SE503970C2 - Anordning för att alstra ljus i en optisk ljusledare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 503 970 2 avsedd att användas för att härda tandlagningsmaterial i plast. Denna lampa innefattar en ljuskälla i form av en ur- laddningslampa. Efter urladdningslampan förefinns i strål- gången ett filter och på avstånd från detta inmatningsöpp- ningen av en ljusledare. Även om ljus givetvis inmatas, kom- mer merparten av det alstrade ljuset inte att inmatas i ljus- ledaren på grund av det relativt stora avståndet mellan ljus- bågen och nämnda inmatningsände. Därför blir också kylbehovet stort, vilket är skälet till omfattande kylflänsar på det hus som omger ljuskällan. " Föreliggande uppfinning hänför sig således till en anordning för att alstra ljus i en optisk ljusledare, vilken anordning innefattar en optisk koppling mellan en ljuskälla och en ljusledare, vilken ljuskälla är anordnad att utsända synligt och ultraviolett ljus, där det ljusalstrande elementet är inneslutet i en glasbubbla, vilket ljusalstrande element är en ljusbåge, där glasbubblan har en radie som väsentligen motsvarar det ljusalstrande elementets längd och utmärkes av, kombinationen av, att ljusledarens inmatningsöppnings tvärsnittsdimension har en längd respektive en bredd som väsentligen motsvarar eller överstiger ljuskällans ljusalst- rande elements längd respektive bredd i samma plan som nämnda ljusalstrande elements längd respektive bredd, att avståndet mellan nämnda glasbubblas yttervägg och ljusledarens inmat- ningsöppning understiger längden hos det ljusalstrande ele- mentet, att ljuskällan utgöres av en urladdningslampa med ett elektrodavstånd understigande 4 millimeter, företrädesvis 3 millimeter, att en reflektor i form av ett reflekterande skikt förefinns anbringat på nämnda glasbubbla på motstående sida om ljusledaren, vilket skikt är anordnat att väsentligen reflektera ljus av i ljusledaren önskade våglängder in i ljusledaren via glasbubblan och att transmittera ljus av i ljusledaren icke önskade våglängder.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med på bifogade ritningar visade utföringsexempel av uppfinningen, där - figur 1 schematiskt visar en ljuskälla och en ljusledare 10 15 20 25 30 35 505 970 3 enligt en första utföringsform av uppfinningen - figur 2 visar en del av det i figur 1 visade, sett ovani- från - figur 3 visar en andra utföringsform av uppfinningen sedd i en vy motsvarande den i figur 2 visade.

I figur 1 visas schematiskt en anordning för att alstra ljus i en optisk ljusledare enligt föreliggande uppfinning, vilken innefattar en optisk koppling mellan en ljuskälla 5 och en ljusledare 2. I figur 1 visas en ljuskälla 5 omonterad, d.v.s. det som visas är ljuskällan 5 och dess sockel 1. Ljus- källan är av halogentyp eller urladdningstyp. I figur 1 illustreras ljuskällan med en urladdningslampa där det mellan de två elektroderna 6,7 förefinns en glasbubbla 9, vilken innesluter elektrodernas spetsar. Glasbubblan har en radie som väsentligen motsvarar det ljusalstrande elementets längd.

Det ljusalstrande elementet i en urladdningslampa är en ljus- båge och i en halogenlampa är det en glödtrâd. En urladd- ningslampa är anordnad att utsända både synligt och ultravio- lett ljus, medan en halogenlampa i huvudsak endast utsänder synligt ljus.

Det karakteristiska enligt uppfinningen är kombinationen av att ljusledarens 2 inmatningsöppnings 8 tvärsnittsdimension har en längd respektive en bredd som väsentligen motsvarar eller överstiger ljuskällans 5 ljusalstrande elements längd respektive bredd i samma plan som det ljusalstrande elemen- tets nämnda längd respektive bredd och att avståndet mellan nämnda glasbubblas 9 yttervägg och ljusledarens 2 inmatnings- öppning 8 understiger längden hos det ljusalstrande elemen- tet. I figur 1 anligger inmatningsöppningen 8 mot glas- bubblans yttervägg, vilket är det bästa utförandet.

Med det utförande som anges ovan, d.v.s. att ljuset från ljuskällan inmatas direkt i ljusledaren utan tillgripande av reflektorer eller linser har överraskande visat sig ge att betydligt mera ljus inmatas än vid kända anordningar. Således har verkningsgraden mellan av ljuskällan utsänt ljus och i ljusledaren inmatat ljus kunnat ökas väsentligt. Detta sam- 10 15 20 25 30 35 503 970 manhänger med att som ljuskälla har kunnat utnyttjas en lampa av urladdningstyp med ett mycket kort elektrodavstånd. Dylika lampor har framtagits först på senare tid och speciellt för bilindustrin. Sådana lampor har ett elektrodavstånd av om- kring endast 3 millimeter. Således är härvid elektrodavstån- det av samma storleksordning som diametern hos för ändamålet lämpliga ljusledare. Glasbubblans ytterdiameter hos en dylik lampa är omkring 6 - 7 millimeter.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen utgöres ljuskällan av en urladdningslampa med ett elektrodavstånd understigande 4 millimeter, företrädesvis 3 millimeter.

Används således en ljusledare med en diameter av exempelvis 3 - 4 millimeter samtidigt som ljusledarens inmatningsöppning placeras nära glasbubblan kommer så mycket ljus att inmatas så att, som sagts ovan, verkningsgraden blir väsentligt högre än vad som ges av den kända tekniken där dyrbara elliptiska reflektorer används tillsammans med urladdningslampor med större, konventionella, elektrodavstånd.

Enligt en andra utföringsform av uppfinningen, vilken illu- streras i figur 3, innefattar ovan nämnda ljusledare två eller flera separata ljusledare l0,l1,12. Dessa har tillsam- mans en tvärsnittsdimension som har en längd respektive en bredd som väsentligen motsvarar eller överstiger ljuskällans ljusalstrande elements längd respektive bredd i samma plan som det ljusalstrande elementets nämnda längd respektive bredd. Var och en av ljusledarnas l0,l1,12 repektive inmat- ningsöppning är placerade bredvid varandra och tangentiellt relativt nämnda glasbubblas 9 ytteryta. Detta utförande ger att en ytterligare mängd ljus inmatas i ljusledarna. Dessa ljusledare kan efter en viss längd vara kopplade till en enda ljusledare. I figur 3 visas tre ljusledare. Det är dock uppenbart att ytterligare ljusledare kan anordnas runt glas- bubblan 9.

Ljuskällor av nämnd typ utvecklar en avsevärd mängd värme.

Emellertid är enligt en föredragen utföringsform nämnda ljus- 10 15 20 25 30 35 503 970 5 ledare 2 utförd i ett material som utan särskild kylning mot- står den temperatur som ljusledarens 2 inmatningsöppning an- tager. Företrädesvis används ett kvartsmaterial.

Normalt har ljusledare ett cirkulärt tvärsnitt. Emellertid är ljusbågen i en urladdningslampa väsentligen formad som en ellipsoid med en storaxel som är betydligt längre än lill- axeln. Exempelvis kan en ljusbåge med en längd av 3 milli- meter ha en största bredd av 1.5 millimeter. Av detta skäl har enligt en fördelaktig utföringsform ljusledaren eller ljusledarna ett tvärsnitt som avviker från att vara cirkulärt och som har en större dimension i det ljusalstrande elemen- tets längdriktning än vinkelrätt däremot. Exempelvis kan ljusledaren ha ett tvärsnitt som åtminstone vid dess inmat- ningsände är på motsvarande sätt elliptiskt för att därigenom infânga mera ljus från ljuskällan jämfört med en ljusledare med samma yta men med ett cirkulärt tvärsnitt. En dylik ljus- ledare, vars inmatningsände har ett elliptiskt tvärsnitt, kan successivt utmed dess längd övergå till att ha ett cirkulärt tvärsnitt, så att dess utmatningsände har ett cirkulärt tvär- snitt.

För att ytterligare öka nämnda verkningsgrad förefinns enligt ett föredraget utförande av uppfinningen en reflektor 13 pla- cerad vid nämnda glasbubbla på motstående sida om ljusledaren 2, vilken reflektor är anordnad att reflektera ljus in i ljusledaren via glasbubblan 5. Enligt ett utförande är reflektorn en separat enhet placerad nära eller i kontakt med glasbubblan 9.

Enligt en föredragen utföringsform förfinns dock en reflektor 13 i form av ett reflekterande skikt anbringat på nämnda glasbubblas 9 utsida på motstående sida om ljusledaren 2.

Härvid är skiktet 13 anordnat att reflektera ljus in i ljus- ledaren 2 via glasbubblan.

Enligt ett ytterligare föredraget utförande av uppfinningen är nämnda skikt 13 anordnat att väsentligen reflektera ljus av i ljusledaren 2 önskade våglängder och att transmittera 10 15 20 25 30 35 503 970 6 ljus av i ljusledaren 2 icke önskade våglängder. Detta åstad- kommes genom att välja skiktets sammansättning. För att er- hålla hög reflektion av ultraviolett ljus och samtidigt åstadkomma en hög transmission av synligt ljus kan skiktet 13 bestå av Rhodium. Vidare kan olika skikt med olika samman- sättning läggas ovanpå varandra för att tillsammans ge ett reflekterande och transmitterande skikt med önskade optiska egenskaper. Olika sammansättningars egenskaper är i och för sig känd och tillgänglig kunskap, varför detta inte beskrives närmare i här.

Enligt en mycket föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda skikt 13 anordnat att reflektera ultraviolett ljus och att transmittera en väsentlig del av det synliga ljuset.

Som nämnts ovan måste den ljusledare 2 som befinner sig när- mast ljuskällan tåla den temperatur som dess inmatningsände kommer att antaga. Härvid är kvarts ett lämpligt material.

Emellertid kan det vara önskvärt att utföra större delen av ljusledaren i ett annat material, exempelvis ett plastmate- rial. Av detta skäl är enligt ett utförande nämnda ljusledare 2 i sin utmatningsände 14 ansluten till en andra ljusledare 4 i vilken ljuset vidaretransporteras. Denna andra ljusledare 4 kan också utgöras av en vätskefylld ljusledare.

För det fall en filtrering av det från ljuskällan utsända ljuset önskas förefinns enligt en föredragen utföringsform ett eller flera filter 3 mellan förstnämnda ljusledare 2 och den nämnda andra ljusledaren 4. Härigenom undvikes att place- ra filter mellan glasbubblan 9 och den förstnämnda ljusleda- rens 2 inmatningsöppning 8, vilket skulle innebära att av- ståndet mellan det ljusalstrande elementet och inmatningsöpp- ningen 8 skulle öka, med en lägre verkningsgrad som följd.

Vidare tål normalt inte filter rådande temperaturer nära glasbubblan.

Enligt ett alternativt utförande förefinns istället ett eller flera motsvarande filter 15 placerade vid den i strålgången sista ljusledarens 4 ljusutmatningsöppning 16. Se figur 2, 10 15 20 25 30 503 970 7 där dylika filter 15 visas med streckade linjer. Ett dylikt filter kan vara påträtt på ljusledarens spets, och kan vara så utförda att man lätt kan skifta mellan filter med olika egenskaper i beroende av aktuell användning.

Filter kan användas för att bortfiltrera icke önskade delar av det spektra som ljuskällan alstrar. Behovet och valet av filter beror givetvis på tillämpningen. I många tillämpningar filtreras s.k UVA-strålning och UVB-strålning bort. I andra fall önskas en reduktion av värmestrålningen, varvid ett s.k.

IR-blockerande filter används. I andra fall är det önskvärt att filtrera bort synligt ljus och behålla ultraviolett ljus.

I sådant fall används Woods glas. I exempelvis tillämpningen att härda tandlagningsmaterial utformas filtret för att i huvudsak transmittera ljus med ett våglängdsintervall av 400 - 480 nanometer. För vissa tandlagningsmaterial används istället UVA-strålning.

Föreliggande uppfinning löser således de inledningsvis nämnda nackdelarna och erbjuder en mycket kompakt och enkel anord- ning med en hög verkningsgrad. Uppfinningen lämpar sig för allehanda ändamål, och speciellt för tillämpningar där ultra- violett eller blå-violett ljus används. Ett exempel på dylik användning är för att härda plastmaterial inom tandvården.

Ovan har ett antal utföringsformer nämnts. Emellertid kan uppfinningen ytterligare modifieras på för fackmannen uppen- bara sätt.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsexempel utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (8)

1. 0 15 20 25 30 35 SQOS 970 Patentkrav l. Anordning för att alstra ljus i en optisk ljusledare, vilken anordning innefattar en optisk koppling mellan en ljuskälla (5) och en ljusledare (2), vilken ljuskälla är anordnad att utsända synligt och ultraviolett ljus, där det ljusalstrande elementet är inneslutet i en glasbubbla (9), vilket ljusalstrande element är en ljusbåge, där glasbubblan har en radie som väsentligen motsvarar det ljusalstrande elementets längd, k ä n n e t e c k n a d av, kombinatio- nen av, att ljusledarens (2) inmatningsöppnings (8) tvär- snittsdimension har en längd respektive en bredd som väsent- ligen motsvarar eller överstiger ljuskällans (5) ljusalstran- de elements längd respektive bredd i samma plan som nämnda ljusalstrande elements längd respektive bredd, att avståndet mellan nämnda glasbubblas (9) yttervägg och ljusledarens (2) inmatningsöppning (8) understiger längden hos det ljusalst- rande elementet, att ljuskällan (5) utgöres av en urladd- ningslampa med ett elektrodavstånd understigande 4 millime- ter, företrädesvis 3 millimeter, att en reflektor (13) i form av ett reflekterande skikt förefinns anbringat på nämnda glasbubbla (9) på motstående sida om ljusledaren (2;10,11, 12), vilket skikt är anordnat att väsentligen reflektera ljus av i ljusledaren (2;10,l1,12) önskade våglängder in i ljusle- daren via glasbubblan och att transmittera ljus av i ljusle- daren icke önskade våglängder.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda ljusledare (2) innefattar två eller flera separata ljusledare (10,11,12) som tillsammans i tvärsnittsdimension har en längd respektive en bredd som väsentligen motsvarar eller överstiger ljuskällans (5) ljusalstrande elements längd respektive bredd i samma plan som nämnda ljusalstrande ele- ments längd respektive bredd, av att var och en av ljusledar- nas (10,ll,12) inmatningsöppning är placerade bredvid varand- ra och tangentiellt relativt nämnda glasbubblas (9) ytteryta.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att ljusledaren (2) eller ljusledarna (10,1l,12) har ett 10 15 20 25 503 970 9 tvärsnitt som avviker från att vara cirkulärt och som har en större dimension i det ljusalstrande elementets längdriktning än vinkelrätt däremot.

4. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d a v, att nämnda ljusledare (2;10,11,12) är utförda i ett material som utan särskild kylning motstår den temperatur som ljusledarens inmatningsöppning antager, företrädesvis ett kvartsmaterial.

5. Anordning enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d a v, att nämnda skikt (13) är anordnat att reflektera ultraviolett ljus och att transmittera en väsentlig del av det synliga ljuset.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d utmatningsände (14) är ansluten till en andra ljusledare (4) a v, att nämnda ljusledare (2;10,11,12) i sin i vilken ljuset vidaretransporteras.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v, att ett eller flera filter (3) förefinns mellan förstnämnda ljusledare (2;10,11,12) och den nämnda andra ljusledaren (4).

8. Anordning enligt något av kraven 1 - 7, k ä n n e - t e c k n a d a v, att ett eller flera filter (15) förefinns placerade vid den i strålgången sista ljusledarens (4) ljus- utmatningsöppning (16).