CH642196A5

CH642196A5 - Beleuchtungsvorrichtung zum liefern von licht im ultravioletten und/oder sichtbaren spektralbereich.

Info

Publication number: CH642196A5
Application number: CH684779A
Authority: CH
Inventors: Donald Ivan Gonser
Original assignee: Dentsply Int Inc
Priority date: 1978-08-18
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1984-03-30
Also published as: DE2927260A1; GB2028994A; FR2433704A1; NO792686L; IT7925045A0; CA1100167A; SE7906874L; BR7905324A; US4229658A; JPS5861423U; NL7904642A; IT1209447B; DK334579A; JPS5528973A; MX145141A; FR2433704B1; IL57133A0; GB2028994B; AR218989A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle zum Liefern von Licht im ultravioletten und/oder sichtbaren Spektralbereich.

Auf dem Gebiet der Heilkunde und Zahnheilkunde sind kürzlich Entwicklungen gemacht worden, die das Interesse an Strahlungsenergie im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich und den Gebrauch derselben vergrössert bzw. erweitert haben, und zwar sowohl als Behandlungsmittel als auch wegen deren Fähigkeit zur Aktivierung der Polymerisation von bestimmten Arten von polymeren Zusammensetzungen, die zur Herstellung von Schienen (Gipsverbänden), Zahnplomben, von Zahnfüllmaterialien und Zahnklebemitteln für orthodontische Anwendungen u.dgl. gebraucht werden. Insbesondere im Bereich des Schutzes der Zähne von Menschen, vor allem von Kindern, umfasst eine wichtige Entwicklung zur Verringerung des Auftretens von Zahnlöchtern die Technik der Anwendung eines flüssigen Harzes, das in Risse in den Schliess- oder Beissflächen der Zähne eindringt und das dann polymerisiert werden kann, um eine dichte, fest haftende Deckschicht zu ergeben. Ultraviolette Strahlung ist schon früher in erheblichem Masse als ein Mittel zum Aktivieren dieser Harzpolymerisate angewendet worden. Andere Anwendungen für ultraviolette Aktivierung von Harzpolymerisation sind bei Zahnfüllungsmaterialien für Zahnausbesserung, Zement für orthodontische Fixierungen und Polymerisationstechniken für Kronen- und Brücken-Prothesen.

Die üblicherweise verfügbaren Ultraviolett-Lampen zum Erzeugen von ultravioletter Lichtstrahlung für die Aktivierung und Haltbarmachung von polymerisierbaren, flüssigen Überzügen, Abdichtungen u.dgl. sind im allgemeinen besonders geeignet für Techniken, bei denen kein tiefes Eindringen von Strahlung in die zu polymerisierende Materialmasse erforderlich ist. Um für solche Anwendungen geeignet zu sein, muss das ultraviolette Licht genügend reich an solchen Wellenlängen sein, die zur Behandlung des betreffenden Polymeren am wirksamsten sind. Andernfalls würde sich der Nachteil ergeben, dass die Lampe während einer zu langen Zeitdauer in der Hand gehalten werden müsste, was sowohl für den Patienten wie auch für die behandelnde Person unbequem wäre. Früher erhältliche Ultraviolett-Lichtqueüen können auch die Eigenschaft haben, viel Wärme zu produzieren, was insbesondere dann störend ist, wenn die Lichtquelle in einem Handgerät angeordnet ist und wenn mit solchen Beleuchtungsvorrichtungen Material bis in eine grössere Tiefe zu behandeln ist, so dass dazu die Beleuchtungsvorrichtung länger als die normalerweise erlaubte Zeitdauer im Betrieb sein muss.

Die Hauptursache für eine übermässige Erwärmung, die bei solchen herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen auftreten konnte, liegt darin, dass die UV-Strahlungsquellen hinsichtlich der erzeugten Emissionen, in dem für die Polymerisation der verwendeten Materialien erwünschten ultravioletten Wellenlängenbereich, d.h. zwischen 320 und 390 nm, relativ ungenügend waren. Ausserdem benötigten die herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen eine lange Anheizzeit und tendieren daher dazu, schon vor der Bestrahlung eine hohe Temperatur anzunehmen, wodurch ihre nutzbare Lebensdauer vermindert wurde. Überdies ist für die zum Stande der

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Technik gehörenden UV-Lichtquellen eine unerwünscht hohe Abstrahlung des gesamten ultravioletten Lichtes bei nur einer einzigen Wellenlänge oder bei nicht mehr als einigen Wellenlängen im UV-Spektralbereich charakteristisch.

Es ist daher erwünscht, eine Beleuchtungsvorrichtung zu Verfügung zu haben, die für die Behandlung von durch sichtbare Strahlung polymerisierbaren monomeren Zahnmaterialien sowie durch ultraviolette Strahlung polymerisierbaren Materialien angepasst ist. Die Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereiches liegen zwischen 400 und 800 nm, aber der Bereich der hier wichtig ist, liegt zwischen 400 und 500 nm. Die durch kurzwelliges sichtbares Licht polymerisierbaren Materialien werden zweckmässig mit Licht des Wellenlängenbereiches von 400 bis 500 nm behandelt, wobei es ausserdem erwünscht ist, Licht mit Wellenlängen über 500 nm im wesentlichen abzuschwächen. Die behandelnde Person, die eine Lichtquelle benutzt, die grosse Mengen Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von 500 bis 700 nm ausstrahlt, kann durch Augenermüdung und Auftreten von Nachbildern behindert werden. Bei schwachem Licht im Wellenlängenbereich von 500 bis 700 nm jedoch könnte die behandelnde Person genug sehen und dadurch imstande sein, die Strahlung genau auf das zu behandelnde Ziel zu richten. Ob das Ausbesserungsmaterial nun mit sichtbarem Licht zu behandeln ist oder nicht, in jedem Fall wäre eine Beleuchtungsvorrichtung erwünscht, die Licht mit niedriger Intensität in dem mittel-und hochsichtbaren Bereich, d.h. zwischen 500 und 700 nm, liefert.

Für die Behandlung von Materialien, die auf sichtbares Licht reagieren, ist es erwünscht, eine hohe Lichtstromdichte (etwa > 70 mW/cm2) im Bereich von 400 bis 500 nm zu haben. Es ist zu bemerken, dass Lichtstrahlen dieses sichtbaren Spektralbereiches kurzer Wellenlänge tiefer in das Ausbesserungsmaterial eindringen können als ultraviolette Strahlung. Ausserdem kann Licht dieser sichtbaren Wellenlängen in die Zahnstruktur eindringen, während die ultraviolette Strahlung in grossem Masse abgeschwächt wird. Es besteht also ein deutliches Anwendungsgebiet für den kurzwelligen Teil des sichtbaren Spektrums.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle zur Lieferung von Licht in dem ultravioletten und/oder sichtbaren kurzwelligen Spektralbereich zu schaffen, die insbesondere für die Polymerisation von Zahnrestaurierungs- und Abdichtungsmaterialien verwendbar ist, um eine schnelle Behandlung solcher Materialien mit einer niedrigeren totalen Strahlungsleistung zu erreichen.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht in der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Beleuchtungsvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine in der Hand haltbare Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung, die durch eine Verbindungsleitung mit einer Puls-Schaltungsanordnung verbunden ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der in der Hand haltbaren Beleuchtungsvorrichtung, aus dem das Zusammenwirken einer Lichtquelle und eines Lichtleitrohres, das die ultraviolette Strahlung abgibt, ersichtlich ist;

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Teil der in der Hand haltbaren Beleuchtungsvorrichtung, die die Anordnung von optischen Filtern zum Erhalten von Strahlung im gewünschten Spektralbereich zeigt; und

Fig. 4 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine als Handgerät ausgebildete Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung mit einem in einem Gehäuse 39 angeordneten gesonderten Stromversorgungsteil. Das Handgerät 20 ist in Form einer Pistole ausgebildet und umfasst einen Handgriff 22 und ein Lichtquellengehäuse 23. Der Handgriff 22 weist an einer geeigneten Stelle einen Druckknopf 26 auf, mit dem ein nicht gezeigter elektrischer Schalter zum Triggern von elektrischer Entladung betätigbar ist, um in dieser Weise die Lichtquelle zu pulsieren. Eine zylindrische Entladungsröhre 30 ist innerhalb des zylindrischen Gehäuses 23 aus Metall angeordnet, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die Entladungsröhre 30 ist eine Xenon-Blitzröhre mit unbeschränktem Lichtbogen, in der Xenongas auf einem hohen Druck, d.h. über 100 kPa, gehalten wird. Mit dem Begriff «unbeschränkter Lichtbogen» ist gemeint, dass der Xenonlichtbogen nicht durch eine Glashülle beschränkt ist, sondern zwischen den Elektroden frei gebildet wird, so wie bei den von EG & G in Salem, Massachusetts/USA, hergestellten Niederdruckröhren. Die typische Entladungsröhre ist mit einer Anzahl Triggerelektroden 33 (Fig. 2) zum Zünden des Hauptlichtbogens für jeden gepulsten Lichtblitz versehen, welche Triggerelektroden auch helfen, den Hauptlichtbogen in seiner Position zu stabilisieren. Die Entladungsröhre mit unbeschränktem Lichtbogen enthält ein Paar nahe beieinander angeordneter Hauptelektroden 31, von denen die eine die Anode und die andere die Kathode bilden und zwischen denen sich die Hauptlichtbögen bilden. Eine Entladungsröhre mit unbeschränktem Lichtbogen von dieser Ausbildung erlaubt einen Lichtbogen, der nur 3 mm (oder sogar noch weniger) misst und eine ausgezeichnete Bogenplasmagrösse aufweist, um einen hohen Prozentsatz des ingesamt erzeugten Lichtes auf den Lichtleitstab 24 (bzw. das Lichtleitrohr 203, Fig. 4) zu richten, ohne dass spezielle Reflektoren und Fokussiereinrichtungen notwendig wären. Die Entladungsröhre 30 kann zweckmässig aus Metall bestehen und ein Glasfenster z.B. aus Corning 0080 aufweisen, das für Lichtemissionen mit unerwünschten Wellenlängen unterhalb 300-320 nm undurchlässig ist.

Die Entladungsröhre mit unbeschränktem Lichtbogen und einem über Atmosphärendruck liegenden Gasdruck hat die folgende typische Spektralverteilung:

Wellenlänge

% Emission

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Im Gegensatz dazu besitzt eine Blitzentladungsröhre mit beschränktem Lichtbogen und unter Atmosphärendruck liegendem Gasdruck folgende typische Spektral Verteilung:

Wellenlänge

% Emission

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Aus den vorstehenden Tabellen ist ersichtlich, dass die Entladungsröhre mit unbeschränktem Lichtbogen eine wesentlich grössere Ausgangsleistung in dem erwünschten Spektralbereich von 320 bis 500 nm aufweist. Weil die Farbtemperaturen bei Entladungsröhren mit unbeschränktem Lichtbogen und über Atmosphärendruck liegendem Gasdruck nach den kürzeren Wellenlängen hin verschoben sind, ergibt sich eine wesentlich geringere Aufheizung der Entladungsröhre (weil die hinsichtlich Aufheizung wirksamsten Wellenlängen im Infraroten, d.h. im Bereich von 900-11000 nm, liegen). Diese geringe Aufheizung ist selbstverständlich eine sehr erwünschte Eigenschaft für den beabsichtigten Gebrauch des Gerätes zu zahnmedizinischen Zwek-ken.

Die Entladungsröhre mit unbeschränktem Lichtbogen ist vorzugsweise mit Xenon gefüllt. Für Xenonröhren charakteristisch ist eine Farbtemperatur im Bereich von 24000 ° K und eine im wesentlichen kontinuierliche Verteilung der Strahlungsenergie über den Spektralbereich von 300 bis 500 nm. Dies steht im Gegensatz zu den typischen bekannten Lichtquellen, bei denen beispielsweise ein hoher Prozentsatz der Strahlungsenergie in Spitzen bei den Wellenlängen 313, 334, 365,405,5 und 435,8 nm konzentriert ist. Andere bekannte UV-Lichtquellen, wie Quecksilberdampflampen, sind Linien-Lichtquellen und erzeugen kein Energiekontinuum über den gewünschten Spektralbereich. Wolframbandlampen ergeben ein Strahlungskontinuum über den gewünschten Wellenlängenbereich, aber sie besitzen eine unerwünscht hohe Infrarotemission, die teilweise mittels teurer wärmeabsorbierender und dichroitischer Filter entfernt werden muss. Diese Lampen besitzen insbesondere eine sehr kurze Lebensdauer und müssen bei verhältnismässig hohen Farbtemperaturen betrieben werden, um eine hohe Ausbeute an UV-Licht und sichtbarem Licht mit niedriger Wellenlänge (300 bis 500 nm) zu erhalten. Die Farbtemperatur muss insbesondere etwa 3400 0 K betragen, und die Lebensdauer der Lampe wird zwischen 10 und 25 Stunden liegen. Xenonlampen mit unbeschränktem Lichtbogen haben eine Lebensdauer von etwa 260 Stunden, erfordern keine Infrarotfilterung und arbeiten bei einer Farbtemperatur von 24000 °K. Für die oben erwähnten Anwendungsbereiche ist es wichtig, dass die Lichtquelle eine im wesentlichen kontinuierliche Verteilung der Strahlungsenergie über den erwünschten Spektralbereich aufweist, d.h. dass nicht ein hoher Prozentsatz der Strahlungsenergie in einer oder mehreren schmalen Spitzen konzentriert ist, sondern die Strahlungsenergie möglichst gleichmässig über den Bereich verteilt ist. Die beschriebene Xenonröhre besitzt gerade eine solche Charakteristik, die auch eine schnellere Behandlung mit geringerer Ausgangsenergie erlaubt. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung einer solchen Lichtquelle eine doppelt so wirksame Behandlung wie bekannte Geräte, und diese erhöhte Wirksamkeit wird dabei mit einer geringeren abgegebenen Strahlungsenergie erreicht.

Obwohl das bevorzugte Gas Xenon ist, ist zu bemerken, dass die Gasfüllung auch Beimischungen von Gasen wie Krypton, Argon, Neon oder Helium aufweisen kann. Das erwünschte Charakteristikum des Gases ist, dass es die hohe Farbtemperatur und die im wesentlichen kontinuierliche Verteilung der Strahlungsenergie, wie oben beschrieben, aufweist.

In Versuchen hat sich gezeigt, dass, wenn der Xenongasdruck in der Entladungsröhre erhöht wird, der Strahlungsenergiepegel bei gleichbleibender Zuführung von elektrischer Energie beträchtlich zunimmt. Wird z.B. diese Entladungsröhre zur Behandlung einer Plombenprobe von vorgegebener Dicke verwendet, so ist bei einer Blitzwiederholungsrate von 60 pps eine Zeitdauer von 10 Minuten erforderlich, wenn der Xenongasdruck gleich dem Atmosphärendruck ist. Die Erhöhung des Xenongasdruckes auf den dreifachen Atmosphärendruck macht bei gleicher Wiederholungsrate und Pulslänge die Behandlung einer Plombenprobe gleicher Dicke in 2 Minuten möglich. Andere Untersuchungen haben ergeben, dass mit weiterer Erhöhung des Gasdruckes eine zusätzliche Erhöhung der Wirksamkeit bei der Behandlung mit ultraviolettem Licht und sichtbarem Licht niedriger Wellenlänge erzielt werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein Gasdruck von 400 kPa optimal ist. Bei der Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung liegt der Gasdruck in der Entladungsröhre im Bereich von 300 bis 1000 kPa.

Es wurden spezielle Versuche mit einer schnell pulsierten Xenon-Entladungsröhre durchgeführt, um Daten zu erhalten, welche die besondere Wirksamkeit der Strahlungsemission zeigen, die erhalten wird, wenn bei einem Gasdruck von 300 kPa oder mehr gearbeitet wird. Beim Testen wurde die Energiezufuhr zur Entladungsröhre konstant gehalten, und die Emission von ultraviolettem und sichtbarem Licht niedriger Wellenlänge wurde in Abhängigkeit vom Xenondruck gemessen. Beim Erhöhen des Xenondruckes auf 300 bis 400 kPa wurde eine grosse Zunahme der Strahlungsenergie in dem Spektralbereich von 300 bis 500 nm um fast einen Faktor 2 festgestellt. Stufenweises Erhöhen des Xenondruckes über 400 kPa hinaus, erbrachte eine Zunahme an Strahlungsenergie in demselben Spektralbereich um etwa 10% pro 100 kPa Druckzunahme. Erhöhen des Gasdruckes über 300 kPa ergibt also ein unerwartetes Resultat in bezug auf die abgegebene Strahlungsenergie in dem gewünschten Wellenlängenbereich. Eine optimale Wirkung wird bei einem Gasdruck um 400 kPa erhalten, weil die Zunahme an Strahlungsenergie bei noch grösseren Gasdrücken verhältnismässig gering sind und die resultierenden grösseren Wirkungen mit Unstabilitäten verbunden sind. Bei höheren Gasdrücken wird auch die Bruchsicherheit des optischen Fensters der Entladungsröhre auf ein unzulässiges Niveau herabgesetzt. Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein Betrieb der Entladungsröhre bei einem Gasdruck über 300 kPa eine unvergleichlich vorteilhafte Wirksamkeit der Beleuchtungsvorrichtung zeitigt, wobei Strahlung mit Wellenlängen unterhalb 300 nm abgeschnitten wird, und Strahlung im Wellenlängenbereich von 300 bis 500 nm ausgenutzt wird. Bei einem Gasdruck von genau 300 kPa ist die Emission von ultraviolettem und sichtbarem Licht niedriger Wellenlänge für Anwendungen in der Zahnheilkunde (z.B. zum Behandeln von Zahnrestaurierungs- und Abdichtungsmaterialien) nicht ausreichend; bei einem Gasdruck von 400 kPa ist die ganze, für die Durchführung der Behandlungsarbeiten in der gewünschten Zeit notwendige Strahlungsleistung verfügbar.

In den Fig. 1 und 2 ist gezeigt, dass der Lichtleiter 24 koaxial zu dem Gehäuse 23 befestigt ist und in Wirkverbindung mit der Entladungsröhre 30 steht, so dass der Hauptlichtbogen zwischen den Elektroden 31 direkt vor der inneren Stirnfläche 24S des Lichtleiters 24 positioniert ist. Auf diese Weise ergibt sich eine wirksame Sammlung des ausgestrahlten ultravioletten und sichtbaren Lichts niedriger Wellenlänge in dem Lichtleiter 24. Wie in Fig. 4 ersichtlich, hat der Lichtleiter 24 ein abgebogenes Ende, das mit einer Fokussierlinse 25 zur Fokussierung des ausgestrahlten Lichtes auf die erwünschte Zahnfläche versehen sein kann. Ein Lichtfilter 27 kann zwischen der Entladungsröhre 30 und dem Lichtleiter 24 angeordnet sein, wie es anhand der Fig. 3 ausführlich besprochen wird. Der Lichtleiter 24 kann ein Quarzstab sein.

Der grösste Teil der Impulserzeugungsschaltung ist in einem Gehäuse 39 (wie in Fig. 1 ersichtlich) enthalten und über ein Koaxialkabel 40 mit dem pistolenförmigen Handgerät 20 verbunden. Wie im einzelnen in der CH-PS 612 539 beschrieben ist, liefert die Schaltung im Gehäuse 39 an die Entladungsröhre 30 die Blitzentladungsenergie. Ausserdem

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werden Pulssignale den Röhrensockelanschlüssen 32 zugeführt. Die erzeugten Triggerimpulse haben eine steile Anstiegsflanke von weniger als 2 jxs und lösen den Zündlichtbogen aus, der die Hauptbogenentladung zündet. Dementsprechend ist es erwünscht, dass die Verbindung zwischen den Entladungskreisen und den Röhrenentladungselektroden eine niedrige Induktivität und einen niedrigen Widerstand besitzt. Dies wird durch die Verwendung des Koaxialkabels 40 erreicht. Es hat sich gezeigt, dass der Unterschied zwischen der Verwendung einer üblichen zweiadrigen Verbindung und eines Koaxialkabels wesentlich ist, weil das Koaxialkabel eine weit niedrigere Eigeninduktivität hat. Wenn sich die Anstiegszeit der Hochfrequenzimpulse infolge der Übertragungsinduktivität erhöht, verringert sich bei der Entladungsröhre die resultierende Strahlungsleistung beim Impulsbetrieb beträchtlich. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Prozentsatz der Entladungsenergie in der Entladungsröhre während eines Blitzes, der in Licht umgesetzt wird, etwa dreimal so gross ist, wenn ein Koaxialkabel benutzt wird.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine optische Filtervorrichtung, mit der Ausgangsstrahlung im gewünschten Spektralbereich erhalten wird. In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Xenon-Entladungsröhre in dem Handgerät angeordnet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Das metallene Röhrengehäuse 43 ist auf einem Röhrensockel 42 befestigt, in dem die Anschlussstifte 32 angeordnet sind. Die Anschlussstifte 32 sind mit Elektroden 31 verbunden. Eine metallene Kühlplatte oder ein thermischer Strahler 44 sind in wärmeleitendem Kontakt mit dem Röhrengehäuse 43. An der Stirnseite weist das Röhrengehäuse 43 eine Öffnung auf, die durch ein Fenster 46 verschlossen ist. Dieses Fenster 46 besteht zweckmässig aus optischem Glas vom Typ Corning 0080, das Wellenlängen unter etwa 300 nm abschneidet. An der das Fenster 46 aufweisenden Seite ist ein ringförmiges Dämpfungskissen 37, z.B. aus Silikongummi, befestigt, auf dem ein Aluminiumring 48 angeordnet ist. An der Aussenseite des Aluminiumringes 48 sind zwei optische Filter 49 und 51 befestigt, die durch eine geeignete (nicht gezeigte) Filterbefestigung an ihrer Stelle gehalten werden. Es sind zwei Filter gezeigt, obwohl, falls erwünscht, entweder das eine oder das andere verwendet werden kann. Wenn zwei Filter vorgesehen werden, wird es jedoch möglich, zu wählen, ob von der Entladungsröhre entweder Strahlung im ultravioletten oder im sichtbaren kurzwelligen Spektralbereich oder eine Kombination von ultraviolettem und sichtbarem Licht niedriger Wellenlänge erhalten wird. In der Nähe der zwei optischen Filter ist der Lichtleiter 24 befestigt, der ein zylindrischer Quarzstab mit einem Durchmesser von etwa 10 mm sein kann. Der Lichtleiter 24 wird, wie gezeigt, durch ein Halteelement 53 an seiner Stelle gehalten.

Zum Erhalten von ausschliesslich ultravioletter Strahlung kann das Filter 49 vom Typ UG-12 sein, ein Banddurchlassfilter, das Strahlung von 300 bis 400 nm durchlässt, während das Filter 51 ein Filter vom Typ UV-34 ist, das ein scharf abschneidendes Filter mit kurzwelliger Grenze ist und Strahlung mit Wellenlängen unter etwa 340 nm abschneidet.

Zum Durchlassen von nur sichtbarer Strahlung kann das Filter 49 ein Filter vom Typ L-42 sein, das Wellenlängen über etwa 420 nm durchlässt, während das Filter 51 ein Filter vom Typ B-380 ist, ein Banddurchlassfilter, das Wellenlängen von 300 bis 480 nm durchlassen kann.

Zum Erhalten eines Spektrums, das sowohl ultraviolettes Licht wie sichtbares Licht niedriger Wellenlänge enthält,

kann das Filter 49 vom Typ B-380 sein, während das Filter 51 vom Typ UV-34 ist.

Andererseits kann nur das ultraviolette Spektrum durch eine Kombination von einem scharf abschneidenden Filter vom Typ WG-335, das Wellenlängen unterhalb etwa 335 nm abschneidet, und einem ultraviolette Strahlung durchlassenden Bandfilter vom Typ UG-12 erhalten werden.

Für jede der oben genannten Kombinationen wird zusammen mit den Abschneidcharakteristiken des Cor-ning0080-Glasfensters eine sehr gute Banddurchlasscharakteristik für das gewünschte Gebiet erhalten.

Auch der Lichtleiter 24 (Fig. 3) kann entsprechend dem gewünschten Spektralbereich gewählt sein. Um sichtbares Licht niedriger Wellenlänge zu erhalten, d.h. im Bereich von 400 bis 500 nm, besteht der Lichtleiter 24 vorzugsweise aus einem Bündel optischer Glasfasern. Bestimmte optische Glasfasern sind in Kombination mit den oben beschriebenen optischen Filtern zum Abschwächen von Wellenlängen ausserhalb des sichtbaren Bereiches von 400 bis 500 nm zweckmässig, so dass die behandelnde Person nur sehr schwaches blaues Licht sieht, wodurch ein gutes Richten des Handgerätes auf das Zielgebiet ermöglicht wird ohne Übertragung von Licht längerer Wellenlängen, die Ermüdung und Probleme mit Nachbildern verursachen. Für ausschliesslich ultraviolette Strahlung besteht der Lichtleiter 24 entweder aus Quarz, aus Quarzfasern oder einem mit Flüssigkeit gefüllten Lichtleitrohr, das in seinem Lichtdurchlassvermögen auf die Mitte des gewünschten ultravioletten Spektralbereiches abgestimmt ist. Für den gewünschten Bereich, der sowohl das ultraviolette wie das sichtbare Spektrum niedriger Wellenlänge umfasst, eignen sich ein Quarzstab, Quarzfasern oder Glasfasern.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Speisung und alle elektronischen Schaltungen zusammen mit der Lichtquelle und der Filtereinrichtung in einem separaten Gehäuse 201 untergebracht. Bei dieser Ausführungsform werden die Lichtimpulse also ausserhalb der eigentlichen in der Hand haltbaren Vorrichtung, die an die zu behandelnde Zahnoberfläche Lichtimpulse abgibt, erzeugt. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 201 und dem Handgerät 20 ist ein Lichtleitrohr oder ein Lichtleiter 203. Solche Lichtleiter oder Lichtleitrohre sind handelsüblich und sind im allgemeinen entweder vom faseroptischen Typ oder vom Typ des mit Flüssigkeit gefüllten Rohres. In dieser Ausführung kann das Handgerät 20 sehr klein sein und tatsächlich bleistiftartige Abmessungen haben. Das Handgerät selbst ergibt keine Wärmeprobleme, weil es lediglich als Leitung für das an einer äusseren Stelle erzeugte Licht dient. Bei dieser Ausführungsform ist die Abgabe von Licht aus der in dem Gehäuse 201 befindlichen Lichtquelle selbstverständlich so geregelt, dass irgendwelche Abschwä-chungen von Licht, wenn dieser über das Lichtleitrohr 203 zum Handgerät übertragen wird, berücksichtigt werden. Abschwächung von Strahlung ausserhalb des gewünschten Wellenlängenbereiches ist nützlich, um die Lichtaustrittsstelle an der Fokussierlinse 25 möglichst kühl zu halten. Die mit Flüssigkeit gefüllten Lichtleiterrohre können so hergestellt sein, dass sie mit ihrem Durchlassvermögen das der gewählten Filtereinrichtung ergänzen. Geeignete Änderungen in der Speisespannung und anderer Schaltungsparameter können vorgesehen sein.

Die Beleuchtungsvorrichtung zur Lieferung von ultraviolettem und/oder sichtbarem Licht niedriger Wellenlänge, wie sie vorstehend beschrieben ist, besitzt erhebliche Vorteile gegenüber zweckmässiger Weise Strahlung im Wellenlängenbereich von 300 bis 500 nm erzeugt wird. Sobald der Xenon-Gasdruck über 300 kPa erhöht wird, wird eine wesentliche Zunahme der Strahlungsemission in diesem Wellenlängenbereich erhalten; weil die grösste Zunahme an Strahlungsemission bei einem Gasdruck bis zu und um 400 kPa festgestellt wurde, erfordert eine optimal wirksame Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung einen Gasdruck höher als 300 und

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bis um 400 kPa. Eine Zunahme der Strahlungsemission in dem gewünschten Wellenlängenbereich wurde jedoch bis zu einem Gasdruck von 1000 kPa wahrgenommen. Wie schon dargelegt wurde, ist für die beschriebene Beleuchtungsanordnung die Wirkung bei höheren Drücken wahrscheinlich weniger stabil, und die Bruchgefahr des gezeigten Glasfensters ist grösser. Es kann jedoch ein stärkeres Fenster (mit demselben Durchlassvermögen) verwendet werden, und die Vorrichtung lässt sich bei den höheren Drücken in zweckmässiger Weise für Anwendungen, bei denen ein grösserer Strahlungspegel.in einem der Spektralbereiche von 300 bis 400 nm, 400 bis 500 nm oder 300 bis 500 nm notwendig ist, benutzen.

Statt der oben beschriebenen Ausführungsform kann die

Beleuchtungsvorrichtung zum Abgeben von Licht an eine Behandlungsstelle einen biegsamen Lichtleiter 24 aus Kunst-stofffasem enthalten. Biegsame Kunststoffasem sind verhältnismässig billig und besitzen Eigenschaften, durch die sie für 5 diese Anwendung vorteilhaft sind. Es ist auch zu bemerken, dass die Filtereinrichtung an dem Ausgangsende des Lichtleiters angeordnet werden kann. Die Anordnung des Filters oder der Filter an dem Licht-Austrittsende verringert den Verlust an Strahlung im hier wichtigen Wellenlängenbereich von 10 300 bis 500 nm. Bei dem Handgerät nach Fig. 4 ist das Filter 60 dicht vor der Fokussierlinse 25 angeordnet. Das Filter 60 besteht aus einer Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 6 mm und einer Dicke von etwa 1 mm.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle zum Liefern von Licht im ultravioletten und/oder sichtbaren Spektralbereich, gekennzeichnet durch eine Entladungsröhre (30) mit einem unbeschränkten Lichtbogen, der Strahlung in einem im wesentlichen kontinuierlichen Wellenlängenbereich von 300 bis 500 nm emittiert, wobei der Gasdruck in der Entladungsröhre (30) auf 300 bis 1000 kPa gehalten wird, durch Mittel zum Pulsieren der Entladung und durch eine Filtereinrichtung (27: 49, 51) zum Abschwächen der emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich unterhalb 300 nm.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsröhre (30) Xenon enthält, das auf dem Druck von 300 bis 1000 kPa gehalten wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Xenon-Druck etwa 400 kPa beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung ein Fenster (46) der Entladungsröhre (30) umfasst, durch welches Strahlung aus der Entladungsröhre austritt und welches aus dem Spektrum der Strahlung den Wellenlängenbereich unterhalb 300 nm abschneidet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fenster (46) wenigstens ein optisches Filter (27 ; 49) mit langwelliger Grenze zum Abschwächen von Licht im Wellenlängenbereich über 500 nm und Lichtleitmittel (24) zum Abgeben der emittierten Strahlung an eine zu behandelnde Oberfläche nachgeschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fenster (46) Lichtleitmittel (24,25) zum Leiten des durch das Fenster aus der Entladungsröhre austretenden Lichtes längs eines vorgegebenen Lichtweges und wenigstens ein am Ende der Lichtleitmittel angeordnetes optisches Filter (60) mit langwelliger Grenze zum Abschwächen von Licht im Wellenlängenbereich über 500 nm nachgeschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtweg wenigstens ein Filter (51) mit kurzwelliger Grenze zum weiteren Abschwächen von Strahlung im Wellenlängenbereich unterhalb 300 nm angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen biegsamen Glasfaser-Lichtleiter umfassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen biegsamen Quarzfa-ster-Lichtleiter umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel ein biegsames, mit Flüssigkeit eines auf die Mitte des gewünschten Spektralbereichs abgestimmten spektralen Durchlassvermögens gefülltes Lichtleitrohr umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen starren Quarzlichtleiter umfassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen biegsamen Kunststofffaser-Lichtleiter umfassen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (201), das die Entladungsröhre (30) und die Filtereinrichtung enthält, durch ein separates Handgerät (20) zum Abgeben von Licht an ein begrenztes Oberflächengebiet und durch ein Lichtübertragungsmittel (202) zum Übertragen von Licht aus der Entladungsröhre (30) in das Handgerät (20).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtübertragungsmittel biegsame optische Fasern umfasst.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtübertragungsmittel ein Lichtleitrohr umfasst.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsröhre (30) in einem im Betrieb in der Hand haltbaren Gehäuse (22,23) angeordnet ist, das zum Betätigen der Entladungsröhre eingerichtet ist.