(57)【要約】【解決手段】  本装置は、凹部を形成する光導入端部を有するレンズと、該凹部に面した端部を有するヒートシンクと、該凹部を介して光を該レンズ内に送り込むように配置された光源とを備える。光源は、ヒートシンクと熱伝導関係にあり、光源により発生された熱を放散させる。本装置は、様々な波長で光放射を提供し、歯の漂白材料を活性化し、歯科用複合材料を硬化させるため使用することができる。
2006504253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を形成する光導入端部を有するレンズと、
前記凹部に面する端部を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクと熱伝導可能な状態で、前記凹部を介して前記レンズ内に光を送り出すように配置された光源と、
を備え、
前記光源により発生した熱は前記ヒートシンクに伝導される、装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、その表面上に形成された金属膜を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記金属膜は、前記凹部に面する前記ヒートシンクの前記端部に形成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記光源は、前記ヒートシンク上に形成された前記金属膜に取り付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記光源は、ＬＥＤを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光源は、複数のＬＥＤを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記光源と連通するターミナルボードを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ターミナルボードは、その表面上に形成された金属膜を更に備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光源は、前記ターミナルボード上に形成された前記金属膜に電気的に接続されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ターミナルボードは、その表面上に形成された伝導パッドを備え、電流が該伝導パッドを介して該ターミナルボードを通って前記光源に供給される、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記ターミナルボードは、その表面上に形成された複数の伝導パッドを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記ターミナルボードは、１２０°間隔で隔てられた、３つの伝導パッドを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ヒートシンクは、前記光源の電気的接点を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記光源は、前記ヒートシンクの前記端部により支持されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記光源は、前記レンズにより形成された凹形壁に向かって前方に青色光を放射するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記レンズは、後方部を有し、該後方部は、前記凹部の回りを延在すると共に、前記ヒートシンクに向かう方向にテーパーをなす外側表面を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記凹部は、前記レンズ内に内曲し、該レンズは、前記凹部に向かって凹んだ後部壁を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記凹部は、
（ｉ）  前記レンズの屈折率を実質的に同じ屈折率を有するＵＶ硬化可能な光学プラスチック材料、及び、
（ｉｉ）  光透過性プラスチック材料
のうち少なくとも１つを収容している、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記光源は、前記凹部に面する前記ヒートシンクの前記端部のところで該端部と熱伝導関係に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記レンズ及び前記ヒートシンクは同軸である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
ホルダーを更に備え、前記レンズの前記光導入端部が該ホルダー内に収容され、該ホルダーは前記凹部の回りに延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記ヒートシンクは、前記ホルダー内に端を接して突出するボディを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ホルダーは、前記ヒートシンクに向かう方向にテーパーをなす内側壁を形成し、前記レンズは、外側表面を形成し、該外側表面は、前記ヒートシンクに向かってテーパーをなすと共に前記ホルダーの内側壁に隣接する関係で前記凹部の回りを延在する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
ＬＥＤ又はＬＥＤアレイを備える前記光源に電流を供給するため、前記ホルダーと前記ヒートシンクとの間に延在する配線を更に備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記レンズ、前記ヒートシンク及び前記ホルダーは、同軸である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記凹部から離れる方向に、前記レンズからの光を透過させる光透過性部材を更に備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記レンズは、ＴＩＲレンズである、請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
前記ヒートシンクの回りに該ヒートシンクと同軸関係で延在するハウジングを更に備え、前記ホルダーは、前記ハウジング内に収容された端部を有する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記ヒートシンクは、主要ヒートシンクであり、該主要ヒートシンクの前記凹部の反対側の端部に２次ヒートシンクが設けられている、請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】
光放射を提供する方法であって、
光を放射する光源を提供し、
ダイオードの前記光源の温度を安定化させるため、凹部に面した端部を有するヒートシンク部材を使用し、
前記光源からの光を前記凹部を介してレンズ内に送り込み、
前記光源により発生した熱を前記ヒートシンク内に伝導させ、
前記凹部を形成する光導入端部を有する前記レンズを通して光放射を分配する、各工程を備える、方法。
【請求項３１】
歯を漂白する方法であって、
歯漂白材料を歯に塗布し、
実質的な期間に亘って活性光が存在しない状態で前記歯が前記材料にさらされることを可能にし、
ダイオードアレイを利用して４００乃至６００ｎｍの範囲の波長を有する活性光を生成し、
レンズにより形成された凹形壁に向かって前記光を前方に放射し、
２０乃至４０秒の期間に亘って１００乃至６００ｍＷのパワーレベルで前記活性光を前記材料に印加する、各工程を備える方法。  
【請求項３２】
歯科用複合材料を硬化させる方法であって、
歯科用複合材料を歯に塗布し、
ダイオードアレイを利用して４００乃至６００ｎｍの範囲の波長を有する活性光を生成し、
レンズにより形成された凹形壁に向かって前記光を前方に放射し、
２乃至５秒の期間に亘って１００乃至２００ｍＷのパワーレベルで前記活性光を前記歯科用材料に印加する、各工程を備える方法。
【請求項３３】
歯科用複合材料を歯に塗布する前記方法は、樹脂を歯に塗布する工程を更に備える、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概要及び様々な実施例において、照明器アッセンブリに関する。より詳しくは、本発明は、概要及び様々な実施例において、ヒートシンクを備えた照明器アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の様々な手段が、とりわけ特定の用途に関連して特有に図解された実施例を参照して説明されるが、当業者は、本発明が、そのような実施例及び／又は用途に限定されるものではないことを認めるであろう。当業者は、開示され、本文中で説明された実施例の説明を参照して、追加の変更、用途及び他の実施例が請求された発明の範囲内に属し、本発明を実施することができる更なる分野が存在し得る、ことを認めるであろう。
【０００３】
コンパクトな光源が、例えば、外科切除、歯科複合材料の硬化並びに歯漂白材料の活性化等の、歯科及び外科における様々な用途のため必要とされている。更には、歯科医は、ドリルが通常使用されるところの歯のエナメル質及び象牙質部等の硬い組織における病変及び欠陥部を修正するため高強度の光を使用することができる。他の用途では、例えば、歯科医は、患者の口内で様々な樹脂及び複合物を硬化させ、歯を漂白するため高強度の光を使用することができる。歯科用の複合硬化及び歯の漂白用とは、一般に、スペクトルの紫外線域（ＵＶ）の波長を有する光を放射する光源を必要としている。外科医は、軟組織における病変部又は欠陥部を修正するための幾つかの用途において高出力／高強度の光源を使用することができる。軟組織に対しては外科用メスや他の類似の外科切除器具が通常使用される。切除用途も、スペクトルの様々な帯域の波長を有する光を放射する光源を必要とし得る。
【０００４】
例えば患者の口等の小さく拘束された領域で作業することは、例えば、光源がコンパクトなサイズであり、非常に操作しやすいことを要求する。レーザーダイオード及び発光ダイオード（ＬＥＤ）等の分野のソリッドステート半導体技術における最近の進歩は、これらの光源の小型化を可能にした。これらのソリッドステート光源は、サイズはコンパクトであるが、一般に、上述された用途に関しては、適切な量のパワーを発生しない。従来のソリッドステート光源が、より高い光出力パワーを発生するためより高い電気入力パワーを用いて駆動されるとき、熱管理は、困難となり、幾つかの歯科及び外科用途、並びに、拘束された領域で作動するため高い強度の光源を要求し得る他の分野で有用にするため十分な強度の光出力パワーを有する光源を提供する上で、克服するべき重要な障害となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本発明の実施形態は、凹部を形成する光導入端部を有するレンズと、凹部に面する端部を有するヒートシンクと、ヒートシンクと熱伝導可能な状態で、凹部を介してレンズ内に光を送り出すように配置された光源と、を備え、光源により発生した熱はヒートシンクに伝導される、装置に関する。
【０００６】
別の態様では、本発明の実施形態は、光放射を提供する方法に関し、該方法は、光を放射する光源を提供し、ダイオードの前記光源の温度を安定化させるため、凹部に面した端部を有するヒートシンク部材を使用し、光源からの光を凹部を介してレンズ内に送り込み、光源により発生した熱をヒートシンク内に伝導させ、凹部を形成する光導入端部を有するレンズを通して光放射を分配する、各工程を備える。
【０００７】
更に別の態様では、本発明の実施形態は、歯を漂白する方法に関し、該方法は、歯漂白材料を歯に塗布し、実質的な期間に亘って活性光が存在しない状態で歯が材料にさらされることを可能にし、ダイオードアレイを利用して４００乃至６００ｎｍの範囲の波長を有する活性光を生成し、レンズにより形成された凹形壁に向かって光を前方に放射し、２０乃至４０秒の期間に亘って１００乃至６００ｍＷのパワーレベルで活性光を材料に印加する、各工程を備える。
【０００８】
更に別の態様では、本発明の実施形態は、歯科用複合材料を硬化させる方法に関し、該方法は、歯科用複合材料を歯に塗布し、ダイオードアレイを利用して４００乃至６００ｎｍの範囲の波長を有する活性光を生成し、レンズにより形成された凹形壁に向かって光を前方に放射し、２乃至５秒の期間に亘って１００乃至２００ｍＷのパワーレベルで活性光を歯科用材料に印加する、各工程を備える。
【０００９】
本発明の実施形態に係る他の装置、システム及び／又は方法は、次の図面及び詳細な説明を精査するとき当業者には明らかとなろう。この説明内に含まれる全てのそのような追加の装置、システム及び／又は方法は、本発明の範囲内にあり、添付の請求の範囲により保護されることが意図されている。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
本文中に説明された本発明の様々な実施例の図面及び説明は、とりわけ、様々な実施例の照明器アセンブリの代表的な要素を示すため簡単化されている。該アッセンブリは、様々な用途で使用することができる光源アッセンブリの様々な実施例を備えており、これらの用途は、例えば、拘束された箇所で作動するとき高い強度の光を使用することを要求する。本文中で説明された代表的な要素は、本発明の明瞭な理解に関連する。しかし、明瞭にするという目的のため、本発明のより良好又はより明瞭な理解を促さない他の特定の要素は、本明細書では説明されない。しかし、当業者は、上記及び他の要素を、従来の照明器アッセンブリに見出し、容易に理解することができるであろう。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る照明器アッセンブリ１０の断面組み立て図である。照明器アッセンブリ１０は、例えばレンズ１２と、レンズホルダー１４と、第１のヒートシンク１６と、オプションで例えば第２のヒートシンク１８等の様々な構成部品を備えることができる。ヒートシンク１６、１８は、例えば、プロセス、電子デバイス又は光源から発生した熱の吸収又は散逸のための任意の物質又はデバイスとすることができる。本発明の一実施例では、レンズ１２及び第１のヒートシンク１６を同軸に整列することができる。本発明の一実施例では、第１のヒートシンク１６と、レンズホルダー１４とを更に同軸に整列することができる。本発明の一実施例では、照明器アッセンブリ１０は、第１のヒートシンク１６の回りに延在するハウジング１７０（例えば、図２２、２３参照）を備えることができ、該ハウジングと同軸関係にある。更には、レンズホルダー１４は、ハウジング１７０内に収容される端部を備えていてもよい。また、本発明の一実施例では、第１のヒートシンク１６は、光源からの熱を伝導させるための主要ヒートシンクとして機能し、第２のヒートシンク１８は、第１のヒートシンク１６から熱を伝導させるための２次ヒートシンクとして機能することができる。
【００１２】
図１乃至図２３に表される実施例を参照すると、レンズ１２は、例えば、凹部２２を形成する光導入端部２０と、第１のヒートシンク１６の端部３０に配置されている光源アッセンブリ５０（例えば、図９、１０、１７参照）により発生した光が放射されるところの光出口端部２４と、を備えることができる。レンズ１６は、前方円柱部２５と、凹部２２の回りに延在する後方部２６と、を備え、該後方部は、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かう方向２７にテーパーが形成された外側表面２８を形成する。
【００１３】
レンズホルダー１４は、レンズ１２の凹部２２の回りを延在する前方部３２を備え、第１のヒートシンク１６の端部３０を収容するための後方部３４を備えていてもよい。かくして、第１のヒートシンク１６の端部３０は、レンズホルダー１４内へと端を接して突出する。レンズホルダー１４は、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かう方向２７にテーパーが形成された内側壁３５を形成することもできる。レンズのテーパーが形成された外側表面２８は、レンズホルダーの内側壁３５のテーパー形成部分内に延在してもよい。レンズの外側表面２８も、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かう方向２７にテーパーが形成され、レンズホルダー１４の内側壁３５に隣接した関係で配位される。
【００１４】
本発明の一実施例に係る照明器アッセンブリ１０は、レンズホルダー１４と、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８との間に延在する第１の電流伝達ワイヤ３６を更に備えていてもよい。第１の電流伝達ワイヤ３６を、光源に電流を供給するため使用することができる。第１の電流伝達ワイヤ３６を、レンズホルダー１４内に形成された開口部３８内に収容することができる。
【００１５】
図２及び図３は、各々、本発明の一実施例に係る照明器アッセンブリ１０のレンズ１２の構成部品の側面図及びラインＡ−Ａに沿った断面図を示している。前述されたように、レンズ１２は、例えば、凹部２２を形成する光導入端部２０と、光源アッセンブリ５０により発生された光を放射するための光出口端部２４と、を備えることができる。図示のように、レンズ１２は、前方円柱部２５と、凹部２２の回りを延在する後方弧状部２６と、を有する。弧状部２６は、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かう方向２７にテーパーが形成された外側表面２８を形成する。本発明の一実施例では、凹部２２は、レンズ１２内に内曲していてもよい。レンズ１２は、凹部２２に向かう方向２１に凹形である後方壁２３を備えることができる。本発明の一実施例では、凹部２２は、例えば光透過性プラスチック材料等の光透過性材料で充填されていてもよい。例えば、凹部２２は、所定の屈折率を有する光学プラスチック材料を含んでいてもよい。一実施例では、光学プラスチック材料の屈折率は、レンズ１２材料とほぼ同じ屈折率であってもよい。更には、凹部２２内に含まれる光学プラスチック材料は、例えば光スペクトルの紫外域（ＵＶ）の波長を有する光により硬化可能であってもよい。レンズ１２は、例えば、非画像形成レンズであってもよく、例えば光学ポリカーボネート等の様々な材料から形成されてもよい。本発明の一実施例では、レンズ１２は、全内側反射（ＴＩＲ）レンズとすることもできる。
【００１６】
図４、図５及び図６は、本発明の一実施例に係る照明器アッセンブリ１０のレンズホルダー１４の構成部品の側面図、端面図及び断面図を各々示している。レンズホルダー１４の前方部３２は、レンズ１２の光導入端部２０を収容するための第１の空洞部３３を形成する。レンズホルダー１４の前方部３２及び内側壁３５は、レンズ１２の凹部２２の回りを延在する。レンズホルダー１４の後方部３４は、光源アッセンブリ５０を備える第１のヒートシンク１６の端部３０がレンズホルダー１４内に端を接して突出するように、第１のヒートシンク１６の端部３０を収容するための第２の空洞部３７を形成する。レンズホルダー１４の内側壁３５は、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かう方向２７により小さい直径へとテーパーが形成されている。レンズ１２のテーパーが形成された外側表面２８は、レンズホルダー１４の内側壁３５の一部へと延在する。レンズ１２の外側表面２８は、レンズホルダー１４の内側壁３５に隣接した関係にあり、第１のヒートシンク１６及び／又は第２のヒートシンク１８に向かってテーパーが形成されている。レンズホルダー１４は、第１の電流伝達ワイヤ３６を収容するための開口部３８を形成する。本発明の一実施例では、レンズホルダー１４は、例えばテフロンから形成されてもよい。
【００１７】
図７及び図８は、本発明の一実施例に係る第１のヒートシンク１６の構成部品の側面図及び端面図を各々示し、図７は断面図でもある。第１のヒートシンク１６は、レンズ１２の凹部２２の部分に面する端部３０を備え得るボディ部４０を備える。端部３０は、レンズホルダー１４の後部３４により形成された第２の空洞部３７内に収容される。端部３０は、光源アッセンブリ５０を収容するための面部３１を更に備える（例えば図９及び図１０参照）。本発明の一実施例では、第１のヒートシンク１６の面部３１を、金メッキ及び／又は金／ニッケルメッキすることができ、それにより、面部３１は、半導体のダイ又はチップを直接、該面部上に取り付けるのに適しているとみなされ、更に、ワイヤ結合部を該面部上に受け入れるのに適しているものとみなされる。熱管理の目的のために、光源アッセンブリ５０は、第１のヒートシンク１６のボディ部４０又は端部３０、及び／又は、第２のヒートシンク１８と、熱伝導状態に、又は、接触して配置されている。かくして、第１のヒートシンク１６は、熱伝導体として機能し、そのボディ部４０は、光源アッセンブリ５０から熱を放散させる。第１のヒートシンク１６のボディ部４０は、光源アッセンブリ５０により発生された熱を、第１のヒートシンク１６の回りに形成された第２のヒートシンク１８に伝導することもできる。第１のヒートシンク１６のボディ部４０は、第１のヒートシンク１６の面部３１に配置された光源アッセンブリ５０に電流を供給することができるように、第１の電流伝導ワイヤ３６を収容するため形成されたチャンネル４２を備えることができる。第１のヒートシンク１６のボディ部４０は、細長い部分４４を備えることができる。該細長い部分４４は、第２のワイヤ４８（例えば図９参照）を内部に収容するための中空部４６を形成することができる。
【００１８】
第１のヒートシンク１６のボディ部４０は、例えば、アルミニウム、真鍮、ブロンズ、銅、金、ニッケル、プラチナ、鋼鉄等の熱伝導及び／又は導電性材料、及び／又は、そのような材料のメッキ形態を含む、該材料の任意の組み合わせである様々な形態の材料から形成することができる。一実施例では、第１のヒートシンク１６は、ニッケル又は金でメッキされた銅とすることができる。本発明の一実施例では、第１のヒートシンク１６は、電気接続部を作るためボディ４０の一部分上をニッケル又は金でメッキしてもよい。他の実施例では、第１のヒートシンク１６及び第２のヒートシンク１８を一体成形してもよい。
【００１９】
図９及び図１０は、本発明の一実施例に係る第１のヒートシンク１６の構成部品の側面図及び端面図を各々示している。第１のヒートシンク１６は、本発明の一実施例に係る光源アッセンブリ５０に配線された状態で示されている。光源アッセンブリ５０は、半導体ダイの形態で複数の即ちアレイ状の発光ダイオード９３（ＬＥＤ）を備える光源５２を備えることができ、図示のように所定の態様で配列することができる。光源アッセンブリ５０は、それが、レンズ１２の光導入部２０に形成された凹部２２に面するように配置されている。従って、光源５２から放射された光は、凹部２２及び凹部２２に含まれる材料を介して伝達される。本発明の一実施例では、光源アッセンブリ５０は、第１のヒートシンク１６の端部３０の面部３１に結合された１つ以上のＬＥＤ半導体ダイ９３を備えることができる。光源アッセンブリ５０は、光源用電源と光源５２との間の適切な物理的な電気接続をなすためのインターフェースボードを備えていてもよい。一方の端部では、第１のワイヤ３６は、半田接続部５８でインターフェースボード５６に電気的に接続される。他方の端部では、第１のワイヤ３６は、光源用の電源に接続される。例えば、第１のワイヤ３６は、光源５２に電流を供給することができ、又は、光源５２のための戻り経路（例えばグラウンド）を提供することができる。インターフェースボード５６は、例えばＬＥＤ半導体ダイ９３からワイヤ結合部を収容するように機能することもできる。
【００２０】
第２のワイヤ４８は、任意の周知の取り付け手段、例えば半田接続部５４、溶接、ねじ等により、第１のヒートシンク１６の細長い部分４４に電気的に取り付けることができる。第２のワイヤ４８は、図９に示されるようにボディ部の外側壁に直接取り付けられてもよい。本発明の一実施例では、第１のヒートシンク１６のボディ部４０は、第２のワイヤ４８を介して光源アッセンブリ５０の電気的接続部に接続されてもよい。電気的接続部が、第２のワイヤ４８を介して、電力又は戻り経路（例えばグラウンド）を供給するため使用されてもよい。しかし、当業者は、本発明の範囲から逸脱すること無く、第２のワイヤ４８が戻り信号又はグラウンドワイヤとして使用されてもよいことを認めるであろう。
【００２１】
光源５２は、例えば、ＵＶで硬化可能な接着性光アクリル材料等の光透過性の封入成形材料６０で被覆されていてもよい。本発明の一実施例では、封入成形材料６０は、レンズ１２の光導入端部２０に形成された凹部２２の表面輪郭にその形状が従うように鋳型内に配置されている。封入成形材料６０の形状を凹部２２の表面輪郭に従わせることにより、光源５２により発生された光をレンズ１２へと及びレンズ１２の光出口端部２４を介して送り出すことができる。光源アッセンブリ５０は、図１５乃至図２１に関してより詳細に後述されよう。
【００２２】
図１１及び図１２は、各々、本発明の一実施例に係る照明器アッセンブリ１０の第２のヒートシンク１８の構成部品の断面図及び端面図である。図１３は、第２のヒートシンク１８の構成部品の断面図であり、図１４は、その端面図である。第２のヒートシンク１８は、第１のヒートシンク１６からの熱を放散させるための複数のフィン６４を有するボディ６２を備える。２次ヒートシンクボディ６２は、第２のワイヤ４８を収容するための開口部６６を形成する。２次ヒートシンクボディ６２は、第１のワイヤ３６を収容するための通路即ちチャンネル６８を更に形成してもよい。ボディ６２は、例えば、アルミニウム、真鍮、ブロンズ、銅、金、ニッケル、プラチナ、鋼鉄等の熱伝導及び／又は導電性材料、及び／又は、そのような材料のメッキ形態を含む、該材料の任意の組み合わせである様々な形態の材料から形成することができる。当該材料は、第１のヒートシンク１６の材料と同じであっても、或いは、異なっていてもよい。
【００２３】
図１５及び図１６は、各々、本発明の一実施例に係るインターフェースボード５６の上面図及び断面図を示す。インターフェースボード５６は、例えば、アパーチャを形成するリングの形態であってもよい基板５７を備えることができ、或いは、第１のヒートシンク１６の面部３１に従う形状を持っていてもよい。基板５７は、内側壁７０と、外側壁７２と、を備えていてもよい。基板５７は、例えば、約０．６４ｍｍ（約０．０２５インチ）の厚さ８２を持っていてもよい。
【００２４】
本発明の一実施例では、基板５７は、セラミック、又は、例えば、アルミナ、ガラス、シリコン若しくは他の半導体、アルミニウム、銅、金、銀、ニッケル等、金属膜をその上に沈着させるのに適した他の任意の材料から形成することができる。本発明の一実施例では、基板５７は、その頂部表面７６上に処理された第１の金属伝導膜７４を備えていてもよい。本発明の一実施例では、膜７４は、金、又は、該膜に結合するワイヤに適した他の金属とすることができる。膜厚さ８０は、例えば、約５乃至約１０ミクロンの範囲に及ぶ。本発明の一実施例では、基板５７の頂部表面７６は、半田、又は、他の電気接続部を作るのに適した、処理された第２の金属伝導膜７９を有する伝導パッド７８を備えていてもよい。かくして、伝導パッド７８は、第１のワイヤ３６と、インターフェースボード５６との間に電気的接続部を形成することができる。第２の金属伝導膜７９は、例えば、約１０乃至約１６ミクロンの範囲に及ぶ厚さを有する、プラチナ−銀ペーストであってもよい。第２の金属伝導膜７８は、例えば、光源５２に電流を供給するため半田接続部５８において第１のワイヤ３６をインターフェースボード５６に取り付けるのに適することができる。第１及び第２の金属伝導膜７４、７９は、例えば、スパッタリング、真空蒸着、スクリーン印刷、及び、焼成等の、そのような膜を処理するための複数の周知された方法のいずれかにより、インターフェースボード５６の表面７６上で処理されてもよい。
【００２５】
図１７は、ＬＥＤアレイ５２の９個組配線形態を始めとして、より詳細に示された光源アッセンブリ５０の一実施例の端面図である。ＬＥＤアレイ５２は、例えば、第１のヒートシンク１６の面部３１に結合された複数のＬＥＤ半導体ダイ９３を備えている。前述されたように、面部３１は、光源アッセンブリ５０のための電源への戻り経路又はグラウンド接続を提供することができる。インターフェースボード５６は、その表面７６上に沈着された金属伝導膜７４を備える。金属伝導膜７６は、例えば金又はアルミニウムワイヤ結合部等の任意の適切な種類のワイヤ結合部をワイヤ結合するために選択することができる。ＬＥＤ半導体ダイ９３は、例えば、ワイヤ結合部９４を介してインターフェースボード５６の頂上表面７６にワイヤ結合されてもよい。電流を、ワイヤ結合部９４を介してＬＥＤ半導体ダイ９３に供給することができる。ＬＥＤ半導体ダイ９３は、ワイヤ結合部９６を介して互いに相互接続されてもよい。ＬＥＤ半導体ダイ９３は、例えば、ワイヤ結合部９３を介して第１のヒートシンク１６の面部３１に接続することもできる。図示のように、ＬＥＤアレイ５２は、ＬＥＤの３つのバンク１００、１０２、１０４から形成され、各バンクは例えば直列に相互接続された３つのＬＥＤ半導体ダイ９３を備えている。前述されたように、伝導ワイヤ３６は、半田接続部５８を介してインターフェースボード５６に接続され、光源５０に電流を供給するため使用することができる。半田接続部５８は、金属伝導膜７９を介して伝導パッド７８に亘って形成されてもよい。本発明の一実施例では、金属伝導膜７９は、例えば、伝導パッド７８に亘って処理されたパラジウム−銀の化合物であってもよい。
【００２６】
図１８は、例えば１つ以上のＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４から形成された光源１１２を備える光源アッセンブリ１１０の別の実施例の端面図である。光源１１２は、例えば、第１のヒートシンク１６の面部３１に結合されたダイ形式で複数のＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８を備える。各々のＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８は、異なる波長の光を放射する１つ以上のＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４を備えることができる。例えば、第１のＬＥＤバンク１１４は、約７００ルーメンまでの強度を有する赤色光を放射するＬＥＤ半導体ダイ１２０を備えていてもよい。第２のＬＥＤバンク１１６は、約１００ルーメンまでの強度を有する青色光を放射するＬＥＤ半導体ダイ１２２を備えていてもよい。第３のＬＥＤバンク１１８は、約１００ルーメンまでの強度を有する緑色光を放射するＬＥＤ半導体ダイ１２４を備えていてもよい。しかし、当業者は、本発明の実施例は、これらの波長に限定されるものではなく、例えば約７０ルーメンまでの強度を有するアンバー色光を放射するＬＥＤ半導体を始めとして、本発明の範囲から逸脱することなく、任意波長の光を放射するＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４の任意の組み合わせを含み得ることを理解するであろう。
【００２７】
前述されたように、第１のヒートシンク１６の面部３１は、光源アッセンブリ１１０への電気的接続部の一つを提供する。例えば、本発明の一実施例では、面部３１は、例えば、グラウンド接続又は光源用の電源への電流戻り経路を提供することができる。光源アッセンブリ１１０は、複数の個々のワイヤ結合可能な伝導パッド１２８、１３０、１３２を備えるインターフェースボード１２６を備えていてもよい。各々の個々の伝導パッド１２８、１３０、１３２は、その表面上に沈着された金属伝導膜７４を備える。伝導膜７４は、ＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４をインターフェースボード１２６にワイヤ結合するのに適している。本発明の一実施例では、３つの個々の伝導パッド１２８、１３０、１３２は、１２０°間隔で隔てられている。更に、一実施例では、ＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４は、第１のヒートシンクの面部３１に結合されたダイであってもよい。
【００２８】
電流は、伝導ワイヤ１３４、１３６、１３８を介してＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８に別々に供給され、別個に制御することができる。各ワイヤ１３４、１３６、１３８は、半田接続部１４０、１４２、１４４を介して各伝導パッド１２８、１３０、１３２に各々接続される。従って、各ＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８の相対的な光出力強度を制御することができるように、各ＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８に供給される電流の相対量を、個別に制御することができる。従って、各ＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８の結合された光出力は、幅広い範囲の波長を通して様々なレベルの強度で変動させることができる。
【００２９】
ＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８のいずれか１つを形成する個々のＬＥＤ半導体ダイ１２０、１２２、１２４を、相互接続ワイヤ結合部１４６を介して互いに相互接続することができる。第１のＬＥＤバンク１１４は、ワイヤ結合部１４８を介して伝導パッド１２８に接続することができる。同様に、第２及び第３のＬＥＤバンク１１６、１１８は、各々、ワイヤ結合部１５０、１５２を介して伝導パッド１３０、１３２に接続することができる。ＬＥＤバンク１１４、１１６、１１８の各々を、ワイヤ結合部１５４を介して第１のヒートシンクの面部３１に接続してもよい。
【００３０】
図１９、図２０及び図２１は、各々、本発明の別の実施例に係るインターフェースボード１５５の上面図、断面図及び側面図を示している。本発明の一実施例では、インターフェースボード１５５は、内側壁１５６及び外側壁１５８を有するリングの形態で基板１５７を備える。本発明の一実施例では、基板１５７は、セラミック、又は、例えば、アルミナ、ガラス、シリコン若しくは他の半導体、アルミニウム、銅、金、銀、ニッケル等、金属膜をその上に沈着させるのに適した他の任意の材料から形成することができる。基板１５７の厚さ１６０は、例えば、約１ｍｍ（約０．０４インチ）とすることができる。
【００３１】
本発明の一実施例では、インターフェースボード１５５の基板１５７は、その頂上表面１６４上で処理された第１の金属伝導膜１６２を備えていてもよい。本発明の一実施例では、膜１６２は、金、又は、例えばワイヤ結合に適した他の任意金属でできた薄膜とすることができる。膜の厚さ１６４は、例えば約５ミクロン乃至約１０ミクロンの範囲等、十分な電気伝導度を提供する任意の厚さであってもよい。本発明の一実施例では、基板１５７の頂上表面１６４は、処理された第２の金属伝導膜１６８を有する伝導パッド１６６を備え、様々な半田接続部５８、１４０、１４２、１４４を介して、ワイヤ３６、１３４、１３６、１３８の任意のものとインターフェースボード１５５との間の電気的接続部を形成するのに適している。第２の金属伝導膜１６８は、例えば、約１０ミクロン乃至約１６ミクロンの範囲に亘る厚さを有するパラジウム−銀ペーストであってもよい。第２の金属伝導膜１６８は、光源アッセンブリ５０、１１０に電流を提供するためワイヤ３６、１３４、１３６、１３８の任意のものをインターフェースボード１５５に取り付けるのに適することができる。第１及び第２の金属伝導膜１６２、１６６は、例えば、スパッタリング、真空蒸着、スクリーン印刷、及び、焼成等の、そのような膜を処理するための複数の周知された方法のいずれかにより、インターフェースボード１５５の表面１６４上で処理されてもよい。
【００３２】
図２２及び図２３は、各々、本発明の一実施例に係る光源アッセンブリ１６９の側面図及び前面図である。光源アッセンブリ１６９は、レンズ１２と、レンズホルダー１４と、第１のヒートシンク１６と、第２のヒートシンク１８と、ハウジング１７０と、１つ以上の支柱１７２と、ファンブレード１７６を備えるファンアッセンブリ１７４と、を備えている。ハウジング１７０は、第１のヒートシンク１６と、第２のヒートシンク１８との回りを延在し、これらと同軸関係にある。レンズホルダー１４は、ハウジング１７０内に収容される端部を有する。
【００３３】
上述した本発明の実施例は、例えば、光放射を提供するためのプロセス等の様々な用途で使用することができる。この用途には、所定の強度で所定の波長の光を放射し、光源５２、１１２の温度を安定化させるため第１のヒートシンク１６又は第２のヒートシンク１８を使用するため光源５２、１１２を提供することが含まれている。第１のヒートシンク１６は、凹部２０に面する端部を有するヒートシンク部材として機能することができる。当該プロセスは、凹部２２を介してレンズ１２の部分へと光源５２、１１２からの光を送り込む工程も含んでいる。第１のヒートシンク１６は、光源アッセンブリ５０、１１０により発生された熱を第２のヒートシンク１８に伝導する。光源５２、１１２からの光放射は、凹部２２を形成する光導入端部２０を有するレンズ１２を介して分配され、レンズ１２の光出口端部２４を介して放射される。
【００３４】
更には、本発明の実施例は、歯の漂白材料を活性化させるため使用することもできる。例えば、歯を漂白するため、最初に歯漂白材料が歯に塗布される。次に、歯は、実質的な期間に亘って活性光が存在しない状態で当該材料にさらされる。次に、当該材料は、４００〜６００ｎｍの範囲の波長を有する光にさらされる。この光は、照明器アッセンブリ１０の光源５２、１１２の一部により発生され、レンズ１２により形成された凹形壁又は凹部２２に向かって前方に放射され、レンズ１２の光出口端部２４から現れる。活性光は、例えば、２０〜４０秒の期間に亘って１００〜６００ｍＷのパワーレベルで材料に印加されてもよい。
【００３５】
更には、本発明の実施例は、歯科用複合材料を硬化させるため使用することができる。例えば、歯科用複合材料を歯に塗布し、ＬＥＤアレイ９３、１２０、１２２、１２４を備える光源５２、１１２を利用して４００〜６００ｎｍの範囲の波長を有する活性光を生成することにより、当該材料を硬化することができる。この光は、光源５２、１１２から前方へと光導入端部２０でレンズ１２により形成された凹部２２を形成する凹形壁に向かって放射される。本発明の一実施例では、活性光は、例えば、２〜５秒の期間に亘って１００〜２００ｍＷのパワーレベルで歯科用材料に印加されてもよい。本発明の別の実施例では、歯科用複合材料は、歯に塗布された樹脂であってもよい。
【００３６】
本発明は、幾つかの実施例に関して説明されたが、当業者は、本発明の多数の変更及び変形を実施することができることを認めるであろう。前述した説明及び請求の範囲は、そのような変更及び変形の全てを網羅することが意図されている。更には、開示された構成部品及びプロセスは、図解的なものであり、全てを網羅するものではない。他の構成部品及びプロセスも、本発明を具現化するシステム及び方法を作るため使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、一実施例に係る照明器アッセンブリの断面組み立て図である。
【図２】図２は、一実施例に係るレンズの側面図である。
【図３】図３は、一実施例に係るレンズの端面図である。
【図４】図４は、一実施例に係るレンズホルダーの側面図である。
【図５】図５は、一実施例に係るレンズホルダーの端面図である。
【図６】図６は、一実施例に係るレンズホルダーの断面図である。
【図７】図７は、一実施例に係るヒートシンクの断面図である。
【図８】図８は、一実施例に係るヒートシンクの端面図である。
【図９】図９は、一実施例に係るヒートシンクの断面図であり、ＬＥＤへの配線を示す。
【図１０】図１０は、一実施例に係るヒートシンクの端面図であり、ＬＥＤへの配線を示す。
【図１１】図１１は、一実施例に係る２次ヒートシンクの断面図である。
【図１２】図１２は、一実施例に係る２次ヒートシンクの端面図である。
【図１３】図１３は、図１１及び図１２に示されたヒートシンクの一実施例の断面図である。
【図１４】図１４は、図１１、図１２及び図１３に示されたヒートシンクの一実施例の端面図である。
【図１５】図１５は、一実施例に係るターミナルボードを示す。
【図１６】図１６は、一実施例に係るターミナルボードを示す。
【図１７】図１７は、ＬＥＤアレイ配線形状を示す、光源アッセンブリの一実施例の端面図である。
【図１８】図１８は、ＬＥＤアレイ配線形状を示す、光源アッセンブリの別の実施例の端面図である。
【図１９】図１９は、別の実施例に係るターミナルボードの端面図を示す。
【図２０】図２０は、別の実施例に係るターミナルボードの断面図を示す。
【図２１】図２１は、別の実施例に係るターミナルボードの側面図を示す。
【図２２】図２２は、一実施例に係る照明器アッセンブリの側面図を示す。
【図２３】図２３は、一実施例に係る照明器アッセンブリの端面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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