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Die
Erfindung betrifft eine Dentalleuchte mit mindestens drei Leuchteneinheiten,
wobei jede Leuchteneinheit (a) mindestens eine Leuchtdiode, die
eine Abstrahlrichtung hat, und (b) einen Reflektor zum Reflektieren
von Licht von der Leuchtdiode auf ein Leuchtfeld, in dem ein zu
beleuchtendes Objekt anzuordnen ist, umfasst.
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Eine
derartige Dentalleuchte ist beispielsweise aus der
US 2008/0025 013 A1 bekannt
und wird in zahnärztlichen Behandlungsstühlen
eingesetzt. Dentalleuchten dienen dazu, die Zähne des Patienten
zu beleuchten und besitzen eine oder mehrere Leuchtquellen und einen
Spiegel, der Strahlen von der Lichtquelle in das Leuchtfeld reflektiert.
Nachteilig an derartigen Dentalleuchten ist, dass sie aufgrund nicht vollständig überlappender
Leuchtfelder einzelner Leuchtdioden nicht mit Leuchtdioden unterschiedlicher
Farben betreibbar sind, ohne dass Farbinhomogenitäten im
leuchtfeld entstehen. Das aber ist günstig, um die Zähne
des Patienten stets mit der Farbe bestrahlen zu können,
die für die jeweilige Behandlung optimal ist.
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Für
Dentalleuchten existiert eine Vielzahl an gesetzlichen Regeln und
Spezifikationen. Bei einer Dentalleuchte handelt es sich also nicht
lediglich um eine Leuchte, die zum Beleuchten eines zahnärztlichen
Patienten geeignet ist, sondern um eine solche Leuchte, die den
entsprechenden Vorschriften genügt, insbesondere bezüglich
der zu erreichenden Leuchtfeldgeometrie, der Farbwiedergabe, der Blendfreiheit
und der Beleuchtungsstärke.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dentalleuchte anzugeben,
die Nachteile im Stand der Technik vermindert.
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Die
Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße
Dentalleuchte, bei der alle Leuchteneinheiten eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines elliptischen Leuchtfelds, das eine Hauptachse (H) hat,
besitzen, die Abstrahlrichtungen aller Leuchteneinheiten auf das
gemeinsame Leuchtfeld zu verlaufen und die Leuchteneinheiten so
angeordnet sind, dass die Hauptachsen der elliptischen Leuchtfelder aller
Leuchteneinheiten im gemeinsamen Leuchtfeld zusammenfallen. Die
Vorrichtung ist beispielsweise eine Zylinderlinse.
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Die
erfindungsgemäße Dentalleuchte ist damit zur quasi-direkten
Beleuchtung des zu beleuchtenden Objekts ausgebildet. Hierunter
ist insbesondere zu verstehen, dass die Lichtstrahlen von der Leuchtdiode
nur um einen kleinen Winkel reflektiert werden. Durch die quasi-direkte
Beleuchtung werden die bei indirekter Beleuchtung nach Reflexion
unter einem großen Winkel auftretenden Verluste vermieden.
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Vorteilhaft
ist, dass sich in der Arbeitsebene die Leuchtfelder aller Leuchteneinheiten
insbesondere vollständig überlagern, so dass im
gemeinsamen Leuchtfeld eine homogene Farbe entsteht. Bei Dentalleuchten
nach dem Stand der Technik werden kreisförmige Lichtkegel
nur teilüberlagert, um so ein lang gezogenes, näherungsweise
elliptisches Leuchtfeld zu erzeugen. Die durch Addition der Lichtkegel
erhaltene Farbe ist inhomogen im Leuchtfeld, wenn die einzelnen
Leuchteneinheiten unterschiedliche Farben haben.
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Vorteilhaft
ist zudem, dass dadurch, dass mehr als zwei Leuchteneinheiten vorgesehen
sind, der Zahnarzt den Leuchtkegel einer Leuchteneinheit beispielsweise
mit der Hand abschatten kann, ohne dass dadurch ein Kernschatten
auf den Zähnen des Patienten erscheint. Es kommt lediglich
zu einer über den Querschnitt des Leuchtfelds gleichmäßig
verteilten Intensitätsminderung der Beleuchtung. Die erfindungsgemäße
Dentalleuchte kann zudem vorteilhafterweise sehr kompakt gebaut
sein, da die optischen Wege kurz sind.
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Es
ist ein weiterer Vorteil, dass die Vielzahl an direkt strahlenden
Leuchteneinheiten eine große Freiheit bei deren Anordnung
erlaubt. Bei bekannten Dentalleuchten strahlt eine Vielzahl von
Leuchtdioden auf einen gemeinsamen Spiegel. Das erfordert einen
großen Spiegel und eine große Bautiefe. Zudem
sind die Leuchtdioden dem Patienten zugewandt, was deren Kühlung
erschwert. Durch die Vielzahl an Leuchteneinheiten ist die Dentalleuchte
zudem skalierbar herstellbar.
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Im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung sind die Worte „ein” und „eine” grundsätzlich
als unbestimmte Artikel und nicht als Zahlwort zu verstehen. So
ist es möglich, dass jede Leuchteneinheit mehr als eine
Leuchtdiode und/oder mehr als einen Reflektor besitzt.
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Insbesondere
wird unter der Abstrahlrichtung die Längsachse des Leuchtkegels
der Leuchtdiode verstanden. Der Reflektor kann beispielsweise ein
Parabolreflektor sein. Dabei ist der Reflektor insbesondere so relativ
zur Leuchtdiode angeordnet, dass Lichtstrahlen von der Leuchtdiode
maximal unter einem Winkel von 45° zur Tangente im Auftragpunkt
reflektiert werden. In anderen Worten beträgt der Winkel
zwischen einfallendem Strahl und ausfallendem Strahl mindestens
90°, insbesondere mehr als 120°. Durch diesen
flach einfallenden Lichtstrahl wird der optische Weg kurz gehalten,
so dass die Dentalleuchte besonders kompakt baut.
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Wenn
die Leuchteneinheiten in einer Montageebene angeordnet sind, so
wird unter dem Leuchtfeld ein gedachter Bereich in einer Arbeitsebene
parallel zu dieser Montageebene verstanden, in dem ein zu beleuchtendes
Objekt angeordnet werden soll. Es ist möglich, nicht aber
notwendig, dass die Leuchteneinheit in der Arbeitsebene einen Fokus
besitzt. Es ist bevorzugt, dass von den Leuchteneinheiten ausgehendes
Licht einen divergierenden Strahl bildet. Alternativ hat der Strahl
einen Fokus, der nicht punktförmig ist, sondern beispielsweise
eine maximale Ausdehnung von mehr als 3 cm hat. Dabei wird unter dem
Fokus der Bereich verstanden, in dem die Beleuchtungsstärke
mindestens 50% der maximalen Beleuchtungsstärke der Dentalleuchte
aufweist. Dieser Fokus kann auch zwischen der Arbeitsebene und der
Montageebene liegen.
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Unter
einem Blendschutz wird insbesondere jegliche Vorrichtung verstanden,
die einen Lichtstrahl von der Leuchtdiode so abschattet, dass ein
mit der Dentalleuchte beleuchteter Patient nicht geblendet wird.
Das heißt insbesondere, dass kein Lichtstrahl die Dentalleuchte
verlässt, der nicht zumindest einmal reflektiert wurde.
Die Zylinderlinsen dienen zum Erzeugen eines elliptischen Leuchtfelds,
wie es von gängigen Normen für Dentalleuchten
gefordert wird.
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Bevorzugt
besitzt jede Leuchteneinheit einen zwischen dem Leuchtfeld und der
Leuchtdiode angeordneten Blendschutz. Es kann sich hierbei um einen Stempel
handeln, der so angeordnet ist, dass alle Lichtstrahlen von der
Leuchtdiode auf ihn auftreffen, die andernfalls die Leuchteneinheit
ohne Reflexion an dem Reflektor verlassen würden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich zumindest
zwei der Leuchteneinheiten bzw. Leuchtdioden hinsichtlich eines
Farbspektrums des abgestrahlten Lichts. Beispielsweise haben die
zumindest zwei Leuchteneinheiten bzw. Leuchtdioden unterschiedliche
Lichtfarben. Besonders bevorzugt besitzt die Dentalleuchte eine
Farbsteuerung oder -regelung zum Ansteuern der Leuchtdioden, so
dass sich im gemeinsamen Leuchtfeld ein vorgebbares Farbspektrum
ergibt. Dazu kann die Farbregelung einen Sensor umfassen, der das
Farbspektrum, die Farbe und/oder die Lichtintensität des Lichts
in dem gemeinsamen Leuchtfeld erfasst. Günstig ist es,
wenn Leuchteneinheiten gleicher Lichtfarbe einander bezüglich
des gemeinsamen Leuchtfelds gegenüber angeordnet sind.
In diesem Fall führt ein Abschatten der einen Leuchteneinheit nicht
zu einem vollständigen Abschatten allen Lichts der entsprechenden
Lichtfarbe.
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Besonders
bevorzugt ist die Leuchtdiode zum Einstellen eines Abstands des
Leuchtfelds von der Dentalleuchte und/oder einer Größe
des Leuchtfelds in ihrem Abstand vom Reflektor verstellbar. Es ist
dadurch möglich, zunächst die Dentalleuchte zu positionieren
und danach das Leuchtfeld so einzustellen, dass der Patient optimal
beleuchtet wird.
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Bevorzugt
haben die einzelnen Leuchteneinheiten einen Abstand von mehr als
3 cm voneinander. Das läuft dem Wunsch nach einer besonders kompakten
Bauform zwar zuwider, verhindert aber besonders effektiv, dass auf
dem zu beleuchtenden Objekt ein Kernschatten entsteht. Bevorzugt
beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Leuchteneinheiten
weniger als 15 cm.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Dentalleuchte einen Träger
besitzt, an dem zumindest ein Teil der Leuchteneinheiten montiert
sind. Dieser Träger kann beispielsweise so ausgebildet
sein, dass die Leuchteneinheiten relativ zueinander positionierbar sind.
Beispielsweise ist es möglich, die Leuchteneinheiten in
einer Zeile anzuordnen. Dann kann der Träger, beispielsweise
kreisbogenförmig, gebogen sein und die Beleuchtungseinheiten
in Form einer Schiene führen, so dass der Abstand der Leuchteneinheiten
untereinander so einstellbar ist, während das gemeinsame
Leuchtfeld erhalten bleibt.
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Die
Leuchteneinheiten können zudem auf einem Kreis oder auf
einem Oval angeordnet werden. Beispielsweise kann der Kreis einen
Durchmesser von mehr als 5 cm haben. Bevorzugt ist der Durchmesser
des Kreises kleiner als 30 cm.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich zumindest
zwei Leuchtdioden in der Farbe des Lichts, das sie abstrahlen. Alternativ oder
additiv ist zumindest eine der Leuchtdioden eine Mehrfarben-Leuchtdiode,
bei der die Lichtfarbe einstellbar ist. Dadurch können
die Farbtemperatur und die Farbwiedergabe geregelt oder gesteuert
werden.
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Es
ist günstig, wenn die Leuchteneinheiten alle an einem gemeinsamen
Halter angeordnet sind. Dieser gemeinsame Halter kann beispielsweise über eine
aktive Kühlvorrichtung wie einen Lüfter verfügen.
Alternativ und additiv umfasst der Halter eine passive Kühleinrichtung,
beispielsweise Kühlrippen oder Heatpipes.
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Im
Folgenden wird ein exemplarisches Ausführungsbeispiel anhand
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt
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1 einen
Querschnitt durch eine Leuchteneinheit einer erfindungsgemäßen
Dentalleuchte,
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2 eine
schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Dentalleuchte
und
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3 eine
Leuchteneinheit nach dem Stand der Technik.
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1 zeigt
eine Leuchteneinheit 10 mit einer Leuchtdiode 12,
die eine Abstrahlrichtung R hat. Die Leuchteneinheit 10 umfasst
zudem einen Reflektor 14 in Form eines innen verspiegelten
Hohl-Parabolreflektors, der angeordnet ist zum Reflektieren von Lichtstrahlen 16.1, 16.2,
... von der Leuchtdiode 12, die einen elliptischen Lichtkegel
bilden, dessen Längsachse die Abstrahlrichtung R ist.
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Die
Lichtstrahlen 16 fallen unter einem Einstellwinkel α von über
5° auf den Reflektor 14 und werden von einer Zylinderlinse 18 zur
Abstrahlrichtung R hin gelenkt.
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Die
Leuchteneinheit 10 umfasst zudem einen Blendschutz 20 in
Form eines Stempels, der in Abstrahlrichtung R vor der Leuchtdiode 12 so
angeordnet ist, dass kein direkter Lichtstrahl von der Leuchtdiode
zur Zylinderlinse 18 gelangt. In anderen Worten sind alle
Lichtstrahlen, die die Leuchteneinheit 10 verlassen, genau
einmal reflektiert worden.
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Der
Reflektor 14, der Blendschutz 20 und die Zylinderlinse 18 sind
Teil eines Kopfes 22. Die Leuchtdiode 12 ist über
eine nicht eingezeichnete Verstellvorrichtung relativ zum Reflektor 14 in
Bezug auf die Abstrahlrichtung R bewegbar. Dadurch ist die Leuchtfeldgröße
im Abstand A einstellbar.
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Im
Abstand A hat ein Lichtstrahl bzw. Lichtkegel 26 der Leuchteneinheit 10 einen
Durchmesser D. Ein Reflektordurchmesser DReflektor des
Reflektors 14 beträgt beispielsweise mehr als
2 cm und weniger als 10 cm. Der Begriff Lichtkegel wird hier auch
für nicht im mathematischen Sinn kegelförmige
Lichtfelder verwendet. So hat der Lichtkegel 26 in einer
Arbeitsebene E einen ellipsenförmigen Querschnitt mit einer
Hauptachse H1 und einer Nebenachse N1. Die Nebenachse N1 kann
auch als zweite Hauptachse neben der ersten Hauptachse H1 bezeichnet werden. Es ist nicht notwendig,
dass der Lichtkegel 26 einen Bereich minimalen Durchmessers
hat, der in 1 mit F gekennzeichnet ist.
Günstig ist es, wenn der Lichtkegel divergiert.
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2 zeigt
eine Dentalleuchte 28, die eine Vielzahl von Leuchteneinheiten,
im vorliegenden Fall sechs baugleiche Leuchteneinheiten 10.1,
..., 10.6 umfasst. Die Leuchteneinheiten 10 sind
in einer Ebene auf einem Oval O angeordnet und besitzen alle ein
gemeinsames Leuchtfeld 24 mit dem maximalen Durchmesser
D. Alle Leuchteneinheiten 10.i geben Lichtkegel 26.i (i
= 1, 2, ...) ab, die in der Arbeitsebene E den gleichen Querschnitt
und damit die gleiche Hauptachse H und Nebenachse (bzw. zweite Hauptachse)
N haben. Die Leuchteneinheiten 10 sind so angeordnet sind,
dass die Hauptachsen H1, H2,
H3, ..., H6, der
elliptischen Leuchtfelder 24 aller Leuchteneinheiten 10.1, 10.2, 10.3,
..., 10.6 im gemeinsamen Leuchtfeld 24 mit dessen
Hauptachse H zusammenfallen. Analog fallen alle Nebenachsen der
Leuchtfelder aller Leuchteneinheiten mit der Nebenachse N des gemeinsamen
Leuchtfelds 24 zusammen.
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Es
ist möglich, dass die Leuchteneinheiten 10 auf
dem Oval O verschieblich angeordnet sind. Dazu ist das Oval O beispielsweise
durch eine oval gebogene Schiene gebildet. Das Oval kann ein Kreis sein.
Das hat den Vorteil, dass bei einem Verschieben einer Leuchteneinheit 10 das
gemeinsame Leuchtfeld 24 unverändert bleibt.
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Die
Dentalleuchte 10 besitzt zudem eine Farbregelung 28 zum
Ansteuern der Leuchtdioden 12 der Leuchteneinheiten 10,
so dass sich im gemeinsamen Leuchtfeld 24 ein vorgebbares
Farbspektrum ergibt.
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3 zeigt
eine Leuchteneinheit nach dem Stand der Technik. Es ist zu sehen,
dass ein Einfallswinkel α zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 16.1 und
einer Normalen N größer ist als 45°.
Dadurch ist auch ein Ausfallswinkel, der genauso groß ist
wie der Einfallswinkel, größer als 45°. 1 zeigt
hingegen, dass der Einfallswinkel für die Leuchteneinheit
für eine erfindungsgemäße Dentalleuchte
kleiner ist als 45°, beispielsweise kleiner als 30°.
Durch diese kleinen Winkel bauen die Leuchteneinheiten 10 und
damit die Dentalleuchte 28 klein. Es entfällt
zudem ein großer und damit aufwändiger Reflektor.
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Es
ist möglich, dass alle Leuchtdioden 12 auf einer
gemeinsamen Platine zur elektrischen Beschaltung und/oder zur Wärmeableitung
angeordnet sind. Alternativ besitzt jede Leuchtdiode 12 eine
eigene zugeordnete Platine.
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- 10
- Leuchteneinheit
- 12
- Leuchtdiode
- 14
- Reflektor
- 16
- Lichtstrahl
- 18
- Zylinderlinse
- 20
- Blendschutz
- 22
- Kopf
- 24
- Leuchtfeld
- 26
- Lichtkegel
- 28
- Farbregelung
- R
- Abstrahlrichtung
- A
- Abstand
- D
- Durchmesser
des Leuchtfeldes
- DReflektor
- Reflektordurchmesser
- E
- Arbeitsebene
- H
- Hauptachse
- N
- Nebenachse
- O
- Oval
- α
- Einfallswinkel
- N
- Normale
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2008/0025013
A1 [0002]