ITMI20060770A1 - Dispositivo di illuminazione, in particolare per l'uso in una lampada dentale - Google Patents

Description

Titolo: "Dispositivo di illuminazione, in particolare per l'uso in una lampada dentale"

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di illuminazione, in particolare per l'uso in una lampada dentale.

In molti settori di attività in cui è richiesta una particolare precisione di intervento diretto su persone o cose è opportuno poter fare uso di una fonte di illuminazione dedicata, che permetta di vedere più chiaramente l'oggetto su cui si sta intervenendo.

In particolare, in campo dentistico è necessario illuminare il cavo orale del paziente con una apposita lampada, generalmente applicata all'estremità di un braccio articolato, a sua volta ancorato ad una struttura fissa, detta lampada potendo essere spostata in modo da dirigere il fascio luminoso da essa emesso nel punto desiderato. In particolare, il braccio mobile può essere fissato al corpo di un'apparecchiatura odontoiatrica più complessa, oppure direttamente ad una parete. In alcuni casi particolari, poi, è possibile realizzare dei dispositivi illuminanti di dimensioni opportunamente ridotte, che possono essere direttamente indossati dal dentista.

Questo tipo di lampade deve rispettare una serie di requisiti, che rispondono a diverse necessità.

Una prima esigenza delle lampade dentali è quella della concentrazione del fascio luminoso, ed è dovuta alla necessità di illuminare nella maniera migliore possibile il cavo orale del paziente, senza infastidirne gli occhi.

Un secondo requisito delle lampade dentali è quello di fornire una radiazione luminosa che possieda le caratteristiche di una luce bianca e, più in particolare che abbia preferibilmente le seguenti coordinate tricromatiche dei 4 punti estremi:

1. x = 0,310; y - 0,369;

2. x = 0,316; y = 0,322;

3. x = 0,414; y = 0,428;

4. x = 0,396; y = 0,377;

con un grado di resa cromatica elevato (Color rendering index: Ra > 85).

Infatti, la radiazione luminosa non deve alterare la percezione del colore della superficie dei denti di un paziente da parte del dentista, perché altrimenti potrebbe compromettere la scelta del colore di un'eventuale protesi dentale o della malta cementizia necessaria per un'eventuale otturazione.

Inoltre, la componente infrarossa della radiazione luminosa emessa deve essere bassa, con densità di potenza E < 350 W/m<2>sul piano di lavoro, per evitare il riscaldamento del corpo del paziente.

Non solo, ma la radiazione luminosa delle lampade dentali deve al tempo stesso essere priva di componenti ultraviolette, ovvero di radiazioni con lunghezze d'onda nel campo lOnm - 280nm (UV-C), 280nm - 315nm (UV-B), 315 - 400 nm (UV-A), che non sarebbero salutari per il paziente.

Infine, in considerazione del fatto che le malte cementizie più recenti sono spesso ottenute da formulazioni a base polimerica comprendenti composti indurenti ad attivazione ottica, generalmente tramite radiazioni nella banda del blu, la radiazione luminosa deve avere una bassa emissione nel campo di lunghezza d'onda da 400 nm a 500nm per evitare la polimerizzazione della malta.

Per raggiungere questi scopi sono state sviluppate secondo la tecnica nota, WO-A-02/06723, delle lampade dentali comprendenti una pluralità di sorgenti luminose, in particolare una pluralità di sorgenti luminose a LED (diodi ad emissione di luce), in combinazione con dispositivi ottici, come ad esempio un numero corrispondente di lenti opportunamente sagomate, disposte tra la sorgente luminosa e la superficie dell'oggetto da illuminare, nel seguito denominata anche superficie di lavoro, oppure una superficie riflettente opportunamente incurvata, discosta dal lato opposto della pluralità di sorgenti luminose rispetto alla superficie di lavoro. Infatti, se da un lato, scegliendo i materiali opportuni, è possibile ottenere delle sorgenti luminose a LED che emettono delle radiazioni luminose aventi una ben definita frequenza e lunghezza d'onda, e conseguentemente opportunamente totalmente prive di componenti di radiazione nel campo dell'infrarosso o dell'ultravioletto, dall'altro le lenti sagomate o la superficie riflettente sono in grado di far convergere la luce emessa da tutte queste sorgenti luminose a LED in un'area ben definita, che comprende la superficie di lavoro.

Soluzioni simili a quella di WO-A-02/06723 sono state descritte anche in WO-A-01/18445 e in US-A-5,722,762, che si riferiscono in particolare a dispositivi di illuminazione che sono indossabili dal dentista alla maniera di un paio di occhiali e che comprendono una pluralità di sorgenti luminose, le cui radiazioni emittenti sono concentrate sulla superficie di lavoro attraverso la combinazione con opportuni dispositivi ottici.

Le soluzioni secondo la tecnica nota presentano però una serie di limitazioni che ne rendono l'utilizzo non ottimale.

Infatti, nessuna delle soluzioni note permette di concentrare la radiazione emessa dalle sorgenti luminose in maniera veramente ottimale, essendo sempre presente una certa percentuale della radiazione emessa che sfugge alle ottiche che dovrebbero garantirne la concentrazione in un'area definita.

Scopo generale della presente invenzione è quello di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.

Altro scopo è quello di fornire un dispositivo di illuminazione in grado di definire forma e dimensione della macchia di luce ottenibile sulla superficie di lavoro.

Inoltre, secondo l'invenzione, è fornito Un dispositivo di illuminazione che permette di limitare sia il peso complessivo sia le esigenze di raffreddamento della lampada dentale.

In vista degli scopi suddetti, secondo la presente invenzione, si è pensato di realizzare uh dispositivo di illuminazione, in particolare per l'uso in una lampada dentale, avente le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione ed i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione seguente, riferita ai disegni allegati, che mostrano un dispositivo di illuminazione, in particolare per l'uso in una lampada dentale, realizzato secondo i principi innovativi dell'invenzione stessa.

Nei disegni:

la figura 1 mostra una vista schematica in prospettiva di una forma preferita di realizzazione del dispositivo di illuminazione della presente invenzione; e

- la figura 2 è una vista schematica in pianta del dispositivo di illuminazione della figura 1.

Con riferimento ai disegni, il dispositivo di illuminazione in oggetto è complessivamente indicato con 10, e nell'esempio illustrato, secondo la presente invenzione, comprende una coppia di LED di potenza 11, a ciascuno dei quali sono associati un gruppo di collimazione primario 12 e un riflettore secondario 13. I due LED 11 sono inoltre alloggiati su uno stesso dissipatore 14,

II dispositivo di illuminazione è simmetrico rispetto ad un asse, indicato con Z in un sistema di riferimento cartesiano mostrato nelle figure.

I gruppi di collimazione primari 12 hanno il compito di far convergere la radiazione luminosa proveniente dai due LED 11 in due rispettivi coni, i cui vertici convergono nel primo fuoco di un ellissoide, e le cui superfici intersecano la superficie di detto ellissoide definendo due zone in corrispondenza delle quali sono disposti detti riflettori secondari 13. Questa disposizione ottica permette di definire un'immagine virtuale della zona di emissione di ciascun LED, posizionata in corrispondenza del primo fuoco dell'ellissoide. In questo modo, sfruttando le proprietà ottiche dell'ellissoide, secondo cui fissando una sorgente luminosa puntiforme nel primo fuoco di un ellissoide, allora la sua riflessione passa per il secondo fuoco, il sistema ottico secondo la presente invenzione, pur essendo costituito da una sorgente luminosa non puntiforme, permette di ottenere la concentrazione del fascio di luce emesso dalle sorgenti luminose in un'area limitata in prossimità del secondo fuoco.

In particolare, poi, ogni riflettore 13 è realizzato componendo insieme una pluralità di faccette. Ognuna di queste faccette proietta l'immagine virtuale sfruttando le proprietà ottiche dell'elissoide, anche se la superficie dei riflettori non è perfettamente coincidente con quella dell'ellissoide. Di conseguenza, la proiezione dei fasci luminosi provenienti dai LED non passa perfettamente per il secondo fuoco, ma si ottiene comunque una concentrazione del fascio.

Questo schema permette quindi di impiegare due o più sorgenti luminose, disposte ad una certa distanza tra loro, simmetricamente rispetto all'asse Z, e conseguentemente ad una certa distanza da detto asse Z, come se si trovassero invece su di esso. L'asse Z costituisce quindi l'asse ottico del dispositivo di illuminazione 10 nel suo complesso, coincidendo con quello che sarebbe l'asse ottico di un riflettore unico a curvatura ellittica utilizzato al posto dei due riflettori secondari 13 del dispositivo di illuminazione 10 come mostrato secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione. Posizionando il piano di lavoro tra il primo e il secondo fuoco dell'ellissoide, si riesce a concentrare in modo semplice il flusso luminoso e ad ottenere un'immagine luminosa secondo le specifiche necessità precedentemente definite.

Una ulteriore conseguenza di questa disposizione dei componenti del dispositivo di illuminazione 10 secondo la presente invenzione è quella di permettere di mantenere la focalizzazione rispetto al riflettore muovendo il gruppo costituito dalle due sorgenti luminose a LED 11 e dai corrispondenti gruppi di collimazione primari 12 lungo l'asse Z, definendo forma e dimensione della macchia luminosa sulla superficie di lavoro.

Con riferimento in particolare alla figura 2, le sorgenti luminose a LED 11 sono alloggiate sullo stesso dissipatore 14, opportunamente dotato di alette 15 per aumentare la superficie di dissipazione.

Il materiale dei LED è opportunamente scelto tra quelli che emettono una radiazione luminosa nell'ambito delle coordinate tricromatiche di riferimento.

Infine, il dispositivo di illuminazione 10 sarà installato all'interno di un corpo scatolare che può comprendere o meno uno schermo in corrispondenza dell'area attraversata dal fascio luminoso emesso dai riflettori secondari 13.

Il tutto sarà poi installato all'estremità libera di un braccio mobile assicurato ad un'apparecchiatura odontoiatrica o ad una parete.

Da quanto sopra descritto con riferimento alle figure, appare evidente come un dispositivo di illuminazione secondo l'invenzione sia particolarmente utile e vantaggioso. E' così conseguito lo scopo menzionato al preambolo della descrizione.

In conclusione, il dispositivo di illuminazione secondo la presente invenzione presenta i seguenti vantaggi rispetto alle soluzioni della tecnica nota.

In primo luogo, la particolare disposizione degli elementi ottici utilizzati permette dì impiegare una pluralità di sorgenti luminose a LED la cui radiazione viene però emessa come se provenisse da una sola sorgente di tipo puntiforme, con il vantaggio di permettere un'ottimale progettazione delle superfici riflettenti.

D'altro canto, usufruendo di due (o più) sorgenti luminose, riflesse da due (o più) elementi di riflessione a superficie sfaccettata, si incide sulla superficie di lavoro con due (o più) fasci ottici provenienti da due (o più) direzioni assiali distinte, con il vantaggio di ridurre notevolmente le ombre dovute ad oggetti posti tra il dispositivo di illuminazione e la superficie di lavoro.

Una caratteristica importante del dispositivo di illuminazione secondo l'invenzione è la possibilità di focalizzazione assiale delle sorgenti luminose rispetto ai riflettori secondari.

Infine, la scelta dei materiali opportuni (relativamente alle fonti luminose e/o a filtri introdotti all'interno del gruppo ottico e/o sui riflettori) permette di ottenere una radiazione luminosa con le caratteristiche (coordinate tricromatiche, color rendering, assenza ultravioletto, basso contenuto di blu) richieste nel settore odontotecnico.

Naturalmente, le forme del dispositivo di illuminazione dell'invenzione possono essere diverse da quella mostrata a solo titolo di esempio non limitativo nei disegni, come pure diversi possono essere i materiali. L'ambito di tutela dell'invenzione è pertanto delimitato dalle rivendicazioni allegate.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di illuminazione (10), in particolare per l'uso in una lampada dentale, caratterizzato dal fatto di comprendere uno o più gruppi ottici, ognuno dei quali comprende una sorgente luminosa a LED (11), un gruppo di collimazione (12) e un riflettore (13), detti gruppi di collimazione (12) essendo disposti in prossimità delle rispettive sorgenti luminose a LED (11) e facendo convergere la radiazione luminosa proveniente da esse in rispettivi coni, i cui vertici sono situati in prossimità di un punto comune, che definisce il primo fuoco di un ellissoide, e che intersecano la superficie di detto ellissoide definendo rispettive aree, in corrispondenza delle quali sono disposti i rispettivi riflettori (13), le cui superfici approssimano quella di detto ellissoide.
2. 2) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi per lo spostamento di dette sorgenti luminose a LED (11) e dei corrispondenti gruppi di collimazione primari (12) rispetto a detti riflettori (13).
3. 3) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti luminose a LED (11) emettono luce bianca.
4. 4) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti luminose a LED (11) emettono luce bianca con le seguenti coordinate tricromatiche dei 4 punti estremi: 1. x = 0,310; y = 0,369; 2. x = 0,316; y = 0,322; 3. x = 0,414; y « 0,428; 4. x = 0,396; y = 0,377; e con un grado di resa cromatica Ra > 85.
5. 5) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti riflettori (13) sono composti da una pluralità dì faccette adiacenti tra loro.
6. 6) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti gruppi di collimazione (12) sono costituiti da una pluralità di lenti.
7. 7) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende dissipatori di calore (14).
8. 8) Dispositivo di illuminazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente filtri ottic