DE112012002982T5

DE112012002982T5 - Lichtquelleneinheit, Lichtaggregat, das die Lichtquelleneinheit aufweist, und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012002982T5
Application number: DE112012002982.8T
Authority: DE
Inventors: WeiHuang Chen; Al Ma; Haiqiang Zhong; SiXiong Zeng
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-05-28
Also published as: CN102878444A; WO2013010718A1; US20140218916A1; CN102878444B; US9441798B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinheit (6) eines Lichtaggregats (5), wobei die Lichtquelleneinheit (6) eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten (7) umfasst, jede mindestens eine LED (8) und eine mit der mindestens einen LED (8) korrespondierende optische Vorrichtung umfassend, wobei die optische Vorrichtung konfiguriert ist, einen Strahl von jeder LED-Unterlichtquelleneinheit (7) zu modifizieren, um ein ungefähr kollimierter Strahl (LI) zu sein. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Lichtaggregat (5), das die Lichtquelleneinheit (5) aufweist, und eine Beleuchtungsvorrichtung. Das Lichtaggregat (5) der Lichtquelleneinheit (6) gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Halogenlampe in einer gewöhnlichen Beleuchtungsvorrichtung vorteilhaft ersetzen und kann eine Wirkung einer schattenlosen Lampe unter einer Vorbedingung, das äußere Profil der ursprünglichen Beleuchtungsvorrichtung nicht zu ändern, verwirklichen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinheit eines Lichtaggregats, insbesondere ein Lichtaggregat für medizinische Anwendung, ein Lichtaggregat, das die Lichtquelleneinheit aufweist, und eine Beleuchtungsvorrichtung.
Stand der Technik
Gegenwärtig werden die LED-Produkte im täglichen Leben weitverbreitet verwendet. Die LED (Licht emittierende Diode) ersetzt nach und nach die herkömmliche Halogenlampe, da sie Vorteile wie stabile Eigenschaften, einfache Herstellung und niedrige Leistungsaufnahme aufweist. Jedoch wird in einer Situation, in der eine hohe Lichthelligkeit und -effizienz erforderlich sind, z. B. in der Chirurgie, eine Beleuchtungsvorrichtung benötigt, die an das Anwendungsgebiet angepasst ist, um die Wirkung einer Lampe mit gleichmäßiger und schattenloser Beleuchtung zu erhalten. Demgemäß wird gegenwärtig immer noch eine Halogenglühbirne verwendet. Angesichts der Nachteile der Halogenglühbirne wie hohe Leistungsaufnahme wünscht der Kunde, eine Lösung zu erhalten, die in der Lage ist, die Halogenglühbirne durch die LED zu ersetzen.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Lichtquelleneinheit eines Lichtaggregats in der Medizin. Die Lichtquelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen kollimierten Strahl bereitstellen, der zum Zoomen ist, und die Wirkung einer schattenlosen Lampe nach dem Zoomen realisieren.
Diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird über eine Lichtquelleneinheit eines Lichtaggregats erreicht. Die Lichtquelleneinheit umfasst eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten, jede mindestens eine LED und eine mit der mindestens einen LED korrespondierende optische Vorrichtung umfassend. Die optische Vorrichtung ist konfiguriert, einen Strahl von einer LED zu modifizieren, um ein ungefähr kollimierter Strahl zu sein. Die aus den LED-Unterlichtquelleneinheiten bestehende Lichtquelleneinheit weist nicht nur die Charakteristika niedriger Kosten und hoher Stabilität auf, sondern verfügt im Vergleich mit der herkömmlichen Halogenglühbirne auch über den Vorteil eines geringen Volumens. Daher kann eine größere Helligkeit in dem gleichen Raum erhalten werden. Die optische Vorrichtung, die konfiguriert ist, Strahlen von den jeweiligen LED-Unterlichtquelleneinheiten zu ändern, kann mit einer oder mehreren LEDs korrespondieren, zum Beispiel kann die LED in einer derartigen optischen Vorrichtung in einer Eins-zu-eins-Beziehung oder Viele-zu-eins-Beziehung mit der optischen Vorrichtung montiert sein.
Die LED-Lichtquellen können jede Farbe oder weiß aufweisen, für medizinische Anwendungen vorzugsweise weiße Farbe mit einer bestimmten Farbtemperatur, zum Beispiel zwischen 2800 K und 8000 K, und einem bestimmten Farbwiedergabeindex (Farbwiedergabe). Diese Erfindung ist jedoch nicht auf Anwendungen mit weißem Licht begrenzt.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung enthält die optische Vorrichtung mindestens eine Linse, die die LED darin unterbringt, und mindestens einen primären Reflektor, der bereitgestellt wird, um jede Linse zu umgeben. Die in einer derartigen Weise konstruierte optische Vorrichtung kann außerdem eine Wirkung zum Kollimieren eines Strahls von einer LED-Lichtquelle verwirklichen.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung umfasst jede LED-Unterlichtquelleneinheit eine LED, eine Linse und einen primären Reflektor. Damit kann sie gewährleisten, dass der Strahl von der LED-Lichtquelle nach dem Kollimieren in einer Situation einfachster Konstruktion abgegeben werden kann.
Vorzugsweise ist jede LED-Unterlichtquelleneinheit in einer Wabenanordnung, wodurch die Kompaktheit der gesamten Lichtaggregatstruktur weiter gewährleistet und die Lichtausgabeeffizienz weiter verbessert wird.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung ist jede Linse in einer ungefähren Zylinderform. Die zylinderförmige Linse kann die LED darin einschließen, um die Richtung des von der LED-Lichtquelleneinheit abgegebenen Strahls zu ändern, während sie die LED mechanisch schützt.
Vorzugsweise ist jede Linse eine Totalreflexionslinse, wodurch die Lichteffizienz vorteilhaft verbessert wird.
Vorzugsweise enthält das Lichtaggregat mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Linsenplatten, jede versehen mit einem Teil der Linsen von sämtlichen der Linsen. Verschiedene Zahlen der Linsenplatten können gemäß praktischen Nutzungsanforderungen kombiniert werden, um für jeweilige Anwendungszwecke geeignete Lichtquelleneinheiten zu erhalten.
In einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung ist ein Querschnitt jedes primären Reflektors in einer sechseckigen Form, konstruiert durch sechs reflektierende Abschnitte, die jede eine Kante der sechseckigen Form bilden. Eine kompakte Anordnung wird nach einer Kombination von Geometrie und Optik erreicht.
Vorzugsweise befindet sich jede Linse in einem korrespondierenden primären Reflektor in einer sechseckigen Form. Insbesondere bevorzugt befindet sich jede Linse in einer Mitte des korrespondierenden primären Reflektors in einer sechseckigen Form. Verwendung des primären Reflektors in einer sechseckigen Form, um die darin befindliche Linse zu umschließen, insbesondere in der Mitte, kann die gleiche Reflexion zu allen austretenden Strahlen von der Lichtquelle nach dem Durchlaufen der Linse gewährleisten und ist überdies ferner vorteilhaft für die kompakte Anordnung.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung sind jeweilige primäre Reflektoren mit einem Querschnitt in einer sechseckigen Form miteinander verbunden, um eine Wabenanordnung zu bilden. Eine kompakte und stabile Struktur kann über die Wabenanordnung verwirklicht werden. Dadurch wird ein durch die primären Reflektoren eingenommener Raum minimiert, während die unveränderte Helligkeit des Lichtaggregats gewährleistet wird.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung umfasst die Lichtquelleneinheit ferner mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Platten primärer Reflektoren, jede mit einem Teil der primären Reflektoren von sämtlichen der primären Reflektoren verteilt. Da das Lichtaggregat mindestens eine Linsenplatte enthält, kann eine derartige Konfiguration die Linse auf jeder Linsenplatte und den primären Reflektor auf jeder Platte primärer Reflektoren in die Lage versetzen, vorzugsweise miteinander zu korrespondieren.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung kann jede Platte primärer Reflektoren auf jeder korrespondierenden Linsenplatte montiert sein, um eine jeweilige Linse in einem jeweiligen primären Reflektor unterzubringen, um ein LED-Lichtquellenmodul zu bilden, das miteinander zusammengebaut werden kann. Außerdem sind die jeweilige Platte primärer Reflektoren und die jeweilige Linsenplatte zusammen montiert, was zum Aufrüsten oder Ersetzen eines beliebigen Teils davon vorteilhaft ist.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung sind sechs LED-Lichtquellenmodule vorhanden, wobei jeweilige Platten primärer Reflektoren miteinander kombiniert sind, um eine Lichtquelleneinheit in einer ungefähr sechseckigen Form zu bilden. Die sechs LED-Lichtquellenmodule sind über Kanten der sechs Platten primärer Reflektoren der Reihe nach miteinander verbunden, um die Lichtquelleneinheit in einer sechseckigen Form zu bilden, was vorteilhaft ist, um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erhalten.
Vorzugsweise bilden die jeweiligen LED-Unterlichtquelleneinheiten zusammen eine Oberflächenlichtquelle im Wesentlichen in der gleichen Ebene, um gleichmäßige Beleuchtung der Oberflächenlichtquelle mit einer hohen Lichtintensität zu verwirklichen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lichtaggregats, umfassend die obige Lichtquelleneinheit. Die gleiche Lichtverteilung kann durch Ersetzen einer herkömmlichen Halogenlampe durch das Lichtaggregat gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer Beleuchtungsvorrichtung zu montieren ist, erhalten werden; überdies kann der Energieverbrauch der Beleuchtungsvorrichtung vorteilhaft gespart werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung umfasst das Lichtaggregat ferner eine Zoomeinheit, die einen kollimierten Eingangsstrahl von einer Lichtquelleneinheit empfängt und einen Ausgangsstrahl nach dem Ändern einer Form des Strahls bereitstellt. Mit einer derartigen Zoomeinheit können Lichtverteilungen erhalten werden, die für verschiedene Bedingungen geeignet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung ist eine Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit und der Zoomeinheit anpassbar. Ein Lichtweg eines von dem Lichtaggregat emittierten Strahls wird gemäß der Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit und der Zoomeinheit geändert, wodurch eine Fokussierungsfläche geändert werden kann und die Anwendungsgebiete des Lichtaggregats gemäß der vorliegenden Erfindung erweitert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung umfasst die Zoomeinheit mindestens eine Linse, mindestens einen ersten Reflektor und mindestens einen zweiten Reflektor, wobei die mindestens eine Linse einen kollimierten Strahl von der Lichtquelleneinheit des Lichtaggregats empfängt, wobei der kollimierte Strahl auf den ersten Reflektor auftrifft, nachdem er durch die Linse konvergiert wird, und auf den zweiten Reflektor auftrifft, nachdem er durch den ersten Reflektor reflektiert wird, um einen Ausgangsstrahl, dessen Lichtausgangswinkel geändert wurde, zu produzieren. Durch eine derartige spezielle Struktur der Zoomeinheit kann der von der Lichtquelleneinheit emittierte Strahl mit dem geringsten Lichtverlust genügend gemischt werden, und die Richtung des Strahls kann adaptiv geändert werden, wodurch gewährleistet wird, dass der austretende Strahl ähnlich dem einer Halogenlampe auch ohne Änderung einer äußeren Abdeckung von herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen erhalten werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung ist die Linse eine torusförmige Linse, d. h. torusähnliche Linsen (d. h. kreisförmig, symmetrisch, mit einem Loch in der Mitte; im Folgenden als torusförmige Linsen bezeichnet). Um bereitzustellen, dass die Linse torusförmig ist, oder um bereitzustellen, dass die Linse eine Vielzahl von Linsenabschnitten in einer symmetrischen Anordnung aufweist, und die torusförmige Verteilung kann einen eintreffenden Strahl von der Lichtquelle gleichmäßig in einem größten Grad konvergieren und den Lichtverlust vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung ist der erste Reflektor ein facettierter Scheibenreflektor, angeordnet in der gleichen Reihe mit und hinter der Linse. Eine Vielzahl von ersten Reflektoren reflektieren die durch die Linsen konvergierten Strahlen hin zu dem zweiten Reflektor, der in einer Mitte angeordnet ist, um die Lichteffizienz zu verbessern und die gewünschten primären reflektierten Strahlen zu gewährleisten.
Gemäß einer verbesserten Lösung in der vorliegenden Erfindung ist der zweite Reflektor ein Reflektor in einer Hornform. Jeweilige reflektierende Oberflächen des zweiten Reflektors in einer Hornform sind zu dem ersten Reflektor ausgerichtet, und die primär reflektierten Strahlen werden nach Erreichen der reflektierenden Oberflächen des zweiten Reflektors sekundär reflektiert, um den Ausgangsstrahl zu bilden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beleuchtungsvorrichtung in einer medizinischen Vorrichtung, umfassend ein Lichtaggregat, das die obigen Merkmale aufweist, und eine reflektierende Abdeckung, konfiguriert zum Montieren des Lichtaggregats, wobei die reflektierende Abdeckung das Lichtaggregat umschließt, um Lichtausgang von dem Lichtaggregat in ein konvergentes Säulenlicht nach Reflektieren durch die reflektierende Abdeckung zu bilden. Im Vergleich mit der herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung weist eine derartige Beleuchtungsvorrichtung die gleiche äußere Form auf und kann außerdem die gleiche schattenlose Beleuchtung verwirklichen; überdies weist sie alle Vorzüge der LED-Beleuchtungsvorrichtung wie niedrige Kosten und eine hohe Lichteffizienz auf, da sie die LED als die Lichtquelle verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Lösung in der vorliegenden Erfindung werden die reflektierende Abdeckung und die Zoomeinheit des Lichtaggregats korrespondierend bereitgestellt. Der von dem Lichtaggregat emittierte ungefähr gerade Strahl kann an einer inneren Wand der reflektierenden Abdeckung reflektiert werden und kann vorzugsweise die Wirkung ähnlich der einer schattenlosen Lampe oder andere erwartete Beleuchtungswirkungen nach korrespondierenden Modifikationen ergeben.
Es versteht sich, dass die obigen allgemeinen Beschreibungen und die nachstehenden ausführlichen Beschreibungen für den Zweck der weiteren Erläuterung der erforderlichen vorliegenden Erfindung veranschaulichend sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen bilden einen Bestandteil der Beschreibung zum weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung. Diese Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und erläutern zusammen mit der Beschreibung das Prinzip der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen wird das gleiche Element durch das gleiche Bezugszeichen repräsentiert, wobei
1 eine Querschnittdraufsicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Explosionsansicht eines einzelnen LED-Lichtquellenmoduls einer Lichtquelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, in der das LED-Lichtquellenmodul eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten aufweist, zeigt;
3 eine Querschnittansicht einer LED-Unterlichtquelleneinheit zeigt;
4 eine Querschnittansicht einer Lichtquelleneinheit eines Lichtaggregats gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Lichtwegdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
6a–6c Lichtwegdiagramme in drei verschiedenen Ausführungsformen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt eine Querschnittdraufsicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Lichtaggregat 5 und eine reflektierende Abdeckung 13, konfiguriert zum Montieren und Umschließen des Lichtaggregats 5, auf, wobei das Lichtaggregat 5 eine LED-Lichtquelleneinheit 6 und eine Zoomeinheit 7 hinter der LED-Lichtquelleneinheit 6 umfasst. Die LED-Lichtquelleneinheit 6 und die Zoomeinheit 1 können getrennt oder zusammen untergebracht sein.
Die reflektierende Abdeckung 13 ist die gleiche wie die reflektierende Abdeckung 13 einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halogen-Lichtquelle nach dem Stand der Technik verwendet. Der Unterschied besteht im Ersetzen einer Halogenlampen-Lichtquelle durch die LED-Lichtquelleneinheit 6 und die Zoomeinheit 1, um ein LED-Licht und einen Zoomstrahl bereitzustellen, wodurch Beleuchtung mit einer hohen Lichteffizienz und einer hohen Helligkeit in einem kompakten Raum verwirklicht wird. Die LED-Lichtquelleneinheit 6 und die Zoomeinheit 1 werden durch den Erfinder erstmalig bereitgestellt, und die beiden Einheiten können miteinander kooperieren oder unabhängig voneinander sein, so wie die Zoomeinheit 1 mit einer anderen Lichtquelleneinheit kooperieren kann.
Ein von der LED-Lichtquelleneinheit 6 emittierter Strahl wird nach Lichtmischen und Winkelmodifikation durch die Zoomeinheit 1 in einen Ausgangsstrahl L4 umgewandelt (siehe 5 und 6). Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Lichtaggregat, das die LED-Quelleneinheit enthält, verwendet, um die herkömmliche Halogenlampe zu ersetzen, nach dem anderen Aspekt wird die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Zoomeinheit verwendet, um den von der Lichtquelle emittierten Strahl mit geringstem Lichtverlust genügend zu mischen, während zur gleichen Zeit das äußere Profil der reflektierenden Abdeckung 13 der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht geändert werden braucht. Dadurch kann die Aufgabe, das Lichtaggregat mit der LED in verschiedenen Gebieten weitverbreitet einzusetzen, verwirklicht werden, und insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere in einer Situation, in der Lichteffizienz und Lichtintensität besonders benötigt werden, wie auf dem Gebiet der Chirurgie, als eine Lampe verwendet werden, die gleichmäßige und schattenlose Beleuchtung produziert.
Als nächstes können die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte LED-Lichtquelleneinheit 6 bzw. die Zoomeinheit 1 ausführlicher beschrieben werden.
In 1 wird gezeigt, dass die Zoomeinheit 1 kollimierte Strahlen von den LED-Lichtquelleneinheiten 6 empfängt und diese Strahlen modifiziert. Die Zoomeinheit 1 umfasst eine Linse 2, einen ersten Reflektor 3 und einen zweiten Reflektor 4. Eine Linse 2, ein erster Reflektor 3 und ein zweiter Reflektor 4 können eine(r) oder mehrere sein. Wichtig ist, dass die Linse 2 oder der erste Reflektor 3 oder der zweite Reflektor 4 konfiguriert ist, rotationssymmetrisch zu sein, oder eine Vielzahl von Linsen 2 oder eine Vielzahl von ersten Reflektoren 3 oder eine Vielzahl von zweiten Reflektoren 4 in einer Weise verteilt ist, dass sie zueinander rotationssymmetrisch sind, um eine endgültige gute Zusammenführungswirkung der Strahlen zu verwirklichen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Linse 2 vorzugsweise als eine torusförmige Linse 2 konfiguriert, die rotationssymmetrisch ist, zum Empfangen eines kollimierten Strahls L1 von der LED-Lichtquelleneinheit 6 (siehe 5 und 6), um den kollimierten Strahl L1 zu einem größten Grad zu konvergieren und den Lichtverlust zu vermeiden. Der erste Reflektor 3 ist vorzugsweise als ein facettierter Scheibenreflektor konfiguriert, der korrespondierend mit der Linse 2 angeordnet ist und einen durch die Linse 2 konvergierten Strahl zu einer reflektierenden Oberfläche des zweiten Reflektors 4 durch eine reflektierende Oberfläche hin zu der Linse 2 und dem zweiten Reflektor 4 reflektiert. Der zweite Reflektor 4 ist vorzugsweise konfiguriert, um in einer Hornform zu sein, wobei ein Ende des zweiten Reflektors 4 hin zu dem ersten Reflektor 3 ein Ende kleinen Durchmessers ist und das andere Ende hin zu der LED-Lichtquelleneinheit 6, d. h. hin zu der Linse 2, ein Ende großen Durchmessers ist. Der zweite Reflektor 4 befindet sich in einer Mitte der Zoomeinheit 1, abweichend von einem Lichtweg von der Linse 2 zu dem ersten Reflektor 3 und von der Linse 2 und dem ersten Reflektor 3 symmetrisch umgeben. Der zweite Reflektor 4 stellt einen Zoomstrahl mit einem geringen Lichtverlust für die reflektierende Abdeckung 13 bereit, die rotatorisch und symmetrisch angeordnet ist, um zu bewirken, dass der Strahl eine gute Konvergenzwirkung nach einer endgültigen Reflexion durch die reflektierende Abdeckung erzeugt.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines einzelnen LED-Lichtquellenmoduls einer LED-Lichtquelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, in der das LED-Lichtquellenmodul eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten aufweist. Aus 2 ist ersichtlich, dass die LED-Lichtquelleneinheit 6 eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten 7 umfasst, jede umfassend mindestens eine LED 8 und eine optische Vorrichtung, konfiguriert zum Modifizieren von Strahlen von jeweiligen LEDs zu ungefähr kollimierten Strahlen. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die optische Vorrichtung eine Linse 9 und mindestens einen primären Reflektor 10, angeordnet an einem äußeren Umfang jeder Linse 9 (siehe 3). Vorzugsweise korrespondiert eine LED 8 mit einer Linse 9 und einem primären Reflektor 10. Mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Linsenplatten 11 und mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Platten 12 primärer Reflektoren werden bereitgestellt, wobei jede Linsenplatte 11 mit einer Vielzahl von Linsen 9 in einer Zylinderform versehen ist und jede Platte 12 primärer Reflektoren mit dem primären Reflektor 10 in einer Zahl korrespondierend mit der der Linsen auf jeder Linsenplatte 11 versehen ist. Sämtliche Linsenplatten 11, Platten 12 primärer Reflektoren und LEDs 8 sind unabhängige Teile, um einfach für Verwendung zur Bildung einer LED-Lichtquelleneinheit 6 aus LED-Lichtquellenmodulen 14 kombiniert zu werden. Überdies können korrespondierende Teile jeweils gewechselt werden, wenn die Beleuchtungsvorrichtung ausfällt oder aufzurüsten ist, so dass die Wartungskosten reduziert werden und der Zusammenbauprozess vereinfacht wird. Eine Vielzahl von LED-Lichtquellenmodulen 14 kann zusammengebaut werden, um verschiedene Arten von Helligkeit zu erhalten, so dass die LED-Lichtquellenmodule 14 nach Nutzungsanforderungen zusätzlich bereitgestellt oder zerlegt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Linse 9 eine Totalreflexionslinse; wodurch die Lichteffizienz der gesamten Beleuchtungsvorrichtung verbessert werden kann. Die Linse 9 ist hierin konfiguriert, in einer Zylinderform zu sein, wodurch nicht nur ihre innewohnenden optischen Charakteristika genutzt werden, sondern sie außerdem als eine schützende Abdeckung genommen wird, um eine oder mehrere LEDs 8 darin unterzubringen, wodurch die Anforderung zum Schützen eines LED-Chips befriedigt werden (siehe 3). Ein Querschnitt des primären Reflektors 10 zum Unterbringen der Linse 2 ist konfiguriert, in einer sechseckigen Form zu sein, konstruiert durch sechs reflektierende Abschnitte, die jede eine Kante der sechseckigen Form bilden. Vorzugsweise ist eine Seitenwand jedes primären Reflektors 10 unterdessen konfiguriert, einen anderen benachbarten primären Reflektor 10 zu begrenzen, demgemäß sind die jeweiligen primären Reflektoren 10 miteinander verbunden, um eine Wabenanordnung zu bilden. Die Linse 2 befindet sich in einem korrespondierenden primären Reflektor 10 und vorzugsweise in einer Mitte davon, um eine kompakte Anordnung und einen gleichmäßigen Strahl zu ergeben.
4 zeigt eine Querschnittansicht einer Lichtquelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Waben-LED-Lichtquelleneinheit 6 wird durch sechs miteinander verbundene LED-Lichtquellenmodule gebildet, wobei jedes LED-Lichtquellenmodul 14 aus einer Linsenplatte 11 mit einer Vielzahl von Linsen, einer Platte 12 primärer Reflektoren mit einer Vielzahl primärer Reflektoren und einer Vielzahl von LEDs 8 zusammengesetzt ist. Nach einer optimierten Lösung kann die obige Anordnung eine kompakte Anordnung der Lichtquelleneinheit in einem Zustand einer festen Strukturdimension verwirklichen, wodurch eine höhere Lichteffizienz erhalten wird. Und basierend auf der symmetrischen Eigenschaft der Wabenstruktur kann außerdem ein relativ gleichmäßiger austretender Strahl erhalten werden.
5 zeigt ein Lichtwegdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Daraus ist deutlich ersichtlich, dass ein von der LED 8 emittierter Strahl nach Modifikation durch korrespondierende optische Vorrichtungen, d. h. die Linse 9 in einer Zylinderform und der primäre Reflektor 10 mit einem Querschnitt in einer sechseckigen Form, in der Linse 2 in der Zoomeinheit 1 in einer Form eines ungefähr kollimierten Strahls L1 auftrifft. Der kollimierte Strahl L1 wird, nachdem er durch die Linse 2 konvergiert wurde, zu einem konvergenten Strahl L2 gebildet, der in Konzentration auf eine reflektierende Oberfläche des ersten Reflektors 3 auftrifft. Da die reflektierende Oberfläche des ersten Reflektors 3 auch zu dem zweiten Reflektor 4 in der Mitte der Zoomeinheit 1 ausgerichtet ist, trifft ein von dieser reflektierenden Oberfläche reflektierter Strahl L3 daher gleichmäßig auf den zweiten Reflektor 4 in einer Hornform auf. Der zweite Reflektor 4 wird von einem Ende nahe dem ersten Reflektor 3 zu einem Ende nahe der Linse 2 langsam dicker. Der Strahl L3 bildet, nachdem er durch den zweiten Reflektor 4 hierin reflektiert wurde, einen Ausgangsstrahl L4. Der von dem Lichtaggregat 5 emittierte annähernd gerade Strahl L4 kann an der inneren Wand der reflektierenden Abdeckung 13 reflektiert werden, wodurch durch korrespondierendes Modifizieren relativer Positionen der LED-Lichtquelleneinheit 6 und der Zoomeinheit 1 und Modifizieren einer Ausrichtung einer reflektierenden Oberfläche jedes Reflektors der Zoomeinheit 1 und einer Ausrichtung der reflektierenden Abdeckung 13 vorzugsweise die Wirkung mit verschiedenen Fokussierungsflächen ähnlich der der schattenlosen Lampe oder eine andere erwartete Beleuchtungswirkung erhalten werden kann.
Die 6a–6c zeigen Lichtwegdiagramme in drei verschiedenen Ausführungsformen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 6a ist eine Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit 6 und der Zoomeinheit 1 recht klein; wodurch ein austretender Strahl L5 mit einem entfernten Fokus erhalten wird. In 6b wird eine Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit 6 und der Zoomeinheit 1 größer als die in 6a, wodurch ein austretender Strahl L5 mit einem relativ nahen Fokus erhalten wird. Und in 6c ist eine Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit 6 und der Zoomeinheit 1 am größten; wodurch ein austretender Strahl L5 mit dem nahesten Fokus erhalten wird. Natürlich kann die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß spezifischen Anforderungen in praktischen Anwendungen weiter modifiziert werden, um eine gewünschte Lichtverteilung und zufriedenstellende Lichteffizienz zu erhalten.
Das Obige sind lediglich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, aber nicht zum Einschränken der vorliegenden Erfindung. Für den Fachmann kann die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und Veränderungen aufweisen. Sämtliche Abwandlungen, äquivalente Ersetzungen, Verbesserungen innerhalb des Geistes und des Grundsatzes der vorliegenden Erfindung sollen vom Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung abgedeckt sein.
Bezugszeichenliste

1: Zoomeinheit
2: Linse der Zoomeinheit
3: erster Reflektor
4: zweiter Reflektor
5: Lichtaggregat
6: Lichtquelleneinheit
7: LED-Unterlichtquelleneinheit
8: LED
9: Linse der Lichtquelleneinheit
10: primärer Reflektor
11: Linsenplatte
12: Platte primärer Reflektoren
13: reflektierende Abdeckung
14: LED-Lichtquellenmodul
L1–L5: Strahl

Claims

Lichtquelleneinheit (6) eines Lichtaggregats (5), wobei die Lichtquelleneinheit (6) eine Vielzahl von LED-Unterlichtquelleneinheiten (7) umfasst, jede mindestens eine LED (8) und eine mit der mindestens einen LED (8) korrespondierende optische Vorrichtung umfassend, wobei die optische Vorrichtung konfiguriert ist, einen Strahl von jeder LED (8) zu modifizieren, um ein ungefähr kollimierter Strahl (L1) zu sein.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch i, wobei die optische Vorrichtung mindestens eine Linse (9), die die LED (8) darin unterbringt, und mindestens einen primären Reflektor (10), vorgesehen zum Umgeben jeder Linse (9), enthält.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2, wobei jede LED-Unterlichtquelleneinheit (7) eine LED (8), eine Linse (9) und einen primären Reflektor (10) umfasst.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Linse (9) in einer ungefähren Zylinderform ist.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Linse (9) eine Totalreflexionslinse ist.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Linsenplatte (11) umfasst, jede mit einem Teil der Linsen (9) von sämtlichen der Linsen versehen.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 6, wobei ein Querschnitt jedes primären Reflektors (10) in einer sechseckigen Form ist, konstruiert durch sechs reflektierende Abschnitte, die jede eine Kante der sechseckigen Form bilden.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 7, wobei jede Linse (9) sich in einem korrespondierenden primären Reflektor (10) in einer sechseckigen Form befindet.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 8, wobei jede Linse (9) sich in einer Mitte des korrespondierenden primären Reflektors (10) in einer sechseckigen Form befindet.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 7, wobei jeweilige primäre Reflektoren (10) mit einem Querschnitt in einer sechseckigen Form miteinander verbunden sind, um eine Wabenanordnung zu bilden.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner mindestens eine Platte primärer Reflektoren (12) umfasst, jede mit einem Teil der primären Reflektoren (10) von sämtlichen der primären Reflektoren verteilt.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 11, wobei jeder Satz von Platten primärer Reflektoren (12) auf jedem Satz von korrespondierenden Linsenplatten (11) montiert sein kann, um eine jeweilige Linse (9) in einem jeweiligen primären Reflektor (10) unterzubringen, um ein LED-Lichtquellenmodul (14) zu bilden, das miteinander zusammengebaut werden kann.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 12, wobei die Lichtquelleneinheit (6) durch sechs LED-Lichtquellenmodule (14), die miteinander zu einer ungefähr sechseckigen Form kombiniert sind, gebildet ist.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede LED-Unterlichtquelleneinheit (7) in einer Wabenanordnung ist.
Lichtquelleneinheit (6) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die jeweiligen LED-Unterlichtquelleneinheiten (7) zusammen eine Oberflächenlichtquelle im Wesentlichen in der gleichen Ebene bilden.
Lichtaggregat (5), umfassend die Lichtquelleneinheit (6) nach einem der Ansprüche 1–15.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 16, wobei das Lichtaggregat (5) ferner eine Zoomeinheit (1) umfasst, die einen kollimierten Eingangsstrahl (L1) von der Lichtquelleneinheit (6) empfängt und nach dem Ändern einer Form des Strahls (L1) einen Ausgangsstrahl (L4) bereitstellt.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 17, wobei eine Distanz zwischen der Lichtquelleneinheit (6) und der Zoomeinheit (1) gemäß verschiedenen erforderlichen Fokussierungsflächen angepasst wird.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 17, wobei die Zoomeinheit (1) mindestens eine Linse (2), mindestens einen ersten Reflektor (3) und mindestens einen zweiten Reflektor (4) umfasst, wobei die mindestens eine Linse (2) einen kollimierten Strahl (L1) von der Lichtquelleneinheit (6) des Lichtaggregats (5) empfängt, wobei der kollimierte Strahl (L1) auf den ersten Reflektor (3) auftrifft, nachdem er durch die Linse (2) konvergiert wird, und auf den zweiten Reflektor (4) auftrifft, nachdem er durch den ersten Reflektor (3) reflektiert wird, um einen Ausgangsstrahl (L4), dessen Lichtausgangswinkel geändert wurde, zu produzieren.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 18, wobei die Linse (2) eine torusförmige Linse ist, bereitgestellt, um rotationssymmetrisch zu sein.
Lichtaggregat (5) nach einem der Ansprüche 16–20, wobei der erste Reflektor (3) ein facettierter Scheibenreflektor ist, angeordnet in einer gleichen Reihe mit und hinter der Linse (2).
Lichtaggregat (5) nach einem der Ansprüche 16–20, wobei der zweite Reflektor (4) ein Reflektor in einer Hornform ist.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 22, wobei der zweite Reflektor (4) bereitgestellt ist, um von einem Lichtweg zwischen der Linse (2) und dem ersten Reflektor (3) versetzt zu sein, und sich auf einer rotationssymmetrischen Achse der Linse (2) befindet.
Lichtaggregat (5) nach Anspruch 4, wobei der zweite Reflektor (4) mit einem Ende kleinen Durchmessers davon nahe dem ersten Reflektor (3) und einem Ende großen Durchmessers davon nahe der Linse (2) versehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung in einer medizinischen Verwendung, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Lichtaggregat (5) nach einem der Ansprüche 15–24 und eine reflektierende Abdeckung (13), konfiguriert zum Montieren des Lichtaggregats (5), umfasst, wobei die reflektierende Abdeckung (13) das Lichtaggregat (5) umschließt, um einen reflektierten Strahl (L4) zu bilden, eingegeben von dem Lichtaggregat (5) in ein konvergentes Säulenlicht (L5), nachdem er durch die reflektierende Abdeckung (13) reflektiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die reflektierende Abdeckung (13) und die Zoomeinheit (1) des Lichtaggregats (5) korrespondierend bereitgestellt sind.