DE20111814U1 - Light curing device for curing tooth filling materials - Google Patents

Lichthärtgerät zur Aushärtung von ZahnfüllmaterialienLight curing device for curing dental filling materials

Die Erfindung betrifft ein Lichthärtgerät, insbesondere zum Aushärten von Zahnfüllmaterialien.The invention relates to a light curing device, in particular for curing dental filling materials.

Zur Anfertigung von Zahnfüllungen werden sogenannte Composite-Materialien verwendet, die bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm polymerisieren und eine feste Verbindung mit dem.Zahnmaterial eingehen. Üblicherweise wird das sehr intensive Licht eines solchen Lichthärtgerätes mit einem Lichtleitstab auf den zu behandelnden Zahn gerichtet. Als Lichtleitstab dient ein faseroptischer Lichtleiter mit hoher Lichtdurchlässigkeit im angegebenen Spektralbereich. Damit das Füllmaterial schnell und gleichmäßig aushärten kann, wird das lichtaustrittsseitige Ende des Lichtleitstabes möglichst nahe an die Zahnoberfläche gebracht und gleichmäßig bestrahlt. Als Lichtquelle für die Bestrahlung der Füllmaterialien verwendet man Halogenlampen, die mit einer Reflektoreinrichtung zur Fokussierung der Strahlung auf das lichteintrittsseitige Ende des Lichtleitstabes ausgerüstet sind. Die Beleuchtungseinrichtung, deren Stromversorgung und vor allem auch die für die Wärmeabführung notwendigen Mittel erhöhen den Platzbedarf und das Gewicht des Lichthärtgerätes derart, daß dessen Handhabbarkeit erheblich erschwert ist. Ein Bestrahlungsgerät mit kleinen Abmessungen und verringertem Gewicht ist aus der DE-OS 1 961 154 bekannt geworden. Es verwendet als Strahlungsquelle eine oder auch mehrere Lumineszenz-So-called composite materials are used to make dental fillings. These polymerize when exposed to visible light, preferably in the wavelength range of 400 to 500 nm, and form a firm bond with the tooth material. The very intense light from such a light curing device is usually directed onto the tooth to be treated using a light guide rod. The light guide rod is a fiber optic light guide with high light transmission in the specified spectral range. To ensure that the filling material can harden quickly and evenly, the end of the light guide rod that exits the light is brought as close as possible to the tooth surface and is evenly irradiated. Halogen lamps are used as the light source for irradiating the filling materials. These lamps are equipped with a reflector device to focus the radiation onto the end of the light guide rod that enters the light. The lighting device, its power supply and, above all, the means required for heat dissipation increase the space required and the weight of the light curing device to such an extent that it is considerably more difficult to handle. An irradiation device with small dimensions and reduced weight is known from DE-OS 1 961 154. It uses one or more luminescence

dioden (LED), die im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeiten. Hierbei sind die Lumineszenzdioden an der Stirnfläche des Lichtaustrittsteil des als Handgerät ausgestalteten Bestrahlungsgerätes angeordnet. Die Intensität der emittierten Strahlung kann in Abhängigkeit von der Größe des Betriebstromes steuerbar verändert werden. Durch Zuschalten weiterer Lumineszenzdioden läßt sich die Strahlungsleistung des Gerätes ebenso erhöhen wie durch deren Arbeiten im Impulsbetrieb. Weil die Wärmeabgabe von Lumineszenzdioden gering ist, entfallen auch die bei bisher gebräuchlichen Lichtquellen notwendigen Maßnahmen zur Wärmeableitung.diodes (LEDs) that work in the visible wavelength range. The luminescent diodes are arranged on the front surface of the light-emitting part of the irradiation device, which is designed as a handheld device. The intensity of the emitted radiation can be controlled depending on the size of the operating current. The radiation output of the device can be increased by connecting additional luminescent diodes, as well as by operating them in pulse mode. Because the heat emission from luminescent diodes is low, the heat dissipation measures required for previously used light sources are no longer necessary.

Eine Miniaturisierung des Bestrahlungsgerätes begünstigen ferner die für den Betrieb der Lumineszenzdioden benötigten geringen Arbeitsströme und -spannungen. Kleine Akku's als Stromversorgungseinheit sind daher völlig ausreichend; auch können die bisher üblichen elektrischen Schutzmaßnahmen entfallen. Die Lumineszenzdioden werden in der vorgeschlagenen Anordnung vorzugsweise gebündelt verwendet und mit einer gemeinsamen Kapselung versehen. Jedoch ist die vorgeschlagene Ausführung für ein Bestrahlungsgerät mit nur einer sehr begrenzten Anzahl von zumeist mit einem Linsenkörper versehenen Lumineszenzdioden ausgerüstet, weil die geringe Größe der Stirnfläche des Handstücks den Einbau weiterer Dioden verbietet. Eine Erhöhung der Strahlungsleistung durch Hinzuschalten weiterer Lumineszenzdioden ist daher mit diesem Bestrahlungsgerät kaum möglich.The miniaturization of the irradiation device is also facilitated by the low operating currents and voltages required for the operation of the luminescent diodes. Small batteries as a power supply unit are therefore completely sufficient; the electrical protection measures that have been used up to now can also be dispensed with. In the proposed arrangement, the luminescent diodes are preferably used in a bundle and provided with a common encapsulation. However, the proposed design for an irradiation device is equipped with only a very limited number of luminescent diodes, usually provided with a lens body, because the small size of the front surface of the handpiece prohibits the installation of further diodes. Increasing the radiation output by connecting further luminescent diodes is therefore hardly possible with this irradiation device.

Vom bekannten Stand der Technik ausgehend ist es deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Lichthärtgerät zu schaffen, mitBased on the known state of the art, it is therefore the object of the invention to create a light curing device with

dem unter Verwendung von Lumineszenzdioden als Strahlungsquelle eine verbesserte Strahlungsleistung des Gerätes erzielt werden kann. Das emittierte Licht soll dabei möglichst vollständig zur Polymerisation der Zahnfüllmaterialien ausgenutzt werden können und gute Polymerisationsergebnisse bei geringem Energiebedarf bewirken.by using luminescent diodes as a radiation source, an improved radiation output of the device can be achieved. The emitted light should be used as completely as possible for the polymerization of the dental filling materials and produce good polymerization results with low energy consumption.

Die Aufgabe der Erfindung löst gemäß Anspruch 1 ein Lichthärtgerät mit einer Vielzahl von im Gehäuseinneren des Lichthärtgerätes verteilt angeordneten Lumineszenzdioden, deren jede die emittierte Strahlung in ein jeweils ihr zugeordnetes faseroptisches Einzelbündel einkoppelt, wobei die Einzelbündel lichtaustrittsseitig zu einem Lichtleitstab zusammengefaßt sind, an den lichtaustrittsseitig ein autoklavierbarer Lichtleitstab in lösbarer Verbindung optisch angekoppelt ist. Vorzugsweise ist die Lichtaustrittsfläche jeder Lumineszenzdiode als plan geschliffene Fläche ausgebildet, die an der Lichteintrittsfläche des zugeordneten faseroptischen Einzelbündels in fester Verbindung anliegt.The object of the invention is achieved according to claim 1 by a light curing device with a plurality of luminescence diodes distributed in the housing interior of the light curing device, each of which couples the emitted radiation into a respective individual fiber optic bundle assigned to it, the individual bundles being combined on the light exit side to form a light guide rod, to which an autoclavable light guide rod is optically coupled in a detachable connection on the light exit side. The light exit surface of each luminescence diode is preferably designed as a flat, ground surface which is firmly connected to the light entry surface of the assigned individual fiber optic bundle.

Es ist auch von Vorteil, wenn die strahlende Fläche jeder Lumineszenzdiode annähernd gleich der Größe der Lichteintrittsfläche des zugeordneten faseroptischen Einzelbündels ist.It is also advantageous if the radiating area of each light-emitting diode is approximately equal to the size of the light entry area of the associated single fiber optic bundle.

Der faseroptische Lichtleitstab transportiert eine maximale optische Energie, wenn der Querschnitt jedes der Einzelbündel und die strahlende Fläche der ihm zugehörigen Lumineszenzdiode einander angepaßt sind und beide Flächen stumpf aufeinanderstoßen. So kann durch Planschleifen der zumeist gekrümmtenThe fiber optic light guide rod transports maximum optical energy when the cross section of each of the individual bundles and the radiating surface of the associated light-emitting diode are adapted to each other and both surfaces meet bluntly. In this way, by surface grinding of the mostly curved

Kunststoffoberfläche eine stumpfe LED-Lichtwellenleiter-Kopplung mit hohem Kopplungswirkungsgrad erzielt werden. Es wird hierbei auch der Abstand zwischen den einzelnen Lumineszenzdioden so gering gehalten, daß bei deren Verteilung über das gesamte Gehäuseinnere des Gerätes, eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes möglich ist. Dadurch läßt sich - trotz der großen Zahl der zum Einsatz gelangenden Lumi neszenzdioden und somit einer maximalen Lichteinkopplung in den faseroptischen Lichtwellenleiter - das Lichthärtgerät dennoch klein und ergonomisch günstig gestalten. In bekannter Weise können die Lumineszenzdioden auch im Impulsbetrieb arbeiten, wobei die Durchlaßströme und damit auch die emittierte Strahlungsleistung auf ein Mehrfaches anwachsen.A blunt LED optical fiber coupling with a high coupling efficiency can be achieved with a plastic surface. The distance between the individual LEDs is kept so small that, when they are distributed over the entire interior of the device, optimal use of the available space is possible. This means that - despite the large number of LEDs used and thus maximum light coupling into the fiber optic optical fiber - the light curing device can still be designed to be small and ergonomically favorable. In a known manner, the LEDs can also work in pulse mode, whereby the forward currents and thus also the emitted radiation power increase several times.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand von zwei schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below using an embodiment and two schematic drawings.

Fig. 1 ein Lichthärtgerät gemäß der Erfindung in Seitenansicht und im teilweisen Schnitt undFig. 1 a light curing device according to the invention in side view and in partial section and

Fig. 2 schematisch und im stark vergrößerten Maßstab die Art der optischen Kopplung zwischen einer einem zugeordneten faseroptischen Teilbündel.Fig. 2 shows schematically and on a greatly enlarged scale the type of optical coupling between an associated fiber optic sub-bundle.

Ein Lichthärtgerät 1, ausgebildet als zylindrisches Handstück, enthält im Gehäuseinneren einen faseroptischen LichtleitstabA light curing device 1, designed as a cylindrical handpiece, contains a fiber optic light guide rod inside the housing

mit lichtundurchlässiger Ummantelung 3. Der Lichtleitstab verzweigt sich an seinem lichteintrittsseitigem Ende in eine Vielzahl von Einzelbündeln 4 von sehr unterschiedlicher Länge. Die Einzelbündel besitzen als Stirnflächen Lichteintrittsflächen 5. Auf diese Stirnflächen ist jeweils eine Lumineszenzdiode 6 mit ihrer plan geschliffenen Lichtaustrittsfläche aufgekittet. Mit dieser Art der optischen Kopplung zwischen den Einzellichtquellen und den Einzelbündeln wird der Platzbedarf wegen des geringen Einbauvolumens minimiert. Auch bei nur wenig vorhandenem Platz im Gehäuse des Lichthärtgerätes wird es mit der Erfindung möglich, eine Vielzahl einzelner Lumineszenzdioden, verteilt über das gesamte Gehäuseinnere, unterzubringen. Die Lumineszenzdioden bestehen in bekannter Weise aus halbleitendem Material von dotiertem GaP, GaN oder SiC. Die an den Lichteintrittsflächen 5 der Einzelbündel 4 eingekoppelte Strahlung bündelt der Lichtleitstab 2 und transportiert sie aufgrund der Totalreflexionen zu dessen Lichtaustrittsfläche 7. An diese lichtaustrittseitige Endfläche ist ein autoklavierbarer Lichtleitstab 9 angekoppelt, der an seinem Lichtsaustrittsende vorzugsweise eine bogenförmige Gestaltung aufweist. Die optische Kopplung zwischen den beiden faseroptischen Lichtleitstäben 2 und 9 läßt sich zum Beispiel mit einer herkömmlichen, lösbaren Steckverbindung 11 mit Stirnflächenkopplung erreichen. Dadurch ist es auch möglich, den Lichtleitstab 9 zu dessen Reinigung und zur medizinischen Sterilisierung im Autoklaven ohne größere Schwierigkeiten auszuwechseln.with opaque sheathing 3. The light guide rod branches out at its light entry end into a large number of individual bundles 4 of very different lengths. The individual bundles have light entry surfaces 5 as end faces. A light emitting diode 6 with its flat, ground light exit surface is cemented onto each of these end faces. With this type of optical coupling between the individual light sources and the individual bundles, the space requirement is minimized due to the small installation volume. Even if there is only little space in the housing of the light curing device, the invention makes it possible to accommodate a large number of individual light emitting diodes distributed over the entire interior of the housing. The light emitting diodes consist in a known manner of semiconducting material of doped GaP, GaN or SiC. The light guide rod 2 bundles the radiation coupled into the light entry surfaces 5 of the individual bundles 4 and transports it to its light exit surface 7 due to total reflection. An autoclavable light guide rod 9 is coupled to this light exit end surface, which preferably has an arc-shaped design at its light exit end. The optical coupling between the two fiber optic light guide rods 2 and 9 can be achieved, for example, with a conventional, detachable plug connection 11 with end face coupling. This also makes it possible to replace the light guide rod 9 for cleaning and medical sterilization in the autoclave without any major difficulties.

Mit maximaler Lichtleistung tritt schließlich das gebündelte helle Licht der Lumineszenzdioden aus der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitstabes 9 und trifft auf das auszuhärtende Zahnfüll-With maximum light output, the bundled bright light of the luminescence diodes finally emerges from the light exit surface of the light guide rod 9 and hits the dental filling material to be hardened.

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material auf. Die Materialaushärtung wird dadurch sehr wirkungsvoll und erfolgt mit hoher Zuverlässigkeit bei gleichzeitig minimalem Energieverbrauch.material. The material curing is therefore very effective and takes place with high reliability while at the same time using minimal energy.

Die optische Kopplung zwischen einer Lumineszenzdiode 6 und einem Einzellichtbündel 4 ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Deren Lichtaustrittsfläche 8 und Lichteintrittsfläche 5 stoßen hierbei stumpf aufeinander. Zur Erzielung eines maximalen Kopplungsfaktors sind die Flächen einander weitgehend angepaßt,The optical coupling between a light-emitting diode 6 and a single light beam 4 is shown in Fig. 2. Their light exit surface 8 and light entry surface 5 meet one another in a blunt manner. To achieve a maximum coupling factor, the surfaces are largely adapted to one another,