用于发光体的发光模块、发光体和用于将发光模块安装到发光体上的方法

摘要

发光模块（1）被设计用于发光体（12）、特别是检查灯，并且具有至少一个半导体光源（2a，2b）、特别是发光二极管和至少一个后接于至少一个半导体光源（2a，2b）的共同的光学部件（3），其中发光模块（1）能够以能更换的方式集成到发光体（12）中。发光体（12）具有发光模块（1），其中发光模块（1）能作为单元进行更换。这种方法用于将发光模块（1）安装到根据权利要求12所述的发光体（12）处，其中方法至少包括以下步骤：通过透光盖板（16）的开口推入发光模块（1）；将手柄（19）固定在透光盖板（16）处，从而使手柄（19）压在发光模块（1）的支承面（9）上并且此外发光模块利用其冷却体（10）抵压发光体（12）的主体（13）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于发光体的发光模块，发光体特别是检查灯、特别 是医用检查灯、特别是手术灯或牙科灯，该发光模块具有至少一个光源和 至少一个后接于该光源的光学部件。本发明还涉及一种具有这种发光模块 的发光体、特别是检查灯。本发明还涉及一种用于将发光模块安装到发光 体是、特别是检查灯上的方法。

背景技术

DE 25 35 556 A1涉及一种用于手术发光装置的具有反射器系统的发 光体，反射器系统按照光束样本投射光，该光束样本在轴向截面中聚焦并 关于所投射光束的主轴对称，其中主轴与发光体的对称轴叠合，其中，光 源布置在对称轴旁并关于对称轴对称，其中反射器系统形成围绕多条光反 射路径的光学装置，并将光束在正向方向上投射到待照亮的区域，该区域 横向于主轴，并且设置了用于为光源和光学装置定位和支撑的内部框架装 置，另外，光学装置具有：反射器装置，该反射器装置具有反光面，反光 面配属于光源而且至少部分地包围光源，以便直接接收光源的光束，其中 反射器装置这样反射光束，即反射器装置具有轴向朝向发光体呈的主方向 组件；另一个具有反射面的反射器装置，其这样布置，即其接收由光源- 反射器装置反射的射束，这样反射射入的射束，即其具有基本上横向于对 称轴的主方向组件，其中横向-反射器装置和光源-反射器装置沿对称轴这 样布置，即源反射器装置和横向-反射器装置在轴向方向上布置在光源的 相对的两，并且其中光源-反射器装置和横向-反射器装置相应地基本上横 向于对称轴并与之对称地布置，并在光源-装置和横向-反射器装置之间形 成光路，该光路靠近并包围对称轴；和沿径向布置的反射器装置，该反射 器装置具有反光面，其径向地从并且至少部分地围绕位于源-反射器装置 和横向-反射器装置之间的光路布置，其中径向布置的反射器装置相对于 对称轴这样对称布置，即反射器装置只接收由横向-反射器装置反射的光， 并且光利用主组件在正向方向上朝向待照亮的区域根据角度投射，这些角 度通向主轴并且由此在轴向截面中形成聚焦的射束样本，从而使周围的、 按径向间隔布置的反射器装置的以一定角度到达的光束形成的阴影减少， 并在轴向截面中形成圆锥形区域，该区域沿主轴与发光体相邻并在正向方 向上延伸，其中，顶点靠近待照亮的区域，其中圆锥形区域中没有反射的、 由在径向上按间隔布置的反射器装置投射的光束，而且与反射的、在径向 上按间隔布置的反射器装置投射的光束相比没有阴影。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种特别方便用户使用的检查灯。

这一目的根据独立权利要求中所述的特征实现。优选的实施方式尤其 可以由从属权利要求中得出。

这一目的通过用于发光体、特别是检查灯的发光模块来实现，其中发 光模块具有至少一个半导体光源和至少一个后接于至少一个半导体光源 的共同的光学部件，其中发光模块能够以能更换的方式集成到发光体中。

这种发光体的优点在于，它可以在一个或多个发光二级管停止运转时 轻松地替换。这与具有大量分布在发光体整个发光面上且各自具有独有的 光学部件的发光二级管的发光体相比，特别具有优势，其中光学部件直接 对准所属发光二极管的光并在期望的平面上聚焦，从而不需使用反射器。

通过更换整个发光模块还可以免除再校准过程。

此外，更换发光模块从而更换所有半导体光源后不会出现颜色不均 匀。相反，只更换多个发光二极管中的一个损坏的发光二极管时，可能会 出现明显的不均匀，因为仍然运行着的发光二极管已经老化；新的、更换 了的发光二极管可能属于另一种类型的发光二极管（例如，当原来的发光 二极管再也买不到时）并且/或者波长与原来的发光二极管的波长不一致。

另一个优点在于，能够轻松地按照较新的光源技术完成对发光体的改 装。

与使用传统非半导体光源（例如卤素灯或水银放电灯）的解决方案相 比，半导体光源的应用装置的使用寿命更长。

所有这些优点都更加方便用户使用。

可替换性或可更换性特别是可以包括，可以将发光模块设计为或制成 单独的单元，并且可以作为一个单元与发光体的其余部分结合。

优选地，至少一个半导体光源包含至少一个发光二极管。存在多个发 光二极管时，它们可以发出同种颜色或不同颜色的光。颜色可以是单色（例 如红色、绿色、蓝色等）或多色（例如白色）。由至少一个发光二极管射 出的光也可以是红外线光（IR-LED）或紫外线光（UV-LED）。多个射出 不同颜色的发光二极管可以产生混合光。至少一个发光二极管可以含有至 少一种转换波长的发光材料（转换-LED）。可替换地，可以使用发光材料 （例如发出红色、绿色或蓝色的发光材料）。至少一个发光二极管可以以 至少一个单独的被包裹发光二极管的形式或以至少一个LED-芯片的形式 存在。可以将多个LED-芯片安装在一个共同的基板（“Submount”）上。 可以为至少一个发光二极管配备至少一个自身的和/或共同的用于引导光 束的光学部件，例如至少一个菲涅耳-透镜、准直仪等等。要代替无机发 光二极管或作为对无机发光二极管的补充，例如，基于InGaN或AlInGaP， 通常也可以使用有机LED（OLED，例如聚合物-OLED）。可替换地或作 为补充，至少一个半导体光源可以包含例如至少一个二极管激光器，尤其 可以直接或通过波长转换借助于适当的磷物质来使用该二极管激光器发 射的光波。混合光，例如白色混合光，例如也可以通过将激发激光的宽频 绿色-磷物质（480-650nm）与发出蓝光或红光的LED的光混合而产生。

一种改进方案为，至少一个半导体光源包含多个射出相同（名义的） 颜色光束的半导体光源。

一种可替换的设计方案为，发光模块至少具有两组发出不同颜色的半 导体光源，其中每一组至少具有一个半导体光源。优选地可以独立（不依 赖于至少另一个组）控制每个组。例如，可以调节各组的相对亮度或光强， 从而还可以调节相应的混合光的总和色坐标（Summenfarbort）。所以，有 利地，在发光二极管等老化等的情况下也能够保持颜色质量（显色性指数 高），因为可以对各种颜色进行再调节，例如实时调节，将其调到预先确 定的总和色坐标。相反，要在发光二极管分布在整个发光平面上的解决方 案中实现这样的调节是仅仅十分困难的，并且需要高昂的费用。

可替换地，至少两组发出不同颜色光的半导体光源可以承担不同的光 学技术功能。例如，至少其中一组基本可以承担发光功能（例如发出白色 或显白色的光），而且至少另一组（例如发出蓝色光的半导体光源）基本 可以承担昼夜有效的功能。

一种改进方案为，其中一组的至少一个半导体光源发出白光，并且至 少其中另一组的至少一个半导体光源发出非白色或彩色光。

还有一种设计方案为，至少一个后接于至少一个半导体光源的共同的 光学部件具有至少一个光学聚光件。这个光学聚光件特别是设计用于使半 导体光源发出的光混合并可选择地平行校准。可以在半导体光源发出的光 从发光体中射出之前将其混合，从而避免颜色暗影（Farbschatten）。

至少一个光学聚光件特别是可以包含聚光透镜、（例如空心圆柱形 的，特别是圆柱形的）反射器和/或聚光器，例如组装的抛物线聚光器（CPC； “复合式抛物线聚光器Compound Parabolic Concentrator”）等。

还有一种设计方案为，至少一个后接于至少一个半导体光源的共同的 光学部件具有至少一个后接于至少一个聚光透镜的反射器。借助于这个反 射器，可以使从光学部件发出的光、特别是混合光特别地偏转到发光体的 至少另一个光学部件上，例如偏转到另一个反射器（“外部反射器”）上。 借助于发光模块的反射器，特别是可以将光束展开，从而使发光模块保持 紧凑。

还有另一种设计方案为，发光模块具有冷却体。于是，可以有效地排 （这些）出半导体光源的余热来对其进行冷却。一种改进方案为，将冷却 体布置在（这些）半导体光源附近。

还有另一种设计方案为，发光模块具有一个用于手柄的支承面。借助 于手柄可以非常容易并且在不使用额外部件的条件下将发光模块固定在 发光体上。

此外，一种设计方案为，至少将冷却体、至少一个半导体光源、至少 一个光学聚光件、至少一个反射器和支承面以这种顺序基本依次布置。因 此，在这种设计方案中，可以将冷却体布置在发光模块的与支承面相对设 置的端部上。于是就可以实现一种特别便于安装并且可以有效散热的设 计。这样一来，尤其是可以十分容易地（直线地）将发光模块推入发光体。 前述支承面特别可以布置在反射器的阴影区域或暗区中，从而不会因为支 撑面而导致明显的光损失。

一种改进方案为，至少可以将冷却体、至少一个半导体光源或其基板 （例如电路板）、至少一个光学聚光件和至少一个反射器装入圆筒形的轮 廓中。另外，这些元件特别只能以狭小的间隙装入这个圆筒形的轮廓中。 相反，支承面的侧面尺寸、例如直径，至少逐段地大于圆筒形的轮廓或在 侧面伸出（其它）元件。

还有一种设计方案为，至少将冷却体、至少一个半导体光源、可选择 地至少一个聚光透镜、至少一个反射器和支承面固定在共同的保持件处。 这样一来，就可以以简单的方式提供一种坚固耐用而且可以精确调节的发 光模块。

本发明的目的还可以通过发光体、特别是检查灯来实现，其中发光体 具有如前文所述的发光模块，并且其中发光模块可以作为一个单元来更 换。这种发光体具有与发光模块相同的优点，并且非常便于用户使用。

例如在修复工作中，发光体例如可以用于例如针对裂缝的光学材料试 验或材料检验。发光体尤其可以用于医疗领域，例如用作牙医灯或用作手 术灯。

一种设计方案为，将反射器（不同于发光模块的反射器，下文中亦称 为“外部反射器”）后接于发光模块，并且其中发光模块的至少一个反射器 设置用于将至少部分地由至少一个半导体光源发射出来的光对准外部反 射器。这样一来，就可以使用紧凑的发光模块，该发光模块的光束通过其 反射器大大扩展，从而使外部反射器能够形成较大的光照面积。

一种设计方案为，特别是利用一种具有用于手柄的支承面的发光模 块，发光模块利用其冷却体能压在发光体的主体上，也就是说借助于能压 在发光模块的支承面上的手柄来实现。所以，可以以一种简单的方式并且 只需很少的附加费用就可以实现对发光模块的固定。特别地，发光模块的 冷却体能压在发光体的主体上，由此能够实现有效地将热量从冷却体传递 到主体上，这样做可以改善冷却效果从而进一步延长（这些）半导体光源 的使用寿命。因此，主体可以作为另一个或扩展的冷却体。

一种对于改善从发光模块到发光体（其余部分）上的热传递的有利的 设计方案为，在发光模块和发光体之间布置热传递材料（TIM；“导热界面 材料Thermal Interface Material”）。特别是可以将热传递材料布置在发光模 块的冷却体与发光体的主体之间的接触范围处，这样可以促使特别大规模 的热传递。

热传递材料例如可以包括导热胶、导热膜、导热垫（“TIM-垫 （TIM-Pad）”或类似物）等。

还有另一种设计方案为，可以将手柄固定在覆盖外部反射器的透光盖 板上。由此可良好地碰到手柄，而且可以防止直接进入发光模块。另外， 通过固定手柄，同时还可以将发光模块抵压地固定在发光体中。还可以将 手柄这样参考半导体光源安装在至少一个反射器后面，从而不会使光效率 下降。

本发明的目的还可以通过用于在发光体处安装发光模块的方法来实 现，其中改方法至少包括以下步骤：

-通过透光盖板的开口推入发光模块，

-将手柄固定在透光盖板上，从而使手柄压在发光模块的支承面上，并 且此外使发光模块利用其冷却体抵压发光体的主体。

为此，优选地设计发光模块，即至少将冷却体、至少一个半导体光源、 至少一个光学聚光件、至少一个反射器和支承面以这种顺序基本依次布 置，其中，可以将手柄固定在覆盖外部反射器的透光盖板上。

通过这种方法可以实现非常简便的可更换性，而不需对发光模块进行 费用高昂的调节或校正。

附图说明

在以下附图中借助实施例对本发明作示意性的进一步描述。另外，为 了图示清晰起见，使用相同的参考标号表示相同或作用相同的元件。

图1 示出根据第一实施方式的发光模块的侧视截面图，和

图2 示出具有根据第一实施方式的发光模块的根据第一实施方式的发 光体的侧视截面图。

具体实施方式

图1示出直立的发光模块1，该发光模块具有多个采用发光二极管2a， 2b形式的半导体光源。发光模块例如可以用于检查灯。此处的发光二极管 2a，2b分别向下半部分空间发光，该下半部分空间围绕发光模块1的纵轴 L对中心。

发光二极管2a，2b包含发出白光的发光二极管2a和发出彩色光的发 光二极管2b。可以将发出白光的发光二极管2a作为一个组来控制，例如 电流控制，并且可以独立地将发出彩色光的发光二极管2b作为一个组来 控制，例如电流控制。为此，例如可以将发光二极管2a，2b连接至共同 的驱动器（图中未示出）并且例如在一个组内电串联。借助于驱动器，可 以调节每个组和组与组之间的亮度或光强，例如用于调节发光二极管2a， 2b的混合光的总和色坐标。此处，发光二极管2a，2b在纵轴L旋转对称 的环形设计或阵列式中布置。发光二极管2a，2b布置在一块共同的电路 板34上。

共同的光学部件3或光学部件（“聚光光学部件”）后接于发光二极管 2a，2b，发光二极管2a，2b射出的光基本上全部由该光学部件接收，紧 接着进行混合与平行校准，然后平行于纵轴L射出。此处的光学部件3被 设计为实心圆柱体。在其朝向发光二极管2a，2b的端面处光束射入，并 再在其背离发光二极管2a，2b的端面处再次射出。在侧面的外周面上， 在其中延伸的光被反射，例如通过内部全反射和/或借助于反射层来实现。 可替换地，可以将光学部件3设计为例如聚光器，例如CPC-或CEC-类型 的聚光器。此处的光学部件3沿发光模块1的纵轴L对齐并对中心。

从光学部件3中发出的、目前沿着纵轴L平行校准的混合光照射到 后接于光学部件3的反射器4上，该反射器的反射表面4a朝向光学部件3。 从光学部件3中发出的光侧面地偏转，优选地基本上进入上半部分空间。 为此，反射器4的表面4a可以为球冠状并且对准光学部件3。

发光二极管2a，2b和反射器4固定在保持件5处，该保持件具有平 行于纵轴L延伸的支柱5a，其中这些支柱在保持件顶端借助于第一底板7 并且在保持件底端借助于第二底板8相互连接。发光二极管2a，2b通过 电路板34固定在第一底板7处，而反射器4则由支柱5a保持住。光学部 件3可以例如直接固定在保持件5处，或者可以例如固定在电路板34处。 第二底板8在其外侧，即背离反射器4，提供用于手柄一个支承面9，正 如在图2中说明的那样。

在第一底板7背离发光二极管2a，2b的一侧平坦地安装有冷却体10， 从而使由发光二极管2a，2b产生的余热能够通过电路板34和第一底板7 传输到冷却体10上，并且热量至少部分地由冷却体通过对流发送到周围 空气中。冷却体10在其类型方面不受限制，可以包括例如体积冷却体、 具有导热管（“Heat Pipe”）的冷却体等。

一部分热量也可以由冷却体10继续传递，正如在图2中说明的那样。 为此，可以使背离保持件5的侧面压紧或挤压在另一个冷却体上，即优选 地通过一种热传递材料（TIM），这种热传递材料在此处例如以TIM-垫11 的形式示出。热传递材料可替换地可以是例如既厚又柔软的导热膜。第二 底板8通过其它元件2a，2b，3，4，5a，7，10在侧面伸出，并且可以因 此用作止挡部。

发光模块1可以制成一个单元并且可以与其余的发光体结合，特别是 能够以可更换的方式进行集成。发光模块1因其长条形状而特别容易被推 入。

图2示出以可更换方式在其中集成了发光模块1的发光体12的侧视 剖面图。此处的发光体12例如被设计为医用检查灯。

发光体12具有碗形的外部壳体壁或主体13，同样为碗形的反射器 （“外部反射器”）14安置在其中。外部反射器14的基本形状例如可以是 抛物线形或自由形状，并且可以（但不是必须）被设计为关于发光模块1 的纵轴L对称。可替换地，也可以将主体13和外部反射器14设计为一体， 通过例如将主体‘13的内侧面做镜像设计来实现。外部反射器15的反射面 一般可以比发光模块1的反射器4的反射面大很多，特别是至少大十倍。

将片状盖板16固定在主体‘13的前自由边缘15处，其中盖板覆盖外 部反射器14并且基本垂直于发光模块1的纵轴L。盖板16具有中央空隙 17，通过这个空隙从外部（此处：下部）插入或推入发光模块1，也就是 说，直至用作止挡部的第二底板8。发光模块的、上面布置有冷却体10 的顶端，发光模块1或冷却体10通过外部反射器14的上部开口18伸出 并通过松软的TIM-垫11压在主体13上。TIM-垫11尤其可以与主体13 牢固连接，例如粘在其上面。

对发光模块1的挤压以及固定通过手柄19来实现，该手柄固定在盖 板16的外侧20上，这里通过螺栓21固定。随着将手柄固定在盖板16上， 手柄19压在第二底板8的用作支承面9的外侧上，并且从而使发光模块1 抵压主体13。除了固定发光模块1，因此还可以在冷却体10和主体13之 间实现良好的热传递。因此，主体13用作另一个大面积的冷却体，这可 以改善对发光二极管2a，2b的冷却。

在发光体12运行过程中，发光二极管2a，2b基本上完全通过光学部 件3发射光，并因此瞄准反射器4。借助于反射器4，光对准外部反射器 14，该外部反射器通过盖板16再次将光作为宽光束射出。手柄19基本位 于反射器4的光影中，以便仅略微地降低光效率。盖板一般可以是漫射或 透明透光的。反射器4和/或外部反射器14一般可以是漫射或透明反光的。

可以通过在松开（卸下螺栓）手柄19后简单地拉出发光模块1将其 移除并且反过来重新装入。因此，使得能够特别简便地更换发光模块1。 另外，不需要再对发光模块1进行校准或类似操作。

当然，本发明不局限于示出的实施例。

所以，检查灯一般不局限于医用，而是也可以是例如阅读灯。

参考标号表

1    发光模块

2a   白色发光二极管

2b   彩色发光二极管

3    光学部件

4    反射器

4a   反射器表面

5    保持件

5a   保持件的支柱

7    第一底板

8    第二底板

9    支承面

10   冷却体

11   TIM-垫

12   发光体

13   主体

14    外部反射器

15    主体‘的自由边缘

16    盖板

17    盖板的中央空隙

18    外部反射器的上部开口

19    手柄

20    盖板的外侧

21    螺栓

E     光出射面

L     纵轴