RU188259U1

RU188259U1 - SURGICAL LED LAMP

Info

Publication number: RU188259U1
Application number: RU2018141366U
Authority: RU
Inventors: Андрей Вальменович Аладов; Александр Львович Закгейм; Антон Евгеньевич Черняков
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Полезная модель относится к светотехнике, а именно, к медицинским светодиодным осветительным устройствам, и может быть использована, преимущественно, в хирургии для освещения операционного поля.Сущность полезной модели заключается в том, что в светодиодном светильнике, содержащем в качестве источников света светодиоды белого света и цветные светодиоды с различным цветом излучения, имеющем тарельчатую форму, включающем горизонтально ориентированную центральную часть и боковую поверхность, образованную расположенными под углом к горизонту и распределенными по периметру центральной части периферийными светодиодными модулями, каждый из которых имеет пластинчатое основание, на котором установлены светодиоды, при этом светильник снабжен системой регулирования, управляющей спектральными характеристиками цветных светодиодов. При этом в периферийных светодиодных модулях расположены светодиоды белого света, а в центральной части светильника, выполненной в виде опорного основания, смонтированы цветные светодиоды с различным цветом излучения, а также концентратор, входное основание которого помещено вблизи цветных светодиодов, выполненный в виде сплошного объемного тела, изготовленного из оптически прозрачного материала, показатель преломления которого превышает показатель преломления воздуха, и расположенный на выходе концентратора объектив, содержащий линзовую систему, обеспечивающую проецирование излучения цветных светодиодов на поверхность, освещаемую периферийными светодиодными модулями, с образованием на ней локальной световой зоны.Техническим результатом полезной модели является обеспечение основного освещения рабочего поля белым светом при возможности создания на нем локальной световой зоны заданного цвета. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to lighting engineering, namely, medical LED lighting devices, and can be used mainly in surgery for illumination of the surgical field. The essence of the invention lies in the fact that the LED lamp contains white light-emitting diodes as light sources and colored LEDs with a different plate-shaped radiation color, including a horizontally oriented central part and a side surface formed at an angle to the light an umbrella and peripheral LED modules distributed around the perimeter of the central part, each of which has a plate base on which the LEDs are mounted, while the lamp is equipped with a control system that controls the spectral characteristics of color LEDs. At the same time, white light emitting diodes are located in the peripheral LED modules, and in the central part of the luminaire, made in the form of a support base, colored LEDs with different emission colors are mounted, as well as a hub, the input base of which is placed near the colored LEDs, made in the form of a solid volumetric body, made of optically transparent material, the refractive index of which exceeds the refractive index of air, and a lens located at the outlet of the concentrator containing an invis system, which projects the radiation of colored LEDs onto a surface illuminated by peripheral LED modules, with the formation of a local light zone on it. The technical result of the utility model is to provide the main illumination of the working field with white light if it is possible to create a local light zone of a given color on it. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к светотехнике, а именно, к медицинским светодиодным осветительным устройствам, и может быть использована, преимущественно, в хирургии для освещения операционного поля.The utility model relates to lighting engineering, namely, to medical LED lighting devices, and can be used mainly in surgery to illuminate the surgical field.

В настоящее время активно разрабатываются хирургические светодиодные светильники, преимуществом которых является возможность достижения высокой освещенности при обеспечении регулирования световых характеристик (см., например, RU 2413475, US 2014346957).Surgical LED luminaires are being actively developed, the advantage of which is the ability to achieve high illumination while ensuring the regulation of light characteristics (see, for example, RU 2413475, US 2014346957).

Известен хирургический светодиодный светильник [ЕР 1568938], выбранный в качестве ближайшего аналога.Known surgical LED lamp [EP 1568938], selected as the closest analogue.

Данный светильник содержит в качестве источников света светодиоды белого света и цветные светодиоды с различным цветом излучения и имеет тарельчатую форму, образованную светодиодными модулями гексагональной формы. При этом он включает центральную часть, образованную горизонтально ориентированным светодиодным модулем, и боковую поверхность, образованную расположенными под углом к горизонту и распределенными по периметру центральной части периферийными светодиодными модулями. Каждый светодиодный модуль имеет пластинчатое основание, на котором установлены светодиоды белого света и группа из трех цветных светодиодов с различным цветом излучения. Рассматриваемый светильник содержит также систему регулирования, управляющую спектральными характеристиками цветных светодиодов.This luminaire contains white light-emitting diodes and color light-emitting diodes with different color of radiation as light sources and has a plate-shaped form formed by LED hexagonal modules. Moreover, it includes a central part formed by a horizontally oriented LED module, and a side surface formed by peripheral LED modules arranged at an angle to the horizontal and distributed around the perimeter of the central part. Each LED module has a plate base on which white light-emitting diodes and a group of three color LEDs with different emission colors are mounted. The lamp under consideration also contains a control system that controls the spectral characteristics of color LEDs.

Данный светильник позволяет достигнуть требуемого уровня освещенности на рабочем поле и при этом создавать освещение различного цвета в зависимости от вида биологических тканей, с которыми работает хирург, с целью улучшения контраста их визуализации при проведении хирургических манипуляций.This lamp allows you to achieve the required level of illumination on the working field and at the same time create lighting of various colors depending on the type of biological tissue the surgeon works with, in order to improve the contrast of their visualization during surgical procedures.

Однако рассматриваемый светильник обеспечивает освещение различного цвета на всей освещаемой поверхности рабочего поля, что является избыточным, поскольку контрастная визуализация биологических тканей необходима хирургу непосредственно в зоне проведения операции.However, the lamp in question provides illumination of a different color on the entire illuminated surface of the working field, which is redundant, since the surgeon directly in the area of the operation needs contrast visualization of biological tissues.

Проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является формирование белого света для освещения рабочего поля при обеспечении возможности создания на рабочем поле локальной световой зоны заданного цвета.The problem to be solved when implementing the utility model is the formation of white light to illuminate the working field while making it possible to create a local light zone of a given color on the working field.

Сущность полезной модели заключается в том, что в светодиодном светильнике, содержащем в качестве источников света светодиоды белого света и цветные светодиоды с различным цветом излучения, имеющем тарельчатую форму, включающем горизонтально ориентированную центральную часть и боковую поверхность, образованную расположенными под углом к горизонту и распределенными по периметру центральной части периферийными светодиодными модулями, каждый из которых имеет пластинчатое основание, на котором установлены светодиоды, при этом светильник снабжен системой регулирования, управляющей спектральными характеристиками цветных светодиодов, согласно полезной модели в периферийных светодиодных модулях расположены светодиоды белого света, а в центральной части светильника, выполненной в виде опорного основания, смонтированы цветные светодиоды с различным цветом излучения, а также концентратор, входное основание которого помещено вблизи цветных светодиодов, выполненный в виде сплошного объемного тела, изготовленного из оптически прозрачного материала, показатель преломления которого превышает показатель преломления воздуха, и расположенный на выходе концентратора объектив, содержащий линзовую систему, обеспечивающую проецирование излучения цветных Светодиодов на поверхность, освещаемую периферийными светодиодными модулями, с образованием на ней локальной световой зоны.The essence of the utility model consists in the fact that in an LED luminaire containing white light-emitting diodes and colored light emitting diodes with different color of radiation, having a plate shape, including a horizontally oriented central part and a side surface formed at an angle to the horizontal and distributed over perimeter of the central part of the peripheral LED modules, each of which has a plate base on which the LEDs are mounted, while The IR is equipped with a control system that controls the spectral characteristics of color LEDs, according to a utility model, peripheral LED modules have white light-emitting diodes, and in the central part of the luminaire, made in the form of a support base, color LEDs with different emission colors are mounted, as well as a hub, the input base of which placed near colored LEDs, made in the form of a solid volumetric body made of optically transparent material, the refractive index which exceeds the refractive index of air, and the lens located at the output of the concentrator, containing a lens system that projects the radiation of colored LEDs onto a surface illuminated by peripheral LED modules, with the formation of a local light zone on it.

В частном случае полезной модели светильник снабжен выключателем, обеспечивающим возможность автономного включения и выключения группы цветных светодиодов.In the particular case of a utility model, the luminaire is equipped with a switch that provides the ability to independently turn on and off a group of colored LEDs.

В частном случае полезной модели основание каждого периферийного светодиодного модуля ориентировано под углом к горизонтальной плоскости, лежащим в диапазоне от 18° до 24°.In the particular case of a utility model, the base of each peripheral LED module is oriented at an angle to a horizontal plane lying in the range from 18 ° to 24 °.

Заявляемый светильник за счет наличия в нем группы периферийных светодиодных модулей белого света, распределенных по периметру центральной части и установленных под углом к горизонту таким образом, что они вместе с центральной частью придают светильнику тарельчатую форму, обеспечивает основное освещение поверхности рабочего поля белым светом с требуемым уровнем освещенности. При этом размещение указанных модулей под углом к горизонту способствует снижению теневого эффекта.The inventive lamp due to the presence in it of a group of peripheral LED white light modules distributed around the perimeter of the central part and installed at an angle to the horizon so that they together with the central part give the lamp a disk shape, provides the main illumination of the working field surface with white light with the required level illumination. Moreover, the placement of these modules at an angle to the horizon helps to reduce the shadow effect.

Наличие центральной группы цветных светодиодов различного цвета излучения, сопряженных с концентратором и проекционной оптикой (объективом), обеспечивает замешивание цветных световых лучей в концентраторе и проецирование их на освещаемую поверхность и, тем самым, позволяет создавать на освещаемом рабочем поле однородную по цветности и освещенности локальную световую зону заданного цвета ограниченного размера (цветное световое пятно).The presence of a central group of color LEDs of various colors associated with a concentrator and projection optics (lens) ensures the mixing of colored light rays in the concentrator and their projection onto the illuminated surface and, thus, allows creating a local light uniform in color and illumination on the illuminated working field a zone of a given color of a limited size (color light spot).

При этом благодаря наличию системы регулирования, управляющей интенсивностью излучения цветных светодиодов и, соответственно, их спектральными характеристиками, достигается требуемый цвет освещения в указанной локальной зоне (цвет светового пятна), выбираемый из условия улучшения контраста визуализации биологических тканей, с которыми работает хирург.Moreover, due to the presence of a control system that controls the radiation intensity of color LEDs and, accordingly, their spectral characteristics, the required color of illumination in the specified local area (the color of the light spot) is achieved, chosen from the condition for improving the contrast of the visualization of biological tissues with which the surgeon works.

Важным является, что, благодаря использованию описанной выше формирующей оптики (концентратор и объектив), в заявляемом светильнике оказывается возможным с помощью небольшого количества цветных светодиодов достигнуть высокую однородность цветности и высокий уровень освещенности в локальной зоне проведения хирургических манипуляций.It is important that, due to the use of the forming optics described above (concentrator and lens), in the inventive lamp it is possible to achieve high color uniformity and a high level of illumination in the local area of surgical procedures using a small number of color LEDs.

В качестве светодиодов белого света могут быть использованы люминофорные белые светодиоды или полихромные полупроводниковые системы, генерирующие белый светPhosphor white LEDs or polychrome semiconductor systems generating white light can be used as white light emitting diodes

В качестве цветных светодиодов могут быть, в частности, использованы монохромные полупроводниковые источники света со спектральными характеристиками, лежащими в диапазоне длин волн светового излучения определенного цвета или полихромные полупроводниковые системы, такие как RGB или RGBA, RGBW, генерирующие излучение требуемого цвета.As color LEDs, in particular, monochrome semiconductor light sources with spectral characteristics lying in the wavelength range of light of a particular color or polychrome semiconductor systems such as RGB or RGBA, RGBW, generating radiation of the desired color, can be used.

В качестве объектива использована линзовая система, в частности, трех линзовый, четырех линзовый объектив, или объектив, содержащий склейку из нескольких линз.As the lens used a lens system, in particular, three lens, four lens lens, or a lens containing a gluing of several lenses.

Таким образом, техническим результатом полезной модели является обеспечение основного освещения рабочего поля белым светом при возможности создания на нем локальной световой зоны заданного цвета.Thus, the technical result of the utility model is to provide the main illumination of the working field with white light with the possibility of creating a local light zone of a given color on it.

В случае, когда хирургический светильник снабжен выключателем, обеспечивающим возможность автономного включения и выключения группы цветных светодиодов, обеспечивается возможность создания на рабочем поле локальной световой зоны заданного цвета непосредственно в период осуществления хирургических манипуляций.In the case when the surgical lamp is equipped with a switch, which enables autonomous switching on and off of a group of color LEDs, it is possible to create a local color zone of a given color on the working field directly during the period of surgical procedures.

В случае, когда основание каждого периферийного светодиодного модуля ориентировано под углом к горизонтальной плоскости, лежащим в диапазоне от 18° до 24°, как показали практические исследования, достигается высокий уровень освещенности при минимизации теневого эффекта.In the case when the base of each peripheral LED module is oriented at an angle to a horizontal plane lying in the range from 18 ° to 24 °, as practical studies have shown, a high level of illumination is achieved while minimizing the shadow effect.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства (вид спереди в разрезе), на фиг 2 - то же, вид снизу.In FIG. 1 shows a General view of the inventive device (front view in section), FIG. 2 is the same, bottom view.

Устройство содержит центральную часть 1, ориентированную в рабочем положении горизонтально, выполненную в виде опорного пластинчатого основания, и боковую поверхность, образованную распределенными по периметру центральной части 1 периферийными светодиодными модулями, которые ориентированы в рабочем положении под углом к горизонтальной плоскости.The device comprises a central part 1 oriented horizontally in the working position, made in the form of a support plate base, and a side surface formed by peripheral LED modules distributed around the perimeter of the central part 1, which are oriented in the working position at an angle to the horizontal plane.

Каждый светодиодный модуль имеет пластинчатое основание 2 (на фиг. 1, 2, позицией 2 обозначено одно основание), на внутренней поверхности которого установлена группа светодиодов 3 белого света (на фиг. 1, 2 позицией 3 обозначена группа светодиодов белого света одного из периферийных модулей).Each LED module has a plate base 2 (in Fig. 1, 2, 2 denotes one base), on the inner surface of which a group of white LEDs 3 is installed (in Fig. 1, 2, 3 denotes a group of white LEDs of one of the peripheral modules )

Оптические оси светодиодов 3 белого света ориентированы нормально по отношению к пластинчатому основанию 2.The optical axis of the white light emitting diodes 3 is oriented normally with respect to the plate base 2.

При этом, в частности, основание 2 каждого светодиодного модуля ориентировано под углом к горизонтальной плоскости, лежащим в диапазоне от 18° до 24°.Moreover, in particular, the base 2 of each LED module is oriented at an angle to a horizontal plane lying in the range from 18 ° to 24 °.

Центральная часть 1 и периферийные светодиодные модули скомпонованы с образованием светильника тарельчатой формы.The central part 1 and the peripheral LED modules are arranged to form a plate-shaped luminaire.

В центральной области опорного пластинчатого основания 1 расположены цветные светодиоды 4 с различным цветом излучения, в частности, полихромная полупроводниковая система RGBW (см. фиг. 1). Указанные цветные светодиоды 4 сопряжены с концентратором 5, который в свою очередь сопряжен с объективом 6.In the central region of the support plate base 1 there are colored LEDs 4 with different emission colors, in particular the RGBW polychrome semiconductor system (see Fig. 1). These color LEDs 4 are paired with a hub 5, which in turn is paired with a lens 6.

Концентратор 5 выполнен в виде сплошного объемного тела, изготовленного из оптически прозрачного материала, показатель преломления которого превышает показатель преломления воздуха. Входное основание концентратора 5 помещено вблизи цветных светодиодов 4, а его оптическая ось ориентирована вдоль направления распространения световых лучей цветных светодиодов 4.The hub 5 is made in the form of a continuous volumetric body made of an optically transparent material, the refractive index of which exceeds the refractive index of air. The input base of the hub 5 is placed near the color LEDs 4, and its optical axis is oriented along the direction of propagation of light rays of the color LEDs 4.

На выходе концентратора 5 установлен объектив 6, содержащий линзовую систему, обеспечивающую проецирование цветных световых лучей на рабочее поле, освещаемое периферийными светодиодными модулями. В частности, указанная линзовая система (на чертеже не показана) включает расположенные последовательно за концентратором первую рассеивающую линзу и вторую и третью собирающие линзы (на чертеже позицией не обозначены), оптические оси которых совпадают с оптической осью концентратора 5.At the output of the concentrator 5, a lens 6 is installed, containing a lens system that provides projection of colored light rays on the working field illuminated by peripheral LED modules. In particular, the said lens system (not shown in the drawing) includes the first scattering lens and the second and third collecting lenses (not shown in the drawing) located sequentially behind the concentrator, the optical axes of which coincide with the optical axis of the concentrator 5.

Устройство также содержит систему регулирования, включающую электронные блоки 7, с помощью которых регулируется интенсивность излучения цветных светодиодов 4, а, следовательно, их спектральные характеристики с получением суммарного излучения заданного цвета (с заданной координатой на диаграмме цветности).The device also contains a control system, including electronic units 7, with which the radiation intensity of the color LEDs 4 is regulated, and, therefore, their spectral characteristics to obtain the total radiation of a given color (with a given coordinate on the color chart).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче питания светодиоды 3 белого света каждого периферийного светодиодного модуля излучают свет в направлении, нормальном по отношению к основанию 2 соответствующего модуля, при этом каждое основание 2 расположено наклонно относительно горизонта под углом (18-24)°.When power is applied, the white light-emitting diodes 3 of each peripheral LED module emit light in a direction normal to the base 2 of the corresponding module, with each base 2 being inclined relative to the horizon at an angle of (18-24) °.

Благодаря указанному расположению светодиодов 3 заявляемое устройство обеспечивает равномерное основное освещение рабочего поля белым свитом с достижением минимальной тени в сочетании с максимально возможной освещенностью (для выбранных мощности и количества светодиодов).Due to the indicated arrangement of LEDs 3, the claimed device provides uniform main illumination of the working field with a white suite with the achievement of the minimum shadow in combination with the maximum possible illumination (for the selected power and number of LEDs).

Световые лучи, излучаемые светодиодами 4, спектральные характеристики которых заданы с помощью системы регулирования, проходят через концентратор 5. При этом световые лучи, распространяющиеся вдоль его продольной оси, проходят через него напрямую, а световые лучи, падающие на его боковую поверхность, распространяются в концентраторе 5, испытывая полное внутреннее отражение.The light rays emitted by the LEDs 4, the spectral characteristics of which are set using the control system, pass through the hub 5. In this case, the light rays propagating along its longitudinal axis pass directly through it, and the light rays incident on its side surface propagate in the hub 5, experiencing total internal reflection.

В результате световые лучи в концентраторе 5 смешиваются и собираются в световой пучок с получением результирующего излучения требуемого цвета.As a result, the light rays in the hub 5 are mixed and collected in a light beam to obtain the resulting radiation of the desired color.

Выходящее из концентратора 5 световое излучение с помощью линзовой системы 6 проецируется на поверхность рабочего поля, освещаемого периферийными светодиодными модулями. При этом на указанной поверхности формируется цветная световая зона, размер которой определяется размерами выходного отверстия концентратора 5.The light radiation emerging from the concentrator 5 is projected onto the surface of the working field illuminated by peripheral LED modules using a lens system 6. In this case, a colored light zone is formed on the indicated surface, the size of which is determined by the size of the outlet of the concentrator 5.

Claims

1. The LED lamp, containing white light-emitting diodes and colored LEDs with different color of radiation as light sources, having a plate-shaped shape, including a horizontally oriented central part and a side surface formed by peripheral LED modules arranged at an angle to the horizontal and distributed around the perimeter of the central part, each of which has a plate base on which LEDs are mounted, while the lamp is equipped with a control system that controls spectral characteristics of colored LEDs, characterized in that white LEDs are located in the peripheral LED modules, and colored LEDs with different emission colors are mounted in the central part of the luminaire in the form of a support base, as well as a hub, the input base of which is placed near the colored LEDs, made in the form of a continuous volumetric body made of an optically transparent material, the refractive index of which exceeds the refractive index of air xa, and a lens located at the output of the concentrator, containing a lens system that projects the radiation of colored LEDs onto a surface illuminated by peripheral LED modules, with the formation of a local light zone on it.

2. The LED lamp according to claim 1, characterized in that it is equipped with a switch that provides the ability to independently turn on and off a group of colored LEDs.

3. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the base of each peripheral LED module is oriented at an angle to a horizontal plane lying in the range from 18 ° to 24 °.