DE2841112A1

DE2841112A1 - Handgefuehrtes optisches bestrahlungsgeraet

Info

Publication number: DE2841112A1
Application number: DE19782841112
Authority: DE
Inventors: Vincent Jaeger; Albert Dipl Phys Kreitmair; Guenther Dipl Phys Dr Nath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2841112C2

Description

Handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät dieser Art ist aus der DE-OS 26 07 249 bekannt. Bei diesem und anderen bekannten Bestrahlungsgeräten, die in erster Linie für die Härtung oder Polymerisation von Dentalkunststoffmassen durch relativ kurzwellige optische Strahlung bestimmt sind, ist das Innengehäuse, welches den Raum zwischen dem Hohlspiegel der Lampe und dem Lichteintrittsende des Lichtleiters bzw. der Lichteintrittsseite einer dem Lichteintrittsende des Lichtleiters vorgeschalteten optischen Filteranordnung umgibt und als Strahlungsabschirmung dient, zwar im wesentlichen lichtdicht, nicht jedoch staubdicht ausgebildet, da dieser Raum durch Kühlluftöffnungen in der Wand des Innengehäuses mit dem äußeren des Innengehäuses kommuniziert. Durch solche öffnungen können Staub und andere Verunreinigungen in den genannten Raum im Innengehäuse eindringen und den Hohlspiegel der Lampe sowie die Filter verunreinigen, was die optische Leistung des Gerätes beeinträchtigt und gegebenenfalls auch zu einer Erhöhung der thermischen Belastung des Hohlspiegels und der Filter führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät der eingangs genannnten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Gefahr von Verschmutzungen sowie die thermische Belastung der optischen Bauteile dieses Gerätes verringert wird, und gleichzeitig ein gedrängter, raumsparender Aufbau gewährleistet ist, der kleine Außenabmessungen des Gerätes gestattet.
Diese Aufgabe wird bei einem handgeführten optischen Bestrahlungsgerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bestrahlungsgerätes sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem Bestrahlungsgerät gemäß der Erfindung können die inneren optischen Bauelemente nicht verschmutzen, da sie in eine staubdichte Kammer eingeschlossen sind. Dadurch, daß das Innengehäuse sehr effektiv gekühlt wird, liegen die Temperaturen, die die verschiedenen optischen Bauteile beim Betrieb dieses Gerätes annehmen, ganz wesentlich unterhalb der Temperaturen, die bei den bekannten Geräten dieser Art auftreten.
Man kann daher auch bei Verwendung von kommerziellen Filmprojektionslampen mit Kaltlichtreflektor, der auch relativ langwelliges sichtbares Licht, das für die Polymerisation nicht benötigt wird, reflektiert, niedrige Betriebstemperaturen erreichen und kleine Abmessungen einhalten. Die Gefahr eines Filterbruches des Abblätterns von Filter- oder Reflexionsschichten durch übermäßige thermische Belastung wird ganz erheblich herabgesetzt.
Gewisse Weiterbildungen der Erfindung zeichnen sich durch eine besonders einfache mechanische Halterung des Innengehäuses aus.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Handgeführten optischen Bestrahlungsgerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ohne Lichtleiter, dabei ist die Lage einiger innerer Bauteile skizziert dargestellt; Fig. 2 ein etwas vereinfachter Axialschnitt des Bestrahlungsgerätes gemäß Fig. 1 und Fig. 3 eine Draufsicht auf das hintere Ende eines Innengehäuses des Bestrahlungsgerätes gemäß Fig. 1 und 2.
Das in der Zeichnung dargestellte Bestrahlungsgerät hat ein Außengehäuse 10 a us Kunststoff, wie PTFE oder Polykarbonat, der vorzugsweise rot oder schwarz eingefärbt ist. Am hinteren Ende des Außengehäuses 10 befindet sich eine lösbare Abschlußkappe 12 und seitlich am Außengehäuse 10 setzt ein Griffteil 14 an, in dem sich ein nicht dargestelltes Gebläse befindet, das Kühl luft durch einen Kühllufteinlaß im Außengehäuse 10 ansaugt, die zur Kühlung des Inneren des Gerätes dient. Im Außengehäuse 10 befindet sich ein vorzugsweise aus Aluminiumdruckguß bestehendes Innengehäuse 16, das einen im wesentlichen zylindrischen hinteren Teil 18 und einen sich nach vorne verjüngenden, im wesentlichen konischen Teil 20 enthält. Die Innenwand des Innengehäuses 16 bildet eine Stufe 22, die als Anlage für einen vorderen Rand eines als Kaltlichtreflektor ausgebildeten HohlspiegeTs 24 einer Halogenlampe 26 dient. Der Hohlspiegel und die Halogenlampe 26 werden vorzugsweise durch eine handelsübliche Niedervolt-Kinoprojektionslampe mit Kaltlichtreflektor und Nennleistung von über 75 Watt, vorzugsweise 100 Watt, und einem Spiegelaußendurchmesser von etwa 35 mm gebildet.
Das vordere Ende des Innengehäuses 16 geht in einen rohrförmigen integralen Ansatz 28 über, der innen eine Schulter 30 bildet, die als Anlage für eine Filteranordnung aus einem IR-absorbierenden Filter 32 (KG-Filter) und einem Blaufilter 34 (BG-Filter) bestehen kann und durch einen Sprengring 36 gehaltert ist. Am vorderen Ende weist der Ansatz ein Außengewinde 38 auf, auf das eine Schraubmuffe 40 aus Kunststoff aufschraubbar ist, die zur lösbaren Halterung eines üblichen Quarzstab-Lichtleiters 42 dient, der in einer Metallhülse 44 befestigt ist, die einen ringförmigen Bund 46 hat.
An die Außenseite des Außengehäuses sind Kühlrippen 48 angeformt.
Die Kühl rippen 48 haben im Bereich des zylindrischen Teiles 18 des Außengehäuses eine verhältnismäßig geringe radiale Höhe. Im Bereich des konischen Teiles 20 nimmt die radiale Höhe der Kühl rippen stark zu, so daß für den thermisch am stärksten belasteten konischen Teil 20 des Innengehäuses eine große Kühlfläche zur Verfügung steht. Die radial hohen Teile der Kühl rippen erstrecken sich auch noch über den die Filteranordnung 32,34 enthaltenden Teil des rohrförmigen Ansatzes 28, so daß auch dieser mit einer großen Kühl fläche in Verbindung steht.
Das Außengehäuse 10 hat vorzugsweise nur an der vorderen Stirnseite einen Lufteintritt, z.B. eine große kreisförmige Lufteintrittsöffnung 50, so daß die ganze Kühl luft an den großflächigen vorderen Teilen der Kühl rippen 48 vorbeistreichen muß.
Ein vorderer Teil 52 der Außenränder der Kühl rippen 48 liegt an der Innenwand des Außengehäuses 10 an und dient zur Halterung und Zentrierung des Innengehäuses mit den Kühl rippen im Außengehäuse. Etwa auf der axialen Höhe der Filteranordnung 32,34 trennen sich die Außenränder der Kühl rippen von der Innenwanddes Außengehäuses 10, so daß ein schmaler Zwischenraum 54 entsteht und ein direkter Wärmeübergang zwischen den Kühlrippen und dem Außengehäuse nicht mehr möglich ist. Dort wo die Kühlrippen am Außengehäuse anliegen, sind sie stark gekühlt und stehen sie innen mit dem relativ dünnwandigen und thermisch wenig belasteten Ansatz 28 in Verbindung, so daß sie dort kühl sind und keine Gefahr einer übermäßigen Erhitzung des Außengehäuses besteht.
Durch die beschriebene Anordnung bleiben auch der mit dem Gewinde versehene vordere Teil des Ansatzes 28, der Lichtleiter und die Dberwurfmutter 40 kühl, so daß keine Verbrennungsgefahr bei Berührung des Außengehäuses besteht. Die Kühl rippen 48 haben ihre größte Fläche im Bereich des Brennpunktes des Hohlspiegels 24. Der Raum 56 im Innengehäuse, der von dem konischen Teil 20, dem Hohlspiegel 24 und dem Filter 32 begrenzt wird, ist völlig abgeschlossen, so daß kein Staub eindringen kann, und daher auch die nicht dargestellte "Kaltlicht"-Reflexionsschicht des Hohlspiegels 24 und die Lichteintrittsfläche der Filteranordnung nicht verschmutzen können. Der vordere Rand 24 des Reflektors kann am Absatz 22 direkt anliegen, was im allgemeinen für eine staubdichte Abdichtung genügt. Es kann jedoch auch ein poröser Zwischenring 58 vorgesehen sein, der als Staubfilter wirkt und einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum 56 und der Umgebung zuläßt.
Das Innengehäuse 16 reicht vorzugsweise einstückig ein erhebliches Stück nach hinten, vorzugsweise über den ganzen axialen Bereich des Hohlspiegels 24 und vorzugsweise noch darüber hinaus, so daß die vom Hohlspiegel 24 durchgelassene IR-Strahlung abgefangen und über die Kühlrippen an die Kühlluft abgeführt wird. Alternativ kann auch der hintere Teil des Außengehäuses IR-strahlungsdurchlässig, für sichtbare Strahlung jedoch undurchlässig ausgebildet sein, wie es in der DE-OS 25 11 037 erläutert ist. Im oberen Ende des Griffteiles 14 kann vorne eine Zwischenwand 60 vorgesehen sein, die ein direktes Abströmen der durch die öffnung 50 angesaugten Kühl luft in das Griffstück verhindert und gewährleistet, und daß sich die Kühlluftströmung einigermaßen gleichmäßig auf den Umfang des Innengehäuses verteilt. Diese gleichmäßige Verteilung wird auch durch Ausnehmungen 62 am hinteren Ende des Innengehäuses 16 erreicht, die einen Weg geringen Luftwiderstandes zwischen dem hinteren Ende der Kühl rippen und dem Lufteinlaß des Griffstückes 16 bilden. Am hinteren Ende des Innengehäuses 16 bilden die zwischen den Ausnehmungen 62 vorspringenden Kühl rippen krallenartige Vorsprünge 64, die zur Verriegelung und Halterung einer hinteren Abschlußkappe 66 des Innengehäuses dienen.
Zwischen der Abschlußkappe 66 und einer Lampenfassung 68 befindet sich eine Druckfeder 70, die die Abschlußkappe 66 nach hinten und die Lampe mit dem Reflektor nach vorne gegen den Absatz 22 drückt. Das Innengehäuse 16 mit der Kappe 66 wird seinerseits durch einen zapfenförmigen Vorsprung 72, der von der Innenseite der Gehäusekappe 12 vorspringt, in das vordere Ende des Außengehäuses 10 gedrückt.
Für die Polymerisation von moderneren Dentalkuststoffmassen wird die Strahlung zwischen etwa 400 und 500 nm, insbesondere eine Strahlung von 450 nm benötigt. Die Reflexionsschicht des Hohlspiegels 24 braucht also im Prinzip nur in diesem Bereich reflektieren. Da handelsübliche Kaltlicht-Projektionslampen jedoch viel billiger sind als Lampen mit einer im eigentlichen Nutzstrahlungsbereich reflektierenden dielektrischen Mehrfachschicht, wird beim vorliegenden Bestrahlungsgerät vorzugsweise eine solche handelsübliche Lampe verwendet, was ohne weiteres möglich ist, da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Innengehäuses auch dann keine Oberhitzung und Beschädigung der optischen Bauteile eintritt, wenn die langwellige sichtbare Strahlung im Gerät absorbiert wird. Dadurch, daß das Innengehäuse mit den Kühl rippen und mit den über den Hohlspiegel nach hinten hinausreichenden Teil sowie dem rohrfömrigen Ansatz, die die Filter aufnimmt, einstückig ausgebildet ist, sind niedrige Wärmeübergangswiderstände und damit eine gute Wärmeverteilung und effektive Kühlwirkung gewährleistet. Zur effektiven Kühlung trägt auch besonders die Tatsache bei, daß die gesamt Kühl luft an dem vorderen, thermisch am höchsten belasteten Teil des Innengehäuses vorbeistreichen muß, da das Außengehäuse 10 bei der bevorzugten Ausführungsform nur vorne einen Kühllufteintritt aufweist.
Der den Hohlspiegel 24 umgebende hintere Teil 18 des Innengehäuses 16 kann in der Nähe des Absatzes 22 mit Durchbrüchen 74 versehen sein, um die Kühlung der Lampe und des hinteren Teiles des Innengehäuses zu verbessern.
Anstatt der beispielsweise dargestellten acht symmetrisch angeordneten Kühl rippen 48 können im Bedarfsfalle selbstverständlich auch mehr oder weniger Kühlrippen vorgesehen sein, und die Anordnung der Kühl rippen braucht auch nicht symmetrisch zu sein, sondern kann beispielsweise der erforderlichen Kühl leistung angepaßt werden.
Das Griffteil 14 braucht nicht seitlich am Außengehäuse 10 ansetzen, sondern kann auch eine hintere axiale Verlängerung des Außengehäuses 10 bilden.
Wenn nur auf eine effektive Kühlung des Innengehäuses und eine niedrige Betriebstemperatur bei kleinen Abmessungen des Gerätes, nicht jedoch auf die Staubdichtigkeit wertgelegt wird, kann man das beschrieben Ausführungsbeispiel ferner dadurch abwandeln, daß man auch in dem den Raum 56 umgebenden Teil des Innengehäuses einen oder mehrere Durchbrüche vorsieht. Mit den Kühl rippen allein läßt sich infolge der niedrigeren Temperaturen nämlich auch schon ein beträchtlicher Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik erzielen. Bevorzugt wird jedoch ein Innengehäuse, das den Raum 56 staubdicht abschließt.

Claims

Handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät Ansprüche s Handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät, insbesondere zur Strahlungshärtung von Dentalkunststoffmasse, mit einem Außengehäuse, einer in diesem angeordneten Halogenlampe, einem der Lampe zugeordneten Hohlspiegel, der einen kurzwelligeren Nutzanteil der Strahlung der Lampe reflektiert und fokussiert, einen langwelilgerenAnteil dagegen durchläßt, einer in ein Vorderteil des Außengehäuses reichenden Lichtleiteranordnung, deren Lichteintrittsende die fokussierte Strahlung aufnimmt, einem Innengehäuse, das den Raum zwischen einem vorderen Rand des Hohlspiegels und dem Lichteintrittsende des Lichtleiters lichtdicht umgibt, und einem Gebläse, das durch einen Lufteinlaß des Außengehäuses Kühlluft in dieses ansaugt, die am Innengehäuse vorbeistreicht und dieses kühlt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Raum (56) des Innengehäuses zwischen dem hohlspiegel (24) und dem Lichteintrittsende der Lichtleiteranordnung (32,34,42) staubdicht abgeschlossen ist und daß das Innengehäuse (16) außen mit Kühl rippen (48) versehen ist.
2. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (16) ein einstückiges Teil aus gut wärneleitfähigem Material enthält, das in Achsrichtung gerechnet vom Lichteintrittsende der Lichtleiteranordnung (32,34, 42) über den Hohlspiegel (24) hinaus nach hinten reicht.
3. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den genannten Raum (56) umgebende Teil (20) des Innengehäuses sich nach vorne näherungsweise konisch verjüngt und vorne einen rohrförmigen Ansatz (28) aufweist, der das Lichteintrittsende der Lichtleiteranordnung aufnimmt.
4. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung optische Absorptionsfilter (32,34), die in dem rohrförmigen Ansatz (28) gehaltert sind, und einen stabförmigen Lichtleiter (42) enthält, der lösbar und drehbar am rohrfönnigen Ansatz (28) befestigt ist und ein bei den Filtern angeordnetes Lichteintrittsende aufweist, das radial von der Innenwand des rohrförmigen Ansatzes beabstandet ist.
5. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (28) einen an das Innengehäuse angrenzenden ersten Teil, der die optischen Filter (32,34) enthält und außen mit Kühl rippen (48) versehen ist, sowie einen auf diesen folgenden vorderen zweiten Teil aufweist, an dem der Lichtleiter (42) lösbar befestigt ist.
6.Bestrahlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder der Kühl rippen (48) auf einer Rotationsfläche liegen, die in einem hinteren Teil des Außengehäuses (10) im wesentlichen zylindrisch und in einem vorderen Teil im wesentlichen konisch ist.
7. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsfläche im vorderen Teil einen vorderen Abschnitt (52), der der Form eines vorderen Teiles der Innenfläche des Außengehäuses angepaßt ist, der die Kühl rippen anliegen, und einen zwischen diesem und dem zylindrischen Teil gelegenen zweiten Abschnitt, in dem die Außenränder der Kühl rippen (48) im Abstand von der Innenwand des Außengehäuses (10) verlaufen, enthält.
8. Bestrahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Innengehäuses (16) mit einer lösbaren Kappe (66) versehen ist und Ausnehmungen (62) aufweist, durch die ein hinter dem Hohlspiegel (24) befindlicher Teil des vom Innengehäuse umschlossenen Raumes mit dem Inneren des Außengehäuses in Verbindung steht,
9. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß die Ausnehmungen (62) durch Zwischenräume zwischen axialen Vorsprüngen (64) der Kühl rippen (48) gebildet sind.
10. Bestrahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenlampe eine handelsübliche Niedervolt-Projektionslampe mit Kaltlichtreflektor, einer Nennleistung von mindestens 50 Watt, vorzugsweise 100 Watt, und einem Spiegeldurchmesser von 35 mm ist.
11. Bestrahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (10) nur am lichtleiterseitigen vorderen Ende einen Kühllufteintritt (50) aufweist.
12. Handgeführtes optisches Bestrahlungsgerät, insbesondere zur Strahlungshärtung von Dentalkunststoffmasse, mit einem Außengehäuse, einer in diesem angeordneten Halogenlampe, einem der Lampe zugeordneten, Nutzstahlung selektiv reflektierenden Hohlspiegel, einer in einen vorderen Teil des Außengehäuses reichenden Lichtleiteranordnung, deren Eintrittsende die vom Hohlspiegel reflektierte und fokussierte Stahlung aufnimmt, einem Innengehäuse, das den Raum zwischen einem vorderen Rand des Hohlspiegels und dem Lichteintrittsende der Lichtleiteranordnung lichtdicht umgibt, und einem Gebläse, das durch einen Lufteinlaß des Außengehäuses Kühlluft ansaugt und am Innengehäuse vorbei fördert, um dieses zu kühlen, d a d u r c ii g e k e n n z e i c h n e t, daß das Innengehäuse (16) mit Kühl rippen (48) versehen ist.