WO2011026582A1 - Medizinische leuchte mit leuchtstoffschicht - Google Patents

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Michael Wolter
Peter Schouwink
Andreas Mückner
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    • H05B45/20—Controlling the colour of the light

Definitions

  • the invention relates to a medical lamp according to the preamble of claim 1.
  • CONFIRMATION COPY a background light is added, which should not disturb the observation of the fluorescent light as possible.
  • a medical lamp for such purposes, which consists of a plurality of light-emitting diodes, which generate the primary colors of the white light. This can be generated with common operation of all light emitting diodes white light. One of the diodes generates the short-wave excitation light. It can therefore by simple electrical switching and without mechanical operations such. B. swiveling in and out of filters, quickly switched between white light and excitation light, or both are generated mixed.
  • DE 102005036147 A1 shows a generic construction, which serves to illuminate tissue for observation purposes with broadband light of a ring light source and for spectroscopic purposes with narrow-band UV light. These two types of light are performed structurally strictly separated in the known construction, wherein the narrow-band fluorescent light is guided over the remaining light path separate fibers.
  • the control device for controlling the lighting in the known construction is designed as a sequence control, which ensures that the two types of light are not emitted together, but also strictly separated in time. A mixture of the two types of light is thus not possible and it is therefore not possible to generate a background light when viewing fluorescent areas.
  • the object of the present invention is to allow light mixtures in a generic construction.
  • the invention uses the known method for producing white light by means of a short-wave light-emitting light-emitting diode, wherein white light is made from this light by conversion into a phosphor layer.
  • the invention uses such a light emitting diode and phosphor layer separately and in control with a controller so that the ratio of unconverted short wavelength light to converted broadband light can be controlled.
  • switching between short-wavelength excitation light and broad-band background light can be made in a very simple manner, or the ratio between these two types of light can be controlled.
  • broadband produced by conversion medium phosphor layer light results in a very good color rendering index.
  • Both types of light use a common light guide and are emitted by this to the area to be observed. Thus, if both types of light are switched on simultaneously, it is possible to irradiate the entire area to be observed with mixed light.
  • the other areas illuminated by the background light are also recognizable, so that the orientation and overview for the eye is retained and the recognized fluorescent areas can be classified in the surrounding geometry.
  • such a lamp uses a light emitting diode with phosphor layer and a light emitting diode without phosphor layer and controls these two light emitting diodes.
  • the mixed light of these two light-emitting diodes can be arbitrarily switched by means of the control device between pure short-wave light and white light or continuously between these extremes.
  • the features of claim 3 are advantageously provided.
  • the phosphor layer is changed to adjust the light. The can be done for example by distance adjustment, Abbiendung or the like.
  • the phosphor layer is formed as a sliding wedge, which can be adjusted in the manner of a gray wedge for different degrees of conversion of the light.
  • the phosphor layer may advantageously be arranged circumferentially on a rotationally controlled wheel according to claim 5.
  • FIG. 1 is a highly schematic side view of a medical lamp in a first embodiment
  • FIG. 3 shows in a section corresponding to FIG. 1 another embodiment of the luminaire according to the invention
  • FIG. 5 shows a section along line 5-5 in Fig. 4th
  • FIGS. 1 and 2 show a medical luminaire with which short excitation light and broadband background light are to be generated for illuminating fluorescent regions for the PDD method.
  • the lamp 1 on a support plate 2 a total of four light-emitting diodes 3, two of which with a Luminescent layer 4 are covered. All four LEDs radiate through a condenser 5, which is shown in a highly schematic form in the form of a lens, on the end face 6 of a fiber optic conductor 7, with which the light is transported to a location, not shown, to be illuminated.
  • the fiber light guide 7 is arranged, for example, in an endoscope through which the area to be illuminated is viewed. Details can be found in the cited documents.
  • the light-emitting diodes can also be arranged directly on the end face 6 of the fiber light guide 7, or on the end face of a fiber cone arranged on the end face 6.
  • the illustrated four LEDs are connected to a supply or control line 8 to a control device 9, with which the four LEDs are individually controllable in their brightness.
  • the provided with a phosphor layer 4 two LEDs generate broadband, z. B. white light.
  • the light-emitting diodes without phosphor layer generate short-wave blue or violet light, which is suitable for exciting fluorescence and is tuned to the fluorescent substance used in the PDD for tumor labeling.
  • the ratio between the unconverted short-wave light generated directly by naked light-emitting diodes and the broad-band light converted by a phosphor layer 4 can be set as desired, or it is also possible to switch between the types of light.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention, in which the same reference numerals are used as far as possible.
  • only one light-emitting diode 3 is arranged on the carrier plate 2, without a phosphor layer.
  • a phosphor layer in the form of a wedge 10 is arranged, which is movable in the direction of the arrow.
  • the wedge 10 forms a phosphor layer of different thickness.
  • the thickness of the phosphor layer irradiated by the light of the light-emitting diode can be changed so that more or less large portions of the short-wave light generated by the light-emitting diode 3 are converted into broadband light.
  • the position of the wedge 10 can be adjusted with the control device 9, not shown, in the required manner.
  • the wedge 10 may, as shown, be of different thickness, or z. B. also be formed as a layer of constant thickness, in which only varies the concentration of the phosphor.
  • FIG. 4 A variant of this embodiment is shown in FIG. 4.
  • a wheel 11 is provided, which is driven via a shaft 12 by a motor 13 which is controlled by the control device 9, not shown.
  • the wheel is shown in plan view in FIG. One sees a luminous means ring 14, which, as indicated in FIG. 5, contains illuminants of variable intensity and may for example be formed as a layer of different thickness similar to the wedge 10.
  • the transforming strength of the light source can be adjusted.

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Abstract

Eine medizinische Leuchte (1) zur Beleuchtung fluoreszierender Gebiete, mit wenigstens einer kurzwelliges Licht erzeugenden Leuchtdiode (3), mit wenigstens einer Leuchtstoffschicht (4, 10, 14) zur Umwandlung kurzwelligen Lichtes in breitbandiges Licht, und mit einer die Beleuchtung steuernden Steuereinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) das Verhältnis zwischen umgewandeltem und nicht umgewandeltem Licht steuert und dass beide Lichtarten über einen gemeinsamen Lichtleiter (7) abgestrahlt werden.

Description

Medizinische Leuchte mit Leuchtstoffschicht
Die Erfindung betrifft eine medizinische Leuchte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Medizinische Leuchten zur Beleuchtung fluoreszierender Gebiete sind in der DE 19902184 Cl und der DE 19639653 AI beschrieben. Mit solchen Leuchten wird kurzwelliges Anregungslicht auf das zu beobachtende Gebiet gestrahlt, wodurch in fluoreszierenden Bereichen ein langwelliges Fluoreszenzlicht erzeugt wird. Mit dieser Technik lassen sich insbesondere Tumore erkennen, die zuvor durch Verabreichung fluoreszierender Substanzen vorbereitet wurden. Diese Technik wird als Photo-Dynamische Diagnose (PDD) bezeichnet.
Die Beobachtung erfolgt üblicherweise durch ein Gelbfilter, um das kurzwellige Anregungslicht zu unterdrücken, so dass das schwache Fluoreszenzlicht vor dunklem Hintergrund gut sichtbar ist. Dabei ist aber zu beachten, dass ein Hintergrundlicht benötigt wird, um sich orientieren zu können, um also die beobachtete Fluoreszenzstelle im sichtbaren Licht örtlich zuordnen zu können. Dazu kann
BESTÄTIGUNGSKOPIE ein Hintergrundlicht zugegeben werden, das möglichst die Beobachtung des Fluoreszenzlichtes nicht stören soll.
Aus der DE 102006011749 AI ist für solche Zwecke eine medizinische Leuchte bekannt, die aus mehreren Leuchtdioden besteht, die die Grundfarben des weißen Lichtes erzeugen. Damit lässt sich bei gemeinsamem Betrieb aller Leuchtdioden weißes Licht erzeugen. Eine der Dioden erzeugt dabei das kurzwellige Anregungslicht. Es kann also durch einfaches elektrisches Umschalten und ohne mechanische Betätigungen wie z. B. Ein- und Ausschwenken von Filtern, rasch zwischen Weißlicht und Anregungslicht umgeschaltet werden, bzw. beides gemischt erzeugt werden.
Die DE 102005036147 AI zeigt eine gattungsgemäße Konstruktion, die dazu dient, Gewebe zu Beobachtungszwecken mit breitbandigem Licht einer Ringlichtquelle zu beleuchten und zu spektoskopischen Zwecken mit schmalbandi- gem UV-Licht. Diese beiden Lichtarten werden bei der bekannten Konstruktion konstruktiv streng getrennt geführt, wobei das schmalbandige Fluoreszenzlicht über vom restlichen Lichtweg gesonderte Fasern geführt wird. Außerdem ist die Steuereinrichtung zum Steuern der Beleuchtung bei der bekannten Konstruktion als Ablaufsteuerung ausgebildet, die dafür sorgt, dass die beiden Lichtarten nicht gemeinsam abgestrahlt werden, sondern auch zeitlich streng getrennt. Ein Mischung der beiden Lichtarten ist somit nicht möglich und es ist daher nicht möglich, bei der Betrachtung von fluoreszierenden Bereichen auch ein Hintergrundlicht zu erzeugen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer gattungsgemäßen Konstruktion Lichtmischungen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst. Die Erfindung verwendet die bekannte Methode zur Erzeugung weißen Lichtes mittels einer kurzwelliges Licht erzeugenden Leuchtdiode, wobei aus diesem Licht durch Umwandlung in einer Leuchtstoffschicht weißes Licht gemacht wird. Die Erfindung verwendet eine solche Leuchtdiode und eine solche Leuchtstoffschicht getrennt und in Steuerung mit einer Steuereinrichtung, so dass das Verhältnis zwischen nicht umgewandeltem kurzwelligem Licht und umgewandeltem breitbandigem Licht gesteuert werden kann. Damit kann bei Verwendung für die PDD auf sehr einfache Weise zwischen kurzwelligem Anregungslicht und breitbandigem Hintergrundlicht umgeschaltet, oder das Verhältnis zwischen diesen beiden Lichtarten gesteuert werden. Bei breitbandigem, durch Umwandlung mittel Leuchtstoffschicht erzeugtem Licht ergibt sich ein sehr guter Farbwiedergabeindex. Beide Lichtarten verwenden einen gemeinsamen Lichtleiter und werden durch diesen auf das zu beobachtende Gebiet abgestrahlt. Es lässt sich somit, wenn beide Lichtarten gleichzeitig eingeschaltet sind das gesamte zu beobachtende Gebiet mit gemischtem Licht bestrahlen. Beim Betrachten fluoreszierender Bereiche sind auch die übrigen, vom Hintergrundlicht beleuchteten Bereiche, erkennbar, so dass die Orientierung und Übersicht für das Auge erhalten bleibt und die erkannten fluoreszierenden Bereiche in der Umgebungsgeometrie eingeordnet werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 verwendet eine solche Leuchte eine Leuchtdiode mit Leuchtstoffschicht und eine Leuchtdiode ohne Leuchtstoffschicht und steuert diese beiden Leuchtdioden. Das gemischte Licht dieser beiden Leuchtdioden kann mittels der Steuereinrichtung beliebig umgeschaltet werden zwischen reinem kurzwelligem Licht und weißem Licht oder kontinuierlich zwischen diesen Extremen.
Alternativ dazu sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Hierbei wird zur Verstellung des Lichtes die Leuchtstoffschicht verändert. Das kann beispielsweise geschehen durch Abstandsverstellung, Abbiendung oder dergleichen.
Vorteilhaft gemäß Anspruch 4 ist die Leuchtstoffschicht als verschiebbarer Keil ausgebildet, der nach Art eines Graukeiles für unterschiedlich starke Umwandlung des Lichtes verstellt werden kann.
Die Leuchtstoffschicht kann gemäss Anspruch 5 vorteilhaft auf einem drehgesteuerten Rad umlaufend angeordnet sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine stark schematisierte Seitenansicht einer medizinischen Leuchte in eine ersten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2 - 2 in Fig. 1 ,
Fig. 3 in einem Schnitt entsprechend Fig. 1 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte,
Fig. 4 in derselben Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der
Erfindung und
Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5 - 5 in Fig. 4.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine medizinische Leuchte, mit der zur Beleuchtung fluoreszierender Gebiete für das PDD- Verfahren kurzes Anregungslicht und breit- bandiges Hintergrundlicht erzeugt werden sollen. Dazu weist die Leuchte 1 auf einer Trägerplatte 2 insgesamt vier Leuchtdioden 3 auf, von denen zwei mit einer Leuchtstoffschicht 4 bedeckt sind. Alle vier Leuchtdioden strahlen durch einen Kondensor 5, der stark schematisiert in Form einer Linse dargestellt ist, auf die Stirnfläche 6 eines Faserlichtleiters 7, mit dem das Licht zu einem nicht dargestellten, zu beleuchtenden Ort transportiert wird. Der Faserlichtleiter 7 ist beispielsweise in einem Endoskop angeordnet, durch das das zu beleuchtende Gebiet betrachtet wird. Einzelheiten dazu lassen sich den eingangs zitierten Schriften entnehmen.
Unter Vermeidung eines Kondensors können die Leuchtdioden auch unmittelbar auf der Stirnfläche 6 des Faserlichtleiters 7 angeordnet sein, oder auf der Stirnfläche eines auf der Stirnfläche 6 angeordneten Faserkegels.
Die dargestellten vier Leuchtdioden sind mit einer Versorgungs- bzw. Steuerleitung 8 an eine Steuereinrichtung 9 angeschlossen, mit der die vier Leuchtdioden einzeln in ihrer Helligkeit steuerbar sind.
Die mit einer Leuchtstoffschicht 4 versehenen beiden Leuchtdioden erzeugen breitbandiges, z. B. weißes Licht. Die Leuchtdioden ohne Leuchtstoff Schicht erzeugen kurzwelliges blaues, bzw. violettes Licht, das zur Anregung von Fluoreszenz geeignet ist und dazu auf die bei der PDD zur Tumormarkierung verwendete fluoreszierende Substanz abgestimmt ist. Mittels der Steuereinrichtung 9 kann das Verhältnis zwischen dem nicht umgewandeltem, unmittelbar von nackten Leuchtdioden erzeugten kurzwelligen Licht und dem von einer Leuchtstoffschicht 4 umgewandeltem breitbandigen Licht beliebig eingestellt werden, bzw. kann auch zwischen den Lichtarten umgeschaltet werden.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der soweit möglich dieselben Bezugszeichen verwendet werden. In diesem Fall ist auf der Trägerplatte 2 lediglich eine Leuchtdiode 3 angeordnet, und zwar ohne Leuchtstoffschicht. Zwischen der Leuchtdiode 3 und dem Kondensor, bzw. dem nachge- schalteten Faserlichtleiter 7 ist eine Leuchtstoff schicht in Form eines Keiles 10 angeordnet, der in Richtung des Pfeiles bewegbar ist. Der Keil 10 bildet eine Leuchtstoffschicht unterschiedlicher Dicke. Durch Verschieben in Pfeilrichtung kann die vom Licht der Leuchtdiode durchstrahlte Dicke der Leuchtstoffschicht verändert werden, so dass mehr oder weniger große Anteile des von der Leuchtdiode 3 erzeugten kurzwelligen Lichtes in breitbandiges Licht umgewandelt werden. Die Stellung des Keiles 10 kann mit der nicht dargestellten Steuereinrichtung 9 in erforderlicher Weise verstellt werden.
Der Keil 10 kann, wie dargestellt, von unterschiedlicher Dicke sein, oder z. B. auch als Schicht konstanter Dicke ausgebildet sein, in der lediglich die Konzentration des Leuchtstoffes variiert.
Eine Variante zu dieser Ausführungsform ist in der Fig. 4 dargestellt. Anstelle des Keiles 10 ist hier ein Rad 11 vorgesehen, das über eine Welle 12 von einem Motor 13 getrieben wird, der von der nicht dargestellten Steuereinrichtung 9 gesteuert wird. Somit kann unter Aufsicht der Steuereinrichtung die Drehstellung des Rades 11 verändert werden. Das Rad ist in Aufsicht in Fig. 5 dargestellt. Man sieht einen Leuchtmittelring 14, der, wie in Fig. 5 angedeutet, Leuchtmittel in variabler Stärke enthält und z.B als Schicht unterschiedlicher Dicke ähnlich dem Keil 10 ausgebildet sein kann. Durch Drehen des Rades 11 kann die umwandelnde Stärke des Leuchtmittels verstellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Medizinische Leuchte (1) zur Beleuchtung fluoreszierender Gebiete, mit wenigstens einer kurzwelliges Licht erzeugenden Leuchtdiode (3), mit wenigstens einer Leuchtstoff Schicht (4, 10, 14) zur Umwandlung kurzwelligen Lichtes in breitbandiges Licht, und mit einer die Beleuchtung steuernden Steuereinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) das Verhältnis zwischen umgewandeltem und nicht umgewandeltem Licht steuert und dass beide Lichtarten über einen gemeinsamen Lichtleiter (7) abgestrahlt werden.
2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leuchtdiode (3) mit Leuchtstoffschicht (4) und wenigstens eine Leuchtdiode (3) ohne Leuchtstoffschicht vorgesehen sind, die an die Steuereinrichtung (9) angeschlossen sind.
3. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leuchtdiode (3) und eine durch die Steuereinrichtung (9) steuerbare Leuchtstoffschicht (10, 14) variabler Stärke vorgesehen sind.
4. Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Leuchtstoff schicht als verschiebbarer Keil (10, 14) ausgebildet ist.
5. Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht (14) umlaufen auf einem drehgesteuerten Rad (11) angeordnet ist.
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