Brevet FR2947611A1 — publié le 20110107

i L'invention concerne un nouveau dispositif d'éclairage à diodes pour l'éclairage en particulier l'éclairage de champs opératoires dans le domaine de la chirurgie ou de la dentisterie comportant des modules optiques, elle concerne également un module optique pour ce dispositif. Des dispositifs d'éclairage pour ces domaines spécifiques d'application sont déjà connus. L'art antérieur connaît des dispositifs appelés � scialytique � (marque déposée) comportant des lampes halogènes ou à incandescence associées à un réflecteur et à une vitre de protection, et portées en bout io d'un bras articulé. En outre, l'art antérieur connaît des dispositifs moins lourds, dont la source lumineuse est composée de diodes électroluminescentes (LED dans la suite du texte) qui présentent une grande durée de vie et de meilleures performances lumineuses. 15 L'utilisation de LED nécessite l'emploi de collecteurs optiques, disposés contre la sortie des LED, pour collecter les flux lumineux émis par lesdites LED, et les diriger vers le champ opératoire pour former une tache lumineuse. La tache lumineuse doit remplir un certain nombre de conditions 20 définies par une norme, en terme de dimensions et de puissance lumineuse, et doit réduire les ombres portées selon la même norme. A titre d'exemple d'un dispositif du type ci-dessus, l'art antérieur connaît le document FR 2 891 607 concernant un système optique pour un dispositif d'éclairage à LED, comportant essentiellement un collecteur à 25 deux lentilles dont une première lentille asphérique et une deuxième lentille à face d'entrée courbe placée entre la première lentille et une LED, et permettant d'améliorer le rendement lumineux du système. Ce système permet d'obtenir une tache lumineuse sensiblement rectangulaire. La demanderesse a fait le choix de réaliser avec un système à LED une tache lumineuse de forme ovale satisfaisant aux exigences précitées. L'invention consiste en un module optique caractérisé en ce qu'il est composé d'un composant électronique comportant une source lumineuse de type LED, et d'un collimateur positionné en sortie de la source lumineuse et maintenue contre elle. Plus particulièrement les rayons du faisceau lumineux de sortie du collimateur sont parallèles entre io eux, la section transversale dudit faisceau ayant une forme déterminée et de préférence sensiblement ovale. Selon une réalisation préférée le module optique de l'invention comporte une platine portant un composant électronique et une source lumineuse, un composant optique de type collimateur positionné 15 précisément en sortie de la source lumineuse et maintenu contre elle grâce à un capot cylindrique plaqué contre la platine, le composant optique étant bloqué dans le capot par un anneau clipé sur le capot, et en ce que le composant électronique est une carté électronique avec un circuit intégré et une source lumineuse composée d'une LED soudée sur 20 le circuit. En outre l'invention concerne un dispositif d'éclairage pour l'éclairage de champs opératoires dans le domaine de la chirurgie ou de la dentisterie, les sources lumineuses étant composées de diodes électroluminescentes caractérisé en ce qu'il se compose d'un support de 25 diodes et d'une poignée classiquement supporté par un bras articulé, et se présente sous la forme d'une coque fermée à plusieurs branches l'une des branches servant de poignée pour le déplacement et/ou l'orientation du dispositif, les autres branches servant à l'éclairage et caractérisé en ce que la coque des branches d'éclairage est ouvrante selon un plan perpendiculaire à l'articulation sur le bras articulé, et comporte une coque arrière servant à la fixation de modules optiques comportant des sources lumineuses et produisant chacune un faisceau lumineux de sortie et une coque avant comportant une vitre transparente permettant la sortie des faisceaux lumineux issus de chaque module. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes : - figure 1 : vue générale en perspective d'un dispositif d'éclairage io pour champ opératoire de chirurgie ou de dentisterie non limitatif de l'invention, formé d'un support de diodes et d'une poignée. - figure 2 : vue de face du support de diode de la figure 1, dont une face de la coque avant a été enlevée pour rendre l'intérieur visible. - figure 3 : vue de 3/4 du support de la figure 2. 15 - figure 4 : vue de 3/4 en éclaté. - figure 5 : vue de face de la coque arrière correspondant à la figure 3. - figure 6 : vue de 3/4 de la coque arrière de la figure 5. - figure 7 : vue en éclaté d'un des modules optiques placés en sortie 20 de chaque diode. - figure 8 : vue en coupe longitudinale d'un composant optique utilisé en combinaison avec une source lumineuse dans un module optique. - figure 9 : vue de détail d'une tache lumineuse sensiblement ovale 25 de dimensions 160 mm x 70 mm selon l'invention. - figure 10 : coupe partielle d'un bras portant le dispositif. Un dispositif d'éclairage (1) selon l'invention et visible notamment en figure 1, se compose d'un support de diodes (2) et d'une poignée (3) et il est classiquement supporté en son centre par un bras articulé servant également de guide d'amenée (5') d'un câble électrique (voir figure 10). Le bras articulé est de construction connue en soi, avec une carte électronique (30) portant des voyants à diodes servant à visualiser le niveau de la puissance lumineuse. En sortie (5) du guide (5'), on prévoit de placer une caméra numérique haute définition. io L'ensemble du dispositif se présente sous la forme d'une coque fermée à trois branches (la, 1 b, 1c) par exemple disposées à 120° l'une de l'autre, avec un axe (4) de liaison sur le bras articulé, et avec un orifice (5) d'entrée du câble électrique en son centre. L'une des branches (1 a) sert de poignée pour le déplacement et/ou 15 l'orientation du dispositif, les deux autres branches (1 b, 1c) servant à l'éclairage. La coque des branches d'éclairage est ouvrante selon un plan (6) perpendiculaire à l'axe d'articulation (7) sur le bras articulé, et comporte une coque arrière (8) servant à la fixation de modules optiques et une 20 coque avant (9) comportant un hublot transparent (10) permettant la sortie des faisceaux lumineux et servant à la protection du dispositif contre les projections d'eau. La coque arrière est par exemple mais non limitativement en aluminium moulé, elle est creuse avec une section en forme de U 25 comportant un réseau de nervures (11) de préférence disposées en croisillons ou en en étoiles permettant la fixation des modules optiques (12) tout en les maintenant à une distance prédéterminée des parois internes de la coque pour positionner exactement chaque source lumineuse. Un module optique (12) (voir figures 4 et 7) est composé d'une platine (16) portant un composant électronique (13) et une source lumineuse (14) fixé sur une ou plusieurs nervures (11), d'un collimateur (15) positionné avec précision en sortie de la source lumineuse (14) et maintenu contre elle grâce à un support cylindrique (17) plaqué contre la platine (16), un composant optique (15) étant bloqué dans le support (17) par un anneau (18) clipé ou encliqueté par tout moyen (18') sur le support. En outre le fond du support (17) comporte une empreinte de positionnement par rapport à la forme de la LED, et le support (17) io présente une encoche (17') ou un cran permettant d'orienter précisément la LED. Le composant électronique (13) est une carte électronique du type PCB (Printed Circuit Board) avec un circuit intégré et une source lumineuse (14) composée d'une LED soudée sur le circuit. 15 Le composant optique (15) est de type � collimateur � c'est-à-dire un composant optique de type connu permettant d'obtenir en sortie un faisceau de rayons lumineux parallèles (19), alors que la faisceau de rayons d'entrée est divergent (20). La demanderesse a donné à ce composant (15) le nom de 20 � collimateur à réflexion totale pour LED� compte tenu des caractéristiques qui lui ont été définies et qui ressortent de ce qui suit. Un composant optique (15) selon l'invention est un bloc de matière transparente de forme latérale sensiblement conique présentant notamment : 25 • Une entrée (21) creuse en forme de calotte à parois latérales (22) sphériques et fermées par une calotte d'entrée (23) centrale et convexe, dont la courbure est tournée vers la sortie du collimateur. • Une sortie (24) en forme de calotte astigmate concave (25) dont la courbure est tournée vers la sortie des rayons, ladite calotte comportant en son centre un évidemment central légèrement conique (26) et fermé par une calotte astigmate centrale de sortie convexe (27) dont la courbure est tournée vers l'entrée du collimateur. Toutes les surfaces latérales coniques (28) d'entrée (21, 22, 23) et de sortie (24, 25, 26, 27) sont optimisées numériquement selon des procédés de calcul numérique par des logiciels. Il en est de même pour la distance entre l'entrée du composant optique (15) et la source (14). Les surfaces obtenues résultent des calculs point par point pour io une optimisation tridimensionnelle à l'aide d'un logiciel de l'optique, ce qui permet de récupérer le maximum de rayons générés par la source LED. Ces surfaces assurent un bon rendement de telle sorte à converger un maximum de rayons vers le plan défini par la norme. Les améliorations apportées par l'utilisation d'un collimateur sont un 15 bon rendement photométrique, homogénéité de la tache, reproduction de l'indice de rendu de couleur proche des performances des fabricants des LEDS. La coque arrière et les nervures (11) sont métalliques, de préférence en aluminium ou en polymères spécifiques , et calculées pour 20 permettre la dissipation vers l'extérieur des calories produites par les sources lumineuses, et les surfaces sont calculées en fonction de la puissance des sources. L'ensemble du dispositif (1) a été prévu pour comporter trois modules optiques (12) par branche, chacun étant orienté précisément 25 pour que chaque faisceau lumineux de sortie éclaire le champ opératoire et forme à une distance précise une tache lumineuse ovale, les six taches des six faisceaux se superposant pour obtenir la puissance lumineuse souhaitée. Chaque faisceau lumineux sortant d'un module optique ayant une section (transversalement à la direction de propagation de la lumière) sensiblement de forme ovale, et les faisceaux lumineux étant dirigés vers un plan du champ opératoire sur lequel les taches lumineuses se superposent, la tache résultante est elle aussi sensiblement ovale avec des amplitudes de l'ordre de 70 mm sur le grand axe (o,x) et de 160 mm sur l'axe perpendiculaire (o,y) (voir figure 9). Le nombre de modules optiques a été calculé en fonction de la puissance nominale d'une LED et de la puissance nominale à obtenir pour io l'ensemble du dispositif qui est de l'ordre de 30 000 Lux. Il serait possible d'employer par exemple deux modules par branche mais avec des LEDS plus puissantes donc un échauffement plus important et une durée de vie plus faible. Le meilleur compromis entre échauffement et longévité est obtenu 15 en employant trois modules optiques sur chaque branche du dispositif. La présente demande vise à protéger également toute variante d'exécution fonctionnellement équivalente. 20 REVENDICATIONS1. - Dispositif d'éclairage pour l'éclairage de champs opératoires dans le domaine de la chirurgie ou de la dentisterie, les sources lumineuses étant composées de diodes électroluminescentes caractérisé en ce qu'il se compose d'un support de diodes (2) et d'une poignée (3) classiquement supporté par un bras articulé, et se présente sous la forme d'une coque fermée à plusieurs branches (la, lb, lc) l'une des branches (la) servant de poignée pour le déplacement et/ou l'orientation du dispositif, les autres branches (lb, 1c) servant à l'éclairage et caractérisé en ce que la coque des branches d'éclairage est ouvrante selon un plan (6) perpendiculaire à l'articulation (7) sur le bras articulé, et comporte une coque arrière (8) servant à la fixation de modules optiques comportant des sources lumineuses et produisant chacune un faisceau lumineux de sortie et une coque avant (9) comportant une vitre transparente (10) permettant la sortie des faisceaux lumineux issus de chaque module. 2. û Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte trois modules optiques par branche. 20 3. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les modules optiques sont fixés précisément à l'intérieur de la coque de manière à diriger les faisceaux lumineux de sortie de tous les modules optiques vers un plan prédéterminé sur lequel se superposent les taches 25 lumineuses émises par tous les modules sous forme d'une tache unique. 4. û Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tache obtenue sur le plan prédéterminé est une tache ovale. . û Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la coque arrière (8) comporte des nervures (11) de positionnement des modules et de dissipation de chaleur. 6. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un module optique est composé d'un composant électronique (13) comportant une source lumineuse (14) de type LED, et d'un collimateur (15) positionné en sortie de la source lumineuse (14). 7. ù Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce les rayons du faisceau lumineux de sortie du collimateur sont parallèles entre eux, la section transversale dudit faisceau ayant une forme déterminée. 15 8. ù Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section transversale du faisceau est sensiblement ovale. 9. - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une platine (16) portant un composant électronique (13) et une 20 source lumineuse (14), un composant optique de type collimateur (15) positionné précisément en sortie de la source lumineuse (14) et maintenu contre elle grâce à un capot cylindrique (17) plaqué contre la platine (16), le composant optique (15) étant bloqué dans le capot par un anneau (18) clipé sur le capot, et en ce que le composant électronique (13) est une 25 carte électronique avec un circuit intégré et une source lumineuse (14) composée d'une LED soudée sur le circuit.