ES2296889T3 - Dispositivo electrooptico para la fotopolimerizacion de materiales compuestos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo electroóptico para la fotopolimerización de materiales compuestos, de aplicación en particular en el campo dental, que comprende una fuente luminosa (2) definida por un diodo LED (20) o un grupo de diodos LED, unos medios electrónicos de alimentación eléctrica que comprenden una batería (4) así como una unidad central (5) de gestión de los parámetros de funcionamiento de la fuente luminosa para la definición de un perfil energético de fotopolimerización determinado, caracterizado porque comprende unos medios pasivos (3) de evacuación de calor, y porque la batería (4) está asociada a un dispositivo (7) de convertidor de tensión continua/continua comúnmente denominado convertidor DC/DC.
Description
Dispositivo electroóptico para la
fotopolimerización de materiales compuestos.
La presente invención tiene por objeto un
dispositivo electroóptico para la fotopolimerización de materiales
compuestos, de aplicación en particular en el campo dental.
Los materiales compuestos utilizados en la
técnica dental son generalmente a base de una resina
fotopolimerizable cuya estructura molecular se transforma bajo el
efecto de una radiación luminosa de una longitud de onda dada en
función de la capacidad de absorción del material utilizado. Así, en
curso de polimerización, esta radiación activa los fotoiniciadores
del material, durante un tiempo de exposición calculado en función
de la energía de esta radiación para evitar un calentamiento
demasiado importante de los tejidos que circundan la zona de
tratamiento.
Debe observarse que los parámetros de la
radiación, longitud de onda, intensidad, tiempo de exposición,
dependen desde luego de la composición particular de cada
compuesto, pero también de su color y de su espesor. Un compuesto
más oscuro y de mayor masa necesitará para su fotopolimerización una
radiación de mayor intensidad. Es lo que se denomina los parámetros
de polimerización. Para permitir a estos factores actuar de forma
óptima, es decir de forma invariable durante el tiempo de
exposición y suficientemente largo tiempo para que un practicante
pueda utilizarlos cuando tienen lugar sus sesiones de tratamientos
sin interrupción peligrosa, no ha sido propuesta ninguna solución
suficientemente fiable.
Se conocen ya unos dispositivos de
fotopolimerización que responden a la descripción que se ha hecho
más arriba y que utilizan unos diodos electroluminiscentes,
denominados usualmente unos LED, susceptibles de emitir a menudo
una radiación de longitudes de onda comprendidas entre 380 y 510 nm.
Así, dichos dispositivos comprenden una tarjeta de potencia, un
sistema de enfriado, una fuente luminosa y unos medios ópticos para
orientar y emitir la energía luminosa producida por dicha fuente en
dirección a la zona a iluminar (o lugar clínico). Estos medios
electrónicos se presentan, por ejemplo, en forma de una tarjeta de
alimentación, del tipo de alimentación por regulación lineal,
siendo la corriente de los LED definida por resistencia de
polarización y por un sistema de ventilación activo (ventilador o
por efecto Peltier) o pasivo (tarjeta cerámica).
A fin de cuentas, estos aparatos conocidos
actualmente está adaptados para emitir una radiación de un perfil
definido sin posibilidad, para el operador, de tener la certeza que
su potencia es estable y le obligan a soportar los efectos nocivos
del ventilador de enfriado o la eficacia discutible de los sistemas
de enfriado pasivos citados. De hecho, el único parámetro sobre el
cual es posible una acción con precisión es el tiempo de
iluminación. También, dichos dispositivos no presentan demasiada
garantía de utilización y son de aplicación limitada.
Como fuente luminosa en este tipo de aparato,
son por ejemplo utilizadas, unas lámparas de vapor de mercurio que
presentan el inconveniente de emitir en el espectro de los
ultravioletas, lo que es peligroso para los ojos y la mucosa bucal
de los pacientes. Estas lámparas utilizan unas fuentes de
alimentación que necesitan unas corrientes y tensiones de arranque
elevadas, y unos sistemas de enfriado muy a menudo a base de
ventiladores y por tanto de aire pulsado o eventualmente para los
más potentes a base de circulación de agua y radiadores. Otros
dispositivos utilizan unas lámparas halógenas que presentan el
inconveniente de poseer una relación lumen-watio
baja y una disipación térmica elevada con respecto a la energía
luminosa producida, lo que obliga a limitar el aumento de la
potencia para obtener mayores intensidades. Estas lámparas utilizan
unas fuentes de alimentación cuyo rendimiento no tiene medida común
con respecto a la potencia útil y unos sistemas de enfriado también
a base de aire pulsado.
Otros dispositivos está equipados con láseres,
pero los haces luminosos que generan corresponden a una luz
monocromática que solamente puede, en razón de su espectro de
longitud de onda reducido, polimerizar, aquí también, unos
compuestos muy definidos. Estas lámparas utilizan unas fuentes de
alimentación complejas y unos sistemas de enfriado con aire pulsado
o circulación de agua. Además, los láseres son unos aparatos
orerosos que presentan, además, un coste de mantenimiento y de
utilización elevado.
Son también conocidos unos dispositivos que
recurren a unos electrodos separados y sometidos a unas diferencias
de potencial eléctrico apta para producir un arco eléctrico a través
de un gas parcialmente ionizado a alta temperatura. Dichos sistemas
utilizan, en combinación, un filtro infrarrojo dispuesto
inmediatamente delante de la fuente y que permite obtener un
espectro luminoso de emisión comprendido entre 400 y 800 nm. Un
filtro paso bajo permite fijar a continuación la frecuencia de
corte alto de filtro a aproximadamente 515 nm. Estas lámparas
utilizan unas fuentes de alimentación que necesitan unas tensiones
de cebado de varios kilovoltios y unos sistemas de enfriado con
aire pulsado para las menos potentes y con circulación de agua para
las otras.
Sin embargo, en estos dispositivos, el sistema
de filtrado no permite aumentar, sin peligro, la potencia luminosa
de la fuente, puesto que la energía luminosa absorbida por los
tejidos biológicos puede conducir a su destrucción en caso de gran
elevación de la temperatura. Además, el perfil energético, que
representa las variaciones de la intensidad luminosa emitida en el
curso del tiempo, no puede ser modificado. Esto excluye, por
consiguiente, toda posibilidad de adaptarlo a unos materiales
compuestos de diferentes colores, por ejemplo.
Existen también unos dispositivos para
fotopolimerizar que utilizan la energía plasma y que tienen una zona
de emisión selectiva aislada gracias a unas filtraciones más o
menos complejas. El documento FR -98 01243 describe un aparato de
este tipo. Estas lámparas utilizan unas fuentes de alimentación que
necesitan, aquí también, unas tensiones de cebado de varios
kilovoltios y unos sistemas de enfriado con aire pulsado o con
circulación de agua.
Debe observarse que dichos dispositivos
presentan la particularidad de dejar pasar unas radiaciones
altamente calóricas en unas zonas más allá de los 1200 nm. Esto
tiene como consecuencia elevar peligrosamente la temperatura en el
momento de la polimerización. Por otra parte, estos dispositivos
necesitan unos sistemas de enfriado muy rendibles que son de un
coste y de un peso elevados.
Se conocen también, por ejemplo por los
documentos EP-A-0880945,
JP-A-9010238,
US-A-5.634.711,
PCT/AU97/00207, unos dispositivos de fotopolimerización cuya fuente luminosa está definida por unos LED. De hecho, se trata de una pluralidad de LED azules dispuestos sobre un plato de soporte perpendicularmente en el interior del cuerpo del aparato. En la parte delantera de este plato de diodos LED, se encuentran unos medios para concentrar las radiaciones emitida y para orientarlas en dirección a una guía de onda cuyo extremo distante pasa a proyectar esta radiación concentrada sobre la superficie a tratar. Este dispositivo puede tomar la forma de una pistola conectada a una alimentación de energía eléctrica externa. Estas lámparas utilizan como fuentes de alimentación unas resistencias para determinar la corriente de polarización de los LED. Contrariamente a los dispositivos descritos anteriormente, la necesidad de enfriado es menor. En efecto, la conversión "energía eléctrica" en "energía luminosa" se realiza con un rendimiento muy bueno y cuando los LED son utilizados a su característica nominal, la disipación térmica no necesita en general medios activos de enfriado. En el caso de una utilización para la fotopolimerización, se busca obtener la mayor potencia de los diodos, lo que es posible haciéndolos funcionar con una corriente superior a la normalmente prevista. Si no se toma ninguna precaución, este aumento de la corriente genera un calentamiento de los diodos que modifica sus características eléctricas y un descenso de la potencia emitida. Se obtiene entonces el resultado inverso del deseado. El control común del comportamiento térmico y de la alimentación eléctrica son necesarios para obtener la potencia más elevada.
PCT/AU97/00207, unos dispositivos de fotopolimerización cuya fuente luminosa está definida por unos LED. De hecho, se trata de una pluralidad de LED azules dispuestos sobre un plato de soporte perpendicularmente en el interior del cuerpo del aparato. En la parte delantera de este plato de diodos LED, se encuentran unos medios para concentrar las radiaciones emitida y para orientarlas en dirección a una guía de onda cuyo extremo distante pasa a proyectar esta radiación concentrada sobre la superficie a tratar. Este dispositivo puede tomar la forma de una pistola conectada a una alimentación de energía eléctrica externa. Estas lámparas utilizan como fuentes de alimentación unas resistencias para determinar la corriente de polarización de los LED. Contrariamente a los dispositivos descritos anteriormente, la necesidad de enfriado es menor. En efecto, la conversión "energía eléctrica" en "energía luminosa" se realiza con un rendimiento muy bueno y cuando los LED son utilizados a su característica nominal, la disipación térmica no necesita en general medios activos de enfriado. En el caso de una utilización para la fotopolimerización, se busca obtener la mayor potencia de los diodos, lo que es posible haciéndolos funcionar con una corriente superior a la normalmente prevista. Si no se toma ninguna precaución, este aumento de la corriente genera un calentamiento de los diodos que modifica sus características eléctricas y un descenso de la potencia emitida. Se obtiene entonces el resultado inverso del deseado. El control común del comportamiento térmico y de la alimentación eléctrica son necesarios para obtener la potencia más elevada.
En todos los casos citados, y más
particularmente los que se refieren a las fuentes LED, el aparato
recibe unos sistemas de alimentación clásicos inestables en el
tiempo, y el comportamiento general es muy sensible a la elevación
de temperatura. Se observa en particular por los fabricantes de LED
que una elevación de temperatura de 40º puede provocar una
modificación de la corriente transmitida y por tanto un descenso de
potencia de cerca de 50%.
Todos los montajes que han sido propuestos sólo
solucionan parcialmente el problema u obligan al usuario a utilizar
unos sistemas de enfriado clásicos ruidosos y que deben ser
conectados a la red limitando así considerablemente su libertad de
trabajo. Además, esto no soluciona tampoco el problema planteado, en
la medida en que no es muy posible modificar por ello la intensidad
de esta radiación, su densidad por unidad de superficie o el número
de las secuencias de irradiación. Finalmente, los aparatos descritos
en estos documentos son, aquí también, de aplicación limitada a un
tiempo determinado, disponiendo el operador sólo de la posibilidad
de controlar, en una menor medida, el tiempo de iluminación y de
recarga de las baterías para que pueda estar seguro de que respeta
y garantiza el espesor del material a fotopolimerizar.
A fin de cuentas, si bien es posible, a través
de las técnicas conocidas actuar sobre la exposición de una forma
primaria, es decir disminuir o aumentar el tiempo de exposición, es
imposible en tiempo real actualmente, hacerlo con una gran escala
de tiempos o de potencia. En efecto, ninguna variación dinámica es
posible con los aparatos actuales.
Por el documento nº 01/60280 se conoce un
dispositivo electroóptico para la fotopolimerización con las
características descritas en el preámbulo de la reivindicación.
La presente invención tiene por objeto evitar
los inconvenientes citados proponiendo un dispositivo electroóptico
para la fotopolimerización de materiales compuestos, de aplicación
en particular en el campo dental, que permite una alimentación
independiente, estable y regulable de energía, que comprende un
sistema electrónico optimizado y estable, una fuente luminosa a
base de LED que no necesita ventilación activa, así como unos medios
térmicos para orientar y evacuar la energía térmica producida por
dicha fuente a fin de asegurar una polimerización fiable durante el
acto clínico y en el tiempo.
Así, la invención según la reivindicación 1, se
refiere a un dispositivo electroóptico para la fotopolimerización
de materiales compuestos, de aplicación en particular en el campo
dental, que comprende una fuente luminosa definida por un LED o un
grupo de LED, unos medios electrónicos de alimentación eléctrica que
comprenden una batería asociada a un dispositivo de convertidor de
tensión continua/continua comúnmente denominado convertidor DC/DC,
unos medios pasivos de evacuación de calor, así como una unidad
central de gestión de los parámetros de funcionamiento de la fuente
luminosa para la definición de un perfil energético de foto
polimerización determinado.
El convertidor de DC/DC, cuya salida variable
permite ajustar sin resistencia la corriente de polarización por
limitación de la tensión directa, de manera que esto permite
segurizar la calidad de los tratamientos prodigados gracias a una
estabilidad de la potencia emitida controlando el comportamiento
térmico, una amplia autonomía, varios días, de la batería gracias a
un consumo eléctrico reducido, el mantenimiento de la potencia
emitida cualquiera que sea el estado de la carga de la batería,
hasta la descarga completa de esta última.
Según una característica adicional del
dispositivo según la invención, comprende un circuito de potencia
que permite alimentar cada LED o grupo de LED con un valor
previamente definido por modulación de relación cíclica.
Según otra característica adicional del
dispositivo según la invención, comprende un dispositivo de
corrección de la deriva térmica de los LED.
Según otra característica adicional del
dispositivo según la invención, los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden una tarjeta electrónica de soporte de LED cuya
concepción incluye unas pistas metálicas de transferencia del calor
de la base de cada uno de los LED hacia la periferia de la
tarjeta.
Según otra característica adicional del
dispositivo según la invención, los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden un material conductor de calor dispuesto alrededor
de la caja de cada uno de los LED para extraer el máximo de
calorías de cada uno de los diodos y transferirlas a la periferia de
la tarjeta.
Según otra característica adicional de
dispositivo según la invención, los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden un radiador metálico solidarizado a la tarjeta por
una pasta o una cola de transmisión térmica, y una junta térmica
entre dicha tarjeta y dicho radiador hacia una pieza metálica de
gran energía térmica que sirve de receptáculo de calorías y de
soporte de los conjuntos ópticos necesarios para el sistema.
Según otra característica adicional del
dispositivo según la invención, los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden un captador de temperatura embebido la junta
térmica y que permite tener en tiempo real el nivel de temperatura
del conjunto óptico.
Los sistemas ópticos, necesarios para conducir
la luz, son de manera que mantengan la potencia emitida con
respecto a las necesidades energéticas de fotopolimerización en
función de las características del material compuesto a foto
polimerizar.
Según un modo de realización particular del
dispositivo según la invención, los medios de evacuación de calor
comprenden una o la otra de las características siguientes, de forma
individual o en combinación:
- una tarjeta electrónica sobre la cual están
soldados los LED, estando los puntos de soldadura unidos a unas
pistas eléctricas de gran dimensión que tienen una conductividad
térmica muy buena, dicha tarjeta electrónica está perforada por
cavidades térmicas metalizadas que conducen las calorías tan
rápidamente como es posible hacia la cara posterior de la tarjeta y
por tanto lejos de los LED,
- unos productos conductores térmicos dispuestos
en contacto con las paredes periféricas de los diodos que no están
en contacto con la tarjeta misma. Estos productos pueden ser
pastosos y depositados entre los diodos y después endurecidos a
continuación, pueden ser también sólidos y recortados con la forma
exacta del emplazamiento de los diodos mantenidos de forma íntima
con los diodos por medio de un buen conductor térmico (pasta o
cola),
- un radiador metálico en la parte posterior de
la tarjeta, solidarizado a dicha tarjeta por una pasta o una cola
térmica, que sirve para recuperar las calorías que provienen de las
cavidades térmicas que atraviesan la tarjeta,
- los elementos están conectados térmicamente
por la pasta o cola térmica a una pieza metálica de gran inercia
térmica que sirve también de soporte a los elementos ópticos. Esta
última pieza sirve para bombear rápidamente las calorías y para
almacenarlas temporalmente cuando la lámpara está encendida y las
restituye más lentamente por conducción o convección hacia el
conjunto del sistema cuando la lámpara no es utilizada,
- un sistema de detección de la temperatura que
permite cortar la alimentación cuando la capacidad de almacenado de
la pieza metálica es alcanzada.
Según una característica adicional del
dispositivo según la invención, los medios electrónicos de
alimentación comprenden:
- un circuito de mando por registro con decalado
y modulación de relación cíclica que permite seleccionar y modular
la potencia de emisión de cada grupo de LED,
- un convertidor DC/DC de alto rendimiento que
alimenta el circuito de mando rebajando la tensión de batería,
- una polarización de los diodos
electroluminiscentes directa por la salida del convertidor DC/DC
utilizando la resistencia interna de los diodos,
- un sistema de regulación de dicha tensión de
polarización para hacer variar la corriente de alimentación de los
diodos y, por consiguiente, la potencia óptica,
- una corrección automática de esta tensión de
polarización por condicionado térmico a fin de disponer de una
potencia de salida constante.
El convertidor DC/DC de alto rendimiento permite
disminuir la corriente primaria salida de la batería prolongando
así su duración de vida y su autonomía. Además, la utilización de
este convertidor DC/DC permite liberarse de las variaciones de
tensiones debidas a las variaciones del nivel de carga de la
batería.
De manera ventajosa, la fuente luminosa
comprende un medio de medición de la temperatura apto para detectar
el almacenado máximo de temperatura compatible con la estabilidad de
potencia óptica emitida.
Este sistema de control funciona ventajosamente
entre dos niveles mínimo y máximo que funcionan en histéresis para
limitar la corriente en los diodos en caso de mal funcionamiento del
sistema de regulación térmica y reducir así el calentamiento.
Preferentemente, la batería es del tipo batería
Li ion provista de un captador de temperatura para segurizar el
aparato.
Ventajosamente, la batería es el tipo batería
Ion híbrida que permite controlar el nivel de carga y visualizarlo
en una pantalla LCD.
Entre los medios de mantenimiento de la potencia
de la tarjeta, se observará que el dispositivo de control y de
estabilización de la potencia es mandado por condicionado, lo que
permite mantener esta potencia al valor deseado.
Ventajosamente, la presente invención comprende
un potenciómetro de regulación previa de la consigna de potencia lo
que permite regular una producción industrial a un mismo valor
conocido gracias a una regulación individual de cada aparato.
Evidentemente, dicha solución permite prever
otras funcionalidades, tales como la telerregulación, el
telediagnóstico o también el telemantenimiento de la potencia del
dispositivo de fotopolimerización de acuerdo con la invención, o
también la regulación a distancia por vía Internet, o la regulación
por el usuario o la nueva puesta a nivel de la ponencia en servicio
después de venta.
Las ventajas que resultan de la presente
invención consisten en que el dispositivo es de aplicación casi
universal, puesto que su utilización no está simplemente limitada a
un tipo de lámpara LED determinado. En la medida en que es posible
adoptar cualquier perfil energético de fotopolimerización, este
dispositivo es, en efecto, capaz de adaptarse a las
particularidades de cada una de estas lámparas. El operador no está
por tanto obligado a la utilización de una gama particular de LED
para polimerizar los materiales compuestos, sin contar que puede
modificar a su vez las condiciones de funcionamiento de su
dispositivo de fotopolimerización tomando en cuenta su propia
experiencia, pero también las condiciones de utilización del
material. Finalmente una buena regulación de la potencia y su
control térmico permite responder a las necesidades expresadas en
este campo.
Otros objetivos y ventajas de la presente
invención aparecerán en la descripción que sigue, haciendo
referencia a un modo de realización proporcionado a título de
ejemplo indicativo y no limitativo.
La comprensión de esta descripción será
facilitada a la vista de los planos anexos y en los cuales:
- la figura 1 es una representación
esquematizada del dispositivo objeto de la presente invención,
apareciendo su cuerpo en transparencia;
- la figura 2 es una representación
esquematizada de tarjetas de soporte de diodos LED orientadas
perpendicularmente al eje longitudinal del cuerpo del dispositivo y
repartidas alrededor de este eje;
- la figura 3 es una representación
esquematizada y en sección transversal de la figura 2;
- la figura 4 representa, de forma
esquematizada, el dispositivo y un soporte de carga eléctrico
adaptado;
- la figura 5 corresponde a una representación
esquematizada del dispositivo en la parte que define la alimentación
de potencia y los medios de utilización,
- la figura 6 es una vista similar a la figura
5, en la que aparecen los sistemas de regulación,
- la figura 7 ilustra, de forma esquematizada,
el dispositivo, objeto de la invención, provisto de medios de toma
a distancia, del tipo energéticos y/o otros datos en su memoria,
- la figura 8 es una representación sinóptica
más detallada del esquema electrónico del dispositivo,
- la figura 9 es una representación gráfica que
ilustra, la intensidad o la densidad de iluminación en función del
tiempo, de la longitud de onda y de la potencia de emisión o del
número de diodos que emiten.
Tal como se ha representado en estas figuras, la
presente invención se refiere a un dispositivo 1 de
fotopolimerización de materiales compuestos que encontrará un
interés muy particular en el campo dental.
Este dispositivo 1 comprende un cuerpo 10 en el
interior del cual están posicionados sus principales elementos
constitutivos. Así, este dispositivo 1 comprende una fuente luminosa
2 que se presenta en forma de un cono óptico y que comprende
preferentemente unos diodos electroluminiscentes 20, llamados LED,
capaces de emitir una radiación luminosa de una longitud de onda
determinada o en un espectro de longitudes de onda definido.
A título de ejemplo representado en las figuras
2 y 3, los diodos LED 20 están repartidos sobre una tarjeta de
soporte 21 que se extiende perpendicularmente al eje longitudinal
del cuerpo 10.
El dispositivo 1 comprende, también, unos medios
3 de evacuación de calor para orientar y emitir la energía térmica
producida por la fuente luminosa 2 en dirección a una zona
correspondiente a una evacuación no disminuyendo la eficacia del
dispositivo.
Como es visible en esta figura 1, dichos medios
de evacuación térmica 3 pueden estar constituidos por una guía de
evacuación térmica 30 que se sitúa en la parte delantera del cuerpo
10.
Se observará muy particularmente que la presente
invención no está en modo alguno limitada a dichos medios térmicos
u optoelectrónicos. En efecto, pueden también tomar la forma de uno
o varios canales de evacuación, incluso la de una pasta, conocida
por el experto en la materia familiarizado en el campo de las guías
de calor, y, que en la presente aplicación, presenta la ventaja de
favorecer la conducción de las calorías generadas, y permitiendo
por tanto conservar la misma potencia emitida. En la medida en que
una de las particularidades de la presente invención consiste en
optimizar la reacción de fotopolimerización, esta reducción de la
caída energética de la emisión luminosa tiene toda su
importancia.
Además, estos medios de evacuación térmicos 3
pueden presentarse en forma de una pista, estando cada pista en
correspondencia con un LED 20, lo que permite una evacuación térmica
para cada uno de los LED 20 de una manera selectiva sobre el
soporte. El dispositivo se transforma así en medio de eliminación
controlable e individual. Como ha sido ya expuesto anteriormente,
esta particularidad permite una optimización controlable de la
evacuación
térmica.
térmica.
Por otra parte, la fuente de energía 4, que
consiste en la figura 1 en una batería, y los medios ópticos pueden
estar integrados en una parte intercambiable del cuerpo 10, gracias
a unos medios de conexión apropiados, lo que facilita su
reemplazado en caso de envejecimiento de la fuente luminosa 2, sin
contar que esta puede ser sustituida por una fuente energética más
o menos potente, por ejemplo que comprende más o menos diodos LED
20. Además, la amobilidad de la fuente energética 4 permite
reemplazar esta rápidamente para reemplazarla en caso de fallo.
El dispositivo 1 comprende además también una
unidad central 5 de gestión del funcionamiento de la fuente
luminosa 2 para la definición de un perfil energético de
fotopolimerización determinado.
Así, gracias a una alimentación eléctrica, en
forma autónoma, por tanto de una o varias baterías 4,
preferentemente del tipo recargable, y/o de medios de conexión 40 a
la red de alimentación de energía eléctrica de una habitación,
representados en la figura 4, la unidad central 5 manda, por medio
de una tarjeta de potencia 6, el funcionamiento de la fuente
luminosa 2 según unas secuencias de iluminación determinadas y con
unas potencias definidas.
En la figura 4, se ha representado un soporte de
carga 11 más particularmente adaptado para recibir el dispositivo 1
en el curso de la recarga de las baterías 4 integradas en este
último.
En cuanto a los diodos LED 20, los mismos están,
preferentemente, subdivididos en módulos elementales 22, como se ha
representado esquemáticamente en la figura 8, que comprenden cada
uno un número de diodos LED 20 idéntico o no, y alimentados por
unos circuitos de regulación. Estos permiten, a través de la unidad
central 5, alimentar los diodos LED 20 de cada uno de estos módulos
elementales 22 con unas potencias muy definidas.
Por otra parte, la fuente de energía 4 está
asociada a un dispositivo 7 de convertidor de tensión
continua/continua comúnmente denominado convertidor DC/DC, equipado
con un potenciómetro de regulación 70 y que se presenta en forma de
un módulo.
Como es más particularmente visible en la figura
9, el módulo DC/DC 7 como lo hace un transformador de modo alterno,
corta la tensión de batería y la alisa para obtener una tensión de
salida perfectamente constante cualquiera que sea la tensión salida
de la batería 4. Un dispositivo de regulación permite ajustar una
tensión de salida de base que será a continuación modulada en
función de las informaciones salidas del captador de
temperatura.
Por otra parte la tarjeta de potencia 6
comprende un circuito 60 de mando por registro con decalado y
modulación de relación cíclica que permite seleccionar y modular la
potencia de emisión de cada grupo de LED 20.
A fin de optimizar la integración de estos
elementos en una unidad portátil, por tanto poco voluminosa, el
conjunto de los registros de decalado y circuitos de regulación de
corriente pueden estar agrupados en un ASIC.
Debe observarse, además, que el interés de esta
concepción de registros de decalado y de circuitos de regulación
para cada módulo 22 de diodos LED 20, reside en el hecho de que no
está limitada en términos de luminosidad máxima, puesto que varios
de estos módulos 22 de diodos LED 20 podrán ser dispuestos en
cascada.
Para responder también a esta preocupación de
integración, el ASIC puede estar montado sobre la cara opuesta de
la o de las tarjetas 21 con respecto a los diodos LED 20 o módulos
22 de diodos.
Se ha representado en la figura 8 un esquema
sinóptico más detallado del dispositivo. Así, éste comprende en
particular un bloque cargador BC, una alimentación de corriente
continua DC, un microcontrolador MC conectado a una memoria M, a
una biblioteca B y a una intercara de operador IO.
Tal como se ha representado en la figura 8, el
módulo DC/DC 7 está directamente conectado a la batería 4 de la
cual rebajará la tensión para llevarla al valor de consigna de
potencia deseado, siendo esta consigna de potencia corregida en
tiempo real por la tarjeta unidad central 5 en función de las
informaciones salidas de un captador de temperatura CT.
En la figura 8, se ha representado, de forma
gráfica, la potencia de alimentación de cada módulo 22 de diodos
LED 20 para un perfil energético determinado, en el curso de una
secuencia de radiación definida. Mientras que en la figura 9, se ha
representado la intensidad o la densidad de iluminación en función
del tiempo, de la longitud de onda y de la potencia de emisión o
del número de diodos emisores.
Esta representación permite también poner en
evidencia que utilizando diferentes relaciones cíclicas, la unidad
central 5 tiene la posibilidad de modular la potencia de los LED por
tanto la potencia de la radiación emitida.
También, según la invención, el dispositivo 1
comprende, en combinación, unos medios para ajustar uno o varios de
los parámetros del funcionamiento de la potencia luminosa, a
saber:
- -
- la intensidad de iluminación
- -
- la relación cíclica
- -
- y/o la densidad de iluminación por unidad de superficie,
- -
- el control de la temperatura
- -
- y/o duración de cada una de estas secuencias de manera que se adapte el perfil energético de polimerización en función de las características de la lámpara para fotopolimerizar.
Estos medios consisten en unos medios de
selección en una memoria conectada a dicha unidad central 5, de un
perfil energético determinado entre varios perfiles previamente
grabados en esta memoria y/o de un dato, aquí también, entre varios
que hayan sido previamente grabados en dicha memoria, relativo a uno
o varios de los parámetros ajustables.
Así, a título de ejemplo en la tarjeta DC/DC 7
un recortado de la tensión de consigna permitirá hacer variar la
potencia de cada grupo de diodos 20.
El operador puede también tener la elección, a
través de un menú, entre diferentes potencias energéticas
previamente establecidas. Debe observarse que estos medios de
selección permiten al operador regular esta potencia.
Evidentemente, es previsible una combinación de
estos diferentes tipos de medios de regulación.
Ventajosamente, el dispositivo comprende,
también, unos medios de regulación, aquí también en forma de un
potenciómetro y/o de una pantalla táctil y/o cualquier otro medio de
toma, en particular a distancia, para la programación de la memoria
conectada a la unidad central, precisamente para grabar en la misma
diferentes valores energéticos y/o diferentes datos relativos a los
parámetros ajustables.
Debe observarse que estos medios de regulación
pueden recurrir a unos medios de telecargado de datos, en particular
a través de un microordenador 8 por medio de una intercara RS232C
50, tal como se ha representado en la figura 5, para telecargar,
por ejemplo, nuevas regulaciones energéticas a través de una red de
tipo Internet. Estos medios de telecarga pueden también tomar la
forma de un módem, o bien directamente integrado al dispositivo, o
bien al soporte de carga 11 al cual se ha hecho referencia más
arriba en la descripción.
Según otro modo de realización, estos medios de
regulación de la potencia pueden presentarse en forma de medios de
lectura de códigos de barras CB.
Es también posible utilizar una memoria en forma
de una tarjeta con chip, preferentemente del tipo programable,
comprendiendo el dispositivo 1 un lector apropiado. Aquí también,
este lector de tarjeta con chip puede encontrarse de nuevo a nivel
del soporte de carga 11, en particular si se desea aligerar la parte
útil que debe manipular el usuario.
Otra vez, se observará que el dispositivo 1
puede comprender una combinación de estos diferente modos de
realización de los medios de toma descritos anteriormente.
Los medios para ajustar uno o varios de los
parámetros de la potencia de la fuente luminosa tienen en particular
por objetivo intervenir también sobre la densidad de iluminación
por unidad de superficie, como se ha indicado anteriormente. De
hecho, es posible regular esta densidad de iluminación interviniendo
en particular por medio de los circuitos de regulación, sobre el
número de los diodos LED alimentados a nivel de cada módulo
elemental y/o sobre la intensidad de su alimentación en el curso de
una reacción de fotopolimerización.
Destaca de la descripción que precede que la
presente invención, responde, perfectamente, al problema planteado
en el sentido de que aporta una respuesta real a la modificación de
potencia y a la elevación térmicas de las lámparas con LED como
dispositivos actuales por la fotopolimerización de diferentes tipos
de materiales compuesto. A fin de cuentas, el dispositivo, de
acuerdo con la invención, da la posibilidad para el usuario de
ajustar las condiciones de funcionamiento de su aparato como desee,
de manera que no está limitado como a menudo en el pasado, a la
utilización de una potencia determinada y a una caída de esta
potencia en el tiempo.
Claims (13)
1. Dispositivo electroóptico para la
fotopolimerización de materiales compuestos, de aplicación en
particular en el campo dental, que comprende una fuente luminosa
(2) definida por un diodo LED (20) o un grupo de diodos LED, unos
medios electrónicos de alimentación eléctrica que comprenden una
batería (4) así como una unidad central (5) de gestión de los
parámetros de funcionamiento de la fuente luminosa para la
definición de un perfil energético de fotopolimerización
determinado, caracterizado porque comprende unos medios
pasivos (3) de evacuación de calor, y porque la batería (4) está
asociada a un dispositivo (7) de convertidor de tensión
continua/continua comúnmente denominado convertidor DC/DC.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un circuito de potencia que
permite alimentar cada LED (20) o grupo de LED (20) con un valor
previamente definido por modulación de relación cíclica.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque comprende un dispositivo de corrección
de la deriva térmica de los LEDS.
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
pasivos de evacuación de calor comprenden una tarjeta electrónica
de soporte de LED cuya concepción incluye unas pistas metálicas de
transferencia del calor de la base de cada uno de los LED hacia la
periferia de la tarjeta.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
pasivos de evacuación de calor comprenden un material conductor del
calor dispuesto alrededor de la caja de cada uno de los LED para
extraer el máximo de calorías de cada uno de los diodos y
transferirlas a la periferia de la tarjeta.
6. Dispositivo según las reivindicaciones 4 ó 5,
caracterizado porque los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden un radiador metálico solidarizado a la tarjeta por
una pasta o una cola de transmisión térmica y una junta térmica
entre dicha tarjeta y dicho radiador hacia una pieza metálica de
gran inercia térmica que sirve de receptáculo de calorías y de
soporte a los conjunto ópticos necesarios para el sistema.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque los medios pasivos de evacuación de
calor comprenden un captador de temperatura embebido en la junta
térmica y que permite tener en tiempo real el nivel de temperatura
del conjunto óptico.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
de evacuación de calor comprenden de forma independiente o en
combinación:
- una tarjeta electrónica sobre la cual están
soldados los LED, estando los puntos de soldadura conectados a una
pistas eléctricas de gran dimensión que tienen una conductividad
térmica muy buena, estando dicha tarjeta electrónica perforada por
cavidades térmicas metalizadas que conducen las calorías tan
rápidamente como es posible hacia la cara posterior de la tarjeta y
por tanto lejos de los LED,
- unos productos conductores térmicos dispuestos
en contacto con las paredes periféricas de los diodos que no están
en contacto con la tarjeta misma, pudiendo estos productos ser
pastosos y depositados entre los diodos y después endurecidos a
continuación, y pudiendo también ser sólidos y recortados con la
forma exacta del emplazamiento de los diodos mantenidos de forma
íntima con los diodos por medio de un buen conductor térmico (pasta
o cola),
- un radiador metálico en la parte posterior de
la tarjeta, solidarizado a dicha tarjeta por una pasta o una cola
térmica, que sirve para recuperar las calorías que provienen de las
cavidades térmicas que atraviesan la tarjeta,
- estando todos estos elementos conectados
térmicamente por la pasta o la cola térmica a una pieza metálica de
gran inercia térmica que sirve también de soporte a los elementos
ópticos, sirviendo esta última pieza para bombear rápidamente las
calorías y para almacenar temporalmente las calorías cuando la
lámpara está encendida y restituyéndolas más lentamente por
conducción o convección hacia el conjunto del sistema cuando la
lámpara no es utilizada,
- un sistema de detección de la temperatura que
permite cortar la alimentación cuando la capacidad de almacenado de
la pieza metálica es alcanzada.
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
electrónicos de alimentación comprenden:
- un circuito de mando por registro de decalado
y modulación de relación cíclica que permite seleccionar y modular
la potencia de emisión de cada grupo de LED,
- un convertidor de DC/DC de alto rendimiento
que alimenta el circuito de mando rebajando la tensión de
batería,
- una polarización de los diodos
electroluminiscentes directa por la salida del convertidor DC/DC
utilizando la resistencia interna de los diodos,
- un sistema de regulación de dicha tensión de
polarización para hacer variar la corriente de alimentación de los
diodos y por consiguiente, la potencia óptica,
- una corrección automática de esta tensión de
polarización por condicionado térmico a fin de disponer de una
potencia de salida constante.
10. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuente
luminosa comprende un medio de medición de la temperatura apto para
detectar el almacenado máximo de temperatura compatible con la
estabilidad de potencia óptica emitida.
11. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la batería
es del tipo batería Li ión provista de un captador de temperatura
para segurizar el aparato.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la batería es
del tipo batería ion híbrida que permite controlar el nivel de
carga y visualizarlo en una pantalla LCD.
13. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un potenciómetro de regulación previa de la consigna de potencia
que permite regular una producción industrial con un mismo valor
conocido gracias a una regulación individual de cada aparato.
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