JP5913384B2 - 導電性のヒートシンクを備えた発光ワンド - Google Patents

Description

背景
発光ワンド（発光する棒状の道具、light-emitting wand）は、例えば限定的ではない実施例として、歯科医業において使用される感光性複合物の硬化のような、多数の産業分野のさまざまな有用性が判明している。伝統的に、この種のワンドは、例えば白熱電球のような発光素子を組み込んでいた。しかしながら、次第に、発光ダイオード（LED）が白熱電球に置き換わってきている。

発光ワンドにおいて、使用する発光素子に関係なく、発光素子によって発生する熱の効果的な除去は、さまざまな成功の代替案の主題となっている、広く認識された関心事である。いくつかの解決策は、発光素子に近接してファンを搭載することを含んでいた。そのような配置は、効果的である一方で、望ましくない大きさ（嵩、bulk）をワンドに加えていた。少なくとも一つの場合において、相転移材料が、発光素子に隣接して配置された熱伝導容器の中に封入されており、第一相から第二相に変化するときに熱を吸収する。多数の代替的な設計は、ワンドの長さ方向の一部分に沿って、熱伝導性のヒートシンク（放熱板）材料を搭載することを含んでいた。しかしながら、電流を発光素子に提供することを必要とする別々の電気部品（例えば、導線）と一緒にヒートシンクを搭載することは、結果として、望ましくない質量(mass)で、所望される空間次元よりも大きなワンドをもたらしていた。

したがって、より空間効率が高く、且つ質量面でも効果の高い方法で、遠心端（distal,奥側）に配置されている発光素子に対して、熱の効果的な除去と、電流の提供とを容易に行う発光ワンドの必要性が、存在している。

概要
一つの例示的な実施形態において、発光ワンドは、ハンドルとしての役割を担い、電気出力（電力）を発光ワンドにより保持される発光素子に提供する送受器（handset）を有する選択的且つ協調的な結合のために構成されている。発光ワンドは、細長いワンド本体を備えており、このワンド本体は、本体の長手方向で（縦方向で、longitudinally）対向（oppose）している近心端（手前側端部、proximal end）と遠心端（奥側端部、distal end）との間に規定されるワンド軸に沿って伸びている。遠心端は、例えば発光素子を支持するように構成されている。非限定的な実施形態では、発光素子は、発光ダイオード（LED）または電球である。異なる態様（バージョン、version）においては、発光素子は、（ｉ）置き換えを容易にするために、選択的に着脱可能であるか、（ｉｉ）ワンドの遠心端の中に永久的に固定されるか、のうちの一方の態様となっている。

一例として構成されたワンドの本体には、ワンドの近心端と遠心端との間を縦に伸長する導電性の第１のコア部材（中心部材、core member）および第２のコア部材が含まれる。導電性の第１のコア部材は、遠心端で、発光素子の第１の電極への電気的接続のために構成される第１の光源接点を有している。そして、近心端で、電気的動力源の第１の端子との電気的接続のために構成されている第１の電源接点を有している。同様に、導電性の第２のコア部材は、ワンドの遠心端及び近心端において、それぞれが、発光素子の第２の電極への電気的接続のために構成される第２の光源接点と、電気的動力源の第２の端子との電気的接続のために構成されている第２の電源接点と、を有している。

ワンドは、第１のコア部材と第２のコア部材とについて、相互の電気的な絶縁状態（隔離状態）を維持するように構成されている。一つの実施形態において、第１のコア部材と第２のコア部材との間には、電気的絶縁性の隔壁が配置される。特定の形態においては、プラスチックのような高分子材料から製造された電気絶縁性の隔壁を含んでおり、この隔壁は、電気絶縁性の外側被覆（オーバーモールド、overmold）と一体的に形成されている。外側被覆は、ワンド本体の側壁の輪郭を定めており、各々の第１のコア部材と第２のコア部材の長さ方向の少なくとも一部を封入している。

それぞれの各種の実施形態で、ワンド本体は、ワンド本体の近心端において、少なくとも部分的に同一の広がりを有する連結基部（coupling base）を備えている。一つの図示する態様において、連結基部は、送受器の連結ソケット（coupling socket）による選択的な受領及び保持のために構成される。第１と第２の電源接点及び外側被覆は、これらの電源接点についてのそれぞれの電気的動力源の端子との選択的な電気的接触を容易に行うために、それぞれの電源接点が外側被覆を通過して少なくとも部分的に露出するように構成される。一つの構成に従うと、外側被覆の長さの少なくとも一部は、連結基部と一致しているかもしくは連結基部の輪郭を部分的に定めている円筒状の側壁部分について、その輪郭を規定している。各々の電源接点は、外側被覆の外観に、円筒状の側壁部分に一致するように構成された凸状で弓形の接触表面を提供する。

電源と発光素子との間に電流を送ることに加えて、コア部材は、発光素子から熱を抜き取る（くみ出す、引き離す、draw away）ために構成されるヒートシンクとしての役割を果たす。一つの図示する形態において、各々のコア部材は、銅を含んでいる。しかしながら、多数の代替的な材料が、コア部材の組成で銅の代わりになることが可能であることはいうまでもない。

代表的な、限定的ではない実施形態は、より完全に記載されており、以下の詳細な説明および添付の図面のなかであらわされている。

図１は、送受器と協調的に結合している発光ワンドを示す。 図１Ａは、互いに切り離されている図１の発光ワンドと送受器とを図示している。 図２は、分離された状態の発光ワンドの説明的な右側面図である、 図２Ａは、図２に示される湾曲面切断線（curvo-planar Section）ＩＩＡによって切断された発光ワンドの断面図である、 図３は、図２および２Ａに示される発光ワンドのコア組立体の細部の分解組立図である。 図３Ａは、図３の組み立てられたコア組立体の左側面図である、 図３Ｂは、図３および３Ａの組み立てられたコア組立体の上面図である。 図４は、外側被覆が配置されたコア組立体を備えた発光ワンドの平面図である。

発明の詳細な説明
種々の具体化された、互いに協調的に結合された発光ワンドと送受器に関する以下の記載は、事実上、説明的なものであり、従って、本発明または用途の適用を限定することを目的としていない。発明の概要および発明の詳細な説明に記載されているさまざまな実現内容、側面、形態、及び実施態様は、事実上、添付の請求の範囲に含まれている限定的ではない実施例であり、請求項の最大の範囲を拘束するために提供されているものではない。

最初に、図１および１Ａを参照すると、図示されている発光ワンド１００は、送受器２００と、選択的に接続可能でかつ選択的に分離可能である。送受器２００は、ハンドルとして機能しており、電気出力を発光ワンド１００に送達する。発光ワンド１００への電気出力の最終的な供給源は、特に特別な結果をもたらさないが、代替的で具体的な送受器２００は、（ｉ）自己内蔵型エネルギー供給源、例えば電池を収容しているか、若しくは（ｉｉ）例えば電気ソケットにプラグを差し込むために構成された電源コードのような、外部の供給源からそれらに送達される電源を有している。

図１Ａには、ワンド１００が送受器２００から分離されている状態が明確に示されている。また図２には、分離されたワンド１００の右側面が明確に示されている。発光ワンド１００は、細長いワンド本体１１０を備えており、このワンド本体１１０は、ワンド本体の長手方向で対向している近心端１２０と遠心端１３０との間にのびるよう規定されるワンド軸Ａｗに沿って伸びている。遠心端１３０は、発光素子１４０を支持するように構成されている。非限定的な実施例では、発光素子は、単一の発光ダイオード１４２（LED）または二以上の発光ダイオード１４２の組立体である。

図２Ａの断面図と、図３の分解組立図のそれぞれを参照すると、ワンド本体１１０は、ワンド本体の近心端１２０と遠心端１３０との間を、互いに並行となるように整合された状態で縦方向（長手方向）に伸長する、導電性の第１のコア部材１６０および第２のコア部材１７０からなるコア組立体１５０（core assembly 150）を含んでいる。第１のコア部材１６０は、その遠心端１３０で、発光素子１４０の第１の電極１４４への電気的接続のために構成される第１の光源接点１６２を有している。そして、近心端１２０で、電気的動力源の第１の端子との電気的接続のために構成されている第１の電源接点１６６を有している。第２のコア部材１７０は、ワンド本体の遠心端１３０及び近心端１２０において、それぞれが、発光素子１４０の第２の電極１４６への電気的接続のために構成される第２の光源接点１７２と、電気的動力源の第２の端子との電気的接続のために構成されている第２の電源接点と、を有している。

ワンド１００のコア組立体１５０は、第１のコア部材１６０と第２のコア部材１７０とについて、相互の電気的な絶縁状態を維持するように構成されている。引き続き図２Ａおよび図３を参照すると、第１のコア部材１６０と第２のコア部材１７０との間に、電気的絶縁性の隔壁１８０が配置されている。１つの説明としての態様において、隔壁１８０は、例えばプラスチックのような重合材料で「形成される（機能する、perform）」独立型の部材である。隔壁１８０は第１のコア部材１６０と第２のコア部材１７０との間に配置されている。そして、図３Ａの右側面図および図３Ｂの上面図に示されるように、第１のコア部材１６０及び第２のコア部材１７０は、それぞれ互いがコア組立体１５０を形成する方向に駆動され、第１のコア部材１６０が隔壁１８０の第１側面１８２と嵌め合わされた触状態となり、第２のコア部材１７０が隔壁１８０の第２側面１８４と嵌め合わされた接触状態となる。以前参照された図２、図２Ａ、上面図の図４で示す限定的ではない実施例によれば、その後、コア組立体１５０は、ワンド本体１００を形成するために、例えばプラスチックのような電気的絶縁性の材料の外側被覆１８６の中に密閉される。代替的な形態において、コア部材１６０，１７０は、間隙（gap）が互いの間に維持されるように、モールド（型、mold、図示せず）の中に置かれる。その後、電気絶縁性材料が、単一の成形ステップで隔壁１８０と外側被覆１８６とを一体的に成形するために、モールドに導入される（例えば、射出される）。いずれの場合にしても、図２、図２Ａ、および図４に示されるように、外側被覆は、第１のコア部材１６０と、第２のコア部材１７０のそれぞれの長さ方向の少なくとも一部を封入するワンド本体の側壁１３５を規定する。

例えば、図１Ａ、図２、および図２Ａに示されている記載において、外側被覆１８６によって規定されたワンド本体の側壁１３５の一部は、連結基部１９０を定義する。連結基部１９０は、ワンド本体の近心端において、少なくとも部分的に同一の広がりを有する（coextensive）。図１および１Ａに示すように、連結基部１９０は、送受器２００において規定されている連結ソケット２２０による、選択的な受領および保持のために構成される。図１Ａ、図２、図２Ａ、および図４に最も明確に示されるように、外側被覆１８６と、第１の電源接点１６６及び第２の電源接点１７６とは、これらの電源接点１６６，１７６についての送受器２００のそれぞれの電気的動力源２３０の端子との選択的な電気的接触（即ち導通）を容易に行うために、それぞれの電源接点１６６，１７６が外側被覆を通過して１８６少なくとも部分的に露出するように構成される。より詳細には、図面に示される形態の中では、外側被覆１８６の長さの少なくとも一部は、連結基部１９０と一致しているか若しくは連結基部の輪郭を部分的に定めている円筒状の側壁部分１３６について、その輪郭を規定している。第１の電源接点１６６及び第２の電源接点１７６は、それぞれが、外側被覆の外観に、円筒状の側壁部分１３６に一致するように構成された凸状で弓形の接触表面１６７，１７７を提供する。図１Ａの模型において主に示されるように、凸状で弓形の、第１の接触表面１６７および第２の接触表面１７７は、送受器２００の連結ソケット２２０の中に定められており、動力源２３０の第１の端子２３２と第２の端子２３４のそれぞれを成すか、またはそれぞれの端子に導かれている、対応する凹状で弓形の第１の電源送出接点２６７および第２の電源送出接点２７と係合し接触するために構成される。図１Ａに、動力源２３０は、電池（バッテリ）２３１として例示的に描かれている。しかしながら、上記したように、動力源２３０は、例えば壁または床のコンセント（図示されない）のような電気の引出し口と電気コード（電源コード）を通じて、電流を送達することができる。

動力源２３０と発光素子１４０との間に電流を輸送することに加えて、第１のコア部材１６０および第２のコア部材１７０は、それぞれ、発光素子１４０の熱出力を放散させるように構成された第１のヒートシンク１６８および第２ヒートシンク１７８としての役割を提供する。各々のコア部材１６０とコア部材１７０の、発光素子１４０からの熱を抜き取る能力としてされに考慮されるものは、コア部材１６０、１７０の形状、質量（mass）、比熱および熱伝導率である。これに加えて、コア部材１６０および１７０の各々の広がり（範囲、extent）は、熱を放散させるその能力の中に追加される（重ね合わされる、overmold）要因である。

一つの図示される態様において、コア部材１６０およびコア部材１７０の各々は、銅を含んでいる。しかしながら、多数の代替的な材料がコア部材１６０およびコア部材１７０の組成において、銅と置き換えることが可能であることはいうまでもない。さらにそれは、導電率（電気伝導度、electrical conductivity）−そして、おそらくは温度の関数としての導電率−もまた、コア部材１６０およびコア部材１７０を組み立てる選択的な複数の材料において考慮されることは、いうまでもない。発光素子１４０が、一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）１４２からなるとき、熱出力は相当量に達する場合がある。図２Ａの態様において、図示される発光素子１４２は、３つの発光ダイオード１４２を含んでいる「ＬＥＤエンジン」である。ＬＥＤエンジンを拡大して回転した詳細は、図２Ａのワンド本体の遠心端１３０に隣接して表示されている。

上述の内容は、本発明の原則を例示しているものとして考慮される。さらにまた、さまざまな側面に対する修正と変更、及び実施が、本発明の範囲と精神と範囲から逸脱することなく、当業者によって発生することから、上述の内容が、正確な構造、実施形態および態様で、特許請求の範囲に記載された本発明を制限しないことを理解すべきである。

Claims (10)

1. 発光ワンドであって、
   前記発光ワンドの長軸方向で対向している近心端と遠心端との間に規定されるワンド軸に沿って伸びているワンド本体であって、前記遠心端が発光素子を支持するように構成されている細長いワンド本体と、
   前記近心端と前記遠心端との間を伸長している導電性の第一のコア部材であって、前記遠心端で発光素子の第一の電極への電気的接続のために構成される第一の光源接点を有しており、前記近心端で電気的動力源の第一の端子との電気的接続のために構成されている第一の電源接点を有している導電性の第一のコア部材と、
   前記近心端と前記遠心端との間を伸長している導電性の第二のコア部材であって、前記遠心端で発光素子の第二の電極への電気的接続のために構成される第二の光源接点を有しており、前記近心端で電気的動力源の第二の端子との電気的接続のために構成されている第二の電源接点と、を有しており、
   （ｉ）前記ワンドが、前記第一のコア部材と前記第二のコア部材とについて、相互の電気的な絶縁状態を維持するように、前記第一のコア部材と前記第二のコア部材との間に配置される隔壁を備えており、
   （ｉｉ）前記第一のコア部材と前記第二のコア部材とは、前記発光素子から熱を引き離すために構成されるヒートシンクである、ことを特徴とする発光ワンド。
2. 前記ワンド本体が、ワンド本体の側壁を定めており、且つ第一のコア部材と第二のコア部材のそれぞれの長さ方向の少なくとも一部を封入している、電気絶縁性の外側被覆を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光ワンド。
3. 前記外側被覆と前記隔壁とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ワンド。
4. 第一の電気的動力源の端子と第二の電気的動力源の端子のそれぞれと選択的な電気的接触を容易に行うために、第一のコア部材の第一の電源接点及び第二のコア部材の第二の電源接点は、前記ワンド本体の前記側壁を通過して露出していることを特徴とする請求項３記載の発光ワンド。
5. （ｉ）前記第一の電源接点と前記第二の電源接点とが通過して露出する前記外側被覆の長さ方向の少なくとも一部は、円筒状の側壁部分を定義しており、（ｉｉ）前記第一の電源接点と前記第二の電源接点とは、外側被覆の外観に、円筒状の側壁部分に一致するように構成された凸状で弓形の接触表面を提供するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光ワンド。
6. 第一の電気的動力源の端子と第二の電気的動力源の端子のそれぞれと選択的な電気的接触を容易に行うために、第一のコア部材の第一の電源接点及び第二のコア部材の第二の電源接点が、前記本体側壁を通過して露出していることを特徴とする請求項２記載の発光ワンド。
7. （ｉ）前記第一の電源接点と前記第二の電源接点とが通過して露出する前記外側被覆の長さ方向の少なくとも一部は、円筒状の側壁部分を定義しており、（ｉｉ）前記第一の電源接点と前記第二の電源接点とは、外側被覆の外観に、円筒状の側壁部分に一致するように構成された凸状で弓形の接触表面を提供するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の発光ワンド。
8. 前記電源接点の一方の接触表面が、前記電源接点の他方の接触表面よりも前記ワンド本体の前記遠心端により近接するように、前記電源接点が互いに対して縦方向に食い違いとなるように位置ずれしていることを特徴とする請求項７記載の発光ワンド。
9. 前記電源接点の一方の接触表面が、前記電源接点の他方の接触表面よりも前記ワンド本体の前記遠心端により近接するように、前記電源接点が互いに対して縦方向に食い違いとなるように位置ずれしていることを特徴とする請求項６記載の発光ワンド。
10. 前記発光素子が発光ダイオードからなることを特徴とする請求項２記載の発光ワンド。