JP2003124520A - 光重合照射器 - Google Patents
光重合照射器Info
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- JP2003124520A JP2003124520A JP2001318904A JP2001318904A JP2003124520A JP 2003124520 A JP2003124520 A JP 2003124520A JP 2001318904 A JP2001318904 A JP 2001318904A JP 2001318904 A JP2001318904 A JP 2001318904A JP 2003124520 A JP2003124520 A JP 2003124520A
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- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は１個の発光ダイオードから
の光を効率よくライトガイドへ入射し且つ高光出力で照
射ムラのない軽量・小型で且つ信頼性の高い光重合装置
を提供することにある。 【構成】 本発明は、上記課題を解決するためにピー
ク発光波長が３５０〜５００ｎｍの光を放射する１個の
発光ダイオードをライトガイドの入射端に密着或いは近
接して配置することによって光学的な光損失を最小限に
低減し、さらに発光ダイオードの光出力を増大させるた
めに発光ダイオード背面に密着した放熱効果を持つ放熱
手段を設けることによって発光ダイオードに通電する電
流を高めることを可能とし、その結果発光ダイオードへ
の入力電力を高めることが可能となり放射される光量の
増大が計られたことのみならず過大な電流を通電しても
放熱効果により信頼性を損なわないように構成したこと
を特徴とする。
の光を効率よくライトガイドへ入射し且つ高光出力で照
射ムラのない軽量・小型で且つ信頼性の高い光重合装置
を提供することにある。 【構成】 本発明は、上記課題を解決するためにピー
ク発光波長が３５０〜５００ｎｍの光を放射する１個の
発光ダイオードをライトガイドの入射端に密着或いは近
接して配置することによって光学的な光損失を最小限に
低減し、さらに発光ダイオードの光出力を増大させるた
めに発光ダイオード背面に密着した放熱効果を持つ放熱
手段を設けることによって発光ダイオードに通電する電
流を高めることを可能とし、その結果発光ダイオードへ
の入力電力を高めることが可能となり放射される光量の
増大が計られたことのみならず過大な電流を通電しても
放熱効果により信頼性を損なわないように構成したこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は歯科用コンポジットレジ
ン充填材に可視光又は紫外光を照射するために発光ダイ
オードから発した光を導光用ライトガイドへ高出力で効
率よく且つ均斉度高く入射させることによって、出射光
において照射ムラが無く重合硬化するための光重合照射
器に関するものである。
ン充填材に可視光又は紫外光を照射するために発光ダイ
オードから発した光を導光用ライトガイドへ高出力で効
率よく且つ均斉度高く入射させることによって、出射光
において照射ムラが無く重合硬化するための光重合照射
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバーを利用した光重合照射器の
光源部の基本構造において、従来から発光ダイオ−ドの
発光素子から発する光を効率よく導光用ファイバーへ入
射するために特開平０９−０１０２３８号、特開平０７
−２４０５３６号、特開平１１−２１９６０８号などに
開示されているように種々の構造のものが案出されてい
る。例として第６図に示すような特開平１１−２１９６
０８号によれば複数の樹脂レンズ型発光ダイオード６１
を同一方向へ光が放射できるように回路基板６２上に配
列し、発光ダイオード６１の前方に配置したテーパー部
に金属反射層６４を被覆した先細のテーパー状の透明集
光体６３によって光を出射面側へ導きその先細の集光部
即ち出射部に光ファイバー６５を接続することによって
複数の発光ダイオード６１からの光を集光させることが
可能となり光ファイバー６５へ光を入射させることが試
みられている。またさらに、特開平０９−０１０２３８
号を第７図で説明すると片側端面が発光面となる凸状の
二次曲面からなる透明で且つ円錐面上に金属反射層７５
を付けた円錐状導光体７２において前記凸状の二次曲面
の接線に対して直角の方向に光を出射できるように複数
の樹脂レンズ型発光ダイオード７１を凸面上に配置し、
その光を円柱状導光体７３内で集光７４することによっ
て前記円錐状導光路７２を介して円柱状導光体７３の出
射面側から光を外部へ照射する構造などが知られてい
る。そして、これらの光源部の基本構造を利用した光重
合照射器の従来例として図８に示す小型の光重合照射装
置が特開２０００ー２７１１５５号に開示されているよ
うに多数個の発光ダイオード８１を球面からなる発光ダ
イオード支持体８２に配列し、その発光ダイオードは光
ファイバー８３の入射端に集光できるようになってい
る。このように構成された光学系を制御する回路８４と
駆動電源８５と共にハンドピース８６内に収納すること
によって、ハンディな光重合照射器が実用化されている
ことが良く知られている。
光源部の基本構造において、従来から発光ダイオ−ドの
発光素子から発する光を効率よく導光用ファイバーへ入
射するために特開平０９−０１０２３８号、特開平０７
−２４０５３６号、特開平１１−２１９６０８号などに
開示されているように種々の構造のものが案出されてい
る。例として第６図に示すような特開平１１−２１９６
０８号によれば複数の樹脂レンズ型発光ダイオード６１
を同一方向へ光が放射できるように回路基板６２上に配
列し、発光ダイオード６１の前方に配置したテーパー部
に金属反射層６４を被覆した先細のテーパー状の透明集
光体６３によって光を出射面側へ導きその先細の集光部
即ち出射部に光ファイバー６５を接続することによって
複数の発光ダイオード６１からの光を集光させることが
可能となり光ファイバー６５へ光を入射させることが試
みられている。またさらに、特開平０９−０１０２３８
号を第７図で説明すると片側端面が発光面となる凸状の
二次曲面からなる透明で且つ円錐面上に金属反射層７５
を付けた円錐状導光体７２において前記凸状の二次曲面
の接線に対して直角の方向に光を出射できるように複数
の樹脂レンズ型発光ダイオード７１を凸面上に配置し、
その光を円柱状導光体７３内で集光７４することによっ
て前記円錐状導光路７２を介して円柱状導光体７３の出
射面側から光を外部へ照射する構造などが知られてい
る。そして、これらの光源部の基本構造を利用した光重
合照射器の従来例として図８に示す小型の光重合照射装
置が特開２０００ー２７１１５５号に開示されているよ
うに多数個の発光ダイオード８１を球面からなる発光ダ
イオード支持体８２に配列し、その発光ダイオードは光
ファイバー８３の入射端に集光できるようになってい
る。このように構成された光学系を制御する回路８４と
駆動電源８５と共にハンドピース８６内に収納すること
によって、ハンディな光重合照射器が実用化されている
ことが良く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
０９−０１０２３８号においては複数の発光ダイオード
からの光を導光体を介して光ファイバー内に集光点を持
たせる事によって効率よく光ファイバーへ入射できるも
のの、その光の均斉度が悪く光ファイバーから出射され
た光も同様に均斉度の悪いものであった。そして、砲弾
型発光ダイオードの配光特性のバラツキが大きく導光し
ようとする光ファイバー径が小さくなるほど多数個の発
光ダイオードを同一点に集光することは非常に困難にな
り、個々の発光ダイオード固有の配光バラツキ、光軸バ
ラツキがあるために発光ダイオード個別の光学的な位置
調整が必要になったり、導光体としても寸法精度が要求
される透明の且つ円錐面に金属層を設けた円錐状二次曲
面が必要になるなど実用上大変な困難性があった。さら
には、多数個の発光ダイオードを配列したことによって
実質的な光源の大きさが大きくなり過ぎ、さらに多数個
の発光ダイオードを使用するために消費電力も大きくな
り蓄電池容量が大きくなったり或いは直流電源部が大き
くなるなど装置全体の大きさにも影響を与え小型軽量化
を目的とする装置においてはハンドリングの悪さや重す
ぎるなどの実用上の問題があった。特開平１１−２１９
６０８号においては透明のテーパー状導光体によって発
光ダイオードからの光が集光されるものの光反射による
光減衰や光導光用ファイバーへ入射する光の入射角度を
規定の角度以内即ち臨界角内に納めるためにテーパー角
度を大きくすることができないことから、実質的にテー
パー角度が小さくなり発光ダイオードから集光点即ち光
導光用ファイバーの入射端との距離が遠くなり距離によ
る光減衰が大きくなるなど、光学系からの光の漏れが少
ないものの、光の反射、屈折損失に加えて照射距離が長
くなることによって光減衰が大きくなるなどの問題があ
った。一方、実用上の面から小型にするためにテーパー
角度を大きく取り実質的な長さを短くしようとすると発
光ダイオードの光がテーパ面で大きく屈折することによ
って反射ロスが大きくなりあまり効率の良いものにはな
らなかった。このために前者従来例と同様多数個の発光
ダイオードを使用する点では変わりなく実用上装置が大
きくなり、消費電力も大きなものになっていたのが現状
であった。上述のように、従来技術においては基本的な
構成は光ファイバーからの出射光の増大を計るために多
数個の発光ダイオードを用いて光学的な工夫をすること
によって高光出力のファイバー用光源を得る努力がなさ
れたが、光学系での光損失が大きくその結果多くの発光
ダイオードを用いた割には充分な光出力が必ずしも得ら
れていない。また多くの発光ダイオードを用いるために
コストが高く、装置の小型化や低消費電力性などでも問
題があるのが現状である。さらにこれら光源部の基本構
造を利用した例として特開２０００−２７１１５５号に
示したハンディな装置においては、前記したように基本
的に多数個の発光ダイオードを利用したものでありハン
ディとはいえその大きさは大きく実用上問題があった。
０９−０１０２３８号においては複数の発光ダイオード
からの光を導光体を介して光ファイバー内に集光点を持
たせる事によって効率よく光ファイバーへ入射できるも
のの、その光の均斉度が悪く光ファイバーから出射され
た光も同様に均斉度の悪いものであった。そして、砲弾
型発光ダイオードの配光特性のバラツキが大きく導光し
ようとする光ファイバー径が小さくなるほど多数個の発
光ダイオードを同一点に集光することは非常に困難にな
り、個々の発光ダイオード固有の配光バラツキ、光軸バ
ラツキがあるために発光ダイオード個別の光学的な位置
調整が必要になったり、導光体としても寸法精度が要求
される透明の且つ円錐面に金属層を設けた円錐状二次曲
面が必要になるなど実用上大変な困難性があった。さら
には、多数個の発光ダイオードを配列したことによって
実質的な光源の大きさが大きくなり過ぎ、さらに多数個
の発光ダイオードを使用するために消費電力も大きくな
り蓄電池容量が大きくなったり或いは直流電源部が大き
くなるなど装置全体の大きさにも影響を与え小型軽量化
を目的とする装置においてはハンドリングの悪さや重す
ぎるなどの実用上の問題があった。特開平１１−２１９
６０８号においては透明のテーパー状導光体によって発
光ダイオードからの光が集光されるものの光反射による
光減衰や光導光用ファイバーへ入射する光の入射角度を
規定の角度以内即ち臨界角内に納めるためにテーパー角
度を大きくすることができないことから、実質的にテー
パー角度が小さくなり発光ダイオードから集光点即ち光
導光用ファイバーの入射端との距離が遠くなり距離によ
る光減衰が大きくなるなど、光学系からの光の漏れが少
ないものの、光の反射、屈折損失に加えて照射距離が長
くなることによって光減衰が大きくなるなどの問題があ
った。一方、実用上の面から小型にするためにテーパー
角度を大きく取り実質的な長さを短くしようとすると発
光ダイオードの光がテーパ面で大きく屈折することによ
って反射ロスが大きくなりあまり効率の良いものにはな
らなかった。このために前者従来例と同様多数個の発光
ダイオードを使用する点では変わりなく実用上装置が大
きくなり、消費電力も大きなものになっていたのが現状
であった。上述のように、従来技術においては基本的な
構成は光ファイバーからの出射光の増大を計るために多
数個の発光ダイオードを用いて光学的な工夫をすること
によって高光出力のファイバー用光源を得る努力がなさ
れたが、光学系での光損失が大きくその結果多くの発光
ダイオードを用いた割には充分な光出力が必ずしも得ら
れていない。また多くの発光ダイオードを用いるために
コストが高く、装置の小型化や低消費電力性などでも問
題があるのが現状である。さらにこれら光源部の基本構
造を利用した例として特開２０００−２７１１５５号に
示したハンディな装置においては、前記したように基本
的に多数個の発光ダイオードを利用したものでありハン
ディとはいえその大きさは大きく実用上問題があった。
【０００4】
【目的】本発明の目的は１個の発光ダイオードからの光
を効率よく導光用ライトガイドへ入射し且つ高光出力で
照射ムラのない軽量・小型で且つ信頼性の高い光重合照
射装置を提供することにある。
を効率よく導光用ライトガイドへ入射し且つ高光出力で
照射ムラのない軽量・小型で且つ信頼性の高い光重合照
射装置を提供することにある。
【０００5】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためにピーク発光波長が３５０〜５００ｎｍの光
を放射する１個の発光ダイオードをライトガイドの入射
端に密着或いは近接して配置することによって光学的な
光損失を最小限に低減でき、さらに発光ダイオードの光
出力を増大させるために発光ダイオード背面に密着した
放熱効果を持つ放熱体を設けることによって発光ダイオ
ードに通電する電流を高めることを可能とし、その結果
発光ダイオードへの入力電力を高めることが可能となり
放射される光量の増大が計られたことのみならず過大な
電流を通電しても放熱効果により信頼性を損なわないよ
うに構成したことを特徴とする。このように光出力を増
大させる目的で発光ダイオードに過大な電流を流すこと
によって発熱が伴うが、ライトガイドを含めた光学シス
テムを発熱による性能低下及び経時変化から守る熱処理
方法として特にライトガイドへの熱的な負担を軽減する
ために放熱体をライトガイドとは相反する側、即ち発光
ダイオードの光放射側とは反対側に設けることによって
熱処理が成されライトガイドを含めた光学システム全体
の性能低下及び劣化を防止できる。さらに、発光ダイオ
ードが一定の動作温度を超えないように光照射時間即ち
発光ダイオードへの通電時間を制御するためのタイマー
機能や発光ダイオード近傍に配置した温度センサーによ
る通電遮断機構を合わせ持たせることによってさらに信
頼性の向上が図れる。
決するためにピーク発光波長が３５０〜５００ｎｍの光
を放射する１個の発光ダイオードをライトガイドの入射
端に密着或いは近接して配置することによって光学的な
光損失を最小限に低減でき、さらに発光ダイオードの光
出力を増大させるために発光ダイオード背面に密着した
放熱効果を持つ放熱体を設けることによって発光ダイオ
ードに通電する電流を高めることを可能とし、その結果
発光ダイオードへの入力電力を高めることが可能となり
放射される光量の増大が計られたことのみならず過大な
電流を通電しても放熱効果により信頼性を損なわないよ
うに構成したことを特徴とする。このように光出力を増
大させる目的で発光ダイオードに過大な電流を流すこと
によって発熱が伴うが、ライトガイドを含めた光学シス
テムを発熱による性能低下及び経時変化から守る熱処理
方法として特にライトガイドへの熱的な負担を軽減する
ために放熱体をライトガイドとは相反する側、即ち発光
ダイオードの光放射側とは反対側に設けることによって
熱処理が成されライトガイドを含めた光学システム全体
の性能低下及び劣化を防止できる。さらに、発光ダイオ
ードが一定の動作温度を超えないように光照射時間即ち
発光ダイオードへの通電時間を制御するためのタイマー
機能や発光ダイオード近傍に配置した温度センサーによ
る通電遮断機構を合わせ持たせることによってさらに信
頼性の向上が図れる。
【０００6】
【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１において
説明する。第１図において、１１は例えば４７０ｎｍ或
いは４９０ｎｍの光を放射する発光ダイオードであり、
その背面にはアルミニウム金属からなる放熱体１２が熱
伝導性の接合材１３を介して密着されている。さらにこ
の放熱体１２には熱検知センサー２０が取り付けられ発
光ダイオード１１から放熱体１２を介して伝導する熱を
検知できるようになっており、一定の温度を超えると発
光ダイオード１１への通電を遮断する機能が組み込まれ
ている。一方、発光ダイオード１１の放射面側には放射
面に密着或いは近接してライトガイド１４の入射端が発
光ダイオード１１の光軸と多芯の結束ガラスファイバー
に依って構成されたライトガイド１４端面の中心が略一
致するように配置されている。このような放熱体１２を
備えた発光ダイオード１１と前記ライトガイド１４から
なる光学系部はプラスチックケース１５内に収納される
と同時にネジ１６やシリコンゴムからなるストッパー１
７などによって固定され、ライトガイド１４の出射側は
プラスチックケース１５の外部に露出され、歯科医療に
おいて狭い患部に出射端を当てることが可能になってい
る。さらに放熱体側には発光ダイオード１１への通電電
流を制御したりタイマー機能や異常加熱を検知した時に
通電を遮断する回路などが形成された回路基板を含む回
路部１８と電源スイッチ２１及びリチウムイオン電池１
９からなる電源用バッテリーが内蔵されている。従っ
て、本歯科用光重合照射器はコードレスであり、使用し
ている発光ダイオードも１個と最小限に留められている
ために複雑な光学系の必要はなく、発光ダイオードが１
個であることから消費電力も少なくバッテリー容量も小
さくて済み従来よりも小型の電池で対応できることから
本体部は従来からある発光ダイオード式の照射器よりも
大幅に小型化が可能になり取り扱いが容易になってい
る。このように用意された照射器において連続定格電流
３５０ｍＡで４７０ｎｍのピーク発光波長を持つ発光ダ
イオードに定格電流の約４倍の１．３Ａの電流を通電し
て、一般的に良く使用されている４７０ｎｍ付近に感度
ピークを持つＺ２５０レジンでの硬化実験を行ったとこ
ろ、５秒照射で２ｍｍの厚さまで硬化した。４０秒照射
では４ｍｍ強の厚さまで硬化した。これは従来のハロゲ
ンランプ方式の照射器では５０Ｗクラスに相当するもの
である。その時の消費電力はたかだか５Ｗ程度で１／１
０の大幅な省電力化が図られた事になる。又、過電流に
よる発光ダイオードの光量劣化を調べるために１０秒オ
ン、１０秒オフの間隔で点滅寿命試験を行ったところ１
万回の点滅においても光量劣化は２０％以下で、充分実
用に耐えられることが判明した。尚、本実施例において
発光ダイオードが発する熱の放熱手段としてアルミニウ
ム基板やアルミニウム金属からなる放熱体を用いたが、
より放熱効果が高いヒートパイプを用いることに更なる
光量増加が可能である。図２(a)、(b)は本発明の第二の
実施例の概略構造断面図である。上記第一の実施例にお
ける構成に加えて、図２(a)においてライトガイドと発
光ダイオードとの間にライトガイドへの光導光効率を高
めるように光学レンズ系を用いて発光ダイオードから放
射された光を集光できるフレネルレンズ２１ａを配置し
たことによってライトガイド放射端から出射される光量
を高めることができる。さらにフレネルレンズに替わっ
て、図２(b)に示すように実質的なレンズ効果を持つ構
造として通常はライトガイド入射端は平面であるのに対
して凹面状に形成されたライトガイド２１ｂを用いるこ
とによっても光量を増大させることが出来る。図３は本
発明の第三の実施例を説明する概略構造断面図である。
上記第一の実施例において、ライトガイドとして多芯の
結束ガラスファイバーを用いたが内面が化学研磨され鏡
面加工されたステンレススチールからなる金属管３１即
ち内面が鏡面研磨された中空管を用いて導光すれば、多
芯結束ガラスファイバーを用いた第一の実施例の出射端
における光量と略同等の光量が得られ実施例１に用いた
ガラスファイバーよりもコストが安いだけでなく、機械
的強度の改善が図られ万一照射器を落下させてもライト
ガイドを損傷することなく、より実用性の高い照射器が
得られる。さらに、中空管を使用したことによってライ
トガイドの紫外域吸収が無くなり４００ｎｍ以下の波長
を放射する、例えば３５０ｎｍの紫外発光ダイオードの
光も第一の実施例のようにファイバーを構成しているガ
ラスによって吸収すること無く効率よく導光できことが
可能になる。本実施例では金属管を使用したがこれをガ
ラス管、石英製ムク棒或いはセラミック管を用いて内面
或いは外面を鏡面メッキ或いは蒸着コートしたものも同
等の効果が得られることができる。石英製ムク棒を使用
した場合、特に合成石英製ムク棒を使用した場合におい
て紫外域の吸収は少なくなり前記した紫外発光ダイオー
ドの使用が可能である。又、さらに光量を増大させるに
は中空管の入射端に少なくとも発光ダイオードの発光部
が挿入されるように配置することによってもさらに光量
の増大化が可能になる。図４は本発明の第四の実施例の
概略構造断面図である。上記第一の実施例において、発
光素子が一つ搭載された発光ダイオードを使用したが光
量を増大させるために複数個の発光素子を近接して配置
した発光ダイオード４１を採用すれば更にライトガイド
出射端における光量は増大し、よりレジン硬化速度を速
められることができる。図５は第五の実施例の部分概略
断面図である。上記第一の実施例において、発光ダイオ
ード５１の発光部周辺を発光側を透明板で構成した水冷
ジャケット５３で覆う。発光ダイオード５１から放散さ
れた熱を放熱器５２と共に水冷ジャケット５３内に満た
されたエタノール５４によってさらに積極的に熱を放散
することによって発光ダイオード５１に流す電流を高め
ることが可能となる。その結果、さらに通電電流を高め
ることが可能となり入力電力の増大化が可能となり、結
果的に光量の増大となりより短時間でのレジン硬化が達
成できる。本実施例のように単に発光ダイオード周辺を
冷却液で覆うことでも、実際の使用条件は数秒から数十
秒の短い点灯時間であるために冷却液を強制循環などの
手段を用いずに自然対流による冷却方式でも点灯時間内
において冷却液による充分な冷却能力を確保できること
を確認できる。実施例においては冷却媒体としてエタノ
ールを用いたが純水或いは134a代替フロンなど、他の冷
却媒体を用いることも可能である。本実施例以外でも、
放熱器に替わって熱電素子などの電子冷却手段によって
強制的に冷却液を低温に維持することによっても同等の
効果を得られることが考えられるが、電子冷却に要する
電力は大きくハンディ装置としては実用上問題がある。
説明する。第１図において、１１は例えば４７０ｎｍ或
いは４９０ｎｍの光を放射する発光ダイオードであり、
その背面にはアルミニウム金属からなる放熱体１２が熱
伝導性の接合材１３を介して密着されている。さらにこ
の放熱体１２には熱検知センサー２０が取り付けられ発
光ダイオード１１から放熱体１２を介して伝導する熱を
検知できるようになっており、一定の温度を超えると発
光ダイオード１１への通電を遮断する機能が組み込まれ
ている。一方、発光ダイオード１１の放射面側には放射
面に密着或いは近接してライトガイド１４の入射端が発
光ダイオード１１の光軸と多芯の結束ガラスファイバー
に依って構成されたライトガイド１４端面の中心が略一
致するように配置されている。このような放熱体１２を
備えた発光ダイオード１１と前記ライトガイド１４から
なる光学系部はプラスチックケース１５内に収納される
と同時にネジ１６やシリコンゴムからなるストッパー１
７などによって固定され、ライトガイド１４の出射側は
プラスチックケース１５の外部に露出され、歯科医療に
おいて狭い患部に出射端を当てることが可能になってい
る。さらに放熱体側には発光ダイオード１１への通電電
流を制御したりタイマー機能や異常加熱を検知した時に
通電を遮断する回路などが形成された回路基板を含む回
路部１８と電源スイッチ２１及びリチウムイオン電池１
９からなる電源用バッテリーが内蔵されている。従っ
て、本歯科用光重合照射器はコードレスであり、使用し
ている発光ダイオードも１個と最小限に留められている
ために複雑な光学系の必要はなく、発光ダイオードが１
個であることから消費電力も少なくバッテリー容量も小
さくて済み従来よりも小型の電池で対応できることから
本体部は従来からある発光ダイオード式の照射器よりも
大幅に小型化が可能になり取り扱いが容易になってい
る。このように用意された照射器において連続定格電流
３５０ｍＡで４７０ｎｍのピーク発光波長を持つ発光ダ
イオードに定格電流の約４倍の１．３Ａの電流を通電し
て、一般的に良く使用されている４７０ｎｍ付近に感度
ピークを持つＺ２５０レジンでの硬化実験を行ったとこ
ろ、５秒照射で２ｍｍの厚さまで硬化した。４０秒照射
では４ｍｍ強の厚さまで硬化した。これは従来のハロゲ
ンランプ方式の照射器では５０Ｗクラスに相当するもの
である。その時の消費電力はたかだか５Ｗ程度で１／１
０の大幅な省電力化が図られた事になる。又、過電流に
よる発光ダイオードの光量劣化を調べるために１０秒オ
ン、１０秒オフの間隔で点滅寿命試験を行ったところ１
万回の点滅においても光量劣化は２０％以下で、充分実
用に耐えられることが判明した。尚、本実施例において
発光ダイオードが発する熱の放熱手段としてアルミニウ
ム基板やアルミニウム金属からなる放熱体を用いたが、
より放熱効果が高いヒートパイプを用いることに更なる
光量増加が可能である。図２(a)、(b)は本発明の第二の
実施例の概略構造断面図である。上記第一の実施例にお
ける構成に加えて、図２(a)においてライトガイドと発
光ダイオードとの間にライトガイドへの光導光効率を高
めるように光学レンズ系を用いて発光ダイオードから放
射された光を集光できるフレネルレンズ２１ａを配置し
たことによってライトガイド放射端から出射される光量
を高めることができる。さらにフレネルレンズに替わっ
て、図２(b)に示すように実質的なレンズ効果を持つ構
造として通常はライトガイド入射端は平面であるのに対
して凹面状に形成されたライトガイド２１ｂを用いるこ
とによっても光量を増大させることが出来る。図３は本
発明の第三の実施例を説明する概略構造断面図である。
上記第一の実施例において、ライトガイドとして多芯の
結束ガラスファイバーを用いたが内面が化学研磨され鏡
面加工されたステンレススチールからなる金属管３１即
ち内面が鏡面研磨された中空管を用いて導光すれば、多
芯結束ガラスファイバーを用いた第一の実施例の出射端
における光量と略同等の光量が得られ実施例１に用いた
ガラスファイバーよりもコストが安いだけでなく、機械
的強度の改善が図られ万一照射器を落下させてもライト
ガイドを損傷することなく、より実用性の高い照射器が
得られる。さらに、中空管を使用したことによってライ
トガイドの紫外域吸収が無くなり４００ｎｍ以下の波長
を放射する、例えば３５０ｎｍの紫外発光ダイオードの
光も第一の実施例のようにファイバーを構成しているガ
ラスによって吸収すること無く効率よく導光できことが
可能になる。本実施例では金属管を使用したがこれをガ
ラス管、石英製ムク棒或いはセラミック管を用いて内面
或いは外面を鏡面メッキ或いは蒸着コートしたものも同
等の効果が得られることができる。石英製ムク棒を使用
した場合、特に合成石英製ムク棒を使用した場合におい
て紫外域の吸収は少なくなり前記した紫外発光ダイオー
ドの使用が可能である。又、さらに光量を増大させるに
は中空管の入射端に少なくとも発光ダイオードの発光部
が挿入されるように配置することによってもさらに光量
の増大化が可能になる。図４は本発明の第四の実施例の
概略構造断面図である。上記第一の実施例において、発
光素子が一つ搭載された発光ダイオードを使用したが光
量を増大させるために複数個の発光素子を近接して配置
した発光ダイオード４１を採用すれば更にライトガイド
出射端における光量は増大し、よりレジン硬化速度を速
められることができる。図５は第五の実施例の部分概略
断面図である。上記第一の実施例において、発光ダイオ
ード５１の発光部周辺を発光側を透明板で構成した水冷
ジャケット５３で覆う。発光ダイオード５１から放散さ
れた熱を放熱器５２と共に水冷ジャケット５３内に満た
されたエタノール５４によってさらに積極的に熱を放散
することによって発光ダイオード５１に流す電流を高め
ることが可能となる。その結果、さらに通電電流を高め
ることが可能となり入力電力の増大化が可能となり、結
果的に光量の増大となりより短時間でのレジン硬化が達
成できる。本実施例のように単に発光ダイオード周辺を
冷却液で覆うことでも、実際の使用条件は数秒から数十
秒の短い点灯時間であるために冷却液を強制循環などの
手段を用いずに自然対流による冷却方式でも点灯時間内
において冷却液による充分な冷却能力を確保できること
を確認できる。実施例においては冷却媒体としてエタノ
ールを用いたが純水或いは134a代替フロンなど、他の冷
却媒体を用いることも可能である。本実施例以外でも、
放熱器に替わって熱電素子などの電子冷却手段によって
強制的に冷却液を低温に維持することによっても同等の
効果を得られることが考えられるが、電子冷却に要する
電力は大きくハンディ装置としては実用上問題がある。
【００7】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は本体ケー
ス内に３５０〜５００ｎｍの光を放射する発光ダイオー
ドを１個搭載し、ライトガイドによって本体外部へ導光
する構成において点灯時にその発光ダイオードから発生
する熱を発光ダイオードの背面から積極的に放熱するた
めの手段として発光ダイオードに密着して配置した放熱
部を具備することによって過大な電流を通電させること
が可能となりレジン硬化に必要とするエネルギーを確保
する事ができた。さらに、過熱による装置の故障や発光
ダイオードの寿命低下を防止するための保護機能として
熱検知センサーを発光ダイオード近傍に配置したことに
よってさらに信頼性の高い装置を得ることができた。
又、ライトガイドとして中空管或いは石英製ムク棒を使
用することによって４００ｎｍ以下の短波長を放射する
発光ダイオードの使用も可能になるなど波長選択性を広
げることができた。
ス内に３５０〜５００ｎｍの光を放射する発光ダイオー
ドを１個搭載し、ライトガイドによって本体外部へ導光
する構成において点灯時にその発光ダイオードから発生
する熱を発光ダイオードの背面から積極的に放熱するた
めの手段として発光ダイオードに密着して配置した放熱
部を具備することによって過大な電流を通電させること
が可能となりレジン硬化に必要とするエネルギーを確保
する事ができた。さらに、過熱による装置の故障や発光
ダイオードの寿命低下を防止するための保護機能として
熱検知センサーを発光ダイオード近傍に配置したことに
よってさらに信頼性の高い装置を得ることができた。
又、ライトガイドとして中空管或いは石英製ムク棒を使
用することによって４００ｎｍ以下の短波長を放射する
発光ダイオードの使用も可能になるなど波長選択性を広
げることができた。
【図１】図１は本発明に基づく光重合照射器の構造断面
図である。
図である。
【図２】図２はライトガイドの実施方法をしめした説明
図である。
図である。
【図３】図３はライトガイドの実施方法をしめした説明
図である。
図である。
【図４】図４は発光ダイオードの実施方法をしめした説
明図である。
明図である。
【図５】図５は水冷ジャケットの実施方法をしめした説
明図である。
明図である。
【図６】図６は従来例である。
【図７】図７は従来例である。
【図８】図８は従来例である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 6/42 Ｆ２１Ｗ 131:202
// Ｆ２１Ｗ 131:202 Ｆ２１Ｙ 101:02
Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｓ 1/00 Ｆ
Claims (10)
- 【請求項１】 発光ダイオードからの光を外部へ導出
するライトガイドを有する光重合照射器において、ライ
トガイド入射端に対向するように発光ダイオードの光放
射面側を密着或いは近接配置し、且つ発光ダイオードの
背面側には発光ダイオードの発する熱を放出するための
放熱手段を備えてなることを特徴とする光重合照射器。 - 【請求項２】 前記放熱手段は主として金属或いはセ
ラミックからなる放熱回路基板或いは放熱器で構成され
た請求項１に記載の光重合照射器。 - 【請求項３】 前記放熱手段としてヒートパイプを用
いたことを特徴とする請求項１に記載の光重合照射器。 - 【請求項４】 前記光重合照射器には発光ダイオード
からの発熱を検知できる手段を備え、一定の温度を超え
たときに発光ダイオードへの通電を遮断する機能を有す
る請求項１に記載の光重合照射器。 - 【請求項５】 前記発光ダイオードは連続定格電流以
上で点灯すると共に前記放熱手段を併せ持つことを特徴
とする請求項１から３に記載の光重合照射器。 - 【請求項６】 前記ライトガイドは多芯結束ガラスフ
ァイバー或いは石英製ムク棒からなることを特徴とする
請求項１に記載の光重合照射器。 - 【請求項７】 前記ライトガイドはガラス管或いは金
属パイプよりなり、内面或いは外面に光反射コートが施
されていることを特徴とする請求項１に記載の光重合照
射器。 - 【請求項８】 前記ライトガイドの入射端が凹面であ
ることを特徴とする請求項１記載の光重合照射器。 - 【請求項９】 前記発光ダイオードは複数の発光素子
よりなることを特徴とする請求項１に記載の光重合照射
器。 - 【請求項１０】 前記発光ダイオードの冷却手段とし
て、発光ダイオードを覆うように自然対流型水冷ジャケ
ット内に収納してなる請求項１に記載の光重合照射器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001318904A JP3831897B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 光重合照射器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318904A JP3831897B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 光重合照射器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124520A true JP2003124520A (ja) | 2003-04-25 |
| JP3831897B2 JP3831897B2 (ja) | 2006-10-11 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318904A Expired - Fee Related JP3831897B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 光重合照射器 |
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| JP (1) | JP3831897B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006156738A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Shimatec:Kk | 発光ダイオード照明装置 |
| JP2007227305A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Iwasaki Electric Co Ltd | 防爆形照明装置 |
| JP2010272472A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Ｌｅｄ照明装置 |
| JP2010272438A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | 危険領域で使用するｌｅｄ照明装置 |
| KR101334698B1 (ko) | 2012-03-29 | 2013-12-02 | 오앤아이(주) | 열전모듈을 이용한 냉각수단을 갖는 엘이디 광원 장치 |
| JP2014102388A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Nikkiso Co Ltd | 光源装置 |
| KR101438277B1 (ko) * | 2012-10-31 | 2014-09-04 | 금호전기주식회사 | 직관형 led 형광램프 |
| KR101725058B1 (ko) * | 2016-12-28 | 2017-04-10 | 김인호 | 고출력 치아미백기 |
-
2001
- 2001-10-17 JP JP2001318904A patent/JP3831897B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4720539B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2011-07-13 | 岩崎電気株式会社 | 防爆形照明装置 |
| JP2010272472A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Ｌｅｄ照明装置 |
| JP2010272438A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | 危険領域で使用するｌｅｄ照明装置 |
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|---|---|
| JP3831897B2 (ja) | 2006-10-11 |
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