專利名稱：可變的多色led照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在眼外科中對眼部組織進行照明的照明系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明提供了一種能夠具有可變的顏色和亮度的照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用于對眼部組織進行照明的照明系統(tǒng)采用的是鎢燈、放電器或熒光燈。這些光源發(fā)出大量的熱。必須通過在這些設(shè)施上增加冷卻扇來排除這些熱量。此外，由于鎢燈和熒光燈將大部分的輸入功率轉(zhuǎn)化成熱量，所以需要大功率的電源來啟動這些燈。而增加的冷卻扇和大功率的電源增加了照明系統(tǒng)的成本。
一個鎢燈光源的壽命大約為50小時并且產(chǎn)生極亮和極熱的光線。
眼外科醫(yī)生進行前段(anterior segment)和后段手術(shù)。通常，眼外科醫(yī)生將專長于僅做前段手術(shù)或僅做后段手術(shù)。一般地，由于組織上的變化和手術(shù)的深度，眼外科醫(yī)生對照明系統(tǒng)提供的燈光顏色有著不同的偏好。進行前段手術(shù)的眼外科醫(yī)生趨向于偏愛發(fā)出黃-紅色光的照明系統(tǒng)，而進行后段手術(shù)的眼外科醫(yī)生則趨向于偏愛發(fā)出白-蘭色光的照明系統(tǒng)。
為了適應(yīng)這些不同的偏好，已經(jīng)設(shè)計出提供相當多的濾光器來改變光源的顏色輸出。這樣，在照明系統(tǒng)的光源附近必須選擇和安裝一個或多個濾光器。但是，照明系統(tǒng)之間的初始顏色輸出是有變化的。一個鎢燈光源可能輸出一個未濾波的光，其在顏色上稍稍不同于另一個由同一制造商提供的鎢燈光源。這樣，在相同的濾光器被安裝在第二照明系統(tǒng)中時，對第一照明系統(tǒng)的正確濾光選擇可能不會實現(xiàn)相似的結(jié)果。因此，在不進行某些實驗的條件下，濾光器的選擇可能不能實現(xiàn)所需的顏色輸出。
發(fā)明概述本發(fā)明即是針對上述問題而開發(fā)出來的。本發(fā)明是一個可變的多色LED(發(fā)光二極管)眼科照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制光輸出的顏色和亮度變化。作為附加的好處，由于LED的高效而產(chǎn)生了非常少的熱量。此外，LED更加可靠。一個鎢燈光源將持續(xù)工作大約50個小時。但是，一個LED光源具有大約20,000個小時的壽命。由于本發(fā)明照明系統(tǒng)的配置，使得對光輸出的顏色控制能夠被嚴格地控制。另外，本發(fā)明能夠控制光輸出的顏色以產(chǎn)生更黃的光或更蘭的光或更紅的光。這種控制消除了根據(jù)過程從多個光源以及從多個濾光器中進行選擇的必要。此外，與現(xiàn)有技術(shù)中的眼科照明系統(tǒng)相比，本發(fā)明還提供了熱量更低的輸出。
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，以及本發(fā)明不同實施例的結(jié)構(gòu)和操作。
附圖簡要說明引入且構(gòu)成申請文件的一部分并與說明書結(jié)合在一起對本發(fā)明的實施例進行說明的附圖只是用于解釋本發(fā)明的原理。其中

圖1示出了本發(fā)明的眼科照明系統(tǒng)的概略圖。
最佳實施例的詳細描述參照以相同的附圖標記表示相同元件的附圖，圖1中的10表示本發(fā)明的眼科照明系統(tǒng)。本發(fā)明的眼科照明系統(tǒng)包括用戶接口12，控制器14，電源16，第一功率放大器20，第二功率放大器22，第三功率放大器24，第一發(fā)光二極管(LED)30，第二LED 32，第三LED 34，混合設(shè)備40和引出光波導(exit lightguide)42。最好如圖1所示的那樣，但不是必需的是還包括第一聚光鏡50，第二聚光鏡52和第三聚光鏡54。最好第一LED 30為蘭色LED，第二LED 32為綠色LED，而第三LED 34為紅色LED。但是，其它的LED顏色也是可以想到的，例如蘭，黃或紅。通常需要具有不同發(fā)出波長的三個LED或光源。利用三個以上的LED或三種以上的波長也是可以想到的。
在操作中，一個用戶向用戶接口12輸入所需的光亮度和/或顏色。根據(jù)所要求的光亮度和/或顏色，控制器14確定每個LED的適當功率電平和放電器增益。確定生成一個所需顏色輸出所需要的色率和亮度屬于公知技術(shù)。蘭色、綠色和紅色光源是與用于在電視機中產(chǎn)生顏色的顏色光源相同的顏色光源。對顏色的測量和分析的額外論述提供于光電技術(shù)設(shè)計及應(yīng)用手冊(1997)的pp.H52-H60中，并且在此將其全文作為參考文獻。此外，確定生成一個所需顏色輸出所需要的色率和亮度作為一個CEI標準而被提供，如在此引為參考文獻的ASTM E308-95中“利用CIE系統(tǒng)計算物體顏色的標準慣例”所述。
在確定了適當?shù)纳屎土炼戎?，控制?4向電源16發(fā)送動力(power)信號，向第一功率放大器20發(fā)送第一增益信號，向第二功率放大器22發(fā)送第二增益信號，向第三功率放大器24發(fā)送第三增益信號。
結(jié)果，第一LED 30，第二LED 32和第三LED 34發(fā)光。最好但不是必須的是，來自第一LED 30的光通過第一聚光鏡50聚光；來自第二LED 32的光通過第二聚光鏡52聚光；而來自第三LED 34的光通過第三聚光鏡54聚光。聚光鏡通常用在電信系統(tǒng)中并且隨處可得。聚光鏡可以采用多種形式，包括從較為粗略的單元件澆鑄塑料器件到精確的多元件非球面組合部件。聚光鏡的主要作用是對每個LED發(fā)出的散射光聚焦。
在光射入并從聚光鏡50，52和54射出之后，光射入混合設(shè)備40。混合設(shè)備40是任何能夠?qū)碜远鄠€光源的光進行混合的設(shè)備，并且其在光波導領(lǐng)域中屬于公知技術(shù)。混合設(shè)備40的例子包括玻璃棒，兩叉或三叉光纜，積分球等。
在從混合設(shè)備40射出后，光進入引出光波導42。然后引出光波導42被插入眼組織44中以為外科手術(shù)過程提供照明。
與鎢燈光源的50個小時的使用壽命不同，本發(fā)明的照明系統(tǒng)預(yù)期的使用壽命近似為20,000個小時。因此，由于使用壽命的延長，本發(fā)明提供了比鎢燈光源更高的可靠性；與鎢燈光源相比，本發(fā)明產(chǎn)生了更少的熱量，并且通過向用戶接口輸入一個顏色輸出選擇，本發(fā)明提供了在眼科照明系統(tǒng)中選擇顏色輸出的能力。
從上面的說明中，可以看出實現(xiàn)和達到了本發(fā)明的幾個優(yōu)點。
所選擇和描述的實施例只是為了更好地解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠更好地在不同的實施例中使用本發(fā)明并利用各種不同的改進來適應(yīng)特定的使用目的。
由于在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，可以對上述結(jié)構(gòu)和方法進行各種改進，這意味著包含在前面所描述的內(nèi)容或附圖中所示的內(nèi)容只是用于解釋而非限制。例如，可以除去聚光鏡而使LED 32，34和36發(fā)出的光直接射入混合設(shè)備40。
另外，混合設(shè)備40可以同時對來自LED 32，34和36的光進行聚光而無須使用單個的聚光鏡元件50，52和54。因此，本發(fā)明的涵蓋寬度和范圍不應(yīng)受限于上述任何實施例，而是應(yīng)當依據(jù)后附的書來限定。
權(quán)利要求
1.一種眼科照明系統(tǒng)，包括第一發(fā)光二極管；第二發(fā)光二極管；第三發(fā)光二極管；其中所述每個二極管發(fā)出不同波長的光，使得從所述第一、第二和第三二極管中發(fā)出至少三種波長不同的光以對眼組織進行照明。
2.一種眼科照明系統(tǒng)，包括第一發(fā)光二極管；第二發(fā)光二極管；第三發(fā)光二極管；混合設(shè)備，用于將從所述第一、第二和第三發(fā)光二極管中發(fā)出的光混合在一起；以及與所述混合設(shè)備進行光通信的引出光波導，所述引出光波導適于插入眼組織中。
3.如權(quán)利要求2所述的眼科照明系統(tǒng)，其中所述第一發(fā)光二極管發(fā)出蘭色光，所述第二發(fā)光二極管發(fā)出綠色光，而所述第三發(fā)光二極管發(fā)出紅色光。
4.如權(quán)利要求2所述的眼科照明系統(tǒng)，其中所述第一發(fā)光二極管發(fā)出蘭色光，所述第二發(fā)光二極管發(fā)出黃色光，而所述第三發(fā)光二極管發(fā)出紅色光。
5.如權(quán)利要求2所述的眼科照明系統(tǒng)，還包括第一聚光鏡，用于與所述第一發(fā)光二極管和所述混合設(shè)備進行光通信；第二聚光鏡，用于與所述第二發(fā)光二極管和所述混合設(shè)備進行光通信；以及第三聚光鏡，用于與所述第三發(fā)光二極管和所述混合設(shè)備進行光通信。
6.如權(quán)利要求2所述的眼科照明系統(tǒng)，還包括用戶接口，用于允許用戶輸入一個所需的顏色輸出；與所述用戶接口相連的控制器，用于確定應(yīng)當從每個所述發(fā)光二極管中發(fā)出多少光以生成所需的顏色輸出；與所述第一發(fā)光二極管相連的第一增益放大器；與所述第二發(fā)光二極管相連的第二增益放大器；與所述第三發(fā)光二極管相連的第三增益放大器；與所述第一增益放大器、所述第二增益放大器和所述第三增益放大器相連的所述控制器；以及其中所述控制器向所述第一增益放大器發(fā)送一個第一增益信號，向所述第二增益放大器發(fā)送一個第二增益信號，向所述第三增益放大器發(fā)送一個第三增益信號，以調(diào)整每個所述發(fā)光二極管的輸出，以便生成所需的顏色輸出。
7.一種對眼部組織進行照明的方法，包括提供一個用于輸入所需顏色輸出的用戶接口；提供第一LED，第二LED，和第三LED；提供與所述第一、第二和第三LED進行光通信的混合設(shè)備，該混合設(shè)備用于混合每個LED發(fā)出的光；提供一個與所述混合設(shè)備進行光通信、用于照明眼部組織的引出光波導；以及其中向所述用戶接口輸入所需的顏色輸出導致從所述引出光波導輸出顏色。
8.如權(quán)利要求7所述的照明眼部組織的方法，還包括提供第一增益放大器，使其一個輸出端與所述第一LED相連并與所述控制器相連；提供第二增益放大器，使其一個輸出端與所述第二LED相連并與所述控制器相連；以及提供第三增益放大器，使其一個輸出端與所述第三LED相連并與所述控制器相連。
9.如權(quán)利要求7所述的照明眼部組織的方法，還包括提供與所述第一LED和所述混合設(shè)備進行光通信的第一聚光鏡；提供與所述第二LED和所述混合設(shè)備進行光通信的第二聚光鏡；以及提供與所述第三LED和所述混合設(shè)備進行光通信的第三聚光鏡。
10.一種照明眼部組織的方法，包括向眼科照明系統(tǒng)中的用戶接口輸入一個所需的顏色輸出；通過眼科照明系統(tǒng)自動生成所需的顏色輸出以照明眼部組織。
全文摘要
提供一種眼科照明系統(tǒng),可控制其發(fā)出顏色可變的光。由于是由LED發(fā)出光,所以與利用鎢燈光源或放電器光源的傳統(tǒng)眼科照明系統(tǒng)相比,所發(fā)出的光產(chǎn)生的熱量較少。
文檔編號H01L33/00GK1345202SQ00804902
公開日2002年4月17日 申請日期2000年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者威廉·J·諾伊貝特 申請人:博士倫公司