DE2650209A1

DE2650209A1 - Uv-bestrahlungsgeraet

Info

Publication number: DE2650209A1
Application number: DE19762650209
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Nath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-02
Filing date: 1976-11-02
Publication date: 1978-05-11

Description

UV - Bestrahlungsgerät
Die gegenwärtige Erfindung beschreibt zusätzliche vorteilhafte Merkmale zu der Patentanmeldung DP26@@249.1 In der DP2@07249 1 wird ein UV-Bestrahlungsgerät beschrieben, speziell für die Emission von UVA-Strahlung, für die in situ-Polymerisation von Kunststoffen in der Dentalpraxis. Dieses UV-Bestrahlungsgerät zeichnet sich dadurch aus, daß als Strahlungsquelle eine Wolfram-Halogenlampe verwendet wird, welche mit einer möglichst hdhen Farbtemperatur der Wendel betrieben wird (TF # 3300 °K), und daß die nützliche UVA-Strahlung der Lampe mit einer genau definierten Reflektor- und Filteranordnung auf die Lichteintrittsfläche eines Lichtleiter fokussiert wird.
In der DP26072@9.1 wird auch beschrieben, daß bei einer Betriebsweise der Wolfram-Halogenlampe mit einer Farbtemperatur der Wendel, die sich bereits sehr nahe am Schmelzpunkt von Wolfram befindet (TF Schmelz = 3655 0K), die Lampe vorteilhafterweise mit einer stabilisierten Versorgungsspannung betrieben wird (bz. stabilisiertem Lampenstrom), um durch Netzschwankungen nach oben nicht die Wendel durchzubrennen bzw. bei Netzschwankungen nach unten zu geringe WA-Emission zu erhalten.
Im täglichen Gebrauch in der Zahnarztpraxis wird die Wolfram-Halogenlampe mehrmals für kurze Brenndauer (typisch 30 Sekunden) für die Polymerisation eingeschaltext. Das Fehlen einer lästigen Einbrennzeit ist bei der Wolfram-Halogenlampe gegenüber den sonst für diese Anwendung gebräuchlichen Gasentladungslampen (Hg-Hochdrucklampe) ein besonderer Vorteil.
Im Praxistest zeigte sich jedoch,daß das haufige Einschalten der Wolfram-Halogenlampe mit momentan maximaler W-Emission, namentlich bei der extrem hohen Farbtemperatur, lebensdauerverkürzend wirkt.
Weiterhin zeigte sich im Praxistest des in der DP2s~*Fesq v beschriebenen UV-Bestrahlungsgerätes, daß bei mehr als der Hälfte der Wolfram-Halogenlampen die UVA-Ausgangsleistung während der gesamten Lebensdauer der Lampe nicht,wie erwünscht,konstant bleibt. Abb. 1 zeigt den unerwünschten stufenweisen Abfall der UVA-Ausbeute der Wolfram-Halogenlampe, der sich vor allem gegen Ende ihrer Lebensdauer bemerkbar macht. Dieser stufenweise Abfall der UUR-Ausbeute ist verbunden mit einem stufenweisen Anstieg des Lampenstroms bei eingeprägter fester Lampenspannung und wird durch thermisch bedingte sprunghafte Formänderungen der Wolframwendel hervorgerufen.
Diese thermischen Formveränderungen der Wendel resultieren in einer- Verringerung des Ohmschen Widerstandes der Wendel.
Der Zusatzerfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, den lebensdauerverkürzenden Einschaltvorgang der lVolfram-Halogenlampe so zu modifizieren, daß eine für die zahnärztliche Anwendungspraxis akzeptable Lampenlebensdauer erreicht wird. Weiterhin besteht die Aufgabe, den stufenförmigen Abfall der WA-Ausbeute der Lampe gegen Ende ihrer Lebensdauer zu verhindern, da sich durch diesen Abfall der UVA-Leistung die Polymerisationszeiten verlängern, und somit die klinische Haltbarkeit der Kunststoffe im Dendibereich gefährdet ist.
Die Lebensdauer der Wolframlampe in dem in der DP2c' tris -I beschriebenen W-Bestrahlungsgerät wird dadurch wesentlich verbessert, daß gemäß Abb. 2 der Einschalten vorgang der Lampe so gesteuert wird, daß der Lampenstrom (I) und die Lampenspannung (U) nach dem Einschalten der Lampe monoton ansteigen und ihre stationären Endwerte erst innerhalb einer Zeitspanne erreichen, die größer als o,3 Sekunden und kleiner als fünfzehn Sekunden ist. Vorzugsweise liegt diese Strom- und Spannung-Anstiegszeit zwischen o,8 und 3 Sekunden. Der unerwünschte stufenförmige Abfall der UVA-Ausbeute wird dadurch begrenzt, daß das Netzgerät der Wolfram-Halogenlampe einen elektronischen Sensor enthält, der die Stromversorgung der Lampe unterbricht, falls der Lampenstrom um mehr als 10% gegenüber dem anfänglichen Nennstrom IN ansteigt, oder falls sich der Ohmsche Widerstand der Wendel um mehr als 10% gegenüber dem Anfangswert verringert hat. Vorzugsweise wird der Lampenstrom bereits unterbrochen. bei einem Anstieg der Stromstärke um lo - 2o% gegenüber IN, bzw. bei einer Verringerung des Ohmschen Widerstandes der Wendel um lo bis 20%.
Im Praxistest des in der DP2607249.1 beschriebenen UVA- Bestrahlungsgerätes mit der hier beschriebenen Zusatzeinrichtung des allmählichen zeitlichen Anstiegs der Farbtemperatur der Wendel nach dem Einschaltvorgang zeigte sich, daß die Lebensdauer der Lampe bei der in der Zahnarztpraxis typischen Betriebsweise von nur jeweils 20 bis 30 Sekunden Einschaltdauer je Polymerisation um mindestens 40% gegenüber der Betriebsweise mit nicht zeitlich verzögertem Anstieg der Wendeltemperatur angestiegen ist. Die Begrenzung der Anstiegszeit des Einschaltstromes der Lampe auf wenige Sekunden ergibt im zahnärztlichen Gebrauch keine wesentliche Erhöhung der Polymerisationszeiten. Die Anzahl der mit einer Wolfram-Halogenlampe (Nennwerte: 8 Volt, 50 Watt) durchführbaren Polymerisationen bei einer Farbtemperatur der Wendel von ca. 3o<,oOK stieg im Mittel von etwa lloo bei momentan ansteigendem Lampenstrom auf lGoo bei verzögertem Anstieg des Lampenstroms. Die Bestrahlungsdauer pro Polymerisation dauerte im Durchschnitt etwa 30 Sekunden. Durch den Zusatz der Abschaltautomatik (3) Abb.3 im Netzgerät der Lampe konnte erreicht werden, daß eine hundertprozentige klinische Haltbarkeit der mit dem JV-Bestrahlungsgerät polymerisierte Füllungen und Restaurationen bei reproduzierbaren BestIihlungsdauern während der gesamten Benutzungszeit des Gerätes erreicht werden konnte.
Abb. 3 zeigt schematisch eine mögliche Netzgerätschaltung für die Wolfram-Halogenlampe (6) des erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsgerätes, mit den für die Erfindung wesentlichen Funktionsgruppen.
Das Netzgerät, welches eine gegenüber Netzschwankungen stabilisierte Ausgangsspannung zu liefern hat, gliedert sich in folgende Funktionsgruppen: Netz-Trafo (1) mit Gleichrichtung (la) und Glättung (lb).
Spannungsregler (2), Leistungstransistor (2a).
Abschaltlogik (3) für die Unterbrechung des Lampenstroms bei Überstrom durch sprunghafte Ver änderung des Ohmschen Widerstandes der Lampe.
R C - Glied (4) für den allmählichen Anstieg des Stroms bzw. der Spannung nach dem Einschalten der Lampe.
Variabler Zeitgeber (5) zur Vorprogrammierung der Bestrahlungszeiten mit typischen Zeitstufen: lo, 20, 30, 40, 50 und 60 Sekunden. Der Zeitgeber (5) ist in Zusammenhang mit der Abschaltlogik (3) sinnvoll, da nur bei gleichbleibender UUR-Ausgangsleistung des Bestrahlungsgerätes redproduzierbare Polymerisationszeiten möglich sind.
Der Timer (5) konnte somit klinisch sinnvoll für die Vorprogrammierung der Bestrahlungsdauer eingesetzt werden, da eine im wesentlichen konstante UVA-Intensität gewährleistet war.
Abb. 1 zeigt das typische UV-Emissionsverhalten einer 50 W/8 V-Wolfram-Halogenlampe. Die Lampe wurde mit fest eingeprägter Spannung von 8,5 Volt bei einer Farbtemperatur der Wendel von ca. 34000K betrieben mit jeweils 30 Sekunden Pulsdauer bei 1 min Pulsabstand zwischen je zwei Pulsen. Wie aus Abb. 1 zu ersehen ist, steigt die UVA-Ausbeute der Lampe während ihrer Lebensdauer langsam bis auf etwa 10% über den Anfangswert an. Dieser Anstieg der UVA-Ausbeute erklärt sich durch den bei der hier angegebenen extremen Betriebsweise bedingten allmählichen Abdampfvorgang der Wolfram-Wendel. Dieser allmähliche Anstieg der UUN-Ausgangsleistung des UVA-Bestrahlungsgerätes ist klinisch durchaus erwünscht, da die Polymerisationen der Kunststoffe im Dentalbereich durch eine geringe überexposition noch sicherer werden. Beim weiteren Betrieb jedoch kann es dann zu Kurzschlüssen zwischen je zwei benachbarten Windungen der Wendel kommen, wobei der Strom sprunghaft ansteigt und die UVA-Ausbeute sprunghaft absinkt, bis die Wendel schließlich durchbrennt. Bei normaler Betriebsweise der Lampe, d.h. bei einer Farbtemperatur der Wendel deutlich unterhalb 3400°K und einer geringen Anzahl von Einschaltvorgängen,beobachtet man im allgemeinen nicht diesen stufenförmigen Abfall der UVA-Intensität gegen Ende der Lampenlebensdauer, sondern die Halogenlampe hat bis zum Ende ihrer Lebensdauer die volle Lichtausbeute.
Diese normale Betriebsweise der Halogenlampe ist jedoch für die hier interessierende Dentalanwendung unbrauchbar.
Abb. 2 zeigt die Zeitabhängigkeit des Einschaltstromes der Halogenlampe bei fest eingeprägter Lampenspannung.
I' bedeutet den Lampenstrom beim Kaltstart der Lampe ohne zeitliche Verzögerung des Lampenstromes. Infolge der starken Temperaturabhängigkeit des Ohmschen Widerstandes der Wolfram-Wendel ergibt sich beim Kaltstart ohne zeitverzögerten Anlauf des Lampenstromes eine momentane Anfangsstromspitze I', die ein Vielfaches des stationären Stromwertes IN betragen kann. Diese Stromspitze I' ist in Zusammenhang mit den häufigen Einschaltvorgängen in der Dentalanwendung schädlich für die Lampenlebensdauer. Die Kurven I und U zeigen die gewünschte Zeitabhängigkeit des Einschaltstromes bzw. der Einschaltspannung, mit allmählichem Anstieg von I und U auf die stationären Endwerte IN und UN innerhalb einer Zeit von etwa 1,5 Sekunden.

Claims

Patentansprüche UV-Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1 der DP26 07 249,@@ dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenstrom und die Lampenspannung nach dem Einschalten der Lampe allmählichansteigen und ihre stationären Endwerte erst innerhalb einer Zeitspanne erreichen, die größer als o,3 und kleiner als 15 Sekunden ist.
2) W-Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall des monotonen Anstiegs von Lampenstrom und Lampenspannung zwischen o,8 und 3 Sekunden liegt.
3) UV-Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, <iadurch gekennzeichnet, daß das Netzgerät der Glühfadenlampe eine Abschaltautomatik enthält, die den Lampenstrom unterbricht, falls der Ohmsche Widerstand der Wendel sich um mehr als 20% gegenüber seinem anfänglichen Wert bei Inbetriebnahme der Lampe verringert.
4) Uv-Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzgerät der Glühfadenlampe eine Abschaltautomatik enthält, die den Lampenstrom unterbricht, falls der Ohmsche Widerstand der Wendel sich um mehr als 10% gegenüber seinem anfänglichen Wert bei Inbetriebnahme der Lampe verringert.