專利名稱：改進的led型牙科檢查燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對治療區(qū)域進行照明的手術(shù)燈，特別涉及一種包含有技術(shù)特征、使其非常而獨特地適合于由牙科醫(yī)生或牙科助理在牙科手術(shù)環(huán)境中使用的燈。
背景技術(shù)：
長期以來，為世人所公知的是，可以利用電力產(chǎn)生可見光。由電力驅(qū)動的白熾燈發(fā)光元件也已經(jīng)應(yīng)用了幾乎同樣長的時間。但是，這種白熾燈具有從電力向可見光轉(zhuǎn)化的效率很低的缺點。效率低下的轉(zhuǎn)化過程導(dǎo)致產(chǎn)生大量熱量，發(fā)出大量的紅外光譜或近紅外光譜輻射。這種紅外線放射不可避免地隨照明光束一起在目標上投射熱負荷。白熾燈光產(chǎn)生的熱量有時可能給環(huán)境控制系統(tǒng)，例如在住宅中使用的冷卻系統(tǒng)，帶來不必要的負擔。效率低下的轉(zhuǎn)化過程以及從燈光附近的區(qū)域消除不想要的熱負荷的要求會導(dǎo)致不必要的電費增加。而且，當在手術(shù)室中用于對患者身上的手術(shù)位置照明時，紅外線放射可能使被照明的組織發(fā)生不理想的干燥，或者可能使患者產(chǎn)生不適的感覺?？商鎿Q性的發(fā)光元件包括熒光燈泡。與白熾燈泡相比，這種熒光燈泡的優(yōu)點是產(chǎn)生的熱負荷較少。但是，熒光燈泡通常體積較大，并且其產(chǎn)生的光的顏色和強度對許多應(yīng)用來說不太理想。而且，驅(qū)動熒光燈泡的電路中所需的某些電氣部件，例如鎮(zhèn)流器，常常產(chǎn)生不應(yīng)有的噪音。當在手術(shù)室中使用時，通常需要減小燈具的體積，以減少其對手術(shù)臺的侵擾，并便于對燈具的操控。目前市場上銷售的大多數(shù)牙科檢查燈都使用白熾燈泡作為光源。這些白熾型牙科檢查燈有一些缺點，例如對紅外線(IR)放射必須使用濾光鏡或者所謂的“冷光鏡”來消除，以防止在患者和用戶身上造成過度增溫；燈泡的使用壽命較短；用戶無法調(diào)節(jié)光的色溫和色度；隨著光強的減弱(變暗)，色溫會越來越低，光會變得“更暖”(即，從白色向橙/紅色轉(zhuǎn)變)；產(chǎn)生大量紫外線(UV)和藍光，使得牙科復(fù)合材料和粘合劑發(fā)生不理想和不受控制的固化。發(fā)明概述發(fā)明人認為，需要提供一種能效更高的燈具，該燈具產(chǎn)生的熱負荷較小，其發(fā)出的燈光具有理想的顏色和強度，并且顏色和強度可以調(diào)節(jié)，從而在單個燈中實現(xiàn)合乎需要的光譜。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明屬于一種用于對治療患者的治療區(qū)域進行照明的手術(shù)燈，它包含能夠高效地從光源向環(huán)境傳遞熱量的結(jié)構(gòu)特征。該燈適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療。該燈包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩。燈罩的前部包括橫跨燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件。一個LED光源安裝在通常位于燈罩的中心軸線的支撐部件上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡。在燈罩的后部包含有反光板，它被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常為平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式朝治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域。燈罩還包括與從反光板向治療區(qū)域反射的光束呈一定間距布置的散熱裝置，因而該散熱裝置不會阻礙向治療區(qū)域照明的光束；燈罩還包括從LED光源附近的位置沿支撐部件向散熱裝置延伸的導(dǎo)熱管，用于把LED光源產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到散熱裝置上，以散發(fā)由LED光源產(chǎn)生的熱量。在一個特定實施例中，該導(dǎo)熱管為熱管。在另一個實施例中，該導(dǎo)熱管由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成的通常為實心的桿構(gòu)成。而且，該散熱裝置可以布置在燈罩的后部。在一個更具體的實施例中，該散熱裝置包括用于導(dǎo)引環(huán)境氣流從其通過的多個通道。 在另一個實施例中，該導(dǎo)熱管為空心管，用于導(dǎo)引冷卻氣流通過LED光源，以吸收LED光源產(chǎn)生的熱量，并且把受熱后的空氣導(dǎo)引到散熱裝置上，由散熱裝置向周圍環(huán)境排氣。該實施例還可進一步包括與空心管通過流體相通的風(fēng)扇，用于驅(qū)動冷卻空氣流過空心管。在另一個實施例中，該支撐部件從燈罩的一側(cè)向燈罩的中心軸線延伸。在一個更具體的實施例中，該支撐部件從燈罩的一側(cè)向燈罩的另一側(cè)延伸，而LED光源通常布置在支撐部件的中心。發(fā)明人還認識到，通過控制反射到患者身上的光輸出的形狀，可以提高牙科燈的照明效率。根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明屬于一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療患者的手術(shù)燈，該手術(shù)燈包括有策略地布置的導(dǎo)光裝置，以根據(jù)預(yù)定形狀和模式導(dǎo)光。該燈能夠以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療。該燈包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩。燈罩的前部包括橫跨燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件。一個LED光源安裝在通常位于燈罩的中心軸線的支撐件上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡。在燈罩的后部包含有反光板，它被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式朝治療區(qū)反射燈光，以照亮治療區(qū)域。此實施例進一步包括布置在LED光源和反光板之間的導(dǎo)光裝置，該導(dǎo)光裝置用于從光源向通常具有透明部分的反光板導(dǎo)引光束，該通常透明的部分的截面尺寸和形狀使得從反光板反射的燈光以預(yù)定形狀和尺寸的模式照亮治療區(qū)域。在一個更具體的實施例中，該導(dǎo)光裝置屬于一種具有可調(diào)光圈的光學(xué)裝置。在一個例子中，該光圈由一個或多個活動片構(gòu)成，該活動片限定出構(gòu)成導(dǎo)光裝置的通常透明部分的孔眼。在另一個例子中，該光圈屬于一種半導(dǎo)體板，該半導(dǎo)體板具有能夠被選擇性地制成為透明或不透明的多個區(qū)域?？商鎿Q性的，該導(dǎo)光裝置屬于一種由透明材料制成的桿。在一個具體例子中，所述透明材料可由丙烯酸或聚碳酸酯材料構(gòu)成。
根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明屬于一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療患者的手術(shù)燈。該燈包括一個支撐件，在該支撐部件上安裝有一個LED光源。在燈罩的后部包含有反光板，它被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式朝治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)。此實施例還包括布置在LED光源和反光板之間的導(dǎo)波裝置，該導(dǎo)波裝置用于混合從LED光源發(fā)出的可見光波長，從而把不同波長的光混合為在照射到治療區(qū)域時基本上為完全單色的一束光。除了混合功能之外，該導(dǎo)波裝置還用于把從一個或多個LED發(fā)出的光整形為特定的光模式。在一個優(yōu)選的實施例中，光以矩形模式發(fā)出。在一個具體實施例中，該光源包括紅、綠、藍LED裝置，它們共同產(chǎn)生具有多種波長的光?？商鎿Q性的，該光源屬于可產(chǎn)生具有多種波長的光的單個白色LED。在另一個具體實施例中，導(dǎo)波裝置是由透明材料制成的桿，沿其側(cè)面形成有棱，并沿通常平行于光束方向的方向從LED光源向反光板延伸。透明材料的非限制性例子有丙烯酸或聚碳酸酯材料?？商鎿Q性的，該導(dǎo)波裝置可為全息擴散管(例如，請參閱第5，471，327和5,926, 293號美國專利)。 根據(jù)發(fā)明人在反射型牙科手術(shù)燈中利用LED燈的新方式可以知道，濾光器的實施能夠改善牙科用光源的光輸出。在另一個實施例中，本發(fā)明屬于一種用于對治療區(qū)域進行照明以便治療患者的手術(shù)燈，該手術(shù)燈結(jié)合有策略地布置的濾光器，該濾光器在燈光到達治療區(qū)域之前能夠消除不需要的光波長。該燈能夠以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療。該燈包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩。燈罩的前部包括橫跨燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件。一個LED光源安裝在通常位于燈罩的中心軸線的支撐部件上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡。在燈罩的后部包含有反光板，它被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式朝治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域。如上所述，此實施例還包括濾光器，用于在燈光照亮治療區(qū)域之前消除燈光中不需要的可見光波長。濾光器可以是布置在燈罩前的遮光部件，用于傳送和過濾由反光板向治療區(qū)域反射的燈光。濾光器可以包括在光源和反光板之間布置的濾光部件，該濾光部件傳送和過濾由光源產(chǎn)生的燈光，并把其導(dǎo)向反光板。在一個具體實施例中，該濾光部件屬于一種半導(dǎo)體板，具有可選擇性地涂裝為對具有已選定的可見光波長的燈光不透明的區(qū)域。在另一個具體實施例中，該濾光部件以可移動的方式安裝，從而能夠有選擇性地在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置，該濾光部件被從光源發(fā)出并導(dǎo)向反光板的燈光照亮，在第二位置，該濾光部件不被從光源發(fā)出并導(dǎo)向反光板的燈光照亮。發(fā)明人認識到，牙科燈具，特別是LED型燈具，需要精確校準，以提供正確和所需的光強。當燈具在客戶地點被安裝好后，隨著時間的推移，燈具有可能偏離其原始校準值。因此，發(fā)明人設(shè)計了一種能夠在使用壽命期內(nèi)自我校準的燈具。相應(yīng)地，根據(jù)另一個實施例，本發(fā)明屬于一種用于對治療區(qū)域進行照明以便治療患者的手術(shù)燈，該手術(shù)燈包括把其光源與電源連接的電路，以及與該電路配套的控制器，所述控制器用于有選擇性地控制提供給LED光源的功率等級，以控制由LED光源產(chǎn)生的燈光的強度。另外，此實施例還包括一種被光源產(chǎn)生的燈光照射的光傳感器，該光傳感器用于檢測以預(yù)定波長照射在該傳感器上的燈光的強度等級，并產(chǎn)生將提供給控制器的光強指示信號。與其它實施例類似，此燈具實施例能夠以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該燈具包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩。燈罩的前部包括橫跨燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件，在通常位于燈罩的中心軸線的支撐部件上安裝有LED光源，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡。燈罩的后部包含有反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式朝治療區(qū)反射燈光，以照売治療區(qū)域。在一個例子中，該光源包括紅、綠、藍LED燈裝置以及對每個LED燈裝置產(chǎn)生的燈光的光強進行控制的控制器。在一個例子中，光傳感器檢測由LED光源產(chǎn)生的燈光的每個紅、綠、藍波長的強度。在另一個例子中，控制器至少部分地根據(jù)光傳感器產(chǎn)生的信號控制提供給LED光源的功率等級。在另一個例子中，光源屬于一種白色LED光源，而控制器控制LED燈裝置的光強。發(fā)明人認識到，對于本發(fā)明中所述的在牙科手術(shù)燈中利用LED光源的新實施方 可能有被嚴重?zé)齻奈ｋU。而且，如果燈在經(jīng)過一段時間之后超過某個溫度，燈本身也存在損壞的危險。在另一個實施例中，本發(fā)明屬于一種用于對治療區(qū)域進行照明以便治療患者的手術(shù)燈。該燈能夠以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療。該燈包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩。燈罩的前部包括橫跨燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件。一個LED光源安裝在大致位于燈罩的中心軸線的支撐部件上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡。燈罩的后部包含有反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮。反光板通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐件以光束的形式朝治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域。此實施例還包括把光源與電源連接的電路以及與該電路配套使用的控制器，所述控制器用于控制提供給光源的功率等級，從而控制所產(chǎn)生的燈光的強度。此實施例還包括與LED光源有導(dǎo)熱關(guān)系的溫度傳感器，該溫度傳感器用于檢測LED光源的溫度，并產(chǎn)生將提供給控制器的LED光源溫度指示信號。在一個具體實施例中，控制器至少部分地根據(jù)由溫度傳感器產(chǎn)生的信號控制提供給LED光源的功率等級。在另一個實施例中，LED光源安裝在印刷電路板上，溫度傳感器也安裝在印刷電路板上。在一個更具體的實施例中，電路包括具有安裝在印刷電路板上的整流器和調(diào)壓器的電能質(zhì)量裝置，溫度傳感器安裝在印刷電路板上。公知的是，傳統(tǒng)的鹵素反射燈會發(fā)出具有不需要的波長和強度的燈光。為了解決此問題，鹵素?zé)魪S商通過產(chǎn)生小平面等方式有意地破壞反光板的表面，從而“軟化”發(fā)出的燈光。與這種常規(guī)技術(shù)相比，通過對于如何在反射型燈具中實施LED的認識，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種具有故意做出的很光滑表面的反光板，該反光板能夠避免鹵素?zé)羲龅降膯栴}。根據(jù)另一個實施例，提供了一種具有反光板的牙科燈，該反光板具有整體大致光滑的表面。該反光面基本上沒有小平面，能夠反射可見光和紅外線波長的整個光譜的燈光。在一個具體實施例中，該反光面包括其上的一層鋁涂層。反光板本身可由具有拋光前面的招板制成。在其它實施例中，反光板可包括一層反光材料膜，該膜層具有自粘背襯層和反光面。該反光板還可包括背對反光面的背面附著部，該部分有助于把反光板固定到燈具的燈罩上。另外，背面還可包括對位部分，利用該部分可對反光面進行對位。在一個具體實施例中，反光板為整體構(gòu)造型，包括在反光板上整體形成的附著部分和對位部分。如上所述，LED燈發(fā)熱的問題應(yīng)當?shù)玫浇鉀Q。在另一個實施例中，在燈上相對于LED光源布置有熱電式冷卻裝置，以幫助傳遞由光源產(chǎn)生的熱量。在一個特定實施例中，該熱電裝置為拍爾帖型(Peltier-type)裝置。


雖然上述說明和權(quán)利要求明確指出和說明了本發(fā)明的特點，但通過下列說明并參照附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解和領(lǐng)會本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例實現(xiàn)的牙科手術(shù)燈的透視圖。圖2是圖I所示的牙科手術(shù)燈的一個放大側(cè)面透視圖，其中的剖切部分示出了 LED 光源。圖3顯示了牙科手術(shù)燈的組件布置和代表性的LED光輸出。圖4顯示了本發(fā)明的牙科手術(shù)燈中的導(dǎo)波裝置的一個實施例。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例實現(xiàn)的牙科手術(shù)燈的代表性照明模式。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例實現(xiàn)的具有內(nèi)反光面的光模塊的截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例實現(xiàn)的牙科手術(shù)燈的透視圖。圖8顯示了在本發(fā)明的牙科手術(shù)燈中使用的具有預(yù)定模式孔眼的導(dǎo)光裝置的一個實施例。圖9顯示了在本發(fā)明的牙科手術(shù)燈中使用的具有可調(diào)光圈的導(dǎo)光裝置的一個實施例。圖10是在牙科手術(shù)燈中使用的一個反光板實施例的正視圖。圖11是圖10中所示的第一反光板實施例的12-14軸向截面圖。圖12是圖10中所示的第二反光板實施例的12-14軸向截面圖。圖13顯示了圖10所示的反光板實施例的后側(cè)透視圖。圖14是包括前濾光器的牙科手術(shù)燈的正視圖。發(fā)明詳述雖然上述說明包含許多細節(jié)，但這些細節(jié)不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍，而僅用于示例性地說明一些典型的實施例。類似地，其它實施例可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下被設(shè)計出本。不同實施例的特性可綜合采用。圖I顯示了本發(fā)明的一個實施例的透視圖，它顯示了按照本發(fā)明的原理構(gòu)造的一種光源結(jié)構(gòu)，整體以編號100表示。光源結(jié)構(gòu)100通?？杀硎緸橐环N燈具。燈具100由電力驅(qū)動，用于向布置在燈具前方一定距離處的工作區(qū)域提供照明，工作區(qū)域整體以編號102表示。理想的，由燈具100照明的工作區(qū)域沒有陰影，其照明顏色和強度比較均一。對于大多數(shù)應(yīng)用來說，被照明的目標工作區(qū)域被認為是具有一個大致平坦的區(qū)域以及與此區(qū)域相對應(yīng)的正常深度。也就是說，被照明區(qū)域通常被構(gòu)造為包含一個與所覆蓋區(qū)域差不多大小的空間。圖示的燈具100可包括用于把燈具100連接到工作區(qū)域中的懸掛結(jié)構(gòu)的附著結(jié)構(gòu)(未顯示)。雖然任何方便的布置方式都是可以的，但該附著結(jié)構(gòu)通常附著在燈具100的背面106或側(cè)面107。通常，牙科手術(shù)室中的懸掛結(jié)構(gòu)允許用戶在手術(shù)區(qū)中調(diào)整燈具的朝向，從而把燈具100的光輸出對準所需的目標區(qū)域。本發(fā)明的一些實施例提供了與市場上銷售的燈具相比重量更輕和/或侵擾體積更小的燈具。這種重量較輕的燈具允許相應(yīng)地減少燈具懸吊裝置的質(zhì)量，從而提高把燈具的輸出對準目標區(qū)時的操作便利性。當在牙科手術(shù)室等環(huán)境中使用時，可以利用一個前罩(未顯示)作為保護罩，以阻擋灰塵和被污染的懸浮微粒進入燈具內(nèi)部。該護罩的前面可構(gòu)造為易于清潔的表面，以便保持手術(shù)區(qū)的無菌狀態(tài)。在某些實施例中，護罩可結(jié)合有一個或多個透鏡，用于聚焦或改變燈具100的光輸出。不論是否配備有聚焦透鏡，都可配裝由Lexan. RTM品牌或其它類似的光學(xué)用可成型材料制成的護罩來完全包住牙科燈的前面，以防止燈的污染和便于燈的清潔。護罩可通過注模工藝生產(chǎn)，并且可包括聚焦透鏡。護罩或燈罩114的一部分可通過鉸接連接，或者通過可由用戶開啟的方式連接，以便操作燈具100的內(nèi)部，對發(fā)光元件進行維修或更換。
參照圖3，LED118發(fā)出由多條光線120代表的燈光?？捎玫腖ED包括3瓦LED，例如由美國Lumileds Lighting有限公司銷售的Luxeon牌LXHL-LW3C產(chǎn)品。通常，米用反光兀件116把LED的光輸出導(dǎo)向目標位置。在一個特定實施例中，反光元件116可以是非球面凹透鏡，它匯聚從混光棒發(fā)出的光，并把其聚焦到病人面部的平面上(“像平面”)。反光板表面的輪廓可以是繞中心光軸轉(zhuǎn)動的簡單二維橢圓截面。在一種有效地校準光線120并把它們導(dǎo)向照明區(qū)的布置方式中，可包括聚焦透鏡209。在本發(fā)明的一些實施例中，照明區(qū)域126與燈具100的目標覆蓋區(qū)對應(yīng)。在這種情況中，從各個模塊118發(fā)出的光應(yīng)在整個照明區(qū)域126中基本上一致。某些光線128可按其它方向發(fā)出，而不是照射目標區(qū)域126的方向。這種光線128被稱為散射光。如光線120的匯聚圖所示，有時區(qū)域126的中心位置的光照強度較高，而周邊位置的光照強度較低，如參照圖5給出的說明中所述。在一個優(yōu)選實施例中，燈光以通常為矩形的模式照射，其邊緣與矩形模式周圍的非照明區(qū)相比非常明顯。在另一個實施例中，LED光源118、透鏡209以及所有配套的鏡片都相互協(xié)調(diào)布置，從而以選定的焦距在其照明覆蓋區(qū)中產(chǎn)生基本一致的照度。而且，在LED光源118和反光板116之間可布置一個導(dǎo)波裝置136。如圖2所示，LED光源118通常安裝在與燈罩114配套的托架112上。托架112組件的結(jié)構(gòu)應(yīng)使LED光源能夠簡單快速地裝卸，并且包括用于向LED供電的連接結(jié)構(gòu)，還可包括金屬芯電路板130。更優(yōu)選的方式是，托架112由能夠?qū)岬牟牧匣蛘吲c導(dǎo)熱管134配套的材料制成。比較有利的是，托架112和/或熱管134以及燈罩132的結(jié)構(gòu)和布置方式能夠朝遠離燈具100的前面102的方向消散LED光源118產(chǎn)生的任何熱量。在一些實施例中，使用熱管134特別合適，因為如果采用直接布置在金屬芯板和發(fā)熱LED之后的較大散熱裝置，可能嚴重遮蔽聚焦到像平面上的光線。利用熱管134或等效結(jié)構(gòu)，可以把熱量通過熱管134傳導(dǎo)到布置在反光板后面的散熱罩上，在該位置，散熱罩不會遮蔽光線。如圖I所示，一個示例性的散熱罩包括散熱片142。散熱片142可以與燈具100的外罩114 一體形成，并且可由任何導(dǎo)熱或散熱材料制成，例如鑄鋁。為了提高冷卻效果，可以采用一個風(fēng)扇來把空氣抽入反光板116和燈罩114之間的空隙144中(參見圖I)。為了最大限度地增加表面面積和提高冷卻效果，散熱裝置/燈罩的內(nèi)部包括在其間形成通風(fēng)道的翅片或肋片142。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，根據(jù)本文中的教授，可以把熱管134替換為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的其它導(dǎo)熱管，例如實心桿。或者，該導(dǎo)熱管為空心管，用于傳導(dǎo)通過LED光源118的冷卻空氣流，以吸收LED光源118產(chǎn)生的熱量，并把受熱后的空氣導(dǎo)向散熱裝置142。圖7示出了一根空心管式導(dǎo)熱管225，它與具有翅片142的散熱裝置相通。此實施例包括通過流體與空心管225相通的風(fēng)扇227，用于使氣流通過管225流動。圖7中所示的實施例還包括與LED光源118相鄰的熱電式冷卻裝置230 ;該熱電冷卻裝置可以是本領(lǐng)域已知的類型，但不僅限于珀爾帖型裝置。燈具包括向熱電式冷卻裝置230供電的獨立電源231，該電源優(yōu)選布置在燈罩上，但與熱電式冷卻裝置230熱絕緣；或者，該熱電式冷卻裝置230由通過電路513向印刷電路板130供電的燈具電源供電。熱電式冷卻裝置230與從LED光源118導(dǎo)熱的空管225 —起工作?；蛘撸瑹艟呖膳溆胁粠?dǎo)熱管的熱電式冷卻裝置230。當使用多個不同顏色的LED時(例如紅、綠、藍和黃色)，為了產(chǎn)生單色光，從每個LED發(fā)出的光應(yīng)與從所有其它LED發(fā)出的光充分重疊。在一個特定實施例中，一根由丙烯酸制成的透明矩形桿用于實現(xiàn)此功能，在此稱為導(dǎo)波裝置136。應(yīng)當理解的是，導(dǎo)波裝置136 可由能夠作為導(dǎo)光裝置的任何適當材料制成。通過在導(dǎo)光裝置136的外壁上增加周期特性或“波紋”150，能夠顯著提高導(dǎo)光裝置136的性能。如圖4所示，來自于不同顏色的多個LED154的光(例如紅、綠、藍和/或黃色光)進入波導(dǎo)桿136的一端，并以復(fù)合白光158的形式從波導(dǎo)桿136的另一端發(fā)出。在一個特定實施例中，把來自于四個不同顏色的LED (紅、藍、綠和黃色)的光進行復(fù)合，以產(chǎn)生白光。通過改變不同顏色的配比，可以改變白光的特性。具體地說，可以產(chǎn)生4200° K和5000° K協(xié)調(diào)色溫(CCT)的白光，同時保持較高的顯色指數(shù)(CRI)，通常超過75。藍光通常在445納米至465納米的峰值波長范圍內(nèi)出現(xiàn)。綠光通常在520納米至550納米的主波長范圍內(nèi)出現(xiàn)；黃光通常在584納米至597納米的范圍內(nèi)出現(xiàn)；紅光通常在613納米至645納米的范圍內(nèi)出現(xiàn)?？梢允褂脳U架138把導(dǎo)波裝置136固定就位。導(dǎo)波裝置136還具有對接收到的光進行整形從而按照預(yù)定模式發(fā)出光的功能。圖中所示的導(dǎo)波裝置136用于以矩形模式對燈光進行整形。因此，不論是使用一個白色LED還是使用多個不同顏色的LED，都可實現(xiàn)燈光整形功能。對于每種顏色，可利用回流表面安裝技術(shù)安裝多個LED，以實現(xiàn)最佳光密度。在一個特定實施例中，可使用常規(guī)的金屬芯板(MCB) 130。或者，可使用常規(guī)的纖維玻璃層壓板(FR4)印刷電路板(PCB)材料。LED (特別是紅光和黃光LED)具有光輸出隨溫度升高顯著減少的特點。為了保持最佳光輸出和正確的光強比，以便保持所需的CCT和CRI，熱量管理可能很關(guān)鍵。本發(fā)明的燈具100包括許多不同的工作模式，這些模式實現(xiàn)不同的光特性，如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在支撐部件上的LED光源，通常位于燈罩的中心軸線上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件以光束的形式向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域； 布置在燈罩上的散熱裝置，該散熱裝置與從反光板向治療區(qū)域反射的光束有一定間距，因而不會阻礙光束對治療區(qū)域照明；和 從LED光源附近位置沿支撐部件向散熱裝置延伸的導(dǎo)熱管，用于把LED光源產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到散熱裝置，以便從LED光源散熱。
2.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)熱管為熱管。
3.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)熱管是由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制成的通常為實心的桿。
4.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)熱管為空心管，用于傳送流過LED光源的冷卻空氣流，以吸收LED光源產(chǎn)生的熱量，并把變熱的空氣導(dǎo)向散熱裝置，由散熱裝置向周圍環(huán)境排氣。
5.如權(quán)利要求4所述的手術(shù)燈，其進一步包括與空心管通過流體相通的風(fēng)扇，用于驅(qū)動冷卻空氣流過空心管。
6.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述支撐部件從燈罩的一側(cè)向燈罩的中心軸線延伸。
7.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述支撐部件從燈罩的一側(cè)向燈罩的另一側(cè)延伸，LED光源通常位于支撐部件的中心。
8.如權(quán)利要求7所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)熱管從LED光源向燈罩的兩側(cè)延伸。
9.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述燈罩為兩件式構(gòu)造，具有由傳熱系數(shù)較低的材料構(gòu)成的外殼以及帶有導(dǎo)熱管的內(nèi)件。
10.如權(quán)利要求I所述的手術(shù)燈，其中所述散熱裝置布置在燈罩的后部。
11.如權(quán)利要求10所述的手術(shù)燈，其中所述散熱裝置包括多個用于導(dǎo)引環(huán)境氣流從其通過的多個通道。
12.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在支撐部件上的LED光源，通常位于燈罩的中心軸線上，用于背對治療區(qū)域產(chǎn)生和向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，從而以預(yù)定形狀和尺寸的模式照亮治療區(qū)域；和布置在LED光源和反光板之間的導(dǎo)光裝置，用于從光源向反光板導(dǎo)引光束，其具有通常為透明的部分，該部分的截面尺寸和形狀使得從反光板反射的燈光以預(yù)定形狀和尺寸的模式照亮治療區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)光裝置包括其中具有孔眼的光學(xué)裝置，該孔眼構(gòu)成導(dǎo)光裝置的通常為透明的部分。
14.如權(quán)利要求12所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)光裝置包括具有可調(diào)光圈的光學(xué)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的手術(shù)燈，其中所述光圈包括活動片，該活動片限定出構(gòu)成導(dǎo)光裝置的大致透明部分的孔眼。
16.如權(quán)利要求14所述的手術(shù)燈，其中所述光圈包括具有可選擇性地被制成透明或不透明區(qū)域的半導(dǎo)體板。
17.如權(quán)利要求12所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)光裝置是由透明材料制成的桿。
18.如權(quán)利要求12所述的手術(shù)燈，其中所述透明材料由丙烯酸或聚碳酸酯材料構(gòu)成。
19.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源產(chǎn)生具有多個可見光波長的燈光，并且背對治療區(qū)域向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域；以及 布置在LED光源和反光板之間的混光裝置，該混光裝置用于混合從LED光源發(fā)出的可見光波長燈光，從而把不同波長的燈光混合為在當照射到治療區(qū)域時基本上為完全單色的一束光。
20.如權(quán)利要求19所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括紅、綠、藍LED裝置，這些裝置共同產(chǎn)生具有多個波長的燈光。
21.如權(quán)利要求19所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括白色LED，該白色LED產(chǎn)生具有多個波長的燈光。
22.如權(quán)利要求19所述的手術(shù)燈，其中所述混光裝置是由透明材料制成的桿，沿其側(cè)面形成有棱，并沿大致平行于光束方向的方向從LED光源向反光板延伸。
23.如權(quán)利要求22所述的手術(shù)燈，其中所述透明材料為丙烯酸或聚碳酸酯材料。
24.如權(quán)利要求19所述的手術(shù)燈，其中所述導(dǎo)光裝置為全息擴散管。
25.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源產(chǎn)生具有多個可見光波長的燈光，并且背對治療區(qū)域向后投射燈光，該LED光源具有朝向治療區(qū)域的底座和背對治療區(qū)域的透鏡；位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域；以及 用于在燈光照亮治療區(qū)域之前消除燈光中不想要的可見光波長的濾光器。
26.如權(quán)利要求25所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括紅、藍、綠LED發(fā)光裝置，這些裝置共同產(chǎn)生具有多個可見光波長的燈光。
27.如權(quán)利要求25所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括白色LED發(fā)光裝置，該裝置產(chǎn)生具有多個可見光波長的燈光。
28.如權(quán)利要求25所述的手術(shù)燈，其中所述濾光器包括布置在燈罩前部的遮光部件，該遮光部件用于傳送和過濾由反光板向治療區(qū)反射的燈光。
29.如權(quán)利要求25所述的手術(shù)燈，其中所述濾光器包括布置在光源和反光板之間的濾光部件，該濾光部件用于傳送和過濾由光源產(chǎn)生的燈光，并把燈光導(dǎo)向反光板。
30.如權(quán)利要求29所述的手術(shù)燈，其中所述濾光部件包括半導(dǎo)體板，該半導(dǎo)體板具有可被選擇性地制成對具有選定的可見光波長的燈光不透明的區(qū)域。
31.如權(quán)利要求29所述的手術(shù)燈，其中所述濾光部件以可移動的方式安裝，以便在第一位置和第二位置之間選擇性地移動，在第一位置，該濾光部件被從光源發(fā)出并導(dǎo)向反光板的燈光照亮；在第二位置，該濾光部件不被從光源發(fā)出并導(dǎo)向反光板的燈光照亮。
32.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源用于產(chǎn)生具有多個波長的可見光，并且背對治療區(qū)域向后投射燈光； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域； 把光源與電源連接的電路； 與電路配套使用的控制器，該控制器用于有選擇性地控制提供給LED光源的功率等級，以控制由LED光源產(chǎn)生的燈光的光強；以及 被光源產(chǎn)生的燈光照射的光傳感器，該光傳感器用于檢測以預(yù)定波長照射在該傳感器上的燈光的強度等級，并產(chǎn)生將提供給控制器的光強指示信號。
33.如權(quán)利要求32所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括紅、綠、藍LED發(fā)光裝置以及對每個LED發(fā)光裝置產(chǎn)生的燈光的強度進行控制的控制器。
34.如權(quán)利要求32所述的手術(shù)燈，其中所述光傳感器檢測由LED光源產(chǎn)生的燈光的每個紅、綠、藍波長的強度。
35.如權(quán)利要求32所述的手術(shù)燈，其中所述控制器至少部分地根據(jù)由光傳感器產(chǎn)生的信號控制提供給LED光源的功率等級。
36.如權(quán)利要求32所述的手術(shù)燈，其中所述光源包括白色LED發(fā)光裝置以及控制LED發(fā)光裝置的光強的控制器。
37.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源用于產(chǎn)生可見光，并且背對治療區(qū)域向后投射燈光，該LED光源在產(chǎn)生燈光的同時還產(chǎn)生熱量； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域； 把光源與電源連接的電路； 與電路配套使用的控制器，該控制器用于控制提供給光源的功率等級，以控制所產(chǎn)生的燈光的光強；以及 與LED光源有導(dǎo)熱關(guān)系的溫度傳感器，該溫度傳感器用于檢測LED光源的溫度，并產(chǎn)生將提供給控制器的LED光源溫度指示信號。
38.如權(quán)利要求37所述的手術(shù)燈，其中所述控制器至少部分地根據(jù)由溫度傳感器產(chǎn)生的信號控制提供給LED光源的功率等級。
39.如權(quán)利要求37所述的手術(shù)燈，其中所述LED光源安裝在印刷電路板上，所述溫度傳感器也安裝在印刷電路板上。
40.如權(quán)利要求37所述的手術(shù)燈，其中所述電路包括具有安裝在印刷電路板上的整流器和調(diào)壓器的電能質(zhì)量裝置以及安裝在印刷電路板上的溫度傳感器。
41.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源用于產(chǎn)生燈光，并背對治療區(qū)域向后投射燈光； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域；以及 具有朝向治療區(qū)域且呈大致凹面的反光面的反光板，該反光面在其整個范圍內(nèi)大致光滑，沒有小平面，能夠向治療區(qū)域反射由LED光源產(chǎn)生的可見光和紅外波長的整個光譜。
42.如權(quán)利要求41所述的手術(shù)燈，其中所述反光板包括其上構(gòu)成反光面的鋁涂層。
43.如權(quán)利要求41所述的手術(shù)燈，其中所述反光板包括具有自粘背襯層和反光面的薄膜。
44.如權(quán)利要求41所述的手術(shù)燈，其中所述反光板由鋁材制成，具有經(jīng)過拋光處理的前面，從而形成反光面。
45.如權(quán)利要求41所述的手術(shù)燈，其中所述反光板還包括布置在表面上的附著部分，該部分構(gòu)成背面，并背對反光面，用于把反光板固定到燈罩的后部。
46.如權(quán)利要求45所述的手術(shù)燈，其中所述反光板還包括位于背面上的對位部分，該部分用于相對于治療區(qū)域?qū)φ垂饷娴奈恢谩?br> 47.如權(quán)利要求46所述的手術(shù)燈，其中所述反光板為整體構(gòu)造型，包括在反光板上整體形成的附著部分和對位部分。
48.一種用于對治療區(qū)域進行照明以治療牙科或內(nèi)科患者的手術(shù)燈，適合于以可移動的方式安裝在治療區(qū)域上方的預(yù)定位置，以便醫(yī)生對患者進行治療，該手術(shù)燈包括 具有朝向治療區(qū)域的前部和背對治療區(qū)域的后部的燈罩； 燈罩的前部包括向燈罩的大致中心軸線延伸的細長支撐部件； 安裝在位于燈罩的大致中心軸線的支撐部件上的LED光源，該LED光源用于產(chǎn)生燈光，并背對治療區(qū)域向后投射燈光； 位于燈罩后部的反光板，該反光板被來自于LED光源的燈光照亮，并通過通常平行于燈罩的中心軸線的支撐部件向治療區(qū)域反射燈光，以照亮治療區(qū)域； 安裝在燈罩上的LED光源附近位置的熱電式冷卻裝置，用于接收和消除由LED光源產(chǎn)生的熱量；以及 用于向燈罩上的熱電式冷卻裝置供電的電源裝置，該電源裝置與熱電式冷卻裝置熱隔離。
49.如權(quán)利要求48所述的手術(shù)燈，其中所述熱電式冷卻裝置為珀爾帖型(peltier-type)冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種具有LED光源的改進型牙科手術(shù)燈，其中，LED光源發(fā)出的燈光被導(dǎo)向反光板，反光板反射燈光，從而對治療區(qū)域進行照明。根據(jù)一個實施例，該燈具能夠高效地從光源向環(huán)境導(dǎo)熱。根據(jù)另一個實施例，該燈具能夠產(chǎn)生最適合于治療區(qū)域的預(yù)定光照模式。根據(jù)其它實施例，該燈具包括使其保持最佳光強和/或溫度的結(jié)構(gòu)特征。本發(fā)明還揭示了一些獨特的反光板實施例，這種反光板具有有意形成的大致光滑表面，沒有小平面，能夠反射所有可見光和紅外波長的燈光。
文檔編號F21V17/00GK102812292SQ201180015414
公開日2012年12月5日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者喬·布里亞, 托馬斯·H·羅科米, 羅伯特·圣·路易斯, 約翰·赫爾吉森, 納比爾·戴荷爾, 泰德·馮·巴蒂恩斯基, 湯姆·本菲爾德, 奧斯丁·昂斯沃斯, 內(nèi)森·海默 申請人:牙科器材有限責(zé)任公司(又名:帕爾頓及克瑞恩公司)