[发明专利]用于眼科照明的光子晶格LED

说明书

技术领域

本申请涉及眼科程序中的照明，尤其涉及使用光子晶格发光二极管（光子晶格LED）进行的眼科照明。

背景技术

眼科照明器允许外科医生在外科程序期间照明眼内部结构，诸如玻璃体和视网膜。内窥镜眼科照明器（内部照明器）包括位于套管内腔中的光纤。通过使用合适的光源驱动光纤的近端，从光纤远端发射的光照明期望的眼部分。现代微创技术需要相对高型号的套管，诸如20号（0.0295英寸的直径）甚至更高型号，诸如25号。但是外科医生还需要来自内部照明器的足够发光功率，以完全地照明眼内的手术野。

如下所述，这两个目标——使用高型号套管与实现足够发光功率彼此不一致。因为套管将光纤固定在其内径中，随着套管型号变高，将需要相应降低所包围光纤的厚度。光纤直径的这一减小降低了光纤集光率，所述集光率涉及由光纤直径与光纤数值孔径乘积所确定的光纤的聚光能力。相反地，用于诸如常规发光二极管（LED）的内部照明器光源的集光率相对较高。在集光率守恒的原则下，光在高集光率源驱动低集光率光纤时必然损失。换句话说，来自所述源的光只有包含在光纤集光率的部分将耦合至光纤。来自所述源的光的其他部分必将损失。这在使用诸如氙、卤素或高强度放电（HID）灯泡之类的高发光源作为内部照明源的情况下不成为问题，因为由相对强力源输出的光耦合至光纤的那一部分具有能令人满意地照明手术野的足够发光功率。但是，这种常规非固态源产生了相对大量的热，同时消耗相当的功率。相反地，用于内部照明器的LED源产生的热量要少得多，并且消耗更少的功率，这使得它们更适于电池供电的应用。而且，LED源将更安全，因为与常规灯泡源相比，LED在手术程序期间更不易于烧坏。此外，与卤素或HID源相比，LED成本较低。虽然LED因而成为常规使用HID或卤素灯泡的有吸引力的备选方案，但是它们的发光功率典型地要小于常规灯泡源。因而，由于常规LED的相对较高的集光率以及其相对较低的发光功率，常规LED会无法将充足的光能送入低集光率光纤。

因此，在本领域中需要一种改进的眼科照明器，其具有LED源的优点，但是还向眼内的手术野提供充足的发光功率。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种眼科照明器，其包括红光子晶格LED；蓝光子晶格LED；绿光子晶格LED；光组合器，可操作以将来自红、蓝、绿光子晶格LED的光束组合成单光束；透镜；以及光纤，其中透镜可操作以将单光束聚焦在光纤的近端上。

根据本发明的第二方面，提供了一种眼科照明器，其包括第一光子晶格LED；第二光子晶格LED；光组合器，可操作以将来自第一和第二光子晶格LED的光束组合成单光束；透镜；以及光纤，其中透镜可操作以将单光束聚焦在光纤的近端上。

根据本发明的第三方面，提供了一种向眼内部提供照明的方法，其包括提供第一光子晶格LED和第二光子晶格LED；使用相应电流驱动第一和第二光子晶格LED，使得每个LED各自产生光束；将来自第一和第二光子晶格LED的光束排列成单光束；将该单光束聚焦在光纤的近端上，并且传送来自光纤的远端的光以照明眼内部。

附图说明

图1a是RGB光子晶格LED眼科照明器的图示。

图1b是双色光子晶格LED眼科照明器的图示。

图2是描绘了白光区域的色品图，其能够通过恰当配对单色源（诸如图1b的双色眼科照明器内的光子晶格LED）而实现。

具体实施方式

使用被称为光子晶格发光二极管（LED）的一类LED来驱动内部照明器中的光纤。由于光子晶格LED是集光率相对较低的源，所以在这类源驱动内部照明器所期望的高型号套管所必需的集光率相对较低的光纤的情况下，存在有较高程度的效率。以这种方式，存在有将由光子晶体LED所辐射的光送入内部照明器的光纤的足够程度的耦合，由此使用足够水平的流明照亮眼内手术野。

与光子晶格LED相反地，常规LED发射相对于LED表面呈正交和侧向的光。但是光子晶格LED的表面被图案化为带有子波长微结构，这些微结构进行自准直，从而使得侧向引导光的发射被最小化或消除。光子晶格LED中微结构的晶格状排列使得光子正交离开LED表面，并且抑制常规侧向传播。于是，光子晶格LED不仅要亮于同类的常规LED，而且其光发射的自准直属性简化了其与光学系统的耦合。在美国专利No.7,301,271中公开了光子晶格LED的示例，该专利的内容全文引入在此作为参考。光子晶格LED可从例如Luminous Devices,Inc.（发光设备公司）商业购得。