JP3869357B2 - 光硬化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、請求項１前段に記載の光硬化性材料を硬化するための光硬化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光硬化装置は以前から知られており、例えばドイツ国特許出願公開第１９８１５８４６号明細書（特許文献１）に記載されている。この光硬化装置は例えば患者の口内において光硬化性材料の硬化を行うために使用され、光重合性歯科材料の硬化を行うためにも使用される。迅速かつ低コストに回路構成を実現することが可能であればプリント回路を使用することができる。ドイツ国特許出願公開第１９８１５８４６号明細書によって知られている解決方式においては、光硬化装置のグリップを横断して導板が光源の照射方向に向かって延在している。プリント回路上には電気および電子部品が配設されているが、これは部分的に損失を発生させ従って熱源となってしまうものである。
【０００３】
光硬化装置はしばしば熱を放出する光源を備えている。これには、ハロゲンランプまたは複数配列からなるＬＥＤが使用される。光源から放出される熱は通常ファンによって冷却され、これはピストル形状の光硬化装置の銃身部の後方に配置されている。
【０００４】
光硬化装置のグリップ内に取り付けられた例えば光源の縦制御トランジスタ等の構成部品の冷却を可能にするために、グリップの下面に追加的な冷却スリットを設けることが提案されている。これによって副冷却気流が形成され、これはファンの手前で主冷却気流と合流する。しかしながら、この解決方式はいくつかの問題点を有する。
【０００５】
まず、主冷却気流と副冷却気流が互いに略垂直に流れる。従って、合流領域において強制的な渦流が発生し、それによって気流の効率が大幅に低下する。
【０００６】
渦流の発生を低減するために転向リブを設けることもできるが、手持ち機器においてはそのためのスペースが充分に確保できず、気流を転向するための機能のために機器の長さを拡大する必要があり、これは望ましくないことである。縦制御トランジスタが単純に導板上に取り付けられている場合は副冷却気流の冷却効果は極めて限られたものとなり、これは副冷却気流が極小さな速度でトランジスタに接触するためである。冷却効果を大幅に改善するためにトランジスタ上に冷却体を設けることも可能であるが、この種の冷却体は通常金属製でありそのため光硬化装置の重量が増加する問題が生じる。
【０００７】
グリップ内に電池が内蔵され従って全ての電子機構がグリップと光硬化装置の銃身部との間に配置された充電式光硬化装置を使用する場合はこの解決方式の採用は全く不可能である。
【０００８】
【特許文献１】
ドイツ国特許出願公開第１９８１５８４６号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、より柔軟に使用することができるとともに、より改善された効率を達成し、それにもかかわらず小さな寸法で実現することができる、請求項１前段に記載の光硬化装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明に従って請求項１によって解決される。下位請求項には好適な追加構成が示されている。
【００１１】
本発明に従って角度付けされたあるいは曲折された形状のプリント回路の構成によって電源電子回路全体を光硬化装置の銃身部内に取り付けることができ、従ってこれが主冷却気流に接触することが可能になる。そのため副冷却気流を完全に省略することができ、これに伴った問題を根本から排除することが可能になる。従って冷却気流は実質的に転向させる必要なく前方の冷却気流スリットからファンへ向かって銃身部内を貫流することができる。これによって冷却効率が高められ、従って比較的低出力のファンを使用することができる。これによって治療を行う歯科医に対してかかる熱気流の負担が小さくなるとともにファンの騒音レベルが低下する利点がもたらされる。
【００１２】
本発明によれば、電子部品を備えたプリント回路が光源の冷却体に近接して延在することが特に好適である。この冷却気流ならびに光源の軸方向への延在によって限られたスペースにもかかわらず必要な電子部品の装着が可能になる。プリント回路に対して曲折可能な支持層を使用することによって本発明が単層基盤に限定されることはない。むしろ既知の多層技術を使用することも当然可能である。この点に関して光源をＬＥＤ技術あるいは低電圧ハロゲン技術によって構成すれば特に好適である。使用される電圧は２桁のボルト領域未満となり、従って絶縁材料からなる支持層の耐破壊強度も極めて小さなものとすることができる。このことによって本発明に係るプリント回路の自由な形状選択が可能となり、これは薄いフィルム板が材料への悪影響あるいは破損を生じさせることなく容易に湾曲または曲折させることができるためである。
【００１３】
例えば、支持層はわずか０．１ｍｍ、あるいは０．０５ｍｍの厚さとすることができ、それによって導体層の厚さの領域に達する。
【００１４】
導体層の厚さならびに幅は既知の方式通り必要に応じて広範囲に調節し得ることが理解される。導体層の厚さはプリント回路全体にわたってどの層においても同一であることが好適であり、特に電流を伝送するための導体は信号用の導体よりも幅広に形成することが好適である。
【００１５】
本発明に係る光硬化装置の冷却リブが光硬化装置の熱を放出する電子部品の除熱のために使用されることが特に好適である。従って本発明に係る冷却体は、ＬＥＤ構成あるいはハロゲンランプの冷却、ならびに縦制御トランジスタまたはサイリスタの排熱の処理の２つの機能を有し、これを光硬化装置のグリップ内の追加的なスペースを使用することなく達成することが特に好適である。
【００１６】
従って光硬化装置のグリップは任意の好適な形状で構成することができ、従って光硬化装置は原則的に充電式とすることもできる。
【００１７】
本発明に従って光源の冷却体上に熱源となる電子機構を取り付けることによって以下のような特別な利点が得られる：
使用者のプログラム選択による小さな光強度に際しては光源が低減された出力を発生させ、従って排熱も小さいものとなる。これに対して光源の稼動電圧が低減されている際に制御トランジスタはより大きな排熱を発生させる。逆に、制御トランジスタが最大に導通している際にはその排熱は導通電圧と光源の動作電流との積にまで削減される。これに対してこの動作状態において光源は最大の出力を発生するとともにその排熱も最大となる。そのため発生する排熱の合計は各最大値の合計よりも小さなものとなり、従ってファンの設計に際して低減された合計熱放出を考慮すればよくなる。
【００１８】
プリント回路を湾曲可能に形成することによってプリント回路は冷却体の輪郭に沿って湾曲し、従って製造ならびに組み立ては極めて容易なものとなる。プリント回路の導電性部分と冷却体との間に短絡を防止するための絶縁層を設けることが好適である。プリント回路はさらに冷却体上に良好に接着することができ、さらにＳＭＤ技術用のハンダ穴を備えたプリント回路を使用することも可能である。
【００１９】
本発明によれば、光源としてＬＥＤ配列を使用する場合にプリント回路をＬＥＤチップに極めて近接して配置し得ることが好適である。これによってＬＥＤチップを接着技術によってプリント回路と結合することが可能になる。この解決方式は、通常鋳込みによって形成されるＬＥＤチップのプラスチック被包を排除し得るという利点を有する。これに代えて例えばクリスタルガラス製の遮蔽蓋材を設けることができ、従ってＬＥＤチップの前方の鋳込み材料による効率の低下を防止することができる。それにもかかわらず、被包および密閉されたＬＥＤ配列の構成が可能になる。
【００２０】
本発明のその他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって理解される。
【００２１】
【実施例】
図１には、本発明に係る光硬化装置の一部分として本発明の一実施例に従って形成された冷却部材１０が示されている。冷却体１０は多数の冷却リブ１２を備えており、これは縦軸１８に平行に延在している。冷却体１０の前端には光源１６が取り付けられており、その構成は図４および図５により詳細に示されている。光源は重合性材料を光硬化するための光線を同様に軸１８の方向に放射する。
【００２２】
冷却体１０は後方の実質的にシリンダ形状の領域２０と前方の錐形状の領域２２とを備えている。この錐形状領域は既知の方式によって光源１６とともに適宜に形成された光硬化装置のケース部材の一部に収容されており、これに関してはドイツ国特許出願第１０１２７４１６号の内容を全体的に参照することができる。シリンダ状の領域も適宜に形成されたケース部材の一部に収容されている。支承のために均等に周囲に配置された支持要素２４が設けられており、これは冷却体１０をケース部材に対して固定している。
【００２３】
本発明に従って冷却体１０は２つの互いに対向して配置された通路を備えており、そのうち通路２６が図１に示されている。対向している通路２８の形状は通路２６と対称なものとなっている。各通路２６，２８は錐形領域２２とシリンダ状領域２０の両方を超えて軸１８に平行に冷却リブ１２と並んで延在している。冷却リブ間に溝３０が形成されておりその幅は冷却リブの幅よりいくらか大きいかあるいは等しいものとなっているが、通路２６，２８は顕著に大きな幅を有している。
【００２４】
各通路２６および２８は本発明に係るプリント回路を収容するためのものである。本発明によればプリント回路は柔軟かつ複数部品構造とすることができるが、一体的に形成され図２に示されたような構造を有することが好適である。
【００２５】
各通路２６および２８は底部３２と２つの側面３４および３６からなり、側面３４および３６は外側に向かって互いに緩やかに拡がっている。この構成によってプリント回路上にスペースを節約しながら構成部品を簡便に配置することができ、プリント回路を前記のように形成された通路内に適宜に装着することができる。
【００２６】
冷却体１０はその後端部の軸の周りに袋状の孔部４２を備えている。
【００２７】
図２には本発明の一構成例に従ったプリント回路５０が示されている。この構成形態においてプリント回路５０は一体的に形成されているが、これに代えて複数部品式の構成を選択しプリント回路の個々の部品をハンダ付けあるいは差込接続によって互いに結合することも可能である。
【００２８】
本発明によればプリント回路５０を三次元構造に予め成形することが好適である。プリント回路自体の製造およびその実装はプリント回路が平面状であるうちに一般的な方式によって行うことができる。適宜な角取り手段によって図４に示されているような形状が形成される。この形状においてプリント回路５０は２つの主帯状部材５２および５４から形成され、これらは接続リング５６によって互いに結合されている。各主帯状部材５２および５４からそれぞれ翼部５８および６０が延在しており、これは通路２６の側面３４および３６と底部３２との間の角度に相当する角度で延在している。
【００２９】
主帯状部材５２および５４の後端には角取りされた領域６４および６６が設けられており、これはそれぞれ差込要素６６および６８を支持している。角取りされた領域６４，６６と差込要素６６，６８との間にはストッパ要素６５および６７が設けられており、これは差込要素６６，６８を軸方向に支持するように作用する。ストッパ要素６５，６７は冷却体の冷却リブの後方部分に配置された周回溝６９内に向かって側方に延在している。この溝６９の軸方向の長さは実質的にストッパ要素６５，６７の厚みに相当する。図示された実施例においてプリント回路５０は主にＳＭＤ技術によって形成されているが、差込要素６６および６８の領域にはハンダ付け孔が設けられている。
【００３０】
プリント回路５０は図示されていない導体層を備えており、また図２に概略的に示されているように多数の電気および電子構成部品７０が実装されている。構成部品がＳＭＤ技術によって形成され翼部５８および６０の表面上に実装されている限り、プリント回路内に割れ目を形成しプリントされた構成部品の冷却面７２をプリント回路５０の下面と一体化することが可能となる。この解決方式によって該当する構成部品の冷却面７２を冷却体１０の冷却リブと接合させてその冷却を達成することが可能となる。
【００３１】
軸方向の割れ目７４を備える接続リング５６は主帯状部材５２および５４を互いに結合している。
【００３２】
接続リング５６による光源の収容に関しては図３に詳細に示されている。
【００３３】
接続リング５６はその下面に円盤形状の基板部材７６を支持している。この基板部材７６はその上面に多数のＬＥＤチップ７６を収容しており、そのうち３つのチップ８０，８２および８４のみが図示されている。３つのチップのみが図示されているが、基板部材７６の表面には多数のチップを装着して配列構成を形成し得ることが理解される。
【００３４】
基板部材７６は良好な熱伝導性を有する材料から形成され、割れ目７４の内形よりも大きな外形８８を有している。基板部材７６は接続リング５６の下面に接着されているが、例えば挟み込み等のその他の任意の方式で固定することができる。
【００３５】
ＬＥＤチップは既知の方式で金属製の基板部材７６に対して例えば薄いケイ酸層等によって電気的に絶縁することができる。
【００３６】
図示されていない適宜な接続面を有する接着線あるいは接着パッドによってプリント回路５０上に接続されている接着可能なチップを使用することが好適である。ここで楕円形の割れ目および基板部材７６を選択したとしても極めて短い接着線を使用することが可能になる。
【００３７】
チップの汚染を防止するために遮蔽盤９０を設けることが好適であり、これは図５に示されており高い透明性を有するクリスタルガラスから形成することができる。この遮蔽盤９０は基板部材７６上に接着することが好適であり、従って必要に応じて完全に交換可能な閉鎖されたユニットが形成される。接続リング５６の前側と遮蔽盤９０との間には図示されていないスペーシングリング７５を設けることができ、これによってチップと遮蔽盤９０との間の間隔が保持される。
【００３８】
光源９２を構成しているＬＥＤ配列のプリント回路５０に対する接続は任意の適宜な方式で実現可能であることが理解される。例えば、直接的なハンダ付けが可能である。また、プリント回路上に差込式に固定され光源の一部を構成している小さな付属基板を使用することもできる。
【００３９】
本発明によれば、さらに基板部材７６を割れ目７４内に差し込むことによって光源の位置決めを自動的に達成することができ、従って後からの調節は不要となる。
【００４０】
図５には、冷却体１０、光源９２、およびプリント回路５０からなる組み立てられたユニット５４が示されている。図示されているように、極めて小型のユニット９４が形成される。極めて深い位置に保持されている冷却リブ１２に対して集中的に通気されることによって良好な冷却効果が得られる。溝３０は錐形領域に近接していていくらか小さな深さを有するとともにその最大の深さを冷却体１０の後端部に有することが好適である。これによって冷却気流の流速は錐形領域２２とシリンダ領域２０との間において極めて大きくなるとともに後方の部分においてより小さくなり、従ってそこで冷却リブ１２上における長い滞留時間が生じる。
【００４１】
図６には組み立てられたユニット９４を内蔵した、本発明に係る光硬化装置９６の一実施例が示されている。既知の方式によってケース部材上において錐形領域２２内に包囲された冷却気流スリット９８が設けられており、これを通じて冷却気流が流入する。この気流は軸１８に沿ってユニット９４上を通流し、ファン１００によって排出される。
【００４２】
図６により、この図６には示されていないプリント回路を備えるユニット９４が別のプリント回路１０２に接続していることが示されており。この接続は差込要素６６および６８に整合するソケットによって形成することが好適である。プリント回路１０２はファンモータと光源とを接続するよう機能するが、さらにプリント回路５０上の電子機構を電源ならびに引金スイッチ１０４に接続するよう機能することができる。電源は既知の方式によって光硬化装置９６のグリップ１０６内に収容された充電装置によって構成するか、あるいはグリップ１０６から光硬化装置９６の電源を備えた基礎ステーションに電源ケーブルを延在させることができる。
【００４３】
プリント回路１０２は適宜の好適な方式で構成し得ることが理解される。これはグリップ１０６を横断して延在することもでき下側において接続線の取り付け部を形成することができる。
【００４４】
前述した実施例においては１つの冷却体１０が設けられその上に沿ってプリント回路５０が延在しているが、必要に応じて冷却体を複数の冷却体部材から構成しその分割線を例えば溝６９上に延在させ得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光硬化装置の一実施例における冷却体を示す透視図である。
【図２】図１の本発明に係る光硬化装置のプリント回路を示す透視図である。
【図３】図１の光硬化装置の光源を収容するための基板部材を示す構成図である。
【図４】図３のＬＥＤチップを備えた基板部材に追加的な遮蔽盤を設けた状態を示す説明図である。
【図５】第１および第２の冷却体、プリント回路、ならびに光源からなり、本発明に係る光硬化装置の実施例において使用される組み立てられたユニットを示す構成図である。
【図６】組み立てられたユニットが既に取り付けられた光硬化装置の実施例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 冷却体
１２ 冷却リブ
１６ 光源
１８ 縦軸
２０，２２，６４，６６ 領域
２４ 支持要素
２６，２８ 通路
３２ 底部
３４，３６ 側面
４２ 孔部
５０ プリント回路
５２，５４ 帯状部材
５６ 接続リング
５８，６０ 翼部
６５，６７ ストッパ要素
６６，６８ 差込要素
６９ 溝
７０ 構成部品
７２ 冷却面
７４ 割れ目
７５ スペーシングリング
７６ 基板部材
８８ 外形
９０ 遮蔽盤
９２ 光源
９４ ユニット
９６ 光硬化装置
９８ 冷却通気スリット
１００ ファン
１０２ プリント回路
１０４ 引金スイッチ
１０６ グリップ

Claims (17)

1. プリント回路を備え、このプリント回路（５０）が絶縁性材料からなる支持層を備え、この層が柔軟に形成されているとともにこの上または内部に相互に離間した導体軌道が延在していることを特徴とする、光硬化性材料を硬化するための光硬化装置において、
   プリント回路（５０）は冷却体（１０）に沿って延在し、且つ冷却体（１０）はこの冷却体の縦軸に平行に延在する冷却リブ（１２）を備え、プリント回路（５０）は２本の冷却リブによって仕切られた通路（２６，２８）内に少なくとも部分的に延在していることを特徴とする光硬化装置。
2. プリント回路（５０）は支持層により形成され、０．１ｍｍあるいは０．０５ｍｍの厚さとすることができ、それによって導体層の厚さの領域に達することを特徴とする請求項１に記載の光硬化装置。
3. 光源（１６）は冷却体（１０）の端面に隣接して配置されるとともにこの冷却体（１０）と熱伝導結合されたＬＥＤチップ（８０，８２，８４）からなるとともに、ＬＥＤチップ（８０，８２，８４）はプリント回路（５０）と電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の光硬化装置。
4. プリント回路（５０）は冷却体（１０）の通路（２６，２８）に固定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光硬化装置。
5. プリント回路（５０）は通路の底部（３２）または溝基底部および／または冷却リブ（１２）と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光硬化装置。
6. プリント回路（５０）は光源とは逆側の冷却体の端部領域において少なくとも１回曲折あるいは湾曲していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光硬化装置。
7. 四角形状に湾曲したあるいは曲折した電気回路の部分が差込要素（６６，６８）を備えており、その差込方向は光源（１６）の光線放射方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光硬化装置。
8. プリント回路（５０）はプリント回路（５０）の軸に沿った断面形状がＵ字型であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光硬化装置。
9. プリント回路（５０）は冷却体に対する電気的絶縁性を提供するための絶縁層によって被包されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光硬化装置。
10. プリント回路（５０）は光源の領域に軸方向の割れ目（７４）を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光硬化装置。
11. 円盤形状の基板部材（７６）がＬＥＤチップ（８０，８２，８４）を収容し、この基板部材は冷却体（１０）、プリント回路（５０）、ならびにＬＥＤチップ（８０，８２，８４）と熱的に強固に結合されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の光硬化装置。
12. 基板部材（７６）上のＬＥＤチップ（８０，８２，８４）は接続線を介してプリント回路（５０）と結合されており、基板部材（７６）は冷却体と電気回路との間に配設されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の光硬化装置。
13. 前記接続線は接着導線であることを特徴とする請求項１２記載の光硬化装置。
14. 前記基板部材（７６）は透明な遮蔽盤（９０）によって遮蔽されることを特徴とする請求項１２または１３記載の光硬化装置。
15. プリント回路（５０）は半導体（５４）を備えており、その冷却面（７２）が冷却体（１０）と熱的に結合していることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の光硬化装置。
16. ストッパ要素（６５，６７）が差込要素（６６，６８）を冷却体（１０）上において軸方向に支持するために作用することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の光硬化装置。
17. 光硬化装置（９６）は手持ち式器具として構成されてグリップ（１０６）を備えており、このグリップは動力源としての充電池または電源ケーブルの接続機構を収容していることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の光硬化装置。

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