特開 2017-55849 歯科医療用無影灯の光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-55849(P2017-55849A)

(43)【公開日】2017年3月23日

(54)【発明の名称】歯科医療用無影灯の光源装置

(51)【国際特許分類】

   A61C 19/00 20060101AFI20170303BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20170303BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20170303BHJP

【ＦＩ】

   A61C19/00 H

   A61C19/00 E

   F21S2/00 611

   F21Y101:02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-181199(P2015-181199)

(22)【出願日】2015年9月14日

(71)【出願人】

【識別番号】515255607

【氏名又は名称】山本 裕馬

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕馬

(72)【発明者】

【氏名】山本 幸夫

【テーマコード（参考）】

3K243

4C052

【Ｆターム（参考）】

3K243MA01

4C052AA06

4C052LL09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】歯科医療用無影灯において、ハロゲンランプ等の従来の光源装置に代わりに利用できる、ＬＥＤを用いた光源装置を提供する。
【解決手段】歯科用無影灯の光源装置１０であって、表面にＬＥＤ１８が実装され、光源装置の正面方向Ａに対して所定角度だけ左側を向くよう設けられる放熱板１６と、表面にＬＥＤ１８と直列に接続されるＬＥＤ１９が実装され、正面方向Ａに対して前記所定角度だけ右側を向くとともに、放熱板１６の隣に設けられる放熱板１７と、ＡＣ−ＤＣ変換回路と、ＬＥＤ１８，１９を駆動するＬＥＤドライバと、ＬＥＤ１８，１９と直列に接続されるインダクタと、が実装され、放熱板１８，１９の裏側においてそれらと離間して設けられる回路基板１２と、回路基板１２の下端部に設けられ、ＡＣ−ＤＣ変換回路に接続されるとともに左右に並んで立設される電源ピン２０ａ，２０ｂを支持するピン支持部１４と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯科用無影灯の光源装置であって、
表面に第１ＬＥＤ素子が実装され、前記光源装置の正面方向に対して所定角度だけ左側を向くよう設けられる第１放熱板部と、
表面に前記第１ＬＥＤ素子と直列に接続される第２ＬＥＤ素子が実装され、前記正面方向に対して前記所定角度だけ右側を向くとともに、前記第１放熱板の隣に設けられる第２放熱板部と、
ＡＣ−ＤＣ変換回路と、前記第１ＬＥＤ素子及び前記第２ＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤドライバと、前記第１ＬＥＤ素子及び前記第２ＬＥＤ素子と直列に接続されるインダクタと、が実装され、前記第１放熱板及び前記第２放熱板の裏側においてそれらと離間して設けられる回路基板と、
前記回路基板の下端部に設けられ、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路に接続されるとともに左右に並んで立設される第１電源ピン及び第２の電源ピンを支持するピン支持部と、
を含むことを特徴とする光源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光源装置において、
前記回路基板における前記第１放熱板部及び前記第２放熱板部とは逆側の面に前記ＬＥＤドライバが実装される、光源装置。

【請求項3】

請求項２に記載の光源装置において、
前記回路基板に対して前記第１放熱板部及び前記第２放熱板部とは逆側に設けられ、前記ＬＥＤドライバからの熱を外部に拡散するＬＥＤドライバ放熱板部をさらに含む、光源装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置において、
前記ピン支持部は、前記回路基板における前記第１放熱板及び前記第２放熱板側の面に立設され、前記第１放熱板部及び前記第２放熱板部は前記回路基板に沿って延伸するよう前記ピン支持部に立設される、光源装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光源装置において、
前記ＡＣ−ＤＣ変換回路に含まれる平滑コンデンサが、前記回路基板における前記第１放熱板及び前記第２放熱板側の面の上端部に設けられ、前記第１放熱板部及び前記第２放熱板部の上方に位置する、光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は歯科医療用無影灯の光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図８は、従来の歯科医療用無影灯の一例を示す斜視図である。同図に示す無影灯１００は、無影灯１００の位置及び向きを調整可能なアーム１０４の先端に取り付けられており、患者の口腔内にスポット光を照射するものである。無影灯１００は、ハロゲンランプ１０６を光源としており、寿命到来により該ハロゲンランプ１０６を新しいものに取り替えることができるよう構成されている。すなわちハロゲンランプ１０６は基端部に電源ピンが露出しており、これをソケット１０８に装着することにより通電可能となる。ハロゲンランプ１０６の前方には反射鏡１０２が配置されており、ハロゲンランプ１０６に対して反射鏡１０２とは反対側には金属製カバー１１０が配置されている。ハロゲンランプ１０６は全方位に強い光及び熱を発するものであるため、このカバー１１０は、ハロゲンランプ１０６からの光が患者や歯科医等の術者の目に直接入射しないようにする防眩の役割を果たすとともに、ハロゲンランプ１０６の熱がそれらの者に伝わらないようにする防熱の役割も果たす。ハロゲンランプ１０６から放射された光は凹状に湾曲した反射面を有する反射鏡１０２により反射され、反射鏡１０２の前方に金属製カバー１１０が配置されているにも関わらず、反射鏡１０２の前方の所定距離、例えば数十センチ程度において無影のスポット光を形成する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

近年、歯科用無影灯の光源には、低消費電力で輝度が高く、ハロゲンランプに比して発熱も少ないＬＥＤが用いられるようになっている。しかしながら、従来のＬＥＤを光源とする無影灯は、配列された多数のＬＥＤ及び専用設計の反射鏡を用いるもので、一般に高価であり、歯科医療の現場で中々導入が進まないという問題があった。また、ＬＥＤはハロゲンランプとは異なり、指向性を有する光源であるため、ハロゲンランプの代用品としてＬＥＤをソケット１０８に装着しても、簡単には無影のスポット光を形成できないという技術上の問題もあった。

【0004】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、従来の歯科医療用無影灯において、ハロゲンランプ等の従来の光源装置に代わりに利用できる、ＬＥＤを用いた光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明に係る歯科用無影灯の光源装置は、表面に第１ＬＥＤ素子が実装され、前記光源装置の正面方向に対して所定角度だけ左側を向くよう設けられる第１放熱板部と、表面に前記第１ＬＥＤ素子と直列に接続される第２ＬＥＤ素子が実装され、前記正面方向に対して前記所定角度だけ右側を向くとともに、前記第１放熱板の隣に設けられる第２放熱板部と、ＡＣ−ＤＣ変換回路と、前記第１ＬＥＤ素子及び前記第２ＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤドライバと、前記第１ＬＥＤ素子及び前記第２ＬＥＤ素子と直列に接続されるインダクタと、が実装され、前記第１放熱板及び前記第２放熱板の裏側においてそれらと離間して設けられる回路基板と、前記回路基板の下端部に設けられ、前記ＡＣ−ＤＣ変換回路に接続されるとともに左右に並んで立設される第１の電源ピン及び第２の電源ピンを支持するピン支持部と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施形態に係る歯科用無影灯の光源装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光源装置の放熱カバーを示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光源装置の回路図である。

【図4】本発明の実施形態に係る光源装置の正面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る光源装置の背面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る光源装置の右側面図である。

【図7】放熱カバーを取り付けた状態における本発明の実施形態に係る光源装置の縦断面図である。

【図8】従来の歯科用無影灯を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

【0008】

図１は、本発明の実施形態に係る歯科用無影灯の光源装置を示す斜視図である。また、図２は、光源装置１０の裏面側に取り付けられる放熱カバーを示す斜視図であり、図３は、光源装置１０の回路図である。さらに、図４、図５及び図６は、それぞれ光源装置１０の正面図、背面図及び右側面図である。また、図７は、図４のＶＩＩーＶＩＩ線における断面図である。ここで、図４、図５及び図６は、放熱カバーを外した状態の光源装置１０を示しており、図７は、放熱カバーを取り付けた状態の光源装置１０を示している。

【0009】

図１に示すように、光源装置１０はＬＥＤ１８，１９を備えており、図８に示す従来のピンタイプのハロゲンランプ１０６の代わりに歯科用無影灯１００に用いられる。光源装置１０は、下端部に正面方向Ａに対して左右に並んで配置される電源ピン２０ａ，２０ｂを備えており、これら電源ピン２０ａ，２０ｂは、従来のハロゲンランプ１０６の電源ピンと同じ配置及び太さである。このため、電源ピン２０ａ，２０ｂは、従来の歯科用無影灯１００のソケット１０８に差し込むことが可能である。光源装置１０の寸法は概ね従来のハロゲンランプ１０６と同程度であり、従来の歯科用無影灯１００の金属カバー１１０内に収容可能である。ＬＥＤ１８，１９は、それぞれアルミ製の放熱板１６，１７の表面における同じ高さに実装されている。放熱板１６，１７は正面方向Ａに対して所定角度だけ左右を向くように配置されている。すなわち、放熱板１６は正面方向Ａに対し、例えば４５度だけ左を向くように配置されており、放熱板１７は正面方向Ａに対し、例えば４５度だけ右を向くように配置されている。すなわち、放熱板１６，１７の向きは互いに９０度だけずれている。こうして、ＬＥＤ１６は正面方向Ａに対して４５度だけ左に向けて光を出射し、ＬＥＤ１７１７は正面方向Ａに対して４５度だけ右に向けて光を出射する。本発明者らによる実験によれば、このように正面方向に対して左右に同じ角度だけずれた方向にＬＥＤの光を照射することにより、従来のハロゲンランプ１０６と同様、反射鏡１０２により無影のスポット光を反射鏡１０２の前方に形成することができる。

【0010】

図３の回路図に示すように、光源装置１０の電源ピン２０ａ，２０ｂから印加される交流電圧は、ＡＣ−ＤＣ変換回路３１の前段に向けられたダイオードブリッジ３０に入力され、ここで全波整流が行われる。また、ダイオードブリッジ３０の出力は平滑コンデンサ２２により平滑化され、平滑コンデンサ２２の両端には直流電圧が生成される。

【0011】

ＬＥＤドライバ３４は、直列接続されたＬＥＤ１８，１９を定電流で駆動する回路であり、電源端子ＶＩＮ、グランド端子ＧＮＤ、スイッチ端子ＳＷ、電流検出端子ＩＳを有している。電源端子ＶＩＮには平滑コンデンサ２２のプラス端子が接続され、グランド端子ＧＮＤには平滑コンデンサ２２のマイナス端子が接続される。

【0012】

ＬＥＤ１８，１９及びインダクタ３６は直列に接続されており、それらの上流端には並列接続された電流計測用の抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されている。インダクタ３６はＬＥＤ１８，１９の電流に生じるリップルを低減する。電流検出端子ＩＳには、電源端子ＶＩＮに入力される電圧に対して、検出抵抗Ｒ１，Ｒ２だけ電圧降下した電圧が入力されている。ＬＥＤドライバ３４は、電源端子ＶＩＮの入力電圧と電流検出端子ＩＳの入力電圧との差を生成することにより、ＬＥＤ１８，１９の電流値を取得している。ＬＥＤ１８，１９及びインダクタ３６の下流端はスイッチ端子ＳＷに接続されている。スイッチ端子ＳＷは、ＬＥＤドライバ３４の内部のＭＯＳＦＥＴスイッチのドレインに接続されており、ＬＥＤドライバ３４は、上記のようにして取得されるＬＥＤ１８，１９の電流値が一定となるように、同ＭＯＳＦＥＴスイッチをオンオフする。こうして、電源ピン２０ａ，２０ｂから供給される交流電圧により、ＬＥＤ１８，１９は定電流で駆動される。なお、電源端子ＶＩＮとスイッチ端子ＳＷの間には保護ダイオード３２が接続されている。

【0013】

図４乃至図７に示すように、光源装置１０は、縦長の矩形状であり、正面方向Ａに正対するガラスエポキシ樹脂製のプリント基板である主回路基板１２を中心に構成されている。主回路基板１２の下端の前面側には、ガラスエポキシ樹脂製のプリント基板である電源ピン基板１４が垂直に立設されている。すなわち、主回路基板１２の下端から正面方向Ａの側に電源ピン基板１４が延びている。

【0014】

電源ピン基板１４の下面には電源ピン２０ａ、２０ｂが左右対称に並ぶように立設されている。また、電源ピン１４には複数の小孔が形成されている。放熱板１６，１７はアルミ製であり、主回路基板１２よりも細い縦長の短冊状に形成されている。放熱板１６，１７の下端には突起１６ｄ，１７ｄが形成されており、これら突起１６ｄ，１７ｄが電源ピン基板１４の小孔に嵌入される。放熱板１６，１７は電源ピン基板１４に半田等で固定される。こうして、電源ピン基板１４の上面に放熱板１６，１７が左右対称に、それぞれ正面方向Ａに対して左右４５度の方向を向くように立設される。放熱板１６，１７は主回路基板１２に沿って上下方向に延伸しており、放熱板１６，１７は、主回路基板１２から離間している。

【0015】

なお、放熱板１６，１７を電源ピン基板１４に立設する方法は上記のものに限らず、例えば放熱板１６，１７の下端部の表面又は裏面に上下方向に伸びるピンをそれぞれ実装し、それらピンを電源ピン基板１４に挿入してもよい。また、放熱板１６，１７は一枚のアルミ板を縦方向に折り曲げることにより、一体的に形成してもよい。

【0016】

放熱板１６，１７の表面には絶縁膜が形成されており、その上に配線パターン１６ｂ，１６ｃ，１７ｂ，１７ｃが形成されている。また、放熱板１６，１７の上端部には小孔１６ａ，１７ａが形成されている。放熱板１６，１７の裏面側には図示しないジャンパ線が配置されており、ジャンパ線の一端は小孔１６ａから放熱板１６の表側に取り出され、他端は小孔１７ａから放熱板１７の表側に取り出される。

【0017】

配線パターン１６ｃはＬＥＤ１８と放熱板１６の下端との間に形成されており、上端はＬＥＤ１８のアノードに接続され、下端は電源ピン基板１４と接続される。また、配線パターン１６ｂは小孔１６ａとＬＥＤ１８との間に形成されており、上端はジャンパ線の一端に接続され、下端はＬＥＤ１８のカソードに接続される。同様に、配線パターン１７ｂは小孔１７ａとＬＥＤ１９との間に形成されており、上端はジャンパ線の他端に接続され、下端はＬＥＤ１８のアノードに接続される。また、配線パターン１７ｃはＬＥＤ１９と放熱板１７の下端との間に形成されており、上端はＬＥＤ１９のカソードに接続され、下端は電源ピン基板１４と接続される。こうして、放熱板１６の下端から放熱板１７の下端まで延びるＬＥＤ１８，１９の直流回路が形成されている。

【0018】

なお、放熱板１６，１７にそれぞれ実装されるＬＥＤ１８，１９を直列に接続するのは上記したジャンパ線を用いる方法に限らない。例えば、ＬＥＤ１８のカソードと放熱板１６の下端とを配線パターン１６ｂにより連絡して、該配線パターン１６ｂを電源ピン基板１４の表面の連絡配線パターンの一端に接続するとともに、ＬＥＤ１９のアノードと放熱板１７の下端とを配線パターン１７ｂにより連絡して、該配線パターン１７ｂを電源ピン基板１４の表面の同じ連絡配線パターンの他端に接続してよい。こうしても、配線パターン１６ｂ，１７ｂを導通させ、ＬＥＤ１８，１９を直列に接続することができる。

【0019】

主回路基板１２の表面には、平滑コンデンサ２２、保護ダイオード３２、インダクタ３６及びダイオードブリッジ３０が実装されており、裏面には、放熱パターン３５、ＬＥＤドライバ３４及び抵抗Ｒ１，Ｒ２が実装されている。放熱パターン３５は例えばアルミ薄膜などの熱伝導性の高い金属薄膜であり、ＬＥＤドライバ３４の金属製の端子のうち１つが接触している。これにより、ＬＥＤドライバ３４により発せられる熱が効率的に放熱パターン３５側に伝達される。なお、主回路基板１２の表面及び裏面、電源ピン基板１４の表面には図示しない回路パターンがプリントされており、図３に示される回路が形成されている。

【0020】

保護ダイオード３２、インダクタ３６及びダイオードブリッジ３０は比較的低背であり、これらの回路要素は正面方向Ａから見て放熱板１６，１７と重畳する位置に設けられる。すなわち、放熱板１６，１７と主回路基板１２との間に、保護ダイオード３２、インダクタ３６及びダイオードブリッジ３０が設けられる。一方、平滑コンデンサ２２は比較的高背であり、正面方向Ａから見て放熱板１６，１７の上方に設けられる。なお、放熱板１６，１７は主回路基板１２とは離間しており、その表面に実装された平滑コンデンサ２２、保護ダイオード３２、インダクタ３６及びダイオードブリッジ３０とは接触しない。

【0021】

光源装置１０において特に発熱の多い回路要素はＬＥＤ１８，１９及びＬＥＤドライバ３４である。ＬＥＤ１８，１９は放熱板１６，１７にそれぞれ実装されており、ＬＥＤ１８，１９からの熱は放熱板１６，１７により外部に放出される。一方、ＬＥＤドライバ３４は上述のように主回路基板１２の裏面に実装されており、放熱板１６，１７とは離れて配置されている。

【0022】

主回路基板１２の裏面は、図２に示すアルミ製の放熱カバー２４により覆われている。放熱カバー２４は、アルミ製であり、下側の側壁を欠く、蓋無しの略箱状に形成されている。放熱カバー２４の底における放熱パターン３５に対向する位置にはアルミ製の小板である伝熱板２６が溶接されている。伝熱板２６の厚さはＬＥＤドライバ３４の高さと同程度である。放熱カバー２４は電源ピン基板１４の縁部に接着剤等により固定されており、放熱カバー２４とＬＥＤドライバ３４との間、及び伝熱板２６と放熱パターン３５との間には、放熱シリコンが充填されている。ＬＥＤドライバ３４からの熱は、放熱パターン３５、伝熱板２６や放熱シリコンを経由して放熱カバー２４に伝わり、外部に放出される。

【0023】

以上説明した光源装置１０によれば、正面方向Ａに対して左右に同じ角度だけずれた方向にＬＥＤ１８，１９の光を照射することにより、従来のハロゲンランプ１０６と同様、反射鏡１０２により無影のスポット光を反射鏡１０２の前方に形成することができる。また、光源装置１０は上述したレイアウトを有しており、従来のピンタイプのハロゲンランプ１０６と同程度のコンパクトなサイズにも拘わらず、ＬＥＤ１８，１９及びＬＥＤドライバ３４の放熱を十分に行うことができる。

【0024】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの変形も本発明の範囲内に属することは言うまでもない。例えば、放熱板１６，１７には、それぞれ２以上の同数のＬＥＤ素子が左右対称に設けられてもよい。

【符号の説明】

【0025】

１０ 光源装置、１２ 主回路基板、１４ 電源ピン基板（ピン支持部）、１６，１７ 放熱板、１８，１９ ＬＥＤ、２０ａ，２０ｂ 電源ピン、２２ 平滑コンデンサ、２４ 放熱カバー（ＬＥＤドライバ放熱板部）、２６ 伝熱板、３０ ダイオードブリッジ、３１ ＡＣ−ＤＣ変換回路、３２ 保護ダイオード、３４ ＬＥＤドライバ、３６ インダクタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】