DE102012201706A1 - Operating light has multiple light emitting diodes for determining illumination of operating field and secondary reflector, which directs light emitted by light emitting diode on to operation field - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a surgical lamp according to the preamble of the main claim.
Operationsleuchten zur Beleuchtung des Operationsfeldes bei chirurgischen Eingriffen sind bekannt. Von solchen Leuchten wird gefordert, dass sie das Operationsfeld gut ausleuchten, und zwar nicht nur an der Oberfläche des Patienten, sondern auch in die Tiefe der bei der Operation gesetzten Wunde. Dies kann erreicht werden, indem zumindest ein zentraler Bereich des Lichtstrahlenbündels auf die Wunde fokussiert wird. Um Bewegungsfreiheit für Ärzte und Mitarbeiter zu ermöglichen, muss die OP-Leuchte hinreichenden Abstand vom Operationsgebiet haben, üblicherweise etwa 1 m, weshalb beträchtliche Lichtstärken benötigt werden. Die Ausleuchtung soll durch Bewegungen der bei der Operation beschäftigten Personen zwischen Leuchte und Operationsgebiet möglichst wenig beeinträchtigt werden. Hierzu ist es üblich, die Leuchten entweder mit einem großen Reflektorspiegel (Monoreflektor, z. B. 70 cm Durchmesser) oder mit mehreren unabhängig voneinander einstellbaren Lichtquellen auszustatten (so genanntes aufgelöstes Lichtsystem). Schließlich soll möglichst wenig Wärme auf das Operationsfeld abgestrahlt werden, um eine Erschwernis für Chirurg und Patient und unerwünschte Konvektion der Umgebungsluft zu vermeiden, durch die Austrocknung und Kontamination der Wunde hervorgerufen werden können. Bei herkömmlichen Leuchten werden daher Spiegel verwendet, die selektiv Licht spiegeln und Wärmestrahlung durchlassen.Operating lights for illuminating the surgical field in surgical procedures are known. Such luminaires are required to illuminate the surgical field well, not only on the surface of the patient, but also in the depth of the surgical wound. This can be achieved by focusing at least a central region of the light beam onto the wound. In order to allow freedom of movement for physicians and staff, the surgical light must be at a sufficient distance from the operating area, usually about 1 m, which requires considerable light intensities. The illumination should be affected as little as possible by movements of persons employed in the operation between the luminaire and the operating area. For this purpose, it is customary to equip the luminaires either with a large reflector mirror (monoreflector, eg 70 cm diameter) or with a plurality of independently adjustable light sources (so-called resolved light system). Finally, as little heat as possible should be radiated onto the operating field in order to avoid aggravation for the surgeon and the patient and undesired convection of the ambient air, which can cause dehydration and contamination of the wound. In conventional luminaires, therefore, mirrors are used which selectively reflect light and transmit heat radiation.
In der letzten Zeit sind für solche Leuchten Licht emittierende Dioden (Leuchtdioden, LED) in Betracht gezogen worden, weil sie im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen, wie Halogen- oder Entladungslampen, einen besseren Wirkungsgrad haben, das heißt im Vergleich zum gewonnenen Licht weniger Wärme erzeugen. LED wurden sowohl in Großspiegelleuchten als auch in Leuchten mit aufgelöstem Lichtsystem eingesetzt. Beispielhaft seien einerseits
Nachteilig dabei ist, dass die Leuchten durch einen solchen Aufbau relativ groß, schwer und auch teuer werden. Daran beteiligt sind sowohl die Einzeloptiken der LED wie auch Einrichtungen zur Wärmeabfuhr. Die Umrüstung auf andere oder neuartige LED wird bei diesem Aufbau sehr aufwändig.The disadvantage here is that the lights are relatively large, heavy and expensive by such a structure. This involves both the individual optics of the LED as well as facilities for heat dissipation. The conversion to other or novel LED is very complex in this structure.
Demgemäß stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Operationsleuchte mit LED vorzuschlagen, die einfacher und kostengünstiger herzustellen ist und eine einfache Umrüstung ermöglicht.Accordingly, the invention has the object to propose a surgical light with LED, which is easier and cheaper to manufacture and allows easy conversion.
Diese Aufgabe wird durch eine Operationsleuchte nach dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by a surgical lamp according to the main claim.
Unter LED-Modul ist hier eine relativ dicht gepackte Anordnung von mehreren LED auf einem gemeinsamen Träger zu verstehen. Durch die dichte Anordnung können hohe Leuchtdichten erreicht werden. Die einzelnen LED können entweder Licht gebündelt oder auch diffus (lambertsch) abstrahlen. Durch die Anordnung auf dem Sekundärreflektor beziehungsweise in einer Ausnehmung im Reflektor ist eine wirksame Kühlung des LED-Moduls möglich. Hierzu wird beispielsweise das LED-Modul Wärme leitend mit dem Reflektor verbunden, der seinerseits aus Wärme leitendem Material besteht und die Wärme verteilt und an die Umgebung, abgibt. Die Ableitung der Wärme kann unterstützt werden, wenn auf der dem LED-Modul gegenüber liegenden Rückseite des Reflektors ein Kühlkörper Wärme leitend befestigt ist. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, das LED-Modul in eine Ausnehmung in der Reflektorfläche einzusetzen und direkt mit einem Kühlkörper zu verbinden. So kann man auch bei LED-Modulen mit hoher Wärmeabgabe eine effektive Kühlung erreichen. Der Kühlkörper kann zusätzlich mit einem fluiden Kühlmittel wie Luft oder Wasser, das zwangsweise bewegt werden kann, weiter gekühlt werden. Schließlich kann auch ein Wärmerohr (heat pipe) zur Wärmeableitung verwendet werden.Under LED module here is a relatively dense arrangement of multiple LED on a common carrier to understand. Due to the dense arrangement high luminance can be achieved. The individual LEDs can either focus light or emit diffuse (lambertsch). The arrangement on the secondary reflector or in a recess in the reflector effective cooling of the LED module is possible. For this purpose, for example, the LED module heat is conductively connected to the reflector, which in turn consists of heat-conducting material and distributes the heat and to the environment, emits. The dissipation of heat can be supported if a heat sink is heat-conductively mounted on the LED module opposite the back of the reflector. A third possibility is to insert the LED module in a recess in the reflector surface and connect directly to a heat sink. So you can achieve effective cooling even with LED modules with high heat output. In addition, the heat sink may be further cooled with a fluid coolant such as air or water that can be forcibly moved. Finally, a heat pipe (heat pipe) can be used for heat dissipation.
Bei dieser Anordnung des LED-Moduls ist der Lichtstrom im Wesentlichen aus dem Reflektor hinaus gerichtet, aber nicht fokussiert. Um eine Fokussierung durch den Sekundärreflektor zu erreichen, ist im Lichtstrom ein Umlenkreflektor angeordnet, der das vom LED-Modul ausgehende Licht zum Sekundärreflektor hin ablenkt. Der Umlenkreflektor ist vorzugsweise hochglänzend und mit einer reflektionsverstärkenden Oberfläche versehen, um Verluste durch Streuung und falsche Reflektion möglichst zu vermeiden. Sekundärreflektor und Umlenkreflektor sind im Allgemeinen rotationssymmetrisch gestaltet und mit ihren Oberflächen so aufeinander abgestimmt, dass sich die gewünschte Ausleuchtung des Operationsgebiets ergibt. Demgemäß kann der Umlenkreflektor die Form eines Kegels haben, es sind aber auch Formen möglich, bei denen die Seitenlinie des Kegels konvex oder konkav gebogen ist. Der Umlenkreflektor kann als Spiegel oder auch mit einer total reflektierenden Fläche nach Art eines Umlenkprismas ausgebildet sein.In this arrangement of the LED module, the luminous flux is directed substantially out of the reflector, but not focused. In order to achieve a focus through the secondary reflector, a deflection reflector is arranged in the luminous flux, which deflects the light emanating from the LED module to the secondary reflector. The deflecting reflector is preferably high-gloss and provided with a reflection-enhancing surface in order to avoid losses due to scattering and false reflection as possible. Secondary reflector and deflecting reflector are generally designed rotationally symmetrical and matched with their surfaces to one another that results in the desired illumination of the surgical field. Accordingly, the deflecting reflector may have the shape of a cone, but shapes are also possible in which the lateral line of the cone is bent convexly or concavely. The deflecting reflector can be designed as a mirror or even with a totally reflecting surface in the manner of a deflecting prism.
Die reflektierenden Flächen des Umlenkreflektors und des Sekundärreflektors können in bekannter Weise facettiert strukturiert sein. The reflecting surfaces of the deflecting reflector and of the secondary reflector can be structured facetted in a known manner.
Für die Ausführung der Erfindung geeignet sind beispielsweise LED-Module der Firma OSRAM GmbH, die unter der Marke PrevaLED Core Light Engines angeboten werden.Suitable for the execution of the invention, for example, LED modules from OSRAM GmbH, which are offered under the brand PrevaLED Core Light Engines.
Eine erfindungsgemäße Operationsleuchte kann auch mit mehreren, beispielsweise zwei bis fünf, LED-Modulen versehen sein. Diese sind dann alle in der Nähe der optischen Achse des Sekundärreflektors angebracht. Wenn auch die Lichtleistung moderner LED-Module für die Ausleuchtung eines Operationsfelds ausreichen mag, bietet die Verwendung mehrerer LED-Module doch weitere Vorteile: Man kann rasch von einer Lichtfarbe (spektralen Zusammensetzung) des Lichts auf eine andere wechseln und es steht immer mindestens ein Modul als sofort einsetzbare Reserve bereit.An operating light according to the invention can also be provided with a plurality, for example two to five, LED modules. These are all then mounted near the optical axis of the secondary reflector. Although the light output of modern LED modules may suffice to illuminate an operating field, using several LED modules offers additional advantages: you can quickly switch from one light color (spectral composition) of the light to another, and there is always at least one module ready as an immediately usable reserve.
Wenn das LED-Modul für eine kegelförmige oder lambertsche Abstrahlung eingerichtet ist, wird zwischen dem Modul und dem Umlenkreflektor zweckmäßig ein optisches System zur Ausrichtung und Weiterleitung des Lichts angeordnet, das hier primäres optisches System genannt wird. Dieses primäre optische System kann beispielsweise einen fokussierenden Reflektor, einen Lichtleiter und/oder eine TIR-Linse umfassen. Der Lichtleiter kann einen Hohlkörper, z. B. ein Rohr, dessen Querschnitt beispielsweise zylindrisch, quadratisch oder rechteckig sein kann, und der sich zur Lichtaustrittsöffnung hin erweitern kann, mit verspiegelter und/oder reflektionsverstärkend ausgeführter innerer Oberfläche und/oder einen Vollkörper mit Totalreflektion an den Seitenwänden umfassen. Eine TIR-Linse kann das gesamte LED-Modul umfassen.When the LED module is arranged for a conical or Lambertian radiation, it is expedient to arrange an optical system for the alignment and transmission of the light, which is called a primary optical system, between the module and the deflection reflector. This primary optical system may comprise, for example, a focusing reflector, a light guide and / or a TIR lens. The light guide can be a hollow body, for. Example, a tube whose cross-section may be cylindrical, square or rectangular, for example, and may extend to the light exit opening, with mirrored and / or reflection enhancing executed inner surface and / or a solid body with total reflection on the side walls. A TIR lens may comprise the entire LED module.
Das primäre optische System ist besonders vorteilhaft, wenn in der Operationsleuchte mehrere LED-Module vorhanden sind. Es kann dann dazu dienen, die Lichtströme zu einem gemeinsamen Lichtstrom zusammenzufassen und auf den Umlenkreflektor zu leiten. Hierzu eignen sich insbesondere verzweigte Lichtleiter.The primary optical system is particularly advantageous if there are several LED modules in the operating light. It can then serve to combine the luminous flux into a common luminous flux and to guide it to the deflecting reflector. Branched optical fibers are particularly suitable for this purpose.
Die Spalte zwischen LED-Modul und primärem optischem System einerseits und diesem und dem Umlenkreflektor andererseits werden bevorzugt möglichst klein gehalten, um zu vermeiden, dass Licht beim Eintritt in das bzw. Austritt aus dem primären optischen System verlorengeht. Bei Lichtleitern können Ein- und Auskopplungsverluste auch dadurch vermindert werden, dass die Ein- bzw. Austrittsflächen geeignet geformt sind, beispielsweise sphärisch konkav oder konvex.The gaps between the LED module and the primary optical system on the one hand and this and the deflection reflector on the other hand are preferably kept as small as possible in order to avoid that light is lost when entering or leaving the primary optical system. In light guides, input and output losses can also be reduced by the fact that the input and output surfaces are suitably shaped, for example, spherical concave or convex.
Um die Fokussierung des Lichts auf dem Operationsfeld zu verändern, beispielsweise zur Anpassung an die Entfernung zwischen Operationsleuchte und Patient, ist der Umlenkreflektor vorteilhaft verschiebbar eingerichtet, und zwar besonders vorteilhaft in der optischen Achse des Sekundärreflektors. Dabei kann es vorteilhaft sein, das primäre optische System längenveränderbar zu gestalten. Beispielsweise kann dies mit einem Lichtleiter realisiert werden, bei dem ein Vollkörper in einem passenden Hohlkörper, z. B. ein Zylinder in einem Rohr, teleskopartig verschiebbar ist.In order to change the focusing of the light on the surgical field, for example, to adapt to the distance between the surgical light and the patient, the deflection reflector is advantageously arranged displaceable, and particularly advantageous in the optical axis of the secondary reflector. It may be advantageous to make the primary optical system variable in length. For example, this can be realized with a light guide in which a solid body in a suitable hollow body, for. B. a cylinder in a tube, is telescopically displaceable.
Der Sekundärreflektor und ggf. auch der Primärreflektor und der Umlenkreflektor können glatte oder auch facettierto spiegelnde Oberflächen haben.The secondary reflector and possibly also the primary reflector and the deflection reflector can have smooth or even facetted surfaces.
Der Sekundärreflektor umfasst vorzugsweise auch eine in der Lichtaustrittsebene angeordnete Abdeckscheibe aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Plexiglas. Diese kann planparallel sein und ist dann an der Fokussierung des Lichts nicht beteiligt. Sie kann aber auch eine Stufenlinse aus konzentrisch angeordneten Prismenringen umfassen. Diese Prismenringe werden vorteilhaft so berechnet und ausgeführt, dass sie das vom Sekundärreflektor reflektierte Licht stets in die Ebene des Operationsgebiets (Bewertungsebene der Leuchte) fokussieren. Eine solche Stufenlinse hat dann im Allgemeinen keinen einheitlichen Brennpunkt für parallel gerichtetes Licht. Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, wenn etwa die äußeren Bereiche der Stufenlinse in die Bewertungsebene und die inneren Bereiche in eine weiter entfernte Ebene fokussieren, weil so die Ausleuchtung tiefer Wunden verbessert wird.The secondary reflector preferably also comprises a cover plate made of a light-transmitting material, for example Plexiglas, arranged in the light exit plane. This can be plane-parallel and is then not involved in the focusing of the light. But it can also include a stepped lens of concentrically arranged prism rings. These prism rings are advantageously calculated and executed in such a way that they always focus the light reflected by the secondary reflector into the plane of the operating area (evaluation plane of the luminaire). Such a stepped lens then generally has no uniform focus for collimated light. Alternatively, it may also be advantageous if the outer regions of the Fresnel lens focus in the evaluation plane and the inner regions in a farther away plane, because the illumination of deep wounds is improved.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mittels der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention will now be explained in more detail by means of embodiments by means of the accompanying drawings. Show it
Die in
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Operationsleuchtesurgical light
- 1111
- LED-ModulLED module
- 1212
- Kühlkörperheatsink
- 13, 13a, 13b13, 13a, 13b
- Umlenkreflektor-deflector
- 1414
- Sekundärreflektorsecondary reflector
- 1616
- Primärreflektorprimary reflector
- 2222
- Lichtleiteroptical fiber
- 3232
- Lichtleiteroptical fiber
- 3333
- Umlenkreflektor-deflector
- 3434
- Vollzylindersolid cylinders
- 3535
- Rohrpipe
- 4444
- Lichtleiteroptical fiber
- 6161
- planparallel Abdeckscheibeplane parallel cover
- 6262
- Stufenlinsefresnel lens
- 6262
- Wundewound
- OGOG
- Operationsgebietarea of operations
- AA
- optische Achseoptical axis
- LL
- Lichtstrahlbeam of light
- PP
- Verschiebungsrichtungshift direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TRILUX MEDICAL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: TRILUX GMBH & CO. KG, 59759 ARNSBERG, DE Effective date: 20141002 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE Effective date: 20141002 Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE Effective date: 20141002 |
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R079 | Amendment of ipc main class |
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R020 | Patent grant now final |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F21V0007040000 Ipc: F21V0007000000 Effective date: 20150223 |
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