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Die
Erfindung betrifft eine Lichtquelle zur Nutzung in einem Gerät, insbesondere
in einem medizinischen oder zahnmedizinischen Gerät. Außerdem betrifft
die Erfindung ein medizinisches oder zahnmedizinisches Gerät, insbesondere
ein zahnmedizinisches Turbinenhandstück mit einer derartigen Lichtquelle.
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Bei
zahnmedizinischen Geräten
ist oft eine Lichtquelle vorgesehen, um beispielsweise eine Bearbeitungsstelle,
beispielsweise eine Umgebung eines Bohrers, zu beleuchten. Üblicherweise
werden in zahnmedizinischen Geräten,
beispielsweise zahnmedizinischen Handgeräten oder Turbinenhandstücken als
Lichtquellen Halogenleuchtmittel eingesetzt, wobei das Licht dann über einen
Glasstab zu einer Lichtaustrittsstelle des Geräts geführt wird. Diese Leuchtmittel
eignen sich für
einen Einsatz in derartigen Geräten
insofern, als sie im Allgemeinen relativ helles Licht erzeugen können. Nachteilig
ist allerdings ihre vergleichsweise limitierte Lebensdauer. Insbesondere
werden die Halogenlampen durch Wärmeentwicklung
und durch Vibrationen in der Regel stark beansprucht, was sich nachträglich auf
ihre Lebensdauer auswirkt. Auch die Lichtausbeute ist vergleichsweise
gering. In der Praxis hat sich gezeigt, dass derartige Halogenlampen
häufig
ausfallen, die Behandlung unterbrochen und eine Ersatzlampe eingesetzt
werden muss.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lichtquelle
zur Nutzung in einem Gerät,
insbesondere in einem medizinischen oder zahnmedizinischen Gerät mit verbesserten
Eigenschaften, sowie ein entsprechend verbessertes Gerät anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
mit den in den unabhängigen
Ansprüchen
genannten Gegenständen
gelöst.
Besondere Ausführungsarten der
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Lichtquelle zur Nutzung in einem Gerät, insbesondere in einem medizinischen
oder zahnmedizinischen Gerät
vorgesehen, die ein in einem Gehäuse
angeordnetes Halbleiterelement aufweist, wobei das Halbleiterelement eine Lichtabgabefläche aufweist;
weiterhin weist die Lichtquelle einen Sockel auf, der sich von einer
der Lichtabgabefläche
gegenüberliegenden
Seite des Halbleiterelements aus erstreckt und der dafür vorgesehen
ist, an einer in dem Gerät
angeordneten Fassung eingesetzt zu werden. Der Sockel weist dabei Kontaktelemente
und Leitungen zur Stromversorgung des Halbleiterelements auf.
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Eine
derartige Lichtquelle eignet sich besonders zum Einsatz in einem
entsprechenden Gerät, insbesondere
in einem medizinischen oder zahnmedizinischen Gerät, weil
ein Halbleiterelement im Vergleich zu einem Halogenleuchtmittel
robuster und langlebiger ist.
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Das
Halbleiterelement kann eine Leuchtdiode (Halbleiterchip) sein.
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Vorteilhaft
weist die Lichtquelle weiterhin ein optisches Element zur Beeinflussung
des von dem Halbleiterelement abgestrahlten Lichts auf, wobei das
optische Element vor der Lichtabgabefläche angeordnet ist. Weiterhin
vorteilhaft bildet das optische Element ein Lichtaustrittsfenster.
Das optische Element kann dabei an dem Gehäuse gehaltert sein und/oder
einstückig
mit dem Gehäuse
verbunden sein.
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Vorzugsweise
ist das optische Element luft- und/oder wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden. Es
kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass das optische Element
hermetisch, also luft- und wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden
ist. Hierdurch kann die Lichtquelle hinsichtlich ihrer Eignung zur Reinigung
verbessert werden; entsprechendes gilt für das mit der Lichtquelle bestückte Gerät.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das optische Element unmittelbar einen
Wandbereich des Gehäuses
flächig
kontaktiert.
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Das
optische Element ist dabei vorteilhaft planparallel, konvex, bikonvex
oder kugelförmig
geformt.
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Das
optische Element besteht vorteilhaft aus Glas, Saphir oder einem
lichtleitenden Polymer.
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Vorteilhaft
weist die Lichtquelle weiterhin einen Träger auf, an dem das Halbleiterelement
angeordnet, vorzugsweise fixiert ist, wobei die Kontaktelemente
des Sockels elektrisch mit dem Träger verbunden sind. Dabei kann
vorgesehen sein, dass der Träger
hierzu elektrische Kontaktflächen
aufweist, die elektrisch mit den Kontaktelementen verbunden sind.
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Vorteilhaft
ist der Träger
aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, vorzugsweise
aus Keramik, Silizium oder Kunststoff.
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Vorteilhaft
ist der Träger
aus einem gut wärmeleitenden
Material gefertigt, vorzugsweise aus Keramik, Silizium oder Kunststoff
oder einem sonstigen Material, das ähnlich gut Wärme leitet,
wie eines der zuletzt genannten Materialien.
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Vorteilhaft
weist die Lichtquelle weiterhin einen Überzug auf, der auf dem Träger angeordnet
ist und der sich über
das Halbleiterelement erstreckt. Beispielsweise kann es sich bei
dem Überzug
um einen so genannten Globe Top handeln.
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Weiterhin
vorteilhaft weist das Gehäuse
eine Öffnung
auf, wobei das Halbleiterelement in einem Bereich der Öffnung angeordnet
ist. Dabei kann die Öffnung
in dem Bereich eine Form aufweisen, die auf die äußere Form des Trägers abgestimmt
ist, vorzugsweise mit letzterer zumindest teilweise korrespondiert.
Beispielsweise kann der Träger
eine im Horizontalschnitt unrunde Form aufweisen. Hierdurch kann
ein Schutz vor einer falschen Orientierung des Trägers gegenüber dem
Gehäuse
erzielt werden.
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Bei
der Öffnung
kann es sich um eine Durchgangsöffnung
handeln. Dabei kann der Bereich, in dem das Halbleiterelement angeordnet
ist, ein mittlerer Bereich der Durchgangsöffnung sein. Alternativ kann
die Öffnung
eine Vertiefung sein
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein zahnmedizinisches Gerät vorgesehen, das
eine erfindungsgemäße Lichtquelle
aufweist. Vorteilhaft ist dabei der Sockel der Lichtquelle an die in
dem Gerät
angeordnete Fassung angepasst. Hierdurch lässt sich ein einfacher Austausch
der Lichtquelle erzielen.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Lichtquelle zur Nutzung
in einem Gerät,
insbesondere in einem medizinischen oder zahnmedizinischen Turbinenhandstück bzw.
Hand- und Winkelstück,
vorgesehen. Die Lichtquelle weist ein vorzugsweise im Wesentlichen
zylinderförmiges
Gehäuse,
sowie ein in dem Gehäuse
angeordnetes Halbleiterelement mit einer Lichtabgabefläche auf, wobei
das aus einem isolierenden Material bestehende Gehäuse eine
der Lichtabgabefläche
zugewandte Öffnung
aufweist, welche durch ein transparentes Lichtaustrittselement abgeschlossen
ist.
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Es
können
auch mehrere entsprechende Ausnehmungen mit mehreren entsprechenden
Lichtquellen vorgesehen sein.
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Vorteilhaft
ist dabei die Öffnung
durch das Lichtaustrittselement luft- und/oder wasserdicht abgeschlossen.
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Vorteilhaft
ist das Halbleiterelement auf einem in dem Gehäuse angeordneten Träger, insbesondere
einem Träger
aus Keramik, angeordnet. Das Gehäuse
kann aus Keramik bestehen.
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Weiterhin
wird ein Zahnmedizinisches Turbinenhandstück bzw. Hand- und Winkelstück mit einer länglichen
Griffhülse,
sowie einer am vorderen Ende der Griffhülse befindlichen Turbinenkopf
bzw. Kopftrieb vorgeschlagen, wobei die Griffhülse in ihrer Mantelfläche eine
Ausnehmung aufweist, in der eine erfindungsgemäße Lichtquelle angeordnet ist.
Vorteilhaft ist dabei die Form des Gehäuses der Lichtquelle und die
Form der Ausnehmung in der Mantelfläche aufeinander abgestimmt.
Hierdurch lässt
sich ein Verdrehschutz realisieren.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnitt-Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtquelle,
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2a und 2b Skizzen
mit Seitenansichten zu zwei unterschiedlichen Varianten des Trägers des
Halbleiterelements,
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2c eine
Aufsicht auf die in 2b gezeigte Anordnung,
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3a bis 3c Skizzen
mit Ansichten von oben zu drei unterschiedlichen Varianten der Trägerform
(bei abgenommenem optischen Element),
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4 eine
Querschnitt-Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtquelle,
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5 eine
Ansicht von unten auf die in 4 gezeigte
Lichtquelle,
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6 eine
Ansicht von oben (bei abgenommenem optischen Element),
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7 eine
Ansicht von unten (bei entferntem Sockel),
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8 eine
Querschnitt-Skizze eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtquelle,
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9 eine
Querschnitt-Skizze eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtquelle,
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10 ein
Ausführungsbeispiel
eines zahnärztlichen
Turbinenhandstücks
bzw. Hand- und Winkelstücks
mit einer erfindungsgemäßen Lichtquelle,
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11 ein
Detail aus 10,
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12 eine
Schnittdarstellung längs
des in 10 mit x-x bezeichneten Schnitts,
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13 eine
Skizze zu einer Variante eines Turbinenhandstücks mit wechselbarer Lichtquelle, bei
herausgenommener Lichtquelle,
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14 wie 13,
jedoch bei eingesetzter Lichtquelle,
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15 eine
der 12 entsprechende Schnittdarstellung der Variante,
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16 ein
erfindungsgemäßes dentales Motorhandstück,
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17 bis 20 Skizzen
zu unterschiedlichen Ausführungsformen
der Lichtquelle in einem Motorhandstücks, und
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21a bis 21c Ansichten
entgegen der Hauptabstrahlrichtung auf unterschiedliche Varianten
der Lichtquelle.
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In 1 ist
ein Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtquelle 1 skizziert.
Die Lichtquelle 1 ist zur Nutzung in einem Gerät, beispielsweise
in einem medizinischen oder zahnmedizinischen Gerät vorgesehen.
Allgemein ist die Erfindung aber nicht auf den Einsatz bei medizinischen
Geräten
beschränkt.
Sie kann auch beispielsweise allgemein bei Werkzeugen, beispielsweise
elektrischen Bohrwerkzeugen zum Einsatz kommen.
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Die
Lichtquelle 1 umfasst ein Halbleiterelement 3,
das als Leuchtmittel fungiert, also ein Halbleiterelement 3,
das Licht abstrahlen kann, beispielsweise eine Leuchtdiode oder
einen Halbleiterchip bzw. eine Licht emittierende Diode. Das Halbleiterelement 3 weist
eine aktive Fläche
bzw. eine Lichtabgabefläche 6 auf,
die eine ebene Fläche
sein kann. Senkrecht bzw. normal zu der Lichtabgabefläche 6 erstreckt
sich eine „Hauptabstrahlrichtung” der Lichtquelle,
die in der 1 mit einem Pfeil R angedeutet ist.
Zur leichteren Beschreibung wird im Folgenden – entsprechend der Darstellung
aus 1 – mit „oben” die Richtung
der Hauptabstrahlrichtung R bezeichnet.
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Das
Halbleiterelement 3 ist in einem Gehäuse 2 angeordnet,
das vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise
aus Kunststoff, Glas oder Keramik gefertigt ist. Vorzugsweise besteht
das Gehäuse 2 aus
einem gut wärmeleitfähigen Material,
um die von dem Halbleiterelement 3 erzeugte Wärme gut
abtransportieren zu können.
Das Gehäuse 2 kann
eine zylindrische Außenform
haben.
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Beim
ersten Ausführungsbeispiel
weist das Gehäuse 2 eine Öffnung in
Form einer Vertiefung auf, in der das Halbleiterelement 3 angeordnet
ist. Es ist somit in einem horizontalen Schnitt bzw. in einem Schnitt
senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung allseits von dem Gehäuse 2 umgeben.
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Weiterhin
umfasst die Lichtquelle 1 einen Sockel 5, der
sich von einer der Lichtabgabefläche 6 gegenüber liegenden
Seite des Halbleiterelements 3 aus erstreckt. Mit Bezug
auf die 1 erstreckt sich somit der Sockel 5 von
dem Halbleiterelement 3 aus nach „unten”. Der Sockel 5 ist
dafür vorgesehen,
an einer in dem beispielsweise zahnmedizinischen Gerät angeordneten
Fassung (in 1 nicht gezeigt) eingesetzt
zu werden. Vorteilhaft kann der Sockel 5 daher so geformt
sein, dass er auf eine entsprechende Fassung passt, wie sie in existierenden
zahnmedizinischen Geräten
zur Aufnahme einer bekannten Lichtquelle, beispielsweise einer Halogenlichtquelle, vorgesehen
ist. Dies ermöglicht
einen besonders einfachen Austausch einer entsprechenden bekannten Lichtquelle
gegen eine erfindungsgemäße Lichtquelle.
Insbesondere kann die genannte Fassung eine Steckfassung sein.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das zahnmedizinische Gerät einen
Lichtleiter, beispielsweise in Form eines Glasstabs aufweist, der
zur Leitung von Licht zu einer zur Behandlung mit dem Gerät vorgesehenen
Bearbeitungsstelle vorgesehen ist und dabei die erfindungsgemäße Lichtquelle
derart relativ zu dem Lichtleiter angeordnet ist, dass Licht von
der Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppelt wird.
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Der
Sockel 5 weist weiterhin Kontaktelemente 8 und
elektrische Leitungen 7, 9 zur Stromversorgung
des Halbleiterelements 3 auf. Die Kontaktelemente 8 sind
dabei durch die oberen Endbereiche der elektrischen Leitungen 9 gebildet;
mit dem Bezugszeichen 7 sind dabei diejenigen Abschnitte
der elektrischen Leitungen bezeichnet, die sich unterhalb des Unterrands
des Gehäuses 2 erstrecken,
mit 9 die Abschnitte oberhalb der Abschnitte 7.
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Im
gezeigten Beispiel sind die Kontaktelemente 8 mit ihren
Endbereichen zwischen dem Halbleiterelement 3 und dem Grund
bzw. Boden der Vertiefung des Gehäuses 2 angeordnet.
Sie stehen dabei – wie
in 1 angedeutet – schräg nach oben
vor und sind derart ausgebildet, dass sie federnd nach unten – also in
Richtung auf den Boden der Vertiefung zu – gebogen werden können.
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Wie
in 1 angedeutet, sind beim ersten Ausführungsbeispiel
das Gehäuse 2 und
der Sockel 5 einteilig ausgebildet und die elektrischen
Leitungen 7, 9 dementsprechend umspritzt bzw.
eingegossen.
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Der
Sockel 5 kann insbesondere so angeordnet sein, dass er
mit einem ersten Teilbereich, der zu dem Halbleiterelement 3 hin
weist, von dem Gehäuse 2 umgeben
ist und mit einem zweiten Teilbereich, der dem ersten Teilbereich
gegenüber
liegt, aus dem Gehäuse 2 heraus
vorsteht.
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Die
Lichtquelle eignet sich dafür,
in einem entsprechenden zahnmedizinischen Gerät eingesetzt zu werden. Vorteilhaft
ist hierbei unter anderem, dass die Lebensdauer eines Licht emittierenden Halbleiterelements
im Allgemeinen deutlich länger ist,
als die Lebensdauer eines Halogenleuchtmittels. Auch weist im Allgemeinen
ein Halbleiterelement einen höheren
Wirkungsgrad auf als eine Halogenlampe. Weiterhin lässt sich
ein Halbleiterelement gegenüber
einer Halogenlampe im Allgemeinen kleiner ausführen, so dass sich auch hinsichtlich
der Baugröße Vorteile
ergeben.
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Weiterhin
weist die Lichtquelle gemäß dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel
ein optisches Element 12 zur Beeinflussung des von dem
Halbleiterelement 3 abgestrahlten Lichts auf. Das optische Element 12 ist
dabei vor bzw. oberhalb der Lichtabgabefläche 6 des Halbleiterelements 3 angeordnet und
kann dabei ein Lichtaustrittsfenster, also ein Lichtaustrittselement
bilden, so dass das Halbleiterelement 3 hierdurch geschützt ist.
Im gezeigten Beispiel wird die Vertiefung des Gehäuses 2 nach
oben hin durch das optische Element 12 verschlossen. Hierdurch
ist eine Schutzfunktion für
Bauteile gebildet, die sich unterhalb des optischen Elements 3 in der
Vertiefung befinden, also beispielsweise für das Halbleiterelement 3 und
die Kontaktelemente 8.
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Das
optische Element 12 ist beim hier gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
an dem Gehäuse 2 gehaltert.
Hierzu kann beispielsweise, wie in 1 angedeutet,
ein Ringelement 14, beispielsweise in Form eines Dichtelements
aus einem elastischen Material, also beispielsweise ein O-Ring,
dienen.
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Außerdem kann
vorgesehen sein, dass – wie ebenfalls
in 1 angedeutet – die
Form des optischen Elements 12 und die Form des Gehäuses 2 so aufeinander
abgestimmt sind, dass ein flächiger
Kontakt zwischen den beiden Bauteilen 12, 2 hergestellt ist,
wenn diese sich in der vorgesehenen gegenseitigen Einbaulage befinden.
Dabei kann eine Kontaktfläche 13 vorgesehen
sein, die beispielsweise einen Teilbereich einer Kugelfläche definiert.
Das optische Element 12 kontaktiert also in diesem Fall
mit einem Teilbereich seiner Oberfläche unmittelbar die hierfür vorgesehene
Kontaktfläche 13 des
Gehäuses 2. Hierdurch
kann eine besonders gute Schutzfunktion für das Halbleiterelement 3 gebildet
sein, wie sie beispielsweise im Fall einer Sterilisation des Geräts vorteilhaft
sein kann.
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Vorzugsweise
sind das optische Element 12 und das Gehäuse 2 luft-
und/oder wasserdicht miteinander verbunden, also beispielsweise
hermetisch dicht verbunden.
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Vorteilhaft
kann dabei das optische Element 12 rotationssymmetrisch
geformt sein und dabei so angeordnet sein, dass die Symmetrieachse
zu der Flächennormale
der Lichtabgabefläche 6 des
Halbleiterelements 3 parallel ist und dabei vorzugsweise durch
einen Mittelpunkt der Lichtabgabefläche 6 verläuft.
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Das
optische Element 12 kann eine Linse sein. Das optische
Element 12 kann beispielsweise planparallel, konvex, bikonvex
oder – wie
in 1 angedeutet – kugelförmig sein.
Das optische Element 12 kann aus Glas, Saphir oder einem
lichtleitenden Polymer bestehen.
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Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist weiterhin ein Träger 10 vorgesehen,
an dem das Halbleiterelement 3 angeordnet und vorzugsweise
fixiert ist und mit dem es elektrisch verbunden ist. Der Träger 10 ist
dabei elektrisch mit den Kontaktelementen 8 des Sockels 5 verbunden.
Hierzu kann der Träger 10, wie
in der Teildarstellung aus 2b ersichtlich,
beispielsweise an seiner Unterseite entsprechende Kontaktflächen 16 aufweisen,
die zum elektrischen Kontakt mit den Kontaktelementen 8 des
Sockels 5 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen 16 außen auf
dem Träger 10,
und zwar auf der dem Halbleiterelement 3 gegenüberliegenden
Außenfläche angeordnet.
Die Kontaktflächen 16 können beispielsweise
mittels PVD-Beschichtung (PVD: physical vapour deposition) oder
Siebdruck etc. aufgebracht sein.
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Der
Träger 10 ist
dabei vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt,
beispielsweise aus Keramik, Silizium oder Kunststoff. Ein derartiges
Material ist auch insoweit vorteilhaft, als es Wärme vergleichsweise gut leitet
und somit dazu beitragen kann, dass Wärme, die im Betrieb von dem
Halbleiterelement 3 erzeugt wird, besonders effektiv abtransportiert
wird.
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Der
Träger
kann – wie
in 2a angedeutet – die Form einer Platte haben,
also ein reines Flachmaterial sein oder – wie in 2b angedeutet – die Form
eines Topfes oder „Napfes” haben.
Zur Unterscheidung ist die in 2a gezeigte
Variante des Trägers
mit dem Bezugszeichen 10' versehen.
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Insbesondere
im Fall eines topfförmigen
Trägers 10 kann
zum Schutz des Halbleiterelements 3 vorgesehen sein, dass
dieses mit einem Überzug 17 („Globe
Top”)
versehen ist, der auf dem Träger 10 bzw.
in dem von dem Topf gebildeten Innenraum angeordnet ist und der
sich über
das Halbleiterelement 3 erstreckt. Vorzugsweise wird von
dem Überzug 17 das
Halbleiterelement 3 vollständig abgedeckt. Der Überzug 17 kann
durch eine Vergussmasse gebildet sein. Durch den Überzug 17 kann
das Halbleiterelement 3 insbesondere vor Berührung und
Umwelteinflüssen,
wie Feuchte und ähnlichem
geschützt
werden. Auch eine etwaig vorhandene innerhalb des „Topfes” verlaufende
interne Verdrahtung des Halbleiterelements 3 kann von dem Überzug 17 abgedeckt
und geschützt
sein. Mit Bezug auf seine (gemäß 2a) „obere” Begrenzung
kann der Überzug 17 derart
gestaltet sein, dass er mit dem seitlichen Rand des „Topfes” abschließt, so dass
der Oberrand des Topfes und der Oberrand des Überzugs 17 in einer
Ebene liegen.
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Im
Folgenden wird die Einheit, bestehend aus dem Halbleiterelement 3,
dem Träger 10 und
gegebenenfalls dem Überzug 17 auch
als „Beleuchtungselement” 11 bezeichnet.
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2c zeigt
eine Aufsicht auf den in 2b in
Seitenansicht gezeigten Träger 10.
Man erkennt, dass bei dieser Form der Träger 10 im Horizontalschnitt
eine rechteckige Form bzw. Kontur aufweist. Der Träger 10 ist
also in diesem Fall zusammen mit dem Überzug 17 quaderförmig.
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Wie
in 1 angedeutet, kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 2,
beispielsweise im Bereich der Vertiefung eine Trägerfassung für den Träger 10 bildet.
Dabei kann vorteilhaft die Form der Trägerfassung an die Außenform
des Trägers 10 angepasst sein.
Es kann also vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Form des Trägers 10 einerseits
und die Form der Vertiefung des Gehäuses 2 bzw. der von
dem Gehäuse 2 gebildeten
Trägerfassung
andererseits so aufeinander abgestimmt sind, dass der Träger 10 mit dem
daran angeordneten Halbleiterelement 3 formschlüssig in
die Trägerfassung
eingesetzt werden kann. In dem in 1 gezeigten
Fall weist in diesem Sinne die Vertiefung in ihrem unteren Bereich
eine Wandung mit rechteckigem Querschnitt auf, die in Form und Größe mit der äußeren Form
des Trägers 10 korrespondiert.
Auf diese Weise lässt
sich der Träger 10 besonders
einfach in einer definierten Orientierung und Lage in der Vertiefung
des Gehäuses 2 anordnen.
Mit dem Bezugszeichen 19 ist die Kontur des Trägers 10 bzw.
des Beleuchtungselements 11 bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 20 ist
die Kontur der Trägerfassung
bzw. der Vertiefung.
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Besonders
vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Außenform bzw. der horizontale
Querschnitt des Trägers 10 ein
Rechteck, ein Polygon, ein Kreissegment, ein Kreis mit Nut oder
Nocken oder dergleichen bildet, wie exemplarisch in den 3a, 3b und 3c skizziert,
die jeweils eine Ansicht von oben bei abgenommenem optischen Element 12 zeigen.
Wie beispielhaft die 3a und 3b zeigen, lässt sich
durch geeignete Wahl dieser Form insbesondere erzielen, dass der
Träger 10 nur
in eindeutiger Ausrichtung in die Vertiefung eingebracht werden kann.
Auf diese Weise kann eine falsche elektrische Kontaktierung zwischen
dem Träger 10 und
den Kontaktelementen 8 des Sockels 5 zuverlässig verhindert werden.
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Wie
weiterhin aus den 3a, 3b und 3c in
Verbindung mit 1 deutlich wird, ist beim gezeigten
Beispiel das Halbleiterelement 3 im Horizontalschnitt quadratisch,
und dementsprechend die Lichtabgabefläche 6 quadratisch,
wobei der Träger 10 relativ zu
dem Gehäuse 2 so
angeordnet ist, dass der Mittelpunkt der Lichtabgabefläche 6 mit
der Abstrahlrichtung R zusammenfällt.
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Es
kann weiterhin vorgesehen sein, dass die durch das Gehäuse gebildete
Trägerfassung
derart ausgebildet ist, dass der Träger 10 darin geführt von oben
gegen die federnden Kontaktelemente 8 des Sockels 5 gedrückt werden
kann. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der Träger 10 bei
einem Einsetzen des optischen Elements 12 durch letzteres
mit seinen Kontaktflächen 16 gegen
die elektrischen Kontaktelemente 8 des Sockels 5 gedrückt wird.
Weiterhin kann dabei die Vertiefung so geformt sein, dass eine Einpresstiefe
des optischen Elements 12 durch die Vertiefung bzw. durch
die Trägerfassung begrenzt
ist.
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In 4 ist
ein Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtquelle
gezeigt. Im Folgenden wird nur auf Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel
eingegangen. Soweit nicht anders dargestellt, gelten die Ausführungen
zum ersten Ausführungsbeispiel
analog. Für gleiche
oder entsprechende Bauteile sind dieselben Bezugszeichen gewählt.
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Im
Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
ist die Öffnung
des Gehäuses 2 keine
Vertiefung, sondern eine Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung erstreckt
sich im gezeigten Beispiel von oben nach unten längs der Hauptabstrahlrichtung
R. Der Sockel 5 und das Gehäuse 2 sind zweiteilig
ausgebildet. Zur Halterung des Sockels 5 gegenüber dem
Gehäuse 2 kann
eine Klebung vorgesehen sein. In 2 ist
eine entsprechende Klebestelle 25 angedeutet.
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Im
gezeigten Beispiel ist der Sockel 5 mit einem ersten Teilbereich
innerhalb der Durchgangsöffnung
des Gehäuses 2 angeordnet
und ragt mit einem zweiten Teilbereich nach unten aus dem Gehäuse 2 hervor.
Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Kontaktbereich des Sockels 5 zur
Verbindung mit der Geräte-seitigen
Ansteuerung bezeichnet.
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Vorzugsweise
ist die Verbindung zwischen Sockel 5 und Gehäuse 2 derart,
dass der Sockel 5 nur in der richtigen Drehposition in
das Gehäuse
eingesetzt werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine entsprechende,
im horizontalen Querschnitt unrunde Formgebung des Sockels 5 bzw.
des Gehäuses 2 vorgesehen
sein. Ein Beispiel hierzu ist in 5 angedeutet,
in der eine Ansicht von unten auf den Sockel 5 und das
Gehäuse 2 gezeigt
ist.
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Beim
zweiten Ausführungsbeispiel
ist das optische Element 12 so angeordnet, dass es auf
derjenigen Seite der Durchgangsöffnung,
die zur Lichtabstrahlrichtung R weist, die Durchgangsöffnung verschließt. Zur
Abdichtung und Halterung des optischen Elements 12 an dem
Gehäuse 2 kann
wiederum ein Ringelement 14 aus elastischem Material, beispielsweise
ein O-Ring vorgesehen sein.
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6 zeigt
eine Ansicht von oben – bei
entferntem optischen Element 12 und 7 eine Ansicht
von unten – bei
entferntem Sockel 5. Mit dem Bezugszeichen 24 ist
die entsprechende innere Kontur des Gehäuses 2 bzw. der Durchgangsöffnung zur Aufnahme
des Sockels 5 und zur Ausrichtung mit Bezug auf das Beleuchtungselement 11 bezeichnet.
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Der
Träger 10 kann
analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel
gehaltert sein. Es kann aber auch ein Vorsprung in der Durchgangsöffnung vorgesehen
sein, der als Auf- oder Anlage zur Halterung des Trägers 10 dient.
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In 8 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel skizziert.
Es unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass
das optische Element 12 mit dem Gehäuse 2 durch eine Klemmverbindung, beispielsweise
eine Schnapp-Verbindung gehalten ist.
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In 9 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel skizziert.
Die Besonderheit bei diesem Ausführungsbeispiel
liegt darin, dass das optische Element 12 und das Gehäuse 2 einteilig
ausgeführt
sind. Das Gehäuse 2 und
das optische Element 12 können dabei beispielsweise aus
Glas oder transparentem Polymer gefertigt sein. Das Gehäuse 2 weist
dabei in einem Bereich, der zur Hauptabstrahlrichtung R weist, einen
konischen Bereich auf, der formschlüssig in die hier gewählte Kugelform
des optischen Elements 12 übergeht. Dabei kann vorgesehen
sein, dass das optische Element 12 mit dem Gehäuse 2 verschmolzen ist
und auf diese Weise eine Einheit bildet. Es kann also eine einstückige Verbindung
zwischen dem Gehäuse 2 und
dem optischen Element 12 vorgesehen sein. Diese Ausführung ermöglicht einen
besonders zuverlässigen
Schutz des Halbleiterelements 3 von oben her bzw. von der
Seite des optischen Elements 12 her.
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In
den 10 bis 12 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Lichtquelle
gezeigt, das sich insbesondere zur Verwendung in einem zahnmedizinischen
Turbinenhandstück 26 bzw.
Hand- und Winkelstück
eignet. 10 zeigt eine schematische Ansicht
eines solchen Turbinenhandstücks 26 bzw.
Hand- und Winkelstücks;
am vorderen Ende des Geräts
erkennt man einen Turbinenkopf 27 bzw. Kopftrieb und ein
in dem Turbinenkopf 27 bzw. Kopftrieb eingesetztes Bearbeitungswerkzeug 29,
bei dem es sich beispielsweise um einen Bohrer handeln kann. 11 zeigt
eine Detailansicht aus der 10, und
zwar aus dem in 10 entsprechend markierten Bereich; 12 zeigt
eine Schnittdarstellung, und zwar längs des in 11 mit
x-x bezeichneten Schnitts. Wiederum sind im Folgenden die weiter
oben verwendeten Bezugszeichen in analoger Bedeutung übernommen.
Soweit nicht anders dargestellt, gelten die obigen Ausführungen
entsprechend.
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Die
Lichtquelle weist ein vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 2 auf,
sowie ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes
Halbleiterelement 3 mit einer Lichtabgabefläche 6.
Das Halbleiterelement 3 kann wiederum durch einen vorzugsweise keramischen
Träger 10 gehaltert
sein. Das Gehäuse 2 besteht
aus einem isolierenden Material, beispielsweise Keramik, und weist
eine der Lichtabgabefläche 6 des
Halbleiterelements 3 zugewandte Öffnung auf, welche durch das
optische Element 12, das hierbei ein transparentes Lichtaustrittselement
darstellen kann, abgeschlossen ist.
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Das
Gehäuse 2 ist
vorzugsweise flächig.
Beispielsweise kann das Gehäuse
zylinderförmig
sein, wobei die Höhe
des entsprechenden Zylinders kleiner ist als sein Durchmesser.
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Bei
diesem Beispiel ist die Lichtquelle so am Gerät, also hier an dem zahnmedizinischen
Turbinenhandstück 26 bzw.
Hand- und Winkelstück
angeordnet, dass das optische Element 12 direkt einen Außenwandbereich
des Geräts
bildet. Hierfür
ist in dem Gerät,
und zwar in einer Wandung 30 der Hülse des Geräts, in der Nähe des Turbinenkopfes 27 bzw. Kopftriebs
eine – in
den 11 und 12 skizziert angedeutete – Ausbuchtung
vorgesehen, in der die Lichtquelle angeordnet ist.
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Die
Lichtquelle ist relativ zu dem restlichen Turbinenhandstück 26 bzw.
Hand- und Winkelstück derart
angeordnet, dass sie zur Ausleuchtung einer mit dem Turbinenhandstück 26 bzw.
Hand- und Winkelstück
zu bearbeitenden Bearbeitungsstelle dienen kann. In 10 ist
der Ausleuchtbereich mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet.
Der Ausleuchtbereich 28 erstreckt sich dabei um die Hauptabstrahlrichtung
R herum und umfasst einen Bereich um das Ende des Bearbeitungswerkzeugs 29.
Die Lichtquelle kann beispielsweise so nahe am Turbinenkopf 27 angeordnet sein,
dass die Hauptabstrahlrichtung R mit der Längsachse bzw. Rotationsachse
des Bearbeitungswerkzeugs 29 einen Winkel φ von maximal
60°, vorzugsweise
maximal 45° bildet.
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Die
elektrische Kontaktierung der Lichtquelle kann am Grund der Ausbuchtung,
beispielsweise mittels Lötverbindung,
vorgesehen sein. In 11 ist mit dem Bezugszeichen 33 eine
Kontaktierung mit der Geräte-seitigen
Ansteuerung bezeichnet. Diese Kontaktierung 33 kann dabei
mittels Flexleiter auf Kaptonbasis (Träger-Deckfolie aus Kapton) vorgesehen sein
oder mittels MID (MID: molded interconnect devices) beispielsweise
auf der äußeren Hülse des Geräts vorgesehen
sein. Die Kontaktierung 33 kann aber auch im Inneren des
Turbinenhandstücks,
beispielsweise innerhalb oder in der Wandung 30 vorgesehen
sein.
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Vorteilhaft
ist in diesem Fall das optische Element 12 mit einem sterilisationsfähigen Klebstoff
am Gehäuse 2 abgedichtet.
Das optische Element 12 kann dabei durch eine planparallele
Scheibe gebildet sein. Das optische Element 12 kann dabei
einen Prismenschliff aufweisen. Das optische Element 12 kann beispielsweise
aus Glas, Saphir, Pressglas oder transparentem Polymer bestehen.
Die optische Achse des optischen Elements 12 kann vorteilhaft
auf die vorgesehene Bearbeitungsstelle des Turbinenhandstücks 26 bzw.
Hand- und Winkelstücks
ausgerichtet sein, wie in 10 angedeutet;
sie kann mit der Hauptabstrahlrichtung R zusammenfallen.
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In
den 13 bis 15 ist
eine Variante zu der zuletzt genannten Lichtquelle gezeigt. Der
Unterschied besteht insbesondere darin, dass die Lichtquelle gemäß dieser Variante
wechselbar in dem Turbinenhandstück 26 bzw.
Hand- und Winkelstück
vorgesehen ist. Hierdurch ist ein besonders leichter Ersatz im Falle
eines Defekts möglich.
In 13 ist die Situation bei herausgenommener Lichtquelle
gezeigt, in 14 die Einbausituation. 15 zeigt
einen Schnitt quer zur Längsachse
des Turbinenhandstücks 26 bzw.
Hand- und Winkelstücks.
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In
der Wandung 30 des Turbinenhandstücks 26 bzw. Hand-
und Winkelstücks,
die die Mantelfläche
des Geräts
bildet, ist hierfür
eine Ausbuchtung oder Ausnehmung 31 vorgesehen, die zur
Aufnahme der Lichtquelle geeignet ist. Vorzugsweise sind die Form
des Gehäuses 2 der
Lichtquelle und die Form der Ausnehmung 31 in der Mantelfläche des
Geräts aufeinander
abgestimmt. Beispielsweise kann die Ausnehmung 31 eine
derart zu der äußeren Form des
Gehäuses 2 korrespondierende
Form aufweisen, dass die Lichtquelle nur in der vorgesehenen Orientierung
in die Ausnehmung 31 eingesetzt werden kann.
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Vorteilhaft
ist zwischen der Lichtquelle und der Wandung 30 eine dichte,
beispielsweise luft- und/oder wasserdichte Verbindung vorgesehen. Hierzu
kann ein Dichtungselement 52, beispielsweise in Form eines
O-Rings dienen. Dies ist beispielsweise mit Bezug auf eine Sterilisierbarkeit
des Turbinenhandstücks 26 bzw.
Hand- und Winkelstücks
vorteilhaft.
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Zur
elektrischen Verbindung zwischen der Lichtquelle und dem restlichen
Turbinenhandstück 26 können in
diesem Fall die federnden Kontaktelemente 8 am Gehäuse 2 vorgesehen
sein. Beispielsweise kann der Kontaktbereich 18 der Kontaktelemente 8 der
Lichtquelle am Grund der Ausnehmung 31 vorgesehen sein.
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In 16 ist
ein Motorhandstück
mit einer erfindungsgemäßen Lichtquelle
skizziert. Das Motorhandstück
umfasst ein Hand- und Winkelstück 40,
einen Glasstab 41, der als Lichtleiter dient, einen Lichtaustrittsbereich 42 am
vorderen Ende des Glasstabs 41, einen Motorteil 43,
einen Kupplungsteil 44, einen Schlauchteil 45.
Mit dem Bezugszeichen 46 ist die Schnittstelle zwischen
dem Hand- und Winkelstück 40 und
dem Motorteil 43 bezeichnet. Vorzugsweise ist die Lichtquelle
an der Grenze zwischen dem Hand- und Winkelstück 40 und dem Motorteil 43 vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle wechselbar im Motorhandstück vorgesehen.
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In
den 17 bis 20 sind
Skizzen zu unterschiedlichen Ausführungen der Lichtquelle und der
Halterung und elektrischen Verbindung der Lichtquelle im Motorteil 43 gezeigt.
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Bei
der in 17 gezeigten Variante sind Steckerhülsen 50 zur
elektrischen Verbindung der Lichtquelle mit der Motor-internen elektrischen
Leitung 51 vorgesehen; die Motor-interne elektrische Leitung 51 führt andererseits
zum Kupplungsteil 44 bzw. zum Schlauchteil 45.
Die Steckerhülsen 50 sind bei
diesem Beispiel sowohl mit dem Gehäuse 2, als auch mit
dem Sockel 5 verbunden. Für die elektrischen Verbindungen
mit den Motor-seitigen Leitungen können beispielsweise Niet-,
Press- oder Quetschverbindungen vorgesehen sein.
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Zur
Abdichtung und Fixierung des Gehäuses 2 im
Motorteil 43 kann ein Dichtungselement, beispielsweise
in Form eines O-Rings 52 dienen.
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Bei
der in 18 gezeigten Variante sind federnde,
vorzugsweise zylindrische Kontaktstifte 49 zur elektrischen
Verbindung zwischen dem Beleuchtungselement 11 und den
Steckerhülsen 50 vorgesehen.
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Weiterhin
ist in 18 das dem Motorteil zugewandte
Ende des Lichtleiters bzw. Glasstabs 41 zu erkennen. Die
relative Anordnung zwischen der Lichtabgabefläche 6 und dem Lichtleiter 41 ist
derart, dass das Zentrum der Lichtabgabefläche 6 auf der Längsachse
des Endbereichs des Lichtleiters 41 liegt; auf diese Weise
wird Licht von der Lichtabgabefläche 6 besonders
effektiv in den Lichtleiter 41 eingekoppelt.
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In 19a ist eine Variante mit einer Leiterplatte 53 gezeigt.
Die Leiterplatte 53 kann zur Anpassung der Versorgungsspannung
an die Anforderungen des Halbleiterelements 3 dienen. Die
Leiterplatte 53 besteht vorzugsweise aus Keramik und weist elektrische
Leiter, Kontakt- und Lötbereiche
auf. Zur elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte 53 und
dem Beleuchtungselement 11 dient dabei ein Federkontaktbereich 55.
In 19b ist ein Schnitt die Lichtquelle dargestellt,
der gegenüber
der Darstellung aus 19a um 90° gedreht ist.
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Bei
der in 20 skizzierten Variante sind Lötstellen 20 zwischen
der Lichtquelle und der Leiterplatte 53 vorgesehen. Der
Träger 10 ist
hier also direkt auf die Leiterplatte (Keramiksubstrat) aufgelötet. Auf
der den Lötstellen 20 gegenüberliegenden
Seite der Leiterplatte 53 sind elektrische Bauelemente 57 vorgesehen,
die eine elektrische Beschaltung auf der Leiterplatte 53 zur
Pegelanpassung des Halbleiterelements 3 bilden.
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In 21a ist eine Ansicht auf die Lichtquelle entgegen
der Hauptabstrahlrichtung gezeigt. Man erkennt, dass das Gehäuse 2 in
diesem Schnitt eine unrunde Kontur aufweisen kann, beispielsweise
kann die Kontur durch eine Kreislinie mit einer Abflachung 48 gegeben
sein. Das Motorteil-Gehäuse 47 kann eine
korrespondierende Form aufweisen, so dass eine eindeutige Lageorientierung
zwischen diesen beiden Bauteilen 2, 47 gewährleistet
ist. Hierdurch lässt
sich ein Verdrehschutz realisieren, der insbesondere zur Sicherstellung
der vorgesehenen elektrischen Kontaktierung beitragen kann. Die 21b und 21c zeigen
zwei weitere Varianten. Abgesehen von der Abflachung 48 entsprechend
die 21a bis 21c den 3a bis 3c.