(57)【要約】【課題】歯科技術の光硬化装置に適している半導体放射線源を高い出力と使用される半導体チップの良好な冷却を小型かつ多様な出力段階に適合する構造と組み合わせる。【解決手段】基礎部材と前記基礎部材の端面と熱接続された少なくとも１個のＬＥＤチップと前記基礎部材の同じ端面上に装着された柔軟なフレキシブルプリント回路を備え、前記フレキシブルプリント回路が前記ＬＥＤチップを少なくとも部分的に包囲するとともに前記ＬＥＤチップと電気接続された少なくとも１本の印刷された導体軌道（２０）を有し、更に前記フレキシブルプリント回路が前記基礎部材の周囲領域内に少なくとも部分的にその基礎部材の側壁部に沿って延在する曲折あるいは湾曲した区域（２７）を有してなる半導体放射線源である。前記フレキシブルプリント回路（１４）の区域の少なくとも一部分が基礎部材（１２）内の特に側方窪み部（３４）内に少なくとも部分的に進入して延在する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎部材と前記基礎部材の端面と熱接続された少なくとも１個のＬＥＤチップと前記基礎部材の同じ端面上に装着された柔軟なフレキシブルプリント回路を備え、前記フレキシブルプリント回路が前記ＬＥＤチップを少なくとも部分的に包囲するとともに前記ＬＥＤチップと電気接続された少なくとも１本の印刷された導体軌道（２０）を有し、さらに前記フレキシブルプリント回路が前記基礎部材の周囲領域内に少なくとも部分的にその基礎部材の側壁部に沿って延在する曲折あるいは湾曲した区域（２７）を有してなる半導体放射線源であり、前記フレキシブルプリント回路（１４）の区域（２７）の少なくとも一部分が基礎部材（１２）内の特に側方窪み部（３４）内に少なくとも部分的に進入して延在することを特徴とする半導体放射線源。
【請求項２】
窪み部（３４）は側方切り込み部（３１）あるいは貫通孔（２８）によって形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体放射線源。
【請求項３】
区域（２７）が基礎部材（１２）の側辺長よりも小さな幅を有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体放射線源。
【請求項４】
区域（２７）がＬＥＤチップ（１６）と逆側の基礎部材（１２）、特にその前端部材の背面の少なくとも一部に沿って延在することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項５】
区域が特に少なくとも窪み部（３４）の領域内においてダイオード、抵抗、あるいはＡＳＩＣ等の少なくとも１つの電子構成部品を支承し、その電子構成部品が特に窪み部（３４）内に低没して収容されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項６】
区域が基礎部材（１２）の背面から露出して突出し特に電子構成部品が存在していない自由端部を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項７】
基礎部材（１２）の前端部材が放熱体（３２）と熱接続することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項８】
放熱体（３２）が窪み部（３４）を備え、その中に区域（２７）、特にその区域の自由端部が進入することを特徴とする請求項７記載の半導体放射線源。
【請求項９】
複数のＬＥＤチップ（１６）が基礎部材（１２）上に装着され、そのうち少なくとも１個のＬＥＤチップが分離して制御可能であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項１０】
少なくとも２個のＬＥＤチップ（１６）がそれぞれ異なった波長で光を放出することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項１１】
各ＬＥＤチップあるいは全てのＬＥＤチップ（１６）が基礎部材の低没部内に配置されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項１２】
全てのＬＥＤチップ（１６）が１枚の収束レンズによって遮蔽されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体放射線源。
【請求項１３】
ＬＥＤチップが存在している個々の低没部が追加的なレンズによって遮蔽されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体放射線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１前段に記載の半導体放射線源に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の半導体放射線源は独国特許出願公開第１０２４２３６６号Ａ１明細書によって知られている。この種の半導体放射線源においては所要の光出力を達成するために大容量の電流を放射線源に付加する必要がある。そのために一方で効果的な冷却が必要となり、他方で適宜な誘導管の断面寸法が必要となる。前記の文献によってプリント回路を形成するための絶縁性材料からなる柔軟な支持層の使用が知られている。
【０００３】
この半導体放射線源は、曲折に際して例えば冷却管と同様の丸い形状にも前端を介して追従できるように特殊に設計された柔軟な支持層を使用している。従ってその種の柔軟な支持層のために極めて高い弾力性が必要とされ、それが使用される光導体の性質と矛盾する。特にこの種の弾力性に曲折する解決方式においては大きな誘導断面を備えることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２４２３６６号Ａ１明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は、特に歯科技術の光硬化装置に適している半導体放射線源を高い出力と使用される半導体チップの良好な冷却を小型かつ多様な出力段階に適合する構造と組み合わせるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題は本発明に従って請求項１によって解決される。
【０００７】
その他の追加構成が従属請求項によって定義されている。
【０００８】
ＬＥＤチップが支持されている冷却体の表面上の既知のフレキシブルプリント回路の平面的な形成によって、まずそのフレキシブルプリント回路を冷却体の側縁部の全幅にわたって延在させる可能性が得られる。それによってその場所でフレキシブルプリント回路を容易に曲折させることができ、それによって電流容量に関して著しい制約を受けることなく導電体を後方に延伸させることができその結果例えば高出力のＬＥＤチップに電流供給するよう機能させることができる。
【０００９】
本発明の好適な構成形態によれば、フレキシブルプリント回路をいわば二重に曲折させＬＥＤチップを支承している一次冷却体の後方に延在する窪み部内に進入して延在させることが可能となる。それによって放熱効果に影響を及ぼすことなくそこに電気構成部品を遮蔽および保護して収納する可能性が開かれる。
【００１０】
フレキシブルプリント回路が実質的に立方体形状の基礎部材の外縁部を介して延在することにより、導体軌道のために極めて大きな収容幅を提供することが可能になる。これによって導体軌道ごとに比較的大きな断面が０．０３５ｍｍ超、例えば０．０７ｍｍともなり得るような極めて大きな導体軌道の厚みと組み合わせて可能になる。
【００１１】
Ｕ字型の基礎部材の支持によって第１に前端部材を支承する放熱体の側方の柱形状の区域（セクション）への側方の強固な支持も達成される。さらに柱形状の区域は側方に向かって開口し、従ってその表面を同時に冷却面として利用することができる。
【００１２】
基礎部材を形成するための前端部材と放熱体との間の適宜な組み合わせによって第１に多少脆弱なフレキシブルプリント回路を保護して収容し、また電子構成部品も同様に保護して収納することができる。また、大面積の収容によってフレキシブルプリント回路の該当部分上に装着された電子あるいは電気構成要素または構成部品が放熱体との熱接触の範囲外に置かれ従って熱的な影響を被らないように収容することが可能になる。
【００１３】
実質的な基礎部材の下方に側方切り込み部あるいは窪み部を形成することが好適である。その切り込み部は極めて好適な方式で側面から基礎部材内および／または放熱体内に延在し、従って側方からアクセス可能な切り込み部が形成され、それが放熱機能を低下させることなく組み立てスペースを提供する。
【００１４】
好適にはフレキシブルプリント回路は少なくとも部分的に基礎部材の周りを延在し、すなわち基礎部材の側面上で９０°曲折する。フレキシブルプリント回路は良好な放熱効果の理由から基礎部材の上面に接合するが、このフレキシブルプリント回路は基礎部材の下面に着合するかあるいは窪み部の領域内に自由に延在することもできる。
【００１５】
そのため基礎部材は大面積で放熱体と接触し、すなわち切り込み部を少なくとも２側面、好適には３側面上で包囲し、他方第４の側面は開放させる。
【００１６】
フレキシブルプリント回路の該当部分は、窪み部の領域に到達するために基礎部材を貫通することができる。それに代えて、基礎部材が放熱体の周囲に対して窪み部の開口側の方向においていくらか短縮され、従ってフレキシブルプリント回路がその場所で該当する基礎部材の側縁部の周りに延在することができる。それにもかかわらず、フレキシブルプリント回路は（少なくとも軸方向の延伸で見て）放熱体の外周の範囲内に存在することが好適であり、それによってフレキシブルプリント回路が損傷に対して保護される。
【００１７】
本発明により放熱作用は、ＬＥＤチップによって形成された熱源と放熱体の背後領域の間の何処にも特段の熱抵抗が存在しないように好適な方式で形成される。
【００１８】
基礎部材は（その下面の窪み部を除いて）立方体形状、特に一種の直方体形状とすることが好適である。熱源はその上面中央に配置され、そこに平坦に設けられた支台を介して良好な放熱が保証される。その場合の放熱は基礎部材の２本またはより好適には３本の放熱脚部を介して実施され、その厚みは基礎部材上の熱源の支台領域の厚みに比べて拡大され、従ってここでも高い熱抵抗は発生しない。
【００１９】
脚部の端面は少なくとも同じ大きさの放熱体支承脚部とここでも大面積で接触することが好適であり、その際に大面積の着合を形成するにもかかわらず充分に大きな寸法の組み立てスペース・窪み部を提供することができる。
【００２０】
基礎部材と放熱体の接触の正確な形状は必要に応じて広範囲に調節し得ることが理解される。例えば、基礎部材の側方脚部、さらに放熱体の支承脚部を放熱体の周に沿って湾曲して外側に膨らませて湾曲させることができ、それがその場所の熱伝導率をさらに上昇させる。
【００２１】
また、放熱体の窪み部（ならびに対応する基礎部材の窪み部）は必ずしも長方形の断面を有する必要はなく；台形型の断面、あるいは末端が円弧型すなわち丸み付けられた断面も可能である。
【００２２】
その点において放熱体と基礎部材内の窪み部の面積と基礎部材と放熱体の間の接合面積の間の比率は必要に応じて広範囲に調節することができる。
【００２３】
変更された構成形態においては、フレキシブルプリント回路が基礎部材の周囲領域を超えて延在するかその位置で終止し、縁部から離間した位置でスリットを介して前端部材の裏側上に延在している窪み部内に延伸する。この構成は特に前端部材と放熱体が相互に分離可能である場合に実施可能である。その場合組み立ては、まず予めフレキシブルプリント回路に電気および電子構成要素を装着した後そのフレキシブルプリント回路を基礎部材上に取り付けるようにして実施される。前端部材と放熱体の取り付けによってフレキシブルプリント回路が追加的に保護および収容され、その際前端部材と放熱体との間により低い熱抵抗が保持されるべきであることが理解される。
【００２４】
本発明によればフレキシブルプリント回路が完全に基礎部材から取り外し可能であることが極めて好適であり、これは接続端子を差し込み可能に保持すれば極めて単純となる。それによって電子構成部品の故障に際して極めて安価かつ簡便な作業で修理を実施することができる。
【００２５】
本発明によれば、フレキシブルプリント回路上に収容され熱を放出する電子および電気構成部品が特に前端部材から離間している位置において放熱体と熱接触することが好適である。この構成により、損失熱を発生させる電子構成部品の冷却のために前端部材に比べて低温の放熱体の冷却効果を利用する可能性が得られる。一般的に前端部材と逆側の放熱体の端部に対流または例えばファンによる強制気流によって冷却される冷却グリルあるいは冷却面が設けられる。この位置における放熱体の冷却によって温度勾配が発生し、その大きさは放熱体の放熱能力に依存する。放熱体の比較的大きな構造断面によって低い熱抵抗、従って高い熱伝導能力を提供することができる。
【００２６】
好適な構成形態において、基礎部材が既知の方式で導体として使用される。この場合特に接地導体としての使用が考えられ、従ってフレキシブルプリント回路上に収容される導体軌道は接地導体がそこから除外されるため著しく断面を拡大することができる。この処置もＬＥＤチップに高い出力を省スペースで付加して供給することができるように作用する。ここで前端部材と放熱体を分離した構成においてそれらの部材間に低抵抗の電気接続が形成されるよう配慮すべきであることが理解される。
【００２７】
別の好適な構成形態によれば、フレキシブルプリント回路を収容する前端部材の端面と同様にフレキシブルプリント回路が延在することが可能な前端部材の背面との間の通路を形成する貫通孔を前端部材が備えることが可能である。ここで、可能な限りＬＥＤチップへの接続線の内部抵抗をさらに低減するためにフレキシブルプリント回路の屈曲領域を迂回しながらメッキ貫通孔を形成することが可能となる。
【００２８】
ＬＥＤチップを任意の適宜な方式で制御することが可能であり、勿論複数の接続線を使用して例えば外側のＬＥＤチップ群を内側のＬＥＤチップ群とは異なった回路で制御することも可能である。
【００２９】
本発明によれば、前記区域が基礎部材の側辺長よりも小さな幅を有することが極めて好適である。
【００３０】
本発明によれば、前記区域がＬＥＤチップと逆側の基礎部材、特にその前端部材の背面の少なくとも一部に沿って延在することが極めて好適である。
【００３１】
本発明によれば、前記区域がその幅と平行な方向に見て基礎部材の側辺長よりも小さな幅を有し、また特に基礎部材の前面を起点にして少なくとも基礎部材の側壁に沿って延在することが極めて好適である。
【００３２】
本発明によれば、基礎部材が側方窪み部および／または少なくとも開口部を備え、その中にフレキシブルプリント回路の一部分が進入することが極めて好適である。
【００３３】
本発明によれば、区域がＬＥＤチップと逆側の基礎部材の少なくとも一部に沿って延在することが極めて好適である。
【００３４】
本発明によれば、区域が特に少なくとも窪み部の領域内においてダイオード、抵抗、あるいはＡＳＩＣ等の少なくとも１つの電子構成部品を支承し、その電子構成部品が特に窪み部内に低没して収容されることが極めて好適である。
【００３５】
本発明によれば、前記区域が基礎部材の背面から露出して突出し特に電子構成部品が存在していない自由端部を備えることが極めて好適である。
【００３６】
本発明によれば、基礎部材の前端部材が放熱体と熱接続することが極めて好適である。
【００３７】
本発明によれば、前記区域が基礎部材を実質的にＵ字型に包囲し、それに対して平面的、あるいは必要に応じて絶縁材を介在させて接合することが極めて好適である。
【００３８】
本発明によれば、放熱体が窪み部を備え、その中に前記区域、特にその区域の自由端部が進入することが極めて好適である。
【００３９】
本発明によれば、基礎部材が二分割式に形成され、相互に強固に結合された前端部材と放熱体を備えることが極めて好適である。
【００４０】
本発明によれば、複数のＬＥＤチップが基礎部材上に装着され、そのうち少なくとも１個のＬＥＤチップが分離して制御可能である。
【００４１】
本発明によれば、放熱体が前端部材の窪み部に整合するとともに側方に開口した窪み部を備えることが極めて好適である。
【００４２】
本発明によれば、少なくとも２個のＬＥＤチップがそれぞれ異なった波長で光を放出することが極めて好適である。
【００４３】
本発明によれば、基礎部材の放熱体の窪み部が前記フレキシブルプリント基板の区域の自由端部を収容し、その端部上に特に差し込み接触端子が形成されることが極めて好適である。
【００４４】
本発明によれば、各ＬＥＤチップあるいは全てのＬＥＤチップが基礎部材の低没部内に配置されることが極めて好適である。
【００４５】
本発明によれば、基礎部材の前端部材と基礎部材の放熱体が平面的に相互に接合し、特に共有の窪み部によって、また特にＵ字型に包囲されることが極めて好適である。
【００４６】
本発明によれば、全てのＬＥＤチップが１枚の収束レンズによって遮蔽されることが極めて好適である。
【００４７】
本発明によれば、複数のＬＥＤチップがそれらのＬＥＤチップを包囲するフレキシブルプリント回路の貫通孔の内側に装着され、その際に少なくとも２個のＬＥＤチップが分離して制御可能であるとともに、さらに好適にはそれぞれ異なった波長を放射し得る。
【００４８】
本発明によれば、ＬＥＤチップが存在している個々の低没部が追加的なレンズによって遮蔽されることが極めて好適である。
【００４９】
本発明によれば、収束レンズがＬＥＤチップ群を遮蔽し、特に一種のフード状に包囲することが極めて好適である。
【００５０】
本発明によれば、収束レンズが窪み部を備えてその中にＬＥＤチップが収容され、収束レンズはフレキシブルプリント回路に対してシールされるとともに特に窪み部にシリコンが充填されることが極めて好適である。
【００５１】
本発明のその他の詳細、特徴、ならびに利点は添付図面を参照しながら以下に記述する複数の実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る半導体放射線源の一実施例を示した透視図である。
【図２】本発明に係る半導体放射線源の一実施例を示した概略断面図である。
【図３】本発明に係る半導体放射線源の別の実施例を拡大して示した概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１および図２には本発明に係る半導体放射線源の一実施例が示されている。半導体放射線源１０は前端部材１２を備え、それが放熱体３２と熱接続している。前端部材１２は実質的に立方体形状でその下面に窪み部３６を備える。窪み部３６は１つの方向に向かって開口している。窪み部は基礎部材の１つの中央脚部および２つの側方脚部によって包囲されており、それらがそのために同形に形成された放熱体３２の脚部と接合する。窪み部３６と逆側にあり同様に同形に形成された窪み部３４が放熱体３２内に設けられ、その際窪み部３４の深さは窪み部３６の深さに比べて著しく大きくなる。
【００５４】
前端部材１２と放熱体３２から形成された基礎部材は小さな熱抵抗とそれに従って高い熱伝導率を有し、その際後面に有ってここでは図示されていない冷却要素が充分な冷却を達成することが理解される。
【００５５】
前端部材１２の実質的に正方形上面は略全面的にフレキシブルプリント回路１４によって被覆されている。
【００５６】
このフレキシブルプリント回路１４はＬＥＤチップ１６の複数構成を包囲し、これは熱伝導接続ではあるが電気的に絶縁して前端部材１２上に取り付けられている。それによってＬＥＤチップ群の効果的な冷却が可能になることが保証される。ＬＥＤチップ群は既知の方式で接続パッドに接着され、それがフレキシブルプリント回路１４上に収容されている。そこから複数の導体軌道２０がフレキシブルプリント回路１４の接続領域２２を介して延在している。フレキシブルプリント回路１４は隣接する前端部材１２の縁部に整合する縁部２４上で実質的に窪み部３６の全幅にわたって曲折している。それによってフレキシブルプリント回路１４の曲折あるいは湾曲した区域２７が形成される。そこには極めて幅広でかつ比較的短い導体軌道が装着されてそれが最大で領域３０まで延在し、その領域上で電気構成要素がフレキシブルプリント回路１４上に装着される。
【００５７】
必要に応じてそこに変圧器を設置することも可能であり、それによって供給される電力の割に比較的小さな電流とそれに従って低減された同線断面積がフレキシブルプリント回路１４の接続領域２２の接触面２６の領域内で必要とされるようになることが保証される。
【００５８】
既知の方式によってＬＥＤチップ１６の領域は間隔保持リング２８を介して放射光を収束させる収束レンズ４４によって遮蔽することができる。
【００５９】
図１と図２の比較から明らかなように、フレキシブルプリント回路１４の接続領域２２は前端部材１２の窪み部３６内とさらに基礎部材１２内への切り込み部３１として形成し得る放熱体の窪み部３４内にも進入して延在している。図２に示されているように、フレキシブルプリント回路１４は実質的にＵ字型に前端部材１２の中央部分の周りで湾曲することができ、その際所要の電気構成要素を領域３０内に集約的かつ保護して収容することができる。
【００６０】
接続帯２６の領域も保護して窪み部３４の領域内に形成することができる。
【００６１】
図２および図３において図１と同一の構成部材は同一の参照符号によって示されている。
【００６２】
図３には本発明に係る半導体放射線源１０の別の実施形態が示されている。図３の半導体放射線源は複数のＬＥＤチップ１６を備えており、そのうち２個のＬＥＤチップ１６が図３中に示されている。ＬＥＤチップ群は基礎部材の前端部材１２内に設けられた低没部４２内に収容される。この解決方式においてフレキシブルプリント回路１４は前端部材１２上の部位４６，４８および５０上で図３中には図示されていない放熱体３２内に形成された窪み部３４に沿って３回曲折する。
【００６３】
図示された実施例においてＬＥＤチップ群は、収束レンズ４４の下方の中央部分に４つのグループで配置されている。光放出を改善するためにさらに個別収束レンズ５４が具備され、その際各レンズ５４が対応する低没部４２を平面的に遮蔽するとともにその上方で実質的に半球形に延在する。
【００６４】
図示された実施例において個別レンズ５４は共有の収束レンズ４４と光学的に接続し、それぞれ同形の低没部が形成されそれが光学接続の改善のために機能する。
【００６５】
それに代えて離間した配置を選択し得ることが理解される。
【００６６】
図示された実施例においてさらに、照射面によって反射された光線を検出してＬＥＤチップ１６による光放射を制御する中央光センサ５２が形成されている。
【００６７】
ＬＥＤチップ１６から放出された光の直接受光を防止するためにセンサ５２を既知の方式で黒色管によって遮蔽し得ることが理解される。
【符号の説明】
【００６８】
１０  半導体放射線源
１２  前端部材
１４  フレキシブルプリント回路
１６  ＬＥＤチップ
２０  導体軌道
２２  接続領域
２４  縁部
２６  接触面
２７  区域
２８  間隔保持リング
３０  領域
３１  切り込み部
３２  放熱体
３４，３６  窪み部
４２  低没部
４４，５４  収束レンズ
【図１】
2010093270.tif 000003
【図２】
2010093270.tif 000004
【図３】
2010093270.tif 000005