的形状。
单个光模块，例如，图3所示的光模块6a，每个光模块包含外壳9，它有与相邻光模块6b至6g的机械和/或电路或电子连接元件或连接器。光模块6a至6g具有这样的形状，它们可以放置在典型半径为1000mm的球面上而没有形成间隙。为此目的，光模块6a至6g是六角形。当它们连接在一起时，产生蜂窝式结构或多面体结构的类型。面向手术区的光模块6a至6g表面不必是平坦表面，而可以略微呈凹形以再现球面的曲率。每个光模块6a至6g的光轴大致面向球面的焦点。
通过连接不同设置角的模块，可以产生不同的照明区形状。为此目的，还可以利用中间元件。大约10至50个LED均匀地分布在每个光模块6a至6g周围，在图3中仅仅画出三个LED，它们的参考数字标记为10a至10c。通过光的平面发射优化形成的阴影。为此目的，每个几乎点形发光LED是与合适的光学元件相联系，例如，透镜11a至11c(LED光束12a至12c是用虚线表示)。透镜元件11a至11c的形状设计成这样，它们最好填充光模块6a的边缘。透镜元件11a至11c还可以有散布结构，从而使照明区更加均匀。光模块的底侧5可以由透明板覆盖。
各个光模块6a至6g合在一起形成色温约为4500 K和彩色再现指数Ra＞93的光源，从而得到彩色的自然表示，例如，做手术的组织颜色。因此，不但利用产生白光的LED，而且还利用产生彩色光的LED 10a至10c。产生白光的LED在图3中没有用参考数字表示。白光LED的设计类似于彩色LED。发生在仅有白光LED装置中的频谱下降部分地是通过添加彩色光部分得到补偿，例如，青色和蓝色。此外，可以产生精确的彩色混合以改进外科医生的视觉性能。利用白光LED的恒定亮度，通过彩色LED强度的连续变暗，可以不断调整由所有单个光模块6a至6g构成整体模块(完整光源)产生混合光的色温和彩色重现。可以连续地调整彩色LED 10a至10c的光通量强度。理想的是，通过所有LED的匹配强度控制，我们能够保持总的照明强度恒定。
LED 10a至10c经电流线13a至13c和14连接到控制装置15，控制装置15允许电路方式变暗LED的光通量。电路方式变暗彩色LED 10a至10c使色温和/或彩色重现发生变化。
4500K色温的基本设定是预置的，在接通手术灯时自动产生这种色温。
通过连续地变暗白色和附加彩色照明装置的强度，可以不断调整混合光的亮度，色温和彩色重现。我们需要得到有可变色温或彩色重现的恒定亮度，或需要有恒定色温或彩色重现的变暗状态。
在变暗期间，白色和彩色照明装置改变发射光的色温，从而改变混合光的色温和彩色重现。
利用手术灯在整个变暗范围内的测量技术，可以检测亮度，色温和彩色重现。白色和彩色照明装置的合适控制参数(例如，电压，电流强度)允许控制各个强度，从而得到恒定的亮度，恒定的色温或恒定的彩色重现。这些参数可以存储为控制装置中的特性线。对于不同的色温或彩色重现指数，不同的特性线记录和存储为特性曲线图。
代替存储特性线/特性曲线图，控制电路可以与传感器耦合以测量亮度，色温和彩色重现。
利用控制装置上的控制面板或键盘，外科医生根据需要可以调整与手术灯有关的不同色温。所需的设置参数可以存储在控制装置的存储器中。外科医生还可以存储他自己选取的设置，还可以在以后改变这些设置。
图4说明光强(I)改变时波长谱(波长λ)没有发生变化。参考数字16描述较高的亮度。参考数字17描述较低的亮度。色温和彩色重现保持不变。
或者，可以调整具有恒定亮度的色温。为此目的，通过改变频谱(波长λ)以改变色温，而同时控制强度使亮度(强度I)保持不变。在图5a所示频谱18的基础上，通过改变波长部分调整不同的色温，得到图5b所示频谱19作为中间步骤。在随后的步骤中，亮度保持恒定，它类似于按照图4的进程(见图5c)，因此，得到频谱20作为所需的最后设置，即，在恒定亮度下变化的色温。
参考数字列表
1 手术灯
2 灯体
3 手柄
4 部件
5 底侧
6a 光模块
6b 光模块
6c 光模块
6d 光模块
6e 光模块
6f 光模块
6g 光模块
7 光束
8 照明区
9 外壳
10a LED
10b LED
10c LED
11a 透镜
11b 透镜
11c 透镜
12a 光束
12b 光束
12c 光束
13a 电流线
13b 电流线
13c 电流线
14 电流线
15 控制装置
16 波长谱
17 波长谱
18 波长谱
19 波长谱
20 波长谱

Claims (11)

1.一种手术灯(1)，包括：至少一个白色照明装置和几个彩色照明装置，用于照明做手术的区域，其中提供光通量变暗装置和控制装置以控制变暗期间有恒定的色温或恒定的彩色重现。
2.按照权利要求1的手术灯，其特征是，当色温变化时，手术灯的亮度保持恒定。
3.按照权利要求1的手术灯，其特征是，白色照明装置是LED。
4.按照权利要求1的手术灯，其特征是，白色照明装置是卤素灯。
5.按照权利要求1的手术灯，其特征是，白色照明装置是气体放电灯。
6.按照权利要求1的手术灯，其特征是，彩色照明装置是LED。
7.按照权利要求1的手术灯，其特征是，彩色照明装置是有彩色滤光片的卤素灯。
8.按照权利要求1的手术灯，其特征是，彩色照明装置是有彩色滤光片的气体放电灯。
9.按照以上权利要求中任何一个的手术灯，其特征是，提供机械变暗装置和/或光学变暗装置。
10.按照以上权利要求中任何一个的手术灯，其特征是，提供电气变暗装置。
11.按照以上权利要求中任何一个的手术灯，其特征是，透镜(11a-11c)用于提供均匀的光发射和聚焦光到照明区。
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