DE102004001183A1

DE102004001183A1 - Lichtquelle auf LED-Basis mit gleichmäßigem Lichtfeld und gut definierten Rändern

Info

Publication number: DE102004001183A1
Application number: DE102004001183A
Authority: DE
Inventors: Ljubisa Montreal Stevanovic; Frank Jakob John Mueller; Dietmar Karl Sundermann; Pingfan Wu
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2004-07-22
Also published as: CN1518139A; JP2004209259A; FR2849687A1; US20040131157A1

Abstract

Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung (100, 150, 170) weist eine LED (102, 152, 172) zur Erzeugung eines Lichtstrahls und einen Reflektor (104, 154, 174) auf, der den Lichtstrahl so konzentriert, dass er eine helle Beleuchtung, ein gleichmäßiges Lichtfeld und einen scharfen Randkontrast erzeugt. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann in einem Röntgenkollimator (204) dazu verwendet werden, die gegenseitige Positionierung eines Patienten (206) und eines Röntgengeräts (200) zu erleichtern, derart, dass ein Röntgenstrahl (212) längs einer definierten Achse (214) und auf ein definiertes Zielgebiet (220) auf dem Patienten (206) geleitet wird. Der Kollimator (204) verfügt über wenigstens ein Hochleistungs-LED-Array (202) zur Erzeugung eines Lichtstrahls und zum Leiten des Lichtstrahls längs der definierten Achse (214), wobei sich der Lichtstrahl von dem LED-Array nach außen zu mit einem Strahlkegelwinkel erweitert und über einen optischen Konzentrator (104, 154, 174), der eine reflektierende Oberfläche aufweist, wobei der Lichtstrahl von dem LED-Array mit einem Strahlkegelwinkel emittiert wird, der durch die reflektierende Oberfläche des optischen Konzentrators definiert ist.

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein eine Lichtquelle auf LED-Basis und Systeme, die eine solche Lichtquelle benutzen. Mehr im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Lichtquelle auf LED-Basis, die ein gleichmäßiges Lichtfeld mit gut definierten Rändern mit hohem Kontrast und auf Systeme oder Geräte, die eine solche Lichtquelle verwenden.
Es besteht ein weit verbreitetes Bedürfnis nach Lichtquellen, die ein gleichmäßiges Lichtfeld mit gut definierten Rändern liefern. Eine solche Lichtquelle kann z.B. bei Anwendungen für Kraftfahrzeug- oder Laboratoriumsausrüstungen oder für andere Anwendungen verwendet werden, die ein homogenes Lichtfeld mit gut definierten Rändern erfordern. Als weiteres Beispiel können diese Lichtquellen in verschiedenen medizinischen Systemen, etwa solchen Systemen eingesetzt werden, die unsichtbare, elektromagnetische Strahlung oder Partikelstrahlen erzeugen oder nutzen.
Medizinische Systeme mit unsichtbarer elektromagnetischer Strahlung oder Partikelstrahlen sind heute sowohl für diagnostische als auch für therapeutische Zwecke weit verbreitet. In der Regel muss der Patient sowohl für die Therapie als auch für die Diagnose in eine genau definierte Stellung bezüglich der Bestrahlungsvorrichtung gebracht werden und eine genau begrenzte Bestrahlung empfangen, um eine minimale unerwünschte Bestrahlung des restlichen Körpers sicher zu stellen. Diese Positionierung des Patienten relativ zu der Strahlungsquelle wird durch eine Quelle sichtbaren Lichts sichtbar gemacht, die die Strahlengeometrie der Bestrahlung simuliert.
Insbesondere bei medizinischen Systemen, die Röntgenstrahlen benutzen, begrenzt eine Kollimator genannte Vorrichtung den Röntgenstrahl mittels beweglicher Blenden aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material kegelförmig. Ein solcher Kollimator kann eine sichtbare Lichtquelle enthalten, um die jeweilige Position des Röntgenstrahls bezüglich des Patienten sichtbar anzuzeigen, so dass die Röntgenstrahlen auf das zweckentsprechende Diagnose- oder Behandlungsgebiet des Patienten projiziert werden. Zur genauen Darstellung des Belichtungsbereiches bei jedem Abstand von dem Kollimator müssen die Lichtstrahlen mit den Röntgenstrahlen zusammenfallen. Da die Licht- und die Röntgenstrahlenquelle voneinander verschiedene Einheiten sind, können sie nicht physikalisch zusammenfallen, und deshalb wird die Lichtquelle seitlich des Röntgenstrahls in dem gleichen optischen Abstand von dem Ziel wie die Röntgenstrahlquelle angeordnet. Ein für Röntgenstrahlen gut durchlässiger optischer Spiegel wird auf die Achse des Röntgenstrahls zentriert und in gleichem Abstand von der Licht- und der Röntgenstrahlquelle angeordnet. Der Spiegel ist um einen Winkel gekippt, um den Lichtstrahl so zu reflektieren, dass er mit dem Röntgenstrahl zusammenfällt. Eine präzise Ausrichtung der Lichtquelle und des Winkels des Spiegels sind notwendig, um die Überlappung des Lichtstrahls und des Röntgenstrahls zu erreichen. Es gibt noch mehrere zusätzliche Anforderungen bezüglich der Lichtquelle. Sie muss billig sein, eine große Helligkeit aufweisen, gut definierte Lichtfeldränder (guten Kontrast) aufweisen und eine lange Nutzungsdauer haben.
Die Mehrzahl der Röntgenstrahlkollimatoren und anderer Lichtquellen in medizinischen Systemen verwenden als Visierlicht Niedervolthalogenprojektorlampen (z.B. 12 V/150 W). Diese Lampen liefern wegen ihrer kleinen Wendelgröße eine ausreichende Lichtabgabe und einen genügenden Randkontrast. Wegen der naturbedingten Abwägung der Lichtabgabe mit der Lebensdauer der Wendel haben die Halogenprojektorlampen jedoch eine verhältnismäßig kurze Nutzungsdauer, die typischerweise lediglich einige 100 Betriebsstunden beträgt. Dies ergibt Nachteile bei der Anwendung in einem Kollimator, wo ein Lampenaustausch eine genaue optische Ausrichtung der Lampe erforderlich macht, eine Aufgabe, die von einem erfahrenen Service Ingenieur oder Techniker wahrgenommen werden muss. Das führt bei öfterem Lampenaustausch zu unvorhergesehenen Betriebsunterbrechungen und zu einem Arbeitskostenaufwand.
Zusammenfassung der Erfindung
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung geschaffen, die eine LED (Leucht oder Lumineszenzdiode) zur Erzeugung eines Lichtstrahls und eine reflektierende Fläche aufweist, die den Lichtstrahl so bündelt, dass eine helle Beleuchtung, ein gleichmäßiges Lichtfeld und ein scharfer Randkontrast erzielt werden.
Als ein Beispiel und unter einem zweiten Aspekt der Erfindung kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung bei einem Röntgenstrahlkollimator dazu verwendet werden, die Positionierung eines Patienten und eines Röntgengeräts relativ zueinander zu erleichtern, sodass ein Röntgenstrahl von dem Röntgengerät längs einer definierten Achse und auf ein spezielles Zielgebiet auf dem Patienten ausgerichtet wird. Die Lichtquelle des Kollimators weist wenigstens ein LED-Array hoher Energie, einen optischen Konzentrator und einen Spiegel auf. Der Lichtstrahl wird von dem LED-Array unter einem Strahlkegelwinkel emittiert, der von der reflektierenden Fläche des optischen Konzentrators definiert ist.
Die LED-Lichtquelle hat mit Vorzug eine Nennnutzungsdauer die länger ist als die Nutzungsdauer des Kollimators (z.B. 50.000 Betriebsstunden), eine Intensität von mehr als 200 Lux in einem Abstand von 100 cm von der Quelle, und die LED-Lichtquelle passt in einen Bereich von 2 × 2 mm. Außerdem erweitert sich bei der bevorzugten Ausführungsform der Lichtstrahl von der LED-Quelle nach außen mit einem Strahlelkegelwinkel von größer 45°, wobei der optische Konzentrator den Strahlkegelwinkel auf etwa 35 bis 40° bündelt. Diese Ausführungsform weist mit Vorzug eine Röntgenstrahl absorbierende Blende auf, die etwa in ein fünftel des Abstandes von der Lichtquelle zu dem Bildrezeptor angeordnet ist, um einen guten Lichtfeldrandkontrast zu ergeben.
Die vorliegende Erfindung kann zweckmäßigerweise dazu verwendet werden, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtabgabe und einem Randkontrast ähnlich dem was mit einer 150 W Halogenlampe erreicht wird zu entwickeln, wobei sie aber eine wesentlich längere Nutzungsdauer aufweist und deutlich weniger Energie verbraucht. Der Einsatz einer Leit- oder Visierlampe mit einer Nennnutzungsdauer die länger ist als die Nutzungsdauer des Systems, in das sie eingefügt ist, bspw. eines medizinischen Kollimators, hat eine erhebliche Bedeutung. Sie beseitigt Stillstandszeiten des Systems und den damit zusammenhängenden Kostenaufwand, die von einem Lampenaustausch an Ort und Stelle herrühren. Außerdem vereinfacht sie die mechanische Konstruktion des Systems (Kollimators), da sie Vorkehrungen für einen leichten Lampenzugang und für eine einfache Lampenausrichtung entfallen lässt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 veranschaulicht eine erfindungsgemäße LED-Beleuchtungsvorrichtung;
2 veranschaulicht eine von der Vorrichtung nach 1 beleuchtete Fläche;
3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beleuchtungsintensität über eine von der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 beleuchtete Fläche;
4 veranschaulicht einen Rand einer von der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 beleuchteten Fläche;
5 veranschaulicht ein LED-Array, das bei der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 verwendet werden kann;
6 veranschaulicht eine LED-Vorrichtung mit dem Array nach 5;
7 veranschaulicht das Ausgangsspektrum des LED-Arrays nach 5 als Funktion der Intensität über der Wellenlänge;
8 veranschaulicht eine alternative erfindungsgemäße LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
9, 10, 11 entsprechen jeweils den 2, 3, 4 und veranschaulichen die Lichtabgabe der LED-Beleuchtungsvorrichtung nach 8;
12 veranschaulicht eine weitere erfindungsgemäße LED-Lichtquelle;
13, 14, 15 entsprechen jeweils den 2, 3, 4 und veranschaulichen die Lichtabgabe der LED-Beleuchtungsvorrichtung nach 12;
16 veranschaulicht schematisch ein Röntgenstrahlsystem mit einem Kolimator gemäß der Erfindung;
17 ist eine schematische Darstellung einer Röntgenstrahl-Kolimatorbeleuchtung unter Verwirklichung der vorliegenden Erfindung und bei Verwendung in dem Röntgenstrahlsystem nach 16;
18 veranschaulicht eine alternative LED-Beleuchtungseinrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Lichtquelle geschaffen, die eine helle Beleuchtung, ein gleichmäßiges Lichtfeld und einen scharfen Randkontrast liefert. Um einen scharfen Randkontrast mit einer Blende in einem gegebenen Abstand von der Quelle zu erzielen, muss die Größe der Lichtquelle klein sein.
Es gibt verschiedene optische Konstruktionen, um den LED-Lichtstrahl auf den jeweils gewünschten Kegelwinkel zu bündeln. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 verfügt über eine LED 102 zur Erzeugung eines Lichtstrahls, über eine Blende 104, die den Lichtstrahl zur Erzielung einer hellen Beleuchtung, eines gleichmäßigen Lichtfelds und eines scharfen Randkontrasts konzentriert. Bei der Vorrichtung 100 weist die Blende 104 die Gestalt eines parabolischen Verbundkontraktors (CPC) auf; und bei dieser Vorrichtung ist der CPC 104 unmittelbar über dem Chip (die) angeordnet. Der Kontraktor weist an seinem linken und rechten Ende jeweils eine kreisförmig gestaltete Öffnung auf, wobei der Radius der Öffnung am linken Ende (R1) 1,5mm und der Radius am rechten Ende (R2) 4,5 mm beträgt. Die Länge (L) des Kontraktors beträgt 15 mm und der Kegelwinkel („Winkel") des von dem Kontraktor (FWHM) emittierten Lichts beträgt 17,7°.
Außerdem betragen der durchschnittliche Ausleuchtungswirkungsgrad 39,5°, die Beleuchtungsstärke im Mittelpunkt jedes Quadranten 182,2 Lux, die minimale Beleuchtungsstärke 136 Lux und die maximale Beleuchtungsstärke 195 Lux.
2 veranschaulicht das Beleuchtungsbild auf dem Ziel von dem LED-Chip 102 und gebündelt durch den integrierten PCT-Kegel 104. Das Lichtfeld 110 ist, wie das Diagramm 112 zeigt, gleichmäßig, so dass das Verhältnis zwischen der geringsten Beleuchtungsstärke und der höchsten Beleuchtungsstärke etwa 62° beträgt. Der Kegel weist eine Austrittspupille von 7 mm Durchmesser auf. Der Ausleuchtungswirkungsgrad von dem LED-Chip zu dem 1 m entfernten 0,5 × 0,5 m Ziel liegt über 35%. Die 3, 4 veranschaulichen den mit der Vorrichtung 100 erzielten scharfen Randkontrast. Bei der Vorrichtung 100 beträgt der durchschnittliche Randkontrast (3 mm unterhalb der Mittellinie und 3 mm oberhalb der Mittellinie) 1,5, der Bereich von 10% bis 90% längs des Randes 140 beträgt 30 mm und der Randabfall 116 beträgt 4,79 Lux pro mm. 5 gibt ein zum Einsatz in der Vorrichtung 100 geeignetes LED-Array 120 wieder, das aus vier 1 mm² LEDs auf einem einzigen Substrat besteht. 6 veranschaulicht das LED-Array 120 in einem Modul 122 mit einer integrierten Linse. Der Leuchtfluss (Lichtstrom) des Moduls mit 5 W Eingangsleistung beträgt 120 lm bei einem Strahlwinkel von 120° FWHM. 7 veranschaulicht das sichtbare Ausgangsspektrum 124 des LED Arrays 120.
8 veranschaulicht eine andere alternative LED-Beleuchtungsvorrichtung 150, die eine LED 152 und einen Reflektor (CPC) 154 aufweist, während die 9 bis 11 die Ausgangsbeleuchtungsintensität der Vorrichtung 150 darstellen. Das LED-Chip 152 ist in eine integrierten Linse 156, die im Handel erhältlich ist, eingepackt. Das von der Packung beleuchtete Lichtfeld kann aber zu schwach sein, um heute bei medizinischen oder anderen Anwendungen verwendet zu werden. Deshalb ist auf der Oberseite der LED integrierten Linsenpackung ein CPC-Kegel 154 ausgebildet, um den Strahl zu bündeln. Die Austrittspupille des außen liegenden CPC-Kegels beträgt etwa 15 mm. 9 veranschaulicht eine von der Vorrichtung 150 beleuchtete Fläche 156, wobei ein Diagramm 160 zeigt wie sich die Beleuchtungsintensität über diese Fläche ändert. Bei dieser Ausführungsform liegt der CPC 154 über der Chippackung 152, R1 = 3,2 mm, R2 = 7,5 mm, der Winkel = 150° und L = 10 mm. Außerdem beträgt der durchschnittliche Ausleuchtungswirkungsgrad 37,2%, die Beleuchtungsstärke im Mittelpunkt des Quadranten beträgt 167 Lux, die minimale Beleuchtungsstärke beträgt 108 Lux und die maximale Beleuchtungsstärke beträgt 203 Lux. Bei der Ausführungsform 150 beträgt der durchschnittliche Randkontrast (3 mm unterhalb der Mittellinie und 3 mm oberhalb der Mittellinie) 1,458, der Bereich von 10% bis 90% längs des Randes 162 beträgt 38 mm und der Randabfall 164 beträgt 4,17 Lux pro mm.
12 veranschaulicht eine dritte erfindungsgemäße Konstruktion 170, die ähnlich der zweiten Konstruktion 150 ist, wobei jedoch der TIR-Kegel 174 eine elliptische Gestalt aufweist. Die Austrittspupille des außenliegenden elliptischen Kegels beträgt ebenfalls 15 mm. Verglichen mit den beiden vorstehenden Konstruktionen 104, 154 weist der Kegel 174 einen besseren Randkontrast auf. Die 13 bis 15 veranschaulichen die Ausgangsbeleuchtungsintensität der Vorrichtung 170. Die Konstruktion 170 ist ähnlich der in 8 dargestellten Konstruktion 150, wobei jedoch der TIR-Kegel 174 eine elliptische Gestalt aufweist. 13 zeigt eine von der Vorrichtung 170 beleuchtete Fläche 172, während das Diagramm 174 angibt, wie sich die Beleuchtungsintensität über diese Fläche ändert. Die Vorrichtung 170 weist eine LED 172 und einen TIR-Kegel 174 auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Blende 174 ein elliptischer Kegel über dem Chippacken 172, R1 = 3,2 mm, R2 = 7 mm und L = 10 mm. Der durchschnittliche Ausleuchtungswirkungsgrad beträgt 37,2. Die Beleuchtungsstärke im Mittelpunkt jedes Quadranten beträgt 169,14 Lux, die minimale Beleuchtungsstärke beträgt 125,13 Lux und die maximale Beleuchtungsstärke beträgt 194,68 Lux. Bei der Ausführungsform 170 beträgt der durchschnittliche Randkontrast (3 mm unterhalb der Mittellinie und 3 mm oberhalb der Mittellinie) 1,923, der Bereich von 10% bis 90% längs des Randes 182 beträgt 19 mm und der Randabfall 184 beträgt 7,713 Lux pro mm.
Als ein Beispiel dafür, wie die Erfindung bei medizinischen Röntgensystemen angewandt werden kann, veranschaulicht 6 in allgemeiner Weise ein Röntgengerät 200, das eine Lichtquelle 202 auf LED-Basis in einem Kollimator 204 aufweist. Ein zu behandelnder oder zu untersuchender Patient 206 ist neben dem Gerät 200 positioniert und eine Röntgenstrahlenquelle 210 projiziert einen Strahl 212 einer Röntgenstrahlung längs einer Achse 214 von einem Brennfleck 216 auf ein Behandlungsgebiet 220 des Patienten. Der Strahl der Strahlung kann aus einer Elektronenstrahlung (z.B. Radiotherapie) oder Photonenstrahlung bestehen. Das Röntgengerät 200 kann auf einer (nicht dargestellten) Gantry gelagert sein, die es erlaubt das Gerät um eine horizontale Achse zu verschwenken oder in Umlauf zu versetzen, wodurch die Röntgenstrahlen auf verschiedene Bereiche des Patienten gerichtet werden können.
Ein Strahl 230 sichtbaren Lichtes aus der Quelle 202 wird längs der Achse 214 projiziert, wobei ein Bediener die Möglichkeit hat, diese Achse und die Abmessungen des längs dieser Achse projizierten Strahles nicht-intrusiv einzustellen. Beim Umschalten des Systems 200 auf den Betriebsmodus wird das sichtbare Licht durch den Röntgenstrahl 212 ersetzt. Bleiblenden 234 begrenzen oder kollimieren den Lichtstrahl 230 und den Röntgenstrahl 212 auf das Behandlungsgebiet 24.
17 veranschaulicht die Beleuchtungseinrichtung 240, die Teil eines Kollimators 204 ist, der mit Vorzug in dem Röntgenstrahlsystem 202 dazu verwendet wird, die Grundeinstellung des Röntgengeräts 200 vorzunehmen. In der Regel weist der Kollimator 204 wenigstens ein Hochleistungs-LED-Array 242 und einen optischen Konzentrator 244 auf, um den Strahl mit dem jeweils gewünschten Kegelwinkel zu bündeln. Auch muss bei der bevorzugten Ausführungsform die Größe des LED-Arrays 242 so klein sein, dass es in einen Kreis oder ein im Quadrat mit einer Fläche von weniger als 2 × 2 mm² passt. Für allgemeinere Anwendungsfälle braucht die Blende nicht röntgenstrahlabsorbierend zu sein; für viele Nicht-Röntgenstrahlanwendungen braucht sie nur lichtabsorbierend zu sein.
Die Verwendung einer lokalisierten Lampe mit einer Nennnutzungsdauer die länger ist als die Nutzungsdauer des Kollimators, birgt einen wesentlichen Vorteil in sich. Sie beseitigt Systemstillstandszeiten und damit verbundenen Arbeitskostenaufwand, die durch einen Lampenaustausch an Ort und Stelle bedingt wären. Außerdem vereinfacht sie die mechanische Konstruktion des Kollimators, weil sie die Notwendigkeit entfallen lässt, Vorkehrungen für einen leichten Lampenzugang und eine einfache Lampenausrichtung zu treffen.
18 veranschaulicht eine alternative LED-Beleuchtungseinrichtung 260, die Teil des Kollimators 204 sein kann. Allgemein gesehen, weist die LED-Beleuchtungseinrichtung 260 wenigstens ein LED-Array 262 hoher Ausgangsleistung mit engem Strahlwinkel und einer oder mehreren Linsen 264 auf. Das LED-Array erzeugt einen Lichtstrom 266, wobei dieser Lichtstrom vorzugsweise eine Helligkeit von wenigstens 200 Lux in einem Abstand von 100 cm von der Quelle aufweist. Die Größe des LED-Arrays 262 sollte mit Vorzug so klein sein, dass es in einen Kreis oder ein Quadrat mit einer Fläche von weniger als 300 mm² passt. Jedes LED 262 muss einen engen Strahlwinkel (kleiner als 15° Kegel) aufweisen. Unter Verwendung einer optischen Linse oder von optischen Linsen 264 wird der Strahl 266 zur Beleuchtung des Zielbereichs 220 des Patienten 206 auf den jeweils gewünschten Kegelwinkel (35°–45°) aufgeweitet. Die Optik des Kollimators 260 trägt auch dazu bei, die Größe der virtuellen LED-Quelle 260 zu verkleinern, wodurch sich ein wesentlich besserer Randkontrast in dem Patientenzielbereich ergibt.
Wenngleich die hier beschriebene Erfindung offensichtlich besonders dazu ausgelegt ist, die eingangs genannten Aufgaben zu lösen, so versteht sich doch, dass von einem Fachmann zahlreiche Abwandlungen und verschiedene Ausführungsformen angegeben werden können, weshalb die beigefügten Patentansprüche alle derartige Abwandlungen und Ausführungs formen umfassen, die in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.

100: Beleuchtungsvorrichtung
102: LED
104: Blende
106: parabolischer Konzentrator
110: Beleuchtungsfläche
112: Beleuchtungsintensitätsdiagramm
114: Rand der Beleuchtungsfläche
120: LED-Array
122: LED-Modul
124: Diagramm
150: Beleuchtungsvorrichtungen
152: LED
154: CPC
156: Linse
158: Beleuchtungsfläche
160: Beleuchtungsintensitätsdiagramm
162: Rand der Beleuchtungsfläche
164: Beleuchtungsdiagramm
170: Beleuchtungsvorrichtung
172: LED
174: elliptischer Kegel
178: Beleuchtungsfläche
180: Beleuchtungsintensitätsdiagramm
182: Rand der Beleuchtungsfläche
200: Röntgengerät
202: Lichtquelle
204: Kollimator
206: Patient
210: Röntgenstrahlquelle
212: Röntgenstrahl
214: Achse
216: Brennfleck des Röntgenstrahls
220: Behandlungsbereich
234: Bleiblenden
240: Kollimator
242: LED
260: LED-Beleuchtungseinrichtung
262: LED-Array
264: Linse
266: Lichtstrahl
270: virtuelle LED-Quelle

Claims

LED-Beleuchtungsvorrichtung (100, 150, 170), die aufweist: – eine LED (102, 152, 172) zur Erzeugung eines Lichtstrahls; und – einen Reflektor (104, 154, 174), der den Lichtstrahl derart bündelt, dass er eine helle Beleuchtung, ein gleichmäßiges Lichtfeld und einen scharfen Randkontrast ergibt.
LED-Beleuchtungsvorrichtung (100, 150) nach Anspruch 1, bei der die LED (102, 152) in einem als parabolischer Konzentrator (CPC) geformtem Verbundkegel (106, 154) eingebettet ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung (100, 150) nach Anspruch 1, bei der ein außenliegender als parabolischer Konzentrator (CPC) geformter Verbundkegel (102, 152) das Licht von der LED auf einen jeweils gewünschten Kegelwinkel bündelt.
Lichtquelle auf LED-Basis in einem Röntgenkollimator (204) zur Erleichterung der gegenseitigen Positionierung eines Patienten (206) und eines Röntgengeräts (200) derart, dass ein Röntgenstrahl (212) von dem Röntgengerät längs einer definierten Achse (240) und auf ein definiertes Zielgebiet (220) auf dem Patienten gerichtet ist, wobei der Kollimator (204) aufweist: – wenigstens ein Hochleistungs-LED-Array (242) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (230) und zur Leitung des Lichtstrahls längs der definierten Achse (214), wobei der Lichtstrahl sich von dem LED-Array aus nach außen zu unter einem Strahlkegelwinkel erweitert; und – einen optischen Konzentrator (104, 154, 174) mit einer reflektierenden Oberfläche, wobei der Lichtstrahl von dem LED-Array unter einem Strahlkegelwinkel emittiert wird, der durch die reflektierende Oberfläche des optischen Konzentrators bestimmt ist.
Kollimator (204) nach Anspruch 5, bei dem der Lichtstrahl von dem LED-Array (242) nach außen emittiert wird.
Verfahren zur gegenseitigen Positionierung eines Röntgengeräts (200) und eines Patienten (206), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Versehen des Röntgengeräts (200) mit einem LED-Array (262) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (266) und zur Leitung des Lichtstrahls längs einer vorgegebenen Achse, wobei der Lichtstrahl sich von dem LED-Array nach außen zu unter einem Strahlkegelwinkel erweitert; – Positionieren einer Linse (264) in den Weg des Lichtstrahls, um den Strahlkegelwinkel nach außen zu zu erweitern; – gegenseitiges Positionieren des Patienten (206) und des Röntgengeräts (200) derart, dass der Lichtstrahl auf ein definiertes Zielgebiet (220) des Patienten auftrifft; und – Verwenden des Röntgengeräts (200) zur Erzeugung eines Röntgenstrahls (212) und zur Leitung des Röntgenstrahls längs der vorgegebenen Achse (260) und auf das definierten Zielgebiet (220) des Patienten (206).
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Lichtstrahl (266) sich von dem LED-Array (202) nach außen zu mit einem Strahlkegelwinkel zwischen 10° und 15° erweitert; und – die Linse (264) den Strahlkegelwinkel auf etwa 35° erweitert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Lichtstrahl (266) sich von dem LED-Array (262) nach außen zu mit einem Strahlkegelwinkel von im Wesentlichen 15° erweitert; und – die Linse (264) den Strahlkegelwinkel auf im Wesentlichen 36° erweitert.
Röntgengerät (200) das aufweist: einen Strahlgenerator (201) zur Erzeugung eines Röntgenstrahls (202) und zur Leitung des Strahls längs einer vorgegebenen Achse (214); und – einen Kollimator (204) zur Erleichterung der gegenseitigen Positionierung eines Patienten (206) und des Röntgengeräts (200) derart, dass der Röntgenstrahl von dem Röntgengerät auf ein definiertes Zielgebiet (220) auf den Patienten geleitet wird, wobei der Kollimator (204) aufweist: (i) wenigstens ein Hochleistungs-LED-Array (262) zur Erzeugung eines Lichtstrahls und zur Leitung des Lichtstrahls längs der vorgegebenen Achse, wobei der Lichtstrahl sich von dem LED-Array (262) nach außen zu unter einem Strahlkegelwinkel erweitert und (ii) wenigstens eine Linse (172), die in dem Weg des Lichtstrahls angeordnet ist, um den Strahlkegelwinkel zu erweitern.
Röntgengerät (200) nach Anspruch 9, bei dem der Lichtstrahl sich von dem LED-Array (272) nach außen zu mit einem Strahlkegelwinkel zwischen 10° und 15° erweitert; und – die Linse (172) den Strahlkegelwinkel auf im Wesentlichen 35° erweitert.