JP2006049283A

JP2006049283A - 発光体

Info

Publication number: JP2006049283A
Application number: JP2005173359A
Authority: JP
Inventors: Steve Becker; シュテフェ・ベッカー
Original assignee: Sigma Dental Systems Emasdi GmbH
Current assignee: Sigma Dental Systems Emasdi GmbH
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-02-16
Also published as: CA2511253C; AU2005202265B2; ATE380976T1; US20060023458A1; EP1621809A1; CN1727744A; ES2294407T3; AU2005202265A1; DE502004005705D1; CA2511253A1; PL1621809T3; US7222991B2; EP1621809B1; KR20060049901A

Abstract

【課題】
改善された発光体、特に頭に装着可能な改善された発光体を提供する。
【解決手段】
第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）に面した切欠き部（１０）の底部（１２）が、第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）の方向に湾曲させられて形成されていることを特徴とする、ハウジング（２）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に位置する第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に第１のフォーカスレンズ（６）の後に位置する、本質的にシリンダ状の切欠き部（１０）を備える第２のフォーカスレンズ（８）とを有する、医療又は精密機械の処理領域を照明するための発光体（１，２００）、特に持運び可能な発光体（１，２００）による。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば歯科医における医療処置における、又はほとんどが時計屋におけるような精密機械の仕事における、処理領域を照明するための発光体、特に持運び可能な発光体に関する。

このような発光体は、従来技術から公知である。特に前記の適用範囲にとっては、例えばユーザの頭に装着するために、小さくて軽い発光体が開発されている。医療の領域では、このような発光体は、例えば手術の際にしばしば手術用ライトに加えて使用される。医療の領域においても、精密機械の領域においても、発光体によって放射される光度が相応に重要である。

前記の目的のため、従来技術ではこれまで本質的に２つの様式の発光体が使用されていた。一方で、従来技術ではこれまで、ガラス繊維技術又は液体ライトガイドによって光を放射する発光体が使用されていた。これらの発光体は、確かに比較的高い高度を有するが、しかしながら、これらの発光体がガラス繊維ケーブル又は液体ライトガイドに光を発生させて供給するために高価で、大きく、そして重いユニットを要し、このユニットが、体に支持するためには非常に大きくて非常に重いという欠点によって際立っている。

他方で、本質的持運び可能な、場合によっては頭にベルトによって保持される懐中電灯に相当する発光体が公知になっている。このようなライトは、古典的に全く標準的な電球を備えている。このような持運び可能な懐中電灯がバッテリによって電流を供給される場合、この懐中電灯は、確かに比較的軽く、従ってまた持運び可能であるが、このような電球によって運転されるライトの場合にはエネルギーの８０％が熱に変換されるのに対し、エネルギーの２０％しか光に変換されないことが、この変化形の欠点である。従って、このような解決策は、バッテリのサイズが未だに支持可能であっても、問題に成っている医療処置もしくは精密機械の適用範囲において持運び可能な発光体として使用するためにはしばしば非常に光度が弱いものである。何故なら、全出力を増加させることによって光量を上げる試験も、このような従来のライトの場合には、ライトが非常に高温になり、処理領域が、非常に強い−医療の領域では支持できない−熱の影響をこのようなライトによって受けるので成功に至らないからである。

これに関して、更に、従来技術で、望まれる光度の最大化をハロゲンランプによって得ることが試験されたことを述べておく。しかしながら、この様式のライトも、冒頭で述べた適用範囲において処理領域の近傍での使用に対して非常に高温になる。

従って、本発明の課題は、改善された発光体、特に頭に装着可能な改善された発光体を提供することである。

この課題は、請求項１による発光体によって解決される。

本発明は、発光手段として発光ダイオードを使用することによって、一方で軽く、従って持運び可能な発光体が使用に供され、他方で、少ないエネルギー消費量でも同時に少ない発熱を得ることができるという認識を含む。この方法で、本発明による発光体の発光手段として発光ダイオードを使用することによって、従来技術から公知の非常に大きな発熱による問題が、効果的に回避される。

本発明による発光体の視感度係数もしくは光度の最大化を同時に得るために、本発明の好ましい実施形は、発光ダイオードの放射方向で第１のフォーカスレンズの前に配設されている第２のフォーカスレンズを使用する。このような第２のフォーカスレンズが、好ましくは一定の曲率半径を有し、第１のフォーカスレンズの光軸上で、第１のフォーカスレンズから一定の間隔で配設されている場合、冒頭で述べた適用範囲にとって典型的な約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの処理間隔で、約１９，０００ルクス〜５０，０００ルクスの光度を得ることが可能である。

同時に、有利なことに僅かな発熱しか生じさせず、この発熱は、本発明の実施形の場合、発光ダイオードにおいて、約５５°Ｃの、しかしながら少なくとも６０°Ｃ以下の最高温度になる。結局、本発明による発光体の効率も著しく高い。何故なら、発光ダイオードは、エネルギーの約８０％を光に変換し、エネルギーの約２０％しか熱エネルギーに変換しないからである。従って、予め述べた範囲において強い光度を失うことなく、本発明による発光体を、バッテリによっても可動で非常に長く作動させることが可能である。

本発明によるこれらの利点は、この背景を前にして、従来技術で公知の発光ダイオードによって最大１０，０００ルクスの光度しか発光ダイオードの直近で発生させることができないと評価することができる。従って、冒頭で述べた処理にとって典型的で必要な発光ダイオードからの約３０ｃｍの間隔では、従来技術でも１０，０００ルクスのはるか下の値しか可能でない。

本発明の有利な実施形の場合、発光ダイオードを収容するハウジングの特殊なハウジング形状によって、更なる光度の最大化が、特に発光ダイオードから約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの間隔で、好ましくは約３０ｃｍの間隔で得られる。この特殊なハウジング形状は、冒頭で引き合いに出した医療又は精密機械の領域における適用範囲において、発光体の評価が、もっぱら達成可能な最大光度を基礎にして、特に発光ダイオードから約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの間隔で、好ましくは約３０ｃｍの間隔で行なわれるという本は罪による認識を利用する。

これに対して、光円錐の大きさの最大化は、従属的な役割を果たす。何故なら、冒頭で引き合いに出した適用範囲における処理領域が、大抵非常に小さいからである。従って、発光ダイオードから約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの間隔で、好ましくは約３０ｃｍの間隔で約３ｃｍ〜約８ｃｍの直径を有する光円錐を使用に供することは、冒頭で述べた目的にとって全く十分である。従って、発光ダイオードから約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの間隔で、好ましくは約３０ｃｍの間隔で光度を最大化するために、本発明によるハウジングによって、使用されるレンズを介して十分な、発光ダイオードによって発生される光線のフォーカスを行なうことができる。

好ましくはこのために、一定の開度を有するハウジングが使用される。約４０°〜約８０°の、好ましくは約５０°〜約７０°の、更に好ましくは約５８°〜約６４°の開度が好ましい。

第２のフォーカスレンズの外輪郭が、ハウジングの開度に対して例えば約１°〜約２°だけ大きい開度を備える場合も有利である。何故なら、この方法で、第２のフォーカスレンズとハウジングの間で空隙を使用に供することができるからである。この空隙は、視感度係数の更なる最適化を導く。

本発明の更なる好ましい実施形は、下位の請求項に記載されている。

以下で、本発明の好ましい実施形を、添付図を基にして説明する。

図１は、本発明による発光体の第１の実施形１を示す。特に医療又は精密機械の処理領域を照明するための持運び可能な発光体１に適している図１に図示された発光体１は、回転軸２ａを中心として回転対称の本質的に漏斗状のハウジング２を備える。

ハウジング２内には、発光ダイオード４が存在する。この発光ダイオード４は、図示されてないエネルギー源、例えば持運び可能なバッテリによって、電流を図示されてない導線を介して公知のやり方で供給される。

発光ダイオード４の直ぐ上に、発光ダイオード４の放射方向に位置する第１のフォーカスレンズ６が存在する。第１のフォーカスレンズ６は、本質的にランベルトカーブに相当する放射プロフィルを備える。第１のフォーカスレンズ６は、ガラス又は適当な透明で光を屈折させる他のそれぞれの材料から成る。

第１のフォーカスレンズ６は、本質的に半球の形を備える。半球は、２．５ｍｍの曲率半径を備える。半球は、発光ダイオード４の放射方向２ａに−図１では上に向かって−半球の膨らみを備える。半球は、単に良好な理解を得るための理由から図面に挿入された線５の下に部分６ａの周りにシリンダ状に下に向かって発光ダイオードの方向に延長されている。部分６ａは、図面においてのみ線５によって区画されるように図示されている。しかしながら、実際は、部分６ａは、統合的にレンズ６の半球と結合されており、従ってまた半球と同じ材料から成り、半球と同じ５ｍｍの直径を有する。部分６ａの直径は、本質的に図１に詳細には図示されてない発光ダイオード４の光を放射する部分の直径と一致する。

更に、ハウジング２には、第２のフォーカスレンズ８が設けられている。第２のフォーカスレンズ８は、ＰＭＭＡクリスタルから成るが、ガラス又は適当な透明で光を屈折させる他のそれぞれの材料から成っていてもよい。第２のフォーカスレンズ８は、本質的にシリンダ状の切欠き部１０を備える。切欠き部１０は、第１のフォーカスレンズ６に面している。切欠き部１０の深さｐ（図３参照）は、第１のフォーカスレンズ６がその部分６ａを含めて完全に切欠き部１０内に収容されるようになっている。第１のフォーカスレンズ６に面した切欠き部１０の底部１２は、第１のフォーカスレンズ６の方向に湾曲させられて形成されている。

更に、第１の光軸２ａに沿って、第１のフォーカスレンズ６と底部１２の間に間隔ａが存在する。間隔ａは、１．８ｍｍである。この隙間には、空気が存在する。底部１２の曲率半径は、約９ｍｍであり、従って、本質的に第１のフォーカスレンズ６の底部１２に面した半球形の表面の２．５ｍｍである曲率半径よりも大きい。

第２のフォーカスレンズ８は、その図３に図示された最大の外径ｂが本質的に図２に図示されたハウジング２の最大の内径ｃ＝２６ｍｍに一致する。選択的に、約２４ｍｍ〜約３５ｍｍの外径を有する実施形も可能である。この場合、残りの寸法は、相応に適合されるべきである。

第２のフォーカスレンズ８の直径ｂもしくはハウジング２の内径ｃの領域では、図３で強調された第２のフォーカスレンズ８の外壁１６の部分１４は、第１のフォーカスレンズ６及び第２のフォーカスレンズ８の光軸２ａに対して平行に延在する。同じことが、図２ではっきりと強調されたハウジング２の内壁部２０の上の部分１８にとっても当て嵌まる。しかしながら、部分１８は、光軸２ａの方向に、第２のフォーカスレンズ８の上の部分１４の長さｄ＝５．９ｍｍよりも大きい長さｅ＝７．７ｍｍを備える。従って、ハウジング２の内壁部２０は、その部分１８で第２のフォーカスレンズ８の部分１４の上に寸法ｆ＝１．８ｍｍだけ突出する。しかしながら、寸法ｅ及びｄは、任意に変化させることも、同じ大きさにすることもできる。

図１から更に分かるように、第２のフォーカスレンズ８は、部分１４、その外表面１６及びその底部２４の間に切頭円錐ジャケット状に発光ダイオード４に向かって延在する適当な部分２６を備える。

第２のフォーカスレンズ８の外表面２６と相応に同様に切頭円錐ジャケット状の適当なハウジング２の内壁部２０の部分２８の間に、空隙３０が存在する。空隙３０は、発光ダイオード４に対する直近部におけるその最大の広がり部から上の部分１４の方向に連続的に減少する。部分１４の領域において、外壁１４とハウジング２の内壁１８の間には、もはやいかなる空隙も存在しない。

この場合、第２のフォーカスレンズ８の底部２４の下で、ハウジング２は、更に図１に図示されたやり方で長さｇ＝６．８ｍｍだけ続いている。ハウジング２の端部３２は、発光ダイオード４の中心から間隔ｈ＝６ｍｍだけ離れている。しかしながら、寸法ｇ及びｈは、任意に変化させても、同じ大きさでもよい。

空気で満たされた発光ダイオード４の下の領域３４は、例えば発光ダイオード４に供給するための電流ケーブルを案内するために使用することができる。

図２は、拡大図で、図１の第１の実施形１のハウジング２を示す。図２は、特に正確で本発明にとって重要なハウジング２の内壁部２０の下の部分２８の開度αを表現するために使用される。この開度αは、図１及び２に図示された本発明による発光体の実施形１では５８°である。ハウジング２の肉厚に基づいて、ハウジング２の外表面３４ａで測定されるハウジング２の外表面の傾斜角βは６０°である。同様にハウジング２の肉厚に基づいて、ハウジング２の部分１８の領域内のハウジング２の最大外径ｉは２８ｍｍである。ハウジング２の肉厚は任意に拡大されるので、ハウジング２の傾斜角β及び最大外径ｉは、同様に他の任意の値を採用することができる。

図２に図示された別の寸法は、ｊ＝９ｍｍ、ｋ＝１３ｍｍ、ｌ＝４．５ｍｍ、ｍ＝１０ｍｍ、及びｎ＝１３ｍｍである。

第２のフォーカスレンズ８の外輪郭の下の部分が、約６５°の開度を、即ちハウジング２の内壁部２８の開度αよりも約７°だけ大きい開度を備えるので、図１に図示された間隙３０が、図１に図示された連続的に減少するやり方で生じる。

図３は、第２のフォーカスレンズ８を示す。図３に更に図示された第２のフォーカスレンズ８の寸法は、ｏ＝１７．８ｍｍ、ｐ＝６ｍｍ、ｑ＝６．６ｍｍ、及びｒ＝９．５ｍｍである。この場合、高さｐは、第１のフォーカスレンズ６が、一方で完全に切欠き部１０に収容され得、他方で図１による間隔ａが維持され得るように選択されている。切欠き部１０の直径ｑは、第１のフォーカスレンズ６が問題なく、即ち若干の遊びを有するように、切欠き部１０に挿入され得るように選択されている。何故なら、図１から明らかなように、第１のフォーカスレンズ６と第２のフォーカスレンズ８の間の直接の接触が望ましくないからである。

図４は、本発明による発光体の第２の実施形２００を経る横断面図を示す。同じ又は同じ機能の部分は、前の図におけるのと同じ符号で指示されている。第２の実施形２００は、本質的に図１に図示された第１の実施形１と一致する。上の実施形において当業者にとって普通の交差を超えて任意に変えられると説明した寸法は、この実施形２００においても任意に変化させることができる。

第１の実施形１に対して、第２の実施形２００の場合は、特にハウジング２の内壁部２０の部分２８の領域内のハウジング２の開度αが変更されている。開度αのこの変更は、ハウジング２のための図５において単独で拡大されて図示されている。角度αは、図４及び５に図示された第２の実施形２００の場合６４°である。この大きな開度αに基づいて、図４による実施形２００では、空隙３０が、更に上に向かって第２のフォーカスレンズ８の上の部分１４もしくはハウジング２の内壁部２０の上の部分１８の方向に延在する。何故なら、第２のフォーカスレンズ８の下の部分２６の傾斜は、第２の実施形の場合、第１の実施形１とは違って３２．５°で構成されているからである。従って、空隙３０の減少は、更に緩慢になる。

図４に図示された寸法は、ｆ＝１．４ｍｍ、ａ＝２．３ｍｍ、ｇ＝７．３ｍｍ、ｈ＝６ｍｍである。図５に図示された寸法は、α＝６４°、β＝６０°、ｉ＝２８．４ｍｍ、ｃ＝２６．１ｍｍ、ｅ＝７．７ｍｍ、ｊ＝９ｍｍ、ｋ＝１３ｍｍ、ｌ＝４．５ｍｍ、ｍ＝１０ｍｍ、及びｎ＝１３ｍｍである。図１に図示された実施形１においても、図４に図示された実施形２００においても、発光ダイオード４の出力は３Ｗである。このような出力の場合、約５５°Ｃの最大温度が、しかしながら少なくとも６０°Ｃ以下の最大温度が生じる。

両方の発光体１及び２００は、特に前で詳細に図示された寸法に基づいて、相応の固定によってユーザの頭に固定可能であり、持運び可能である。この場合、発光ダイオード４は、ハウジング２の開放した領域３４を介して有利に図示されてない電流ケーブルによって可動のエネルギー源、例えば持運び可能なバッテリと接続することができる。このバッテリは、例えば同様に本発明による発光体のユーザの頭に装着することができ、従って、全体的に可動で持運び可能なライトが使用に供される。

図１に図示された本発明による発光体の第１の実施形１も、第２の実施形２００も、第２のフォーカスレンズ８から約３０ｃｍの間隔で、光軸２ａに沿って約３ｃｍ〜約８ｃｍの直径の光円錐で約３０，０００ルクスの光度を発生させる。約３０ｍｍの第２のフォーカスレンズ８の直径ｂを有する上で示唆した実施形は、第２のフォーカスレンズ８から約３０ｃｍの間隔で、光軸２ａに沿って約３ｃｍ〜約８ｃｍの直径の光円錐で約５０，０００ルクスの光度を発生させることができる。

本発明による発光体の第１の実施形を経る横断面図を示す。図１の実施形のハウジングを拡大図で示す。図１の実施形の第２のフォーカスレンズを単独で示す。本発明による発光体の第２の実施形の横断面図を示す。図４の実施形のハウジングを拡大図で示す。

符号の説明

１発光体
２ハウジング
２ａ回転軸、放射方向、光軸
４発光ダイオード
５線
６第１のフォーカスレンズ
６ａ部分
８第２のフォーカスレンズ
１０切欠き部
１２底部
１４部分
１６外壁
１８部分
２０内壁部
２４底部
２６部分
２８部分
３０空隙
３２端部
３４領域
３４ａ外表面

Claims

ハウジング（２）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に位置する第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）と、このハウジング（２）によって保持される発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）の後に位置する、本質的にシリンダ状の切欠き部（１０）を備える第２のフォーカスレンズ（８）とを有する、医療又は精密機械の処理領域を照明するための発光体（１，２００）、特に持運び可能な発光体（１，２００）において、
第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）に面した切欠き部（１０）の底部（１２）が、第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）の方向に湾曲させられて形成されていることを特徴とする発光体。
底部（１２）の曲率半径が、底部（１２）に面した第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）の曲面の曲率半径に対して大きい、好ましくは少なくとも２倍大きい、更に好ましくは少なくとも３倍大きい、尚更に好ましくは少なくとも３．５倍大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光体。
底部（１２）に面した第１のフォーカスレンズ（６）の曲面が、少なくとも部分的に切欠き部（１０）内に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光体。
第１のフォーカスレンズ（６）が、切欠き部（１０）内に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光体。
第１のフォーカスレンズ（６）と底部（１２）の間に、第１のフォーカスレンズ（６，６ａ）の光軸（２ａ）に沿って一定の間隔（ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光体。
間隔（ａ）が、約１〜約３ｍｍ、好ましくは約１．８〜約２．３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光体。
発光ダイオード（４）が、約０．５〜約５Ｗの、好ましくは約２〜約４Ｗの出力を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光体。
ハウジング（２）が、少なくとも第２のフォーカスレンズ（８）に面した円錐ジャケット状の内壁部（２８）を備え、この内壁部が、発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に少なくとも部分的に約４０°〜約８０°の、好ましくは約５０°〜約７０°の、尚更に好ましくは約５８°〜約６４°の開度（α）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光体。
ハウジング（２）の内壁部（２０，２８）と第２のフォーカスレンズ（８）の間に、少なくとも部分的に、好ましくは発光ダイオード（４）の放射方向（２ａ）に連続的に減少する空隙（３０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光体。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光体と、好ましくは持運び可能な、更に好ましくはバッテリを有する発光ダイオード（４）と接続されかつ発光ダイオード（４）にエネルギーを供給するエネルギー源とを有するライト。