DE3814539C2

DE3814539C2 -

Info

Publication number: DE3814539C2
Application number: DE3814539A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr. 6452 Hainburg De Witt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1990-05-23
Also published as: EP0339130B1; US4937714A; DE3814539A1; EP0339130A2; DE3853583D1; EP0339130A3; JPH0468721B2; JPH0244604A

Description

Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte mit einer mit einem Lampen kolben versehenen Lichtquelle und mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, wobei auf wenigstens einem Teil der Außenfläche des Lampenkolbens ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter aufgebracht ist, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsver mögen für Infrarotlicht aufweist.

Es ist bekannt, Halogenglühlampen in verschiedenartigen optischen Systemen, wie beispielsweise Studio- und Operationsleuchten, oder Tageslichtprojektoren für Folien, einzusetzen, wobei stets ein möglichst geringer Infrarotlichtan teil in Strahlungsrichtung austreten soll, um die Wärmestrahlung im Be leuchtungsfeld zu reduzieren. Dies geschieht in der Regel durch Reflektoren, welche Infrarotlicht transmittieren und das sichtbare Licht reflektieren und/oder durch Filter an den Lichtaustrittsöffnungen, welche den Infrarot lichtanteil zum großen Teil absorbieren.

Aus der DE-OS 32 27 096 ist eine zylindrische Halogenglühlampe mit einem elektrischen Anschluß an jedem Zylinderende und mit einer entlang der Zylinderachse des Lampenkolbens geführten Glühwendel bekannt, deren Lampen kolben auf seiner Außenseite mit einem als Interferenzfilter wirkenden Mehr schichtkörper beschichtet ist, welcher die Infrarotanteile des in der Lampe erzeugten Lichtes auf die Wendel reflektiert, während er die sichtbaren An teile des erzeugten Lichtes transmittiert. An den Enden der Glühwendel sind Endreflektoren vorgesehen, die eine alle emittierten Strahlungskomponenten reflektierende optische Beschichtung aufweisen. Das Interferenzfilter weist dabei Schichten mit alternierend hohem und niedrigem Brechungsindex auf, wobei die Materialien dieser Schichten im wesentlichen aus Siliziumdioxid und Tantal pentoxid bestehen. Durch eine ausreichend gute Justierung der Glühwendel entlang der Symmetrieachse des Lampenkolbens wird die reflektierte Infrarot-Strahlung zum Teil von der Glühwendel absorbiert. Dadurch reduziert sich der Anteil der transmittierten Infrarot-Strahlung, wobei der Wirkungsgrad der Lampe verbessert wird.

Eine ähnliche Anordnung ist aus der US-PS 46 89 519 bekannt; hier ist eine Glühlampe im zylinderförmigen Mittelteil ihres langgestreckten Lampenkolbens, an dessen Enden jeweils ein elektrischer Anschluß vorgesehen ist, mit einem Interferenzfilter versehen, das die von der Wendel erzeugte Infrarot-Strahlung zur Reduzierung von Wärmeverlusten in den Lampenkolben reflektiert. Das Filter besteht aus alternierend angeordneten Schichten mit einem niedrigen und einem hohen Brechungsindex, wobei Siliziumdioxid und Tantalpentoxid eingesetzt werden. Die beiden Kolbenenden sind ohne Tantalpentoxidbeschichtung, da eine Reflexion des Infrarotlichts auf die Wendel von hier aus uneffektiv ist.

Weiterhin sind aus der DE-OS 15 89 095 Gasentladungslampen bekannt, deren Kolben mit einem optischen Interferenzfilter aus mehreren Teilschichten mit unterschiedlichem Brechungsindex versehen sind, um eine hitzebeständige Filteranordnung zur Erzeugung von farbneutralem Licht herzustellen.

Eine weitere Anwendung von Interferenzfiltern ist aus dem DE-GM 18 09 322 bekannt, in dem ein für Wärmestrahlen durchlässiger Kaltlichtspiegel be schrieben ist, dessen Oberfläche mit einer Reihe von interferierenden Dielektrikumschichten aus abwechselnd höher- und niedrigbrechenden Substanzen bedeckt ist; als Schichtmaterialien werden dabei Siliziumoxid und Titanoxid oder Tantaloxid eingesetzt.

Aus der DE-OS 35 18 427 ist eine Lichtquelle bekannt, insbesondere eine Glüh lampe mit Halogenfüllung, mit zum Teil gequetschtem Glaskolben. Die Aufgabe, die diesem Gegenstand zugrunde liegt, ist die Schaffung einer hochfesten Verbindung zwischen dem Lampenkörper und dem ihn aufnehmenden Reflektor spiegel. Zur Lösung wird vorgeschlagen, ein zylindrisches Rohrstück zur Be festigung des Lampenkörpers auf einem Halteelement vorzusehen.

Aus der DE-AS 21 29 797 und der EP-A2 1 40 390 sind medizinische Leuchten bekannt, bei denen eine Glühlampe in einem Spiegelreflektor in Form eines Kaltlichtreflektors angeordnet ist.

Bei Halogenglühlampen kleinerer Abmessungen ist es nicht möglich, durch Reflexion des Infrarotteils an einem auf dem Kolben aufgebrachten Inter ferenzfilter das Infrarotlicht in der Wendel zu absorbieren, da die Symmetrie achse der Wendel in der Regel nicht mit der Symmetrieachse des Lampenkolbens zusammenfällt und in üblichen Ausführungsformen (z. B. einseitig gesockelte Lampe) senkrecht darauf steht.

Falls trotzdem eine Beschichtung des Lampenkolbens mit einem Interferenzfilter erfolgen würde, hätte dies eine Vielfachreflexion zur Folge, die jedoch in folge der Teildurchlässigkeit der Interferenzschicht schließlich zu einer Transmission des Infrarotanteils führen würde. Eine Reduzierung des Infrarot anteils wäre praktisch kaum zu erzielen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, durch geometrische Zuordnung von Licht quelle und Reflektor sowie durch teilweise Beschichtung der äußeren Kolben fläche der Lichtquelle eine möglichst einfache Infrarotlicht-Abschirmung des Beleuchtungsfeldes zu erzielen, wobei Lampe und Reflektor trotz optimaler Wirksamkeit verhältnismäßig preisgünstig sind.

Diese Aufgabe wid durch eine Operationsleuchte, wie sie sowohl durch die Merkmale des Anspruches 1 als auch durch die Merkmale des Anspruches 2 ge kennzeichnet ist, gelöst.

Im einen Fall handelt es sich um eine Operationsleuchte mit einer einen Lampenkolben aufweisenden Lichtquelle und einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektorsystem mit Bereichen, welche Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren, wobei auf der Außenfläche des Lampenkolbens ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter aufgebracht ist, das eine hohe Durch lässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsvermögen für Infrarot licht aufweist, wobei der Lampenkolben einen für Infrarot-Strahlung durch lässigen Bereich aufweist, und wobei der Lampenkolben derart innerhalb des Reflektorsystems orientiert ist, daß der für Infrarot-Strahlung durchlässige Bereich des Lampenkolbens den Bereichen des Reflektorsystems zugeordnet ist, die Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren.

Im anderen Fall handelt es sich um eine Operationsleuchte mit einer einen Lampenkolben aufweisenden Lichtquelle und einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektorsystem mit Bereichen, welche Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren, wobei auf der Außenfläche des Lampenkolbens ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter aufgebracht ist, das eine hohe Durch lässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsvermögen für Infrarot licht aufweist und mit einem Umlenkspiegel, der mit seiner Spiegelfläche den die Infrarot-Strahlung absorbierenden oder transmittierenden Bereich des Reflektorsystems zugekehrt ist, wobei der Lampenkolben einen für Infrarot-Strahlung durchlässigen Bereich aufweist, und wobei der Lampenkolben innerhalb des Reflektorsystems und des Umlenkspiegels derart orientiert ist, daß der für Infrarot-Strahlung durchlässige Bereich des Lampenkolbens dem Umlenkspiegel zugeordnet ist, der die Infrarot-Strahlung dem die Infrarot-Strahlung absorbierenden oder transmittierenden Bereich des Reflektorsystems zuführt.

Es besteht die Möglichkeit, eine Lampe mit einem Interferenzfilter einzu setzen, die einen oder zwei Bereiche aufweist, die von dem Filter nicht bedeckt sind, so daß aus diesen Bereichen die Infrarot-Strahlung gezielt austreten kann. Falls zwei solcher Bereiche vorhanden sind, müssen diese sich am Lampenkolben gegenüberliegen, beispielsweise im Sockel-Bereich und im Kuppel-Bereich. Hierbei kann es sich um einseitig gesockelte Halogenglühlampen handeln.

Als vorteilhaft erweist sich der Wegfall von Filter und Filterhalterung, so daß sich ein verhältnismäßig einfacher, auch ohne Fachpersonal zu wartender Aufbau ergibt. Dies wirkt sich insbesondere bei Operationsleuchten mit einer Vielzahl von einzelnen Lichtquellen als vorteilhaft aus. Darüber hinaus wird die Ersatzteilbevorratung vereinfacht, da keine separaten Infrarotstrahlung absorbierenden Filter mehr erforderlich sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Operationsleuchte ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 13.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels in der Zeichnung nachfolgend näher erläutert.

Fig. 1a zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Halogenglühlampe, während in Fig. 1b ein Längsschnitt durch eine Operationsleuchte dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1a weist die einseitig gesockelte Halogenglühlampe einen zylinder symmetrischen Lampenkolben 1 mit einer Glühwendel 10 auf, dessen Seitenwände 2 im Zylindermantel bereich mit einem Interferenzfilter 3 versehen sind. Das Interferenzfilter 3 weist Schichten mit alternierend hohem und niedrigem Brechungsindex auf, wobei die Infrarotanteile des in der Lampe erzeugten Lichtes in das innere des Lampenkolbens reflektiert werden. Als Interferenzfilter 3 kann dabei beispiels weise die aus der DE-OS 32 27 096 bekannte Beschichtung eingesetzt werden; außerhalb des eigentlichen Zylindermantelbereiches, d. h. im Bereich 4 der Kuppel des Kolbens bzw. im Sockelbereich 5 ist der Kolben ohne Interferenzfilter und somit für Infrarotlicht durchlässig. Die in der Lampe erzeugte bzw. über das Interferenzfilter in den Kolben reflektierte Infrarotstrahlung tritt in einem definierten Raumwinkel α entlang der Zylinderachse 6 des Lampenkolbens 1 aus. Der Raumwinkel α liegt im Bereich von 20 bis 160°.

Gemäß Fig. 1b gelangt das durch das Interferenzfilter 3 strahlende sichtbare Licht teilweise direkt, teilweise über Umlenkspiegel 12 auf den Reflektor 7, von dem es in das eigentliche Beleuchtungsfeld reflektiert wird; die Infrarot strahlung tritt dagegen durch den unbeschichteten Sockelbereich 5 des Lampen kolbens 1 aus; sie wird über die im Reflektorsystem 11 befindliche Öffnung 8 bzw. den Infrarotlicht transmittierenden Teil des Reflektorsystems 11 aus dem optischen System hinausgeführt und gelangt direkt oder indirekt auf wärmeabsorbierende Körper, die zwecks besserer Übersicht in Fig. 1b nicht dargestellt sind; bei indirekter Bestrahlung der wärmeabsorbierenden Körper wird das Infrarotlicht über Umlenkspiegel zu den wärmeabsorbierenden Körpern geleitet. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Lampenkolben durch Drehung um 180° so anzuordnen, daß der Bereich 4 der Kuppel des Lampenkolbens 1 der im Reflektorsystem 11 befindlichen Öffnung 8 bzw. dem Infrarotlicht transmittierenden Teil benachbart ist.

In Fig. 1a ist der Einsatz eines Lampenkolbens gezeigt, der sowohl im Bereich 4 der Kuppel als auch im Sockelbereich 5 für Infrarotlicht durchlässig ist; entsprechend Fig. 1b wird in einem solchen Fall der aus der Kuppel austretende Infrarotlichtanteil über Umlenkspiegel 12 entlang der Achse 6 des Lampenkolbens in die im Reflektorsystem 11 befindliche Öffnung 8 bzw. dem Infrarotlicht transmittierenden Teil des Reflektorsystems geleitet.

Während des Betriebes treten in radialer Richtung (zur Zylinderachse 6) Strahlenbündel sichtbaren Lichts mit maximaler Intensität aus, während in axialer Richtung Strahlenbündel von Infrarotlicht mit maximaler Intensität austreten. Es erfolgt somit durch den Aufbau der Operationsleuchte eine räumliche Trennung der Austrittsrichtungen von sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung.

Ist das die Lampe umgebende optische System so ausgelegt, daß lediglich die Wendel der Lampe im Leuchtfeld abgebildet wird, so ist das Leuchtfeld nahezu frei von störender Wärmestrahlung.

Das Ausführungsbeispiel ist zwar anhand einer Halogenglühlampe erläutert; es ist jedoch auch möglich, anstelle der Halogenglühlampe eine Gasentladungslampe mit einem Lampenkolben einzusetzen, dessen äußere Fläche mit einem Interferenzfilter versehen ist, das die Entladungsstrecke der Lampe umschließt.

Claims

1. Operationsleuchte mit einer einen Lampenkolben (1) aufweisenden Licht quelle und einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektorsystem (11) mit Bereichen, welche Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren, wobei auf der Außenfläche des Lampenkolbens (1) ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter (3) aufgebracht ist, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsvermögen für Infrarotlicht aufweist, wobei der Lampenkolben (1) einen für Infrarot-Strahlung durchlässigen Bereich aufweist, und wobei der Lampen kolben (1) derart innerhalb des Reflektorsystems zugeordnet ist, die Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren.

2. Operationsleuchte mit einer einen Lampenkolben (1) aufweisenden Licht quelle und einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektorsystem (11) mit Bereichen, welche Infrarot-Strahlung absorbieren oder transmittieren, wobei auf der Außenfläche des Lampenkolbens (1) ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter (3) aufgebracht ist, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsvermögen für Infrarotlicht aufweist und mit einem Umlenkspiegel (12), der mit seiner Spiegelfläche den die Infrarot-Strahlung absorbierenden oder trans mittierenden Bereichen des Reflektorsystems (11) zugekehrt ist, wobei der Lampenkolben (1) einen für Infrarot-Strahlung durchlässigen Bereich auf weist, und wobei der Lampenkolben (1) innerhalb des Reflektorsystems (11) und des Umlenkspiegels (12) derart orientiert ist, daß der für Infrarot-Strahlung durchlässige Bereich (4; 5) des Lampenkolbens (1) dem Umlenkspiegel zugeordnet ist, der die Infrarot-Strahlung dem die Infrarot-Strahlung absorbierenden oder transmittierenden Bereich des Reflektorsystems (11) zuführt.

3. Operationsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampen kolben (1) einen weiteren, für Infrarot-Strahlung durchlässigen Be reich (4) aufweist, der dem ersten Bereich (5) gegenüberliegt, wobei der weitere Bereich (4) einem Umlenkspiegel (12) zugeordnet ist, der mit seiner Spiegelfläche den die Infrarot-Strahlung absorbierenden oder trans mittierenden Bereichen des Reflektorsystems (11) zugekehrt ist.

4. Operationsleuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der transmittierende Bereich des Reflektorsystems (11) als durchgehende Öffnung ausgebildet ist.

5. Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Interferenzfilter (3) im wesentlichen aus Silizium dioxid- und Tantalpentoxidschichten besteht.

6. Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Lichtquelle eine einseitig gesockelte Halogenglühlampe dient, deren Lampenkolben (1) eine Glühwendel (10) umhüllt, wobei die Glüh wendel von einem Interferenzfilter (3) umschlossen ist.

7. Operationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Lichtquelle eine Entladungslampe dient, wobei die Ent ladungsstrecke von einem Interferenzfilter (3) umschlossen ist und der oder die infrarot-durchlässigen Bereiche im Bereich des Sockels und/oder im Bereich der gegenüberliegenden Kuppel angeordnet sind.

8. Operationsleuchte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (1) wenigstens im Lichtaustrittsbereich axialsymmetrisch ausgebildet ist.

9. Operationsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Inter ferenzfilter (3) auf einem wenigstens im Lichtaustrittsbereich zylindrisch ausgebildeten Lampenkolben (1) in Form eines Zylindermantels aufgebracht ist.

10. Operationsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Inter ferenzfilter (3) auf einem wenigstens teilweise kugelförmig ausge bildeten Lampenkolben in Form einer zylindrisch durchbohrten Kugelhülle aufgebracht ist.

11. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter (3) auf einem wenigstens teilweise ellipsoidförmigen Lampenkolben in Form einer zylindrisch durchbohrten Ellipsoidhülle aufge bracht ist.

12. Operationsleuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotlicht absorbierende oder transmittierende Bereich des Reflektorsystems (11) von der Achse (6) des Lampenkolbens (1) geschnitten wird.

13. Operationsleuchte nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahlung unter einem Raumwinkel von 20 bis 160° entlang der Zylinderachse (6) des Lampenkolbens (1) austritt.