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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Beleuchtungseinheit und bezieht sich insbesondere auf eine Operationsleuchte mit Lichtführungsplatte bzw. Lichtführungsplatten, die die Lichtstrahlen zu einer gegebenen Stelle führen und eine lange und kontinuierliche Brennweite erzeugen.
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2. Stand der Technik
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Die Operationsleuchte ist eine sehr wichtige Beleuchtungseinheit, die während chirurgischer Operationen Verwendung findet. Es ist dabei erforderlich, eine angemessene Beleuchtung zu haben, die dem Chirurgen hilft, in den chirurgischen Raum klarer hinein zu sehen und ihm die Unterschiede in den Blutgefäßen und Organen aufzuzeigen. Die Operationsleuchte erfordert eine maximale Schattenreduzierungs-Eigenschaft und unterscheidet sich von üblichen Leuchten. Die herkömmliche Operationsleuchte verwendet eine einzelne Lichtquelle, die eine ungeeignete Beleuchtung bewirkt, wodurch während Operationen Probleme entstehen. Zu derartigen Problemen gehört eine unzureichende Beleuchtung des Operationsfeldes, was dazu beiträgt, dass das Auge des Operateurs ermüdet. Es gibt andere Arten von Operationsleuchten, die mehrere Lichtquellen zusammen mit mehreren Reflektoren oder Linsen verwenden. Die Beleuchtungstiefe des mehrere Lichtquellen aufweisenden Operationslichtes ist jedoch nicht für Beleuchtungen geeignet, die aus großer Entfernung stattfinden, wie sie bei bestimmten chirurgischen Eingriffen erforderlich ist.
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Aus der
US 2003/0235046 A1 ist eine Leuchteinrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bekannt. Die Leuchteinrichtung gemäß der
US 2003/0235046 A1 weist eine Mehrzahl von Lichtquellen auf, die jeweils in Verbindung mit einem optischen Element verwendet werden. Die optischen Elemente weisen einen Körper aus lichtdurchlässigem Material auf, der ferner eine obere Oberfläche, eine Bodenfläche, eine Vorderfläche und eine Mehrzahl von Facetten aufweist. Die Facetten empfangen Licht durch die Vorderfläche und reflektieren das Licht durch die obere Fläche. Es werden Lichtbündel mit paralleler Ausrichtung zueinander emittiert.
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Aus der
DE 601 06 166 T2 ist eine Beleuchtungsanordnung bekannt. Gemäß der
DE 601 06 166 T2 ist eine Lampe vorgesehen, die eine Lichtquelle und eine Linse aufweist. Die Linse weist eine Licht-Eintrittsfläche auf, um Licht von der Lichtquelle in Form eines linseninternen Strahls in die Linse hinein einzubringen, wobei die Licht-Eintrittsfläche sich an einer auswärts gerichteten Kante der Linse befindet. Ferner sind eine axial nach außen gerichtete Licht-Austrittsfläche und eine Linsen-Rückenfläche vorgesehen, welche sich auf der gegenüberliegenden Seite der Linse befindet. Die Linse weist mehr als zwei Speichen auf, welche sich radial von einem gemeinsamen Mittelpunkt erstrecken, wobei diese Speichen reflektierende, abgestufte, durch verbindende Außenflächen mit Abstand angeordnete Stirnflächen aufweisen.
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Aus der
US 2002/0071267 A1 ist ein Lichtkuppler zum Ankuppeln an einen Lichtleiter zur Kraftfahrzeugbeleuchtung bekannt, wie z. B. für Außen- und Innenbeleuchtungsanwendungen. Eine Anzeigevorrichtung verwendet einen Lichtkuppler, der Licht von mindestens einer Lichtquelle empfängt. Der Lichtleiter erstreckt sich von der Lichtquelle mit einer Licht emittierenden Oberfläche und einer Lichtleiteroberfläche gegenüber einer Lichtemissionsfläche. Die Lichtemissionsfläche und eine Lichfführungsfläche erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Richtung des empfangenen Lichts. Die Lichtführungsfläche weist eine Vielzahl von Flächenabschnitten auf, die in einem Winkel relativ zu einander angeordnet sind.
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Aus der
WO 2007/014371 A2 ist eine Beleuchtungsoptik für Vorder- und Rücklichter bekannt. Die Vorrichtung gemäß der
WO 2007/014371 A2 weist eine Lichtquelle, einen Licht empfangenden Eingangsanschluss, einen Injektor und eine Strahlaufweitungseinrichtung auf. Der Injektor umfasst den Eingangsanschluss und einen größeren Ausgangsanschluss und wird durch eine geneigte Rotationsfläche gebildet. Die Strahlaufweitungseinrichtung weist einen planaren Wellenleiter auf, der optisch mit dem Ausgangsanschluss des Injektors gekoppelt ist. Die Strahlaufweitungseinrichtung weist eine glatte obere Oberfläche und eine reflektierende untere Fläche mit mikrostrukturierten Facetten auf.
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Aus der
US 2010/0142891 A1 ist eine Optikeinrichtung für Sonnenkollektoren bekannt. Die Optikeinrichtung gemäß der
US 2010/0142891 A1 weist einen Solar-Konzentrator zum Sammeln von Eingangslicht, ein Umlenkungselement mit einer Vielzahl von Stufen, um Licht zu einzufangen und umzulenken, und einen Wellenleiter mit einer Vielzahl von Abschnitten zum Sammeln und Konzentrieren von Licht auf.
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Aus der
US 4 929 866 A ist eine Diodenlampe bekannt, die ein Fenster aufweist, durch das Licht austreten kann. Ferner weist die Diodenlampe eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden sowie einen Reflektor mit einer Mehrzahl von Reflektionsflächen auf, die von den Dioden emittiertes Licht durch das Fenster lenken.
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Aus der
JP 2008-147042 A ist eine Markierungsleuchte für ein Fahrzeug bekannt. Die Markierungsleuchte ist so konstruiert, dass Licht von mehreren LEDs in Richtung der Vorderseite der Markierungsleuchte mittels eines Reflektors reflektiert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die herkömmliche Operationsleuchte arbeitet mit mehreren Lichtquellen, die unter verschiedenen Winkeln fest angeordnet und koordiniert sind, um sich auf einer gegebenen Fläche bei dem verwendeten Beleuchtungsverfahren zu überlagern, wobei diese vielen Lichtquellen den Hauptnachteil der kurzen Brennweitenlänge aufweisen. Eine Flexibilität ist nicht vorhanden, und die Benutzung des Lichtes wird stark eingeschränkt.
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Daher besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Operationsleuchte zu schaffen, die eine Leuchten-Führungsplatte und mehrere Licht aussendende Dioden (LEDs) aufweist. Die Licht-Führungsplatte ist eine Platte, die eine Lichteinfall-Oberfläche, eine reflektierende Oberfläche und eine Lichtausfall-Oberfläche aufweist. Die Reflektions-Oberfläche bildet eine optische Achse, die durch die Mitte der kreisförmig umgebenden Licht-Führungsplatten läuft. Mehrere reflektierende Vorrichtungen sind auf der reflektierenden Oberfläche der Licht-Führungsplatte ausgebildet und symmetrisch rund um die optische Achse verteilt. Die zahlreichen LEDs sind an einem vorbestimmten Ort in der Nähe der Lichteinfall-Oberfläche der Licht-Führungsplatte angeordnet. Das durch diese LEDs emittierte Licht tritt in die Licht-Führungsplatte in derselben Richtung ein, wird durch die reflektierenden Vorrichtungen zurückgeworfen und tritt dann aus der Lichtaustritts-Oberfläche aus. Das austretende Licht bildet mehrere Brennpunkte, die längs der optischen Achse angeordnet sind und mit Abstand nebeneinander liegen. Sie sind in verschiedenen Abschnitten von der Licht-Führungsplatte getrennt und bilden gemeinsam eine lange, vorbestimmte Brennweite bzw. Fokussiertiefe, so dass ein Gegenstand, der innerhalb der langen vorbestimmten Brennweite bzw. Fokussiertiefe liegt, eine adäquate Beleuchtungsintensität erhalten kann.
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Vorzugsweise ist jede der mehreren reflektierenden Vorrichtungen eine dreidimensionale, geometrische Vorrichtung, die symmetrisch um die optische Achse angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist ebenfalls vorzugsweise jede der mehreren reflektierenden Vorrichtungen eine trapezförmige Vorrichtung.
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Dazu kommt, dass vorzugsweise die mehreren LEDs auf der Licht-Führungsplatte installiert sind. Diese Installierung ist vorzugsweise so getroffen, dass diese LEDs auf dem einen Seitenrand der Licht-Führungsplatte liegen.
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Dazu kommt ferner, dass die mehreren LEDs vorzugsweise zwischen der Mitte der Licht-Führungsplatte und den mehreren reflektierenden Vorrichtungen angeordnet sind.
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Des weiteren ist vorzugsweise in der Mitte der Licht-Führungsplatte eine Öffnung vorgesehen. Ferner sind mehrere optische Komponenten vorzugsweise zwischen der Lichteinfall-Oberfläche und den mehreren LEDs angeordnet.
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Darüber hinaus ist die Licht-Führungsplatte ein einteiliger, integraler Körper oder eine entsprechende Platte, die aus verschieden Stücken und kleineren Platten zusammengesetzt ist.
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Gemäß einem weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung soll ein LED-Fokussierungs-Verfahren geschaffen werden, das die folgenden Schritte aufweist: Schaffung mehrerer radial angeordneter LED-Einstellmodule mit einer gemeinsamen optischen Achse (OX), von denen jeder LED-Modul eine LED und eine Licht-Führungsplatte aufweist, wobei die LED auf demselben Niveau angeordnet ist wie die Licht-Führungsplatte. Die LED ist mit einem optischen Körper versehen, und zwar derart, dass das durch die LED emittierte Licht gegen die Licht-Führungsplatte strahlt, und die Licht-Führungsplatte das Licht in eine vorbestimmte Richtung abstrahlt, so dass das durch den LED- Einstellmodul emittierte Licht fokussiert wird und eine vorbestimmte Brennweite bildet. Dabei wird die LED oder die Licht-Führungsplatte so eingestellt, dass sie in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die waagerechte Ebene geneigt ist, so dass ein Lichteinfallswinkel von der LED an der Licht-Führungsplatte eingestellt wird und der Brennweitenort des Lichtes, das durch jeden LED-Einstellmodul emittiert wird, sowie ihr vorbestimmter Brennweitenbereich geändert werden. Weiter ist der vorbestimmte Brennweitenbereich eine von den LED-Einstellmodulen beleuchtete Fläche in einer Ebene senkrecht zu der gemeinsamen optischen Achse (OX).
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn ein Ende der Licht-Führungsplatte, das neben jedem LED liegt, mit einer sich drehenden Achse versehen ist, so dass die Drehbewegung der Licht-Führungsplatte durch die sich drehende Achse eingestellt wird, während ein entfernt liegendes Ende der Licht-Führungsplatte, das von jeder LED abgelegen ist, mit einem Stab versehen ist. Der Stab ist mit einem einstellenden Körper verbunden, so dass das Drehen jeder Licht-Führungsplatte durch den einstellenden Körper eingestellt wird.
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Vorteilhafterweise läßt sich das oben erwähnte Verfahren auch in einer medizinischen Beleuchtungs-Einrichtung verwenden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine LED-Fokussierungs-Einrichtung zu schaffen, die folgende Merkmale aufweist: Mehrere radial angeordnete LED-Einstellmodule mit einer gemeinsamen optischen Achse (OX), von denen jeder LED-Einstellmodul folgende Teile umfaßt: eine LED; eine Licht-Führungsplatte, wobei die LED und die Licht-Führungsplatte auf demselben Niveau angeordnet sind und die LED mit einem optischen Körper versehen ist, so dass das durch die LED emittierte Licht in dieselbe Richtung gegen die Licht-Führungsplatte abstrahlt, und das Licht dann in einer vorbestimmten Richtung so reflektiert wird, dass ein vorbestimmter Brennweitenbereich bzw. Fokusbereich gebildet wird. Des weiteren ist jede Licht-Führungsplatte durch einen Einstell-Mechanismus in Bezug auf einen vorbestimmten Winkel relativ zu der waagerechten Ebene geneigt, so dass der Lichteinfallwinkel von dem LED gegen die Licht-Führungsplatte eingestellt und ihr vorbestimmter Brennweitenbereich bzw. Fokusbereich geändert wird. Weiter ist der vorbestimmte Brennweitenbereich eine von den LED-Einstellmodulen beleuchtete Fläche in einer Ebene senkrecht zu der gemeinsamen optischen Achse (OX).
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Darüber hinaus hat sich besonders bewährt, den Einstell-Mechanismus durch Einbau einer sich drehenden Achse an dem einen Ende der Licht-Führungsplatte zu versehen, das neben jedem LED liegt, so dass die Drehbewegung der Licht-Führungsplatte mit der sich drehenden Achse eingestellt wird. Dazu kommt, dass ein anderes Ende der Licht-Führungsplatte, das von der entsprechenden LED entfernt liegt, mit einem Stab versehen ist, der mit einem Einstellkörper verbunden ist, so dass die Drehbewegung jeder Licht-Führungsplatte mit Hilfe des Einstellkörpers eingestellt werden kann.
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Dazu kommt, dass vorteilhafterweise die LED-Fokussierungs-Vorrichtung für ein medizinisches Beleuchtungsgerät verwendet werden kann.
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Durch die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Technik kann der beleuchtete Gegenstand eine angemessene Beleuchtungsstärke empfangen, und zwar innerhalb der Brennweitentiefe der Operationsleuchte. Die Produktionskosten für die Licht-Führungsplatte lassen sich außerdem dadurch senken, dass verschiedene Stücke für kleinere Platten zusammengebaut werden. Darüber hinaus ist die oben beschriebene Konstruktion auch für den Einsatz an medizinischen Beleuchtungsgeräten geeignet, so beispielsweise als Operationslicht bei großem Lichtbedarf. Bei Verwendung der Vorrichtung läßt sich der beleuchtete Bereich auf unterschiedliche Stellungen und Höhen bezüglich der Patienten während der medizinischen Operationen einstellen, weshalb die Beleuchtungsintensität, die beleuchtete Fläche und Größe der Brennweite wirksam gesteuert werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verständlich, wobei in den Zeichnungen sind:
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1 eine schematische Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Teilschnittansicht der Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung;
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3 ein anderer Winkel der Teilschnittsansicht von 2;
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4 eine schematische Ansicht der Lichtbedeckung der Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung;
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5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung;
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6 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Bodenansicht der LED-Fokussierungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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8 eine schematische Ansicht des LED-Einstellmoduls;
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9 eine schematische Ansicht der Bildung der beleuchteten Fläche (vorbestimmter Brennweitenbereich) des LED-Einstellmoduls; und
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10 eine schematische Ansicht der Einstellung des beleuchteten Bereiches (vorbestimmter Brennweitenbereich) durch den LED-Einstellmodul.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Operationsleuchte der vorliegenden Erfindung weist eine Licht-Führungsplatte 1 und mehrere LEDs 21 und 22 auf. Die Licht-Führungsplatte hat eine Mitte, eine Lichteinfall-Oberfläche 10, eine reflektierende Oberfläche 111 und eine Lichtaustritts-Oberfläche 112. Die reflektierende Oberfläche 111 bildet eine optische Achse OX, die durch die Mitte des Licht-Führungsplatte 1 verläuft. Mehrere reflektierende Vorrichtungen 12 sind auf der reflektierenden Oberfläche 111 der Lichtführungsplatte 1 ausgebildet und symmetrisch um die optische Achse OX verteilt. Die mehreren LEDs 21 und 22 sind an einem vorbestimmten Ort, in der Nähe der Lichteinfalls-Oberfläche 10 der Licht-Führungsplatte 1 angeordnet. Mehrere optische Komponenten 14 und 15 sind zwischen der Lichteinfalls-Oberfläche 10 und den LEDs 14 und 15 installiert. Die optischen Komponenten 14 und 15 sind vorzugsweise Kollimatoren, die den großen Lichtdivergenzwinkel der LED 21 und 22 mit einem geeigneteren kleineren Lichtdivergenzwinkel (nahezu parallel) konvergieren. Die Lichtstrahlen, die von den LED 21 und 22 emittiert werden, treten in die Lichteinfall-Oberfläche 10 in derselben Richtung ein. Die Lichtstrahlen werden dann durch die reflektierenden Vorrichtungen 12 reflektiert und treten aus der Lichtaustritts-Oberfläche 112 aus. Die ausgetretenen Lichtstrahlen konvergieren entsprechend zu mehreren Brennpunkten F1, F2, F3 und F4 längs der optischen Achse OX und sind mit Abstand voneinander getrennt sowie in unterschiedlichen Abständen getrennt von der Licht-Führungsplatte 1. Die mehreren Brennpunkte F1, F2, F3 und F4 bilden des weiteren gemeinsam eine vorbestimmte Fokustiefe (D), so daß ein Gegenstand, der innerhalb der vorbestimmten Fokustiefe (D) liegt, eine angemessene Lichtstärke empfängt.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden die reflektierenden Vorrichtungen 12 eine kreisförmige, treppenartige Struktur rund um die Mitte der reflektierenden Oberfläche 111 der Operationsleuchte 100 von innen nach außen. Jede kreisrunde, treppenartige Struktur hat ein vorbestimmtes Intervall sowie Tiefe und Neigungswinkel in Bezug auf die untere Oberfläche der Licht-Führungsplatte 1, so dass der Lichtstrahl, der von jeder der Treppenstrukturen reflektiert wird, zu einem Brennpunkt konvergiert, der sich von einem anderen längs der optischen Achse OX an unterschiedlichen Orten unterscheidet. Die Intervalle zwischen jedem kreisrunden Treppengebilde können gleich oder unterschiedlich sein mit situationsbedingten Abständen, und der Neigungswinkel kann gemäß der gewünschten Fokuslage geartet sein. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform das kreisrunde Treppengebilde benutzt, ist die diesbezügliche dargestellte Vorrichtung 12 bei der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die diesbezügliche Vorrichtung 12 kann auch ein symmetrisches, polygones Gebilde oder ein symmetrisches, geometrisches Gebilde sein. Darüber hinaus ist bei der bevorzugten Ausführungsform die Lichteinfall-Oberfläche 10 die obere Fläche der Licht-Führungsplatte 1. Die LED 21 und 22 sind in der Nähe der Lichteinfall-Oberfläche 10 installiert, mit anderen Worten, neben der einen Seitenoberfläche der Licht-Führungsplatte 1. Die LED sind vorzugsweise kreisrund ausgebildet (wobei auch andere symmetrische, geometrische Konfigurationen brauchbar sind), jedoch sind nur zwei LED in der Zeichnung dargestellt. Die Abkürzung LED steht für Licht emittierende Diode, worunter alle Arten und Farben der entwickelten LED zu verstehen sind, wobei jedoch die tatsächlich installierte LED gemäß den gewünschten Farben und Temperaturen so gewählt werden kann, dass farbige Schatten verringert werden. Darüber hinaus ist in der Mitte der Operationsleuchte 100 (d. h. der Licht-Führungsplatte) eine Öffnung 13 so ausgebildet, dass ein Höheneinstell-Handgriff zukünftig hier installiert werden kann (vorzugsweise ein Sanitärhandgriff) für die Höheneinstellung der Operationsleuchte.
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Wie in 4 gezeigt, lässt sich der vorbestimmte Fokusbereich (oder die beleuchtete Fläche) R1 und R2 gemäß der Größe des Operationsraumes einstellen, und im folgenden sind verschiedene Einstellmethoden aufgelistet:
- a. Durch Einstellen des vorbestimmten Winkels (Neigungswinkel) der LED in Bezug auf eine horizontale Ebene (d. h. die Lichteinfalls-Oberfläche) der Licht-Führungsplatte durch den Kollimator lässt sich die Größe des vorbestimmten Fokusbereiches (beleuchtete Fläche) R1 und R2 ändern.
- b. Durch Verwenden von zwei Sätzen unterschiedlicher Kollimatoren können die Lichtstrahlen in die Einfalloberfläche der Licht-Führungsplatte in unterschiedlichen Konvergenzwinkeln eintreten, oder die Stärke des Stroms in der entsprechenden LED kann ebenfalls in Relation zu der beleuchteten Fläche R1 und R2 eingestellt werden.
- c. Durch Anordnen der Diffusionsplatte zwischen dem Kollimator und der Licht-Führungsplatte lässt sich der Bereich des Einfallswinkels an der Licht-Führungsplatte einstellen (beispielsweise von +/–4° bis +/–7°).
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Die oben angegebenen Methoden dienen nur als Beispiele und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Auch beliebige andere Methoden, mit denen die obigen Ziele bekanntermaßen erreicht werden können, sollen vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung erfaßt werden.
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Die Herstellung der Licht-Führungsplatte 1 kann durch Spritzgießen von Kunststoff erfolgen, oder die Lichtführungsplatte 1 kann auch aus kleineren Stücken bestehen, durch getrenntes Kunststoffgießen oder Spritzgießen von Kunststoff hergestellt werden, wobei dann die kleineren Stücke zusammengebaut werden, so dass die Licht-Führungsplatte gebildet wird. Das Material der Licht-Führungsplatte 1 kann aus üblichem optischem Material gewählt werden, so beispielsweise PMMA-Harz, COP und PC oder anderen geeigneten Materialien. Die benutzten verschiedenen Verfahren und Materialien sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen, der die Konstruktion der Operationsleuchte betrifft.
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5 zeigt die zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie im vorherigen beschrieben, kann die Licht-Führungsplatte 1 der Operationsleuchte 100a zunächst in kleinere Stücke unterteilt sein und dann zu einer kreisrunden Platte zusammengebaut werden. Die vollständige kreisrunde Platte wird daraufhin mit der entsprechenden Licht leitenden Vorrichtung, der optischen Komponenten 14 und dem LED 21 installiert, so dass die oben beschriebenen Funktionen erhalten werden.
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6 zeigt die dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In gleicher Weise lässt sich die Licht-Führungsplatte 1 der Operationsleuchte 100b in kleinere Stücke aufteilen, wobei jedes Stück in der entsprechenden Licht leitenden Einrichtung, der optischen Komponenten 14 und dem LED 21 installiert wird. Jedes Stück dient als ein Modul, und mehrere Module bilden die Operationsleuchte 100b der dritten bevorzugten Ausführungsform. Die Form jedes Stücks kann so geartet sein, dass sie an unterschiedliche Situationen angepasst ist, beispielsweise können die Stücke kleinerer Platten bei dieser bevorzugten Ausführungsform als radiale Streifen ausgebildet sein. Die Form der Stücke ist jedoch nicht darauf beschränkt, so daß auch andere geometrische Formen verwendet werden können, die symmetrisch um die optische Achse angeordnet sind.
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Das Herstellungsverfahren, das in der zweiten und dritten obigen Ausführungsform beschrieben ist, dient dem Zweck der Senkung der Herstellungskosten. Die aktuelle Herstellung der Licht-Führungsplatte kann entweder als einstückiger, integraler Körper erfolgen oder die Form von zusammengebauten Stücken kleinerer Platten, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation. Die Form, Größe und Anordnung jedes Stücks der kleineren Platte kann entsprechend eingestellt werden und ist nicht beschränkt auf diejenigen, die in der vorliegenden Erfindung offenbart worden sind.
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LED-Fokussierungs-Einrichtung
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7 zeigt eine Bodenansicht der LED-Fokussierungs-Einrichtung der vorliegenden Erfindung. Die bevorzugte Ausführungsform zeigt eine LED-Fokussierungs-Einrichtung 300, umfassend mehrere radial angeordnete LED-Einstellmodule 3, von denen jeder LED-Einstellmodul 3 eine LED 31 und eine Licht-Führungsplatte 32 aufweist. Die LED 31 und die Licht-Führungsplatte 32 sind in derselben Höhe angeordnet. Die LED 31 ist mit einem optischen Körper 311 versehen (vorzugsweise einem Kollimator), der den großen Lichtdivergenzwinkel des LEDs 31 in ein kleineres und geeigneteres Licht mit kleinem Lichtdivergenzwinkel (nahezu parallel) konvergieren kann, worauf dann das Licht auf die Licht-Führungsplatte 32 abgestrahlt wird. Danach strahlt die Licht-Führungsplatte 32 das Licht in einer vorbestimmten Richtung ab, so dass das von jedem LED-Einstellmodul 3 emittierte Licht L fokussiert und einen vorbestimmten Fokusbereich (oder beleuchtete Fläche) R1 bildet, wie in 9 gezeigt.
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8 zeigt eine schematische Ansicht des LED-Einstellmoduls. 8 ist mit einem einzigen LED-Einstellmodul 3 dargestellt. Die Drehung der Licht-Führungsplatte 32 lässt sich durch einen Verstellkörper mit Hilfe einer Drehachse 321 von dem einen Ende der Licht-Führungsplatte 32, das dem LED 31 am nächsten liegt, verstellen. Die Licht-Führungsplatte 32 hat ferner ein von dem LED 31 entfernt liegendes Ende und ist mit einem Stab 322 ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform ist der Stab 322 mit dem Verstellkörper 4 verbunden, so dass die Drehung jeder Licht-Führungsplatte 32 durch Anheben oder Absenken des Verstellkörpers 4 eingestellt werden kann.
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Die 9 und 10 zeigen die Bildung und Einstellung der beleuchteten Fläche, die durch die LED-Fokussierungs-Einrichtung geschaffen wird. 9 ist mit einem Paar LED-Einstellungs-Modulen 3 und 3a dargestellt, die symmetrisch angeordnet sind. Die Konfiguration der LED-Einstellmodule 3 und 3a ist dieselbe wie bei der obigen Konfiguration, welche entsprechend folgende Elemente aufweist: Ein LED 31 und 31a und eine Licht-Führungsplatte 32 und 32a. Dasjenige Ende, das näher an dem LED 31 bzw. 31a der Licht-Führungsplatte 32 bzw. 32a liegt, ist mit einer sich umdrehenden Achse 321 bzw. 321a versehen, während das weiter von der LED 31 bzw. 31a entfernt liegende Ende einen Stab 322 bzw. 322a aufweist. Die Stäbe 322 und 322a sind angelenkt und mit einem Einstellkörper 4 verbunden. Oben auf der Licht-Führungsplatte 32 und 32a befindet sich die reflektierende Oberfläche 323 und 323a, auf der das einfallende Licht vollständig reflektiert wird. Der Boden der Licht-Führungsplatte 32 und 32a ist die Lichtaustritts-Oberfläche 324 und 324a, wo das Licht L zur Beleuchtung austritt. Durch mehrere Lichtaustrittswinkel wird das Licht L an mehreren Stellen fokussiert, so dass eine beleuchtete Fläche R1 (auch der vorbestimmte Fokussierungsbereich) entsteht. Wie in 10 dargestellt, kann die beleuchtete Fläche durch Heben oder Senken des Einstellkörpers 4 (in 10 wieder gesenkt) eingestellt werden, wobei der Einstellkörper mit der Licht-Führungsplatte 32 und 32a verbunden ist. Die Licht-Führungsplatten 32 und 32a sind in einem vorbestimmten Winkel θ in Bezug auf die waagerechte Ebene geneigt, so dass der Einfallswinkel des von der LED 31 emittierten Lichtes an der Licht-Führungsplatte 32 geändert werden kann, und auch die Fokuslage und die beleuchtete Fläche jedes LED-Einstellmoduls 3 lassen sich ändern. Wie in 10 gezeigt, wird durch die oben beschriebene Einstellung eine größere beleuchtete Fläche R2 erhalten.
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LED-Fokussierungs-Verfahren
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Durch das oben beschriebene LED-Einstellmodul 3 (was die Einrichtung anbelangt, so wird auf die obige Beschreibung und die 7 bis 10 verwiesen) offenbart die vorliegende Erfindung auch ein LED-Einstell-Verfahren, das sich vorteilhafterweise auf ein medizinisches Beleuchtungsgerät, beispielsweise die Operationsleuchte, anwenden lässt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Schaffung mehrerer radial angeordneter LED-Einstellmodule 3, wobei jedes LED-Einstellmodul 3 eine LED 31 und eine Licht-Führungsplatte 32 aufweist und die LED 31 in derselben Ebene liegt wie die Licht-Führungsplatte 32. Die LED 31 ist mit einem optischen Körper 311 versehen, so dass das Licht L von der LED 31 in derselben Richtung gegen die Licht-Führungsplatte 32 emittiert wird, und die Licht-Führungsplatte 32 strahlt das Licht L in eine vorbestimmte Richtung ab, so dass das Licht L, das durch das LED-Einstellmodul 3 emittiert wird, sich bündelt und eine beleuchtete Fläche oder einen vorbestimmten Fokusbereich R1 bildet. Der weitere Schritt besteht in dem Einstellen der LED 31 oder der Licht-Führungsplatte 32 in der Weise, dass sie in einem vorbestimmten Winkel θ in Bezug auf die waagerechte Ebene geneigt ist, so dass der Lichteinfallwinkel L des Lichtes L, das durch die LED 31 an der Licht-Führungsplatte 32 emittiert wird, eingestellt wird, und der Fokusort des durch das LED-Einstellmodul 3 emittierten Lichtes L sowie die beleuchtete Fläche oder der dazu gehörige vorbestimmte Fokusbereich R1 geändert werden.
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Vorzugsweise ist das dem LED 31 der Licht-Führungsplatte 32 des LED-Einstellmoduls 3 nähere Ende mit einer sich umdrehenden Achse 321 versehen, so dass die Drehung der Licht-Führungsplatte 32 jedes LED-Einstellmoduls 3 durch die sich umdrehende Achse 321 einstellt wird. Das von der LED 31 der Licht-Führungsplatte 32 jedes LED-Einstellmoduls 3 weiter entfernt liegende Ende ist mit einem Einstellkörper 4 verbunden und angelenkt, so daß die Drehbewegung jeder Licht-Führungsplatte 32 durch den Einstellkörper 4 eingestellt wird.
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Die Konstruktion sowie das Verfahren, die oben beschrieben wurden, dienen nur als Beispiel, da die Konfiguration jedes Elementes in Abhängigkeit von den tatsächlichen Erfordernissen und dem vorhandenen Stand der Technik variiert werden können. So kann beispielsweise das Herstellungsverfahren für die Licht-Führungsplatte entweder ein einfaches Spritzgießen mit Kunststoff oder ein Mehrfach-Spritzgießen mit Kunststoff sein, und das verwendete Material kann das übliche optische Material, beispielsweise PMMA-Harz, COP und PC, oder ein beliebiges anderes Material sein, das sich für die Herstellung der Licht-Führungsplatte eignet. Diese unterschiedlichen Verfahrenstechniken und verwendeten Materialien haben jedoch keine negativen Auswirkungen auf den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, der sich auf die Gesamtkonstruktion der Operationsleuchte bezieht. Darüber hinaus ist beispielsweise die Lage der sich umdrehenden Achse nicht auf die in den Figuren gezeigte Lage beschränkt, wo sie in der Nähe des Bodens liegt. Die sich umdrehende Achse kann auch in der Nähe der oberen Oberfläche, des mittleren Teils oder an anderen Orten liegen, die sich alle an der LED oder weiter von ihr entfernt befinden, solange der Neigungswinkel der Licht-Führungsplatte eingestellt werden kann. Außerdem lässt sich die relative Lage der LED zu der Licht-Führungsplatte durch einen Einstell-Mechanismus verändern, so beispielsweise durch Installieren einer sich umdrehenden Achse oder eines anderen freien Einstell-Mechanismus mit derselben Funktion. Der beschriebene Einstell-Mechanismus kann ein Gebilde mit verschiedenartigen mechanischen Strukturen sein, die von dem Stand der Technik gegeben werden, und kann von Hand betätigt oder elektrisch gesteuert werden. Die Konstruktion und das Verfahren der vorliegenden Erfindung eignen sich dazu, für eine medizinische Beleuchtungs-Einrichtung, beispielsweise eine Operationsleuchte mit hohen Anforderungen an die Beleuchtung, verwendet zu werden. Bei Benutzung der Struktur und des Verfahrens lässt sich die beleuchtete Fläche während medizinischer Operationen an unterschiedliche Lagen und Höhen der Patienten anpassen, so dass die Beleuchtungsintensität, die beleuchtete Fläche und Brennweite effizient gesteuert werden können. Der Aufbau und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind im Stand der Technik nicht gefunden worden, weshalb sie patentfähig sein sollten.
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Von den oben erwähnten bevorzugten Ausführungsformen ist die Operationsleuchte durchaus in der Industrie von Wert. Jedoch steht die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform nur als Beispiel und stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich Abänderungen und Abweichungen dar. Somit sollen alle beliebigen Abweichungen und Abänderungen, die erfolgen, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, vom Schutzumfang dieser Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen offenbart wird, erfasst werden.
