Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung (Beleuchtungs- einheit) des Arbeitsfeldes während eines zahnärztlichen Eingriffes. Das Arbeitsfeld kann jene Stelle an einem Zahn sein, an der Komposit im Rahmen eines zahnärztlichen Eingriffes appliziert wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Beleuchtung jenes Teiles eines Zahnes, an dem mit einem Komposit der durch eine Karies verursachte Defekt der Zahnhartsubstanz gefüllt wird.

Beschreibung und Einleitung des allgemeinen Gebietes der Erfindung

Karies ist eine verbreitete Erkrankung der Zahnhartsubstanz. Zur Füllung eines durch eine Karies verursachten Defektes werden Komposite verwendet. Komposite sind lichthärtbare Füllungskunststoffe, welche z.B. in die durch eine Karies verur- sachten Defekte der Zahnhartsubstanz gefüllt werden. Auch als Klebstoff zum Befestigen von Brackets in der Kieferorthopädie, zum Einkleben von Einlagefüllungen oder zum Befestigen von Zahnersatz werden lichthärtbare Komposite verwendet. Das in einem durch Karies verursachten Defekt applizierte Komposit wird als Kompositfüllung bezeichnet. Die Komposite weisen eine viskös-pastöse Konsistenz auf und können somit modelliert werden, um wieder eine natürliche Zahnkontur herzustellen. Diese Modellation des applizierten Komposits muss mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, um eine dauerhaft haltbare Kompositfüllung zu erhalten. Herkömmliche Komposite in der Zahnmedizin umfassen einen Photoinitiator (photosensitiven Initiator), der nach Aktivierung durch Licht mit einer geeigneten Wellenlänge die Härtung des Komposits auslöst. Die Photoinitiatoren werden durch Licht aktiviert, so dass sich Radikale bilden. Die Radikale aktivieren anschließend die Härtung des Komposits. Die Aktivierung der Photoinitiatoren und damit die Härtung des Komposits sind abhängig von der Wellenlänge des Lichts, welches auf die Photoinitiatoren emittiert wird, sowie von der Lichtstärke bzw. dem Abstand der Beleuchtungseinheit vom Photoinitiator.

Ein üblicherweise verwendeter Photoinitiator ist Kampherchinon (Campherchinon, 2,3-Bornandion, 1 ,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1 ]-heptan-2,3-dion, Summenformel C10H14O2), welcher in Abhängigkeit von der Lichtstärke mit Licht im Wellenlängenbereich von ca. 380 bis 520 Nanometer (nm) aktivierbar ist. Das Absorptionsmaximum von Kampherchinon liegt bei 468 nm, also im blauen Wellenlängenbereich. Üblicherweise wird Kampherchinon durch die Beleuchtung mit blauem Licht mit ei- ner Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aktiviert, denn in diesem Bereich liegt das Absorptionsmaximum des Kampherchinons. Wenn ein Zahnarzt nach der Applikation des Komposits die Härtung des Komposits auslösen möchte, in dem das Kampherchinon aktiviert wird, dann beleuchtet er üblicherweise die Kompositfüllung und damit das Kampherchinon mit blauem Licht mit einer Wellenlänge von 430 bis 490 nm. Weil herkömmliche Beleuchtungseinheiten für die Arbeitsplatzbeleuchtung ebenfalls blaues Licht mit einer Wellenlänge von 430 bis 490 nm emittieren, wird Kampherchinon bereits bei der Arbeitsplatzbeleuchtung aktiviert und damit die Härtung des Komposits auslöst. Derzeit werden für die Beleuchtung des Arbeitsplatzes herkömmliche Beleuchtungseinheiten verwendet und im Gegensatz dazu für die geplante und gewollte Aktivierung des Kampherchinons nach Abschluss der Modellation des applizierten Komposits spezielle Polymerisationslampen.

Kampherchinon hat das Maximum seines Absorptionsspektrums bei einer Wellenlänge von 468 nm. Daher werden Komposite mit Kampherchinon als Photoinitiator bei der Bestrahlung mit weißem Licht mit einer Farbtemperatur von 3500 Grad Kelvin und einer Lichtstärke von 5000 Lux innerhalb von 1 bis 2 Minuten an der Oberfläche verfestigt, da dieses weiße Licht im blauen Spektralbereich eine genügende Intensität aufweist, um den Photoinitiator zu aktivieren. Das Komposit ist dann nicht mehr modellierbar. Dann kann nur noch die endgültige Aushärtung des Komposits mit einer Polymerisationslampe, die den Photoinitiator mit hoher Lichtintensität aktiviert, durchgeführt werden. Eventuelle Korrekturen können anschließend nur noch durch Schleifen an der Kompositfüllung vorgenommen werden. Die Polymerisationslampen für Kampherchinon emittieren vorzugsweise Licht mit Wellenlängen um 470 nm.

Auf Grund der anatomischen Verhältnisse in der Mundhöhle ist eine Beleuchtung des Arbeitsfeldes während einer zahnmedizinischen Behandlung unverzichtbar. Der behandelnde Zahnarzt muss also sein Arbeitsfeld während der Behandlung gut beleuchten, um möglichst präzise das Komposit applizieren und modellieren zu können. Diese Beleuchtung ist auf Grund der lichthärtbaren Eigenschaft des Komposits bei der Verarbeitung im Mund ein deutlicher Nachteil, denn durch die Beleuchtung des Arbeitsfeldes wird gleichzeitig mehr oder weniger stark der Photoinitiator aktiviert und damit die Härtung des Komposits ausgelöst.

Eine Behandlungsplatzvorrichtung im zahnmedizinischen Bereich umfasst einen Behandlungsstuhl für den Patienten und alle Geräte, Werkzeuge, Lampen und sonstigen Vorrichtungen für die zahnärztliche Tätigkeit. Die Lampen einer Behandlungsplatzvorrichtung können als Beleuchtungseinheiten bezeichnet werden.

Handelsübliche Beleuchtungseinheiten für die Beleuchtung des Arbeitsfeldes in der Mundhöhle eines Patienten, insbesondere zur Beleuchtung des zu behandelnden Zahnes weisen als Lichtquelle üblicherweise Halogenlampen oder zunehmend Leuchtdioden (LED) auf. Der Wirkungsgrad von Leuchtdioden ist wesentlich höher als der von Halogenlampen.

Wenn während des Modellierens des applizierten Komposits das Arbeitsfeld beispielsweise mit einer weißen LED-Lampe beleuchtet wird, dann ist das Komposit bereits nach 1 bis 2 Minuten nicht mehr modellierbar, da es sich an der Oberfläche verfestigt. Aus diesem Grund hat der behandelnde Zahnarzt nur 1 bis 2 Minuten Zeit, um das Komposit in funktioneller und ästhetischer Hinsicht passend zu modellieren. Dieser sehr kurze Zeitraum führt zu Zeitdruck und Stresssituationen beim Zahnarzt und zu Fehlern in der Modellation des Komposits. Dadurch kommt es häu- fig zu einem fehlenden Randschluss der Kompositfüllung mit dem Zahn. Der fehlende Randschluss verursacht Spalten zwischen der Kompositfüllung und dem Zahn, in denen sich Bakterien ansiedeln und eine neue Karies verursachen können. Die fehlerhafte Modellation ist also ein wesentlicher Faktor für eine verminderte Qualität der Kompositfüllung, was in ausgeprägten Formen die Entfernung der ge- samten Kompositfüllung erforderlich macht.

Das menschliche Auge kann bei einer Arbeitsfeldbeleuchtung mit einem hellen und weißen Licht am besten Kontraste, Unebenheiten, Spalten oder andere unerwünschte Veränderungen an der Kompositfüllung erkennen und ermüdet dabei weniger als bei der Beleuchtung durch Licht mit anderer Farbe. Die entscheidenden Faktoren für eine optimale Beleuchtung des zahnmedizinischen Behandlungsfeldes sind die Färb- und Helligkeitswahrnehmung des menschlichen Auges und das Aktivierungspotential der entsprechenden Lichtwellenlängen auf den Photoinitiator im Komposit.

Auf der Netzhaut des menschlichen Auges befinden sich zwei verschiedene Arten von Lichtsinneszellen, nämlich die Zapfen und die Stäbchen. Die Stäbchen sind für die Helligkeitswahrnehmung zuständig und vermitteln den Farbeindruck der Farben Weiß, Schwarz und Grau. Die Zapfen sind für die Farbwahrnehmung zuständig. Es gibt drei unterschiedliche Zapfentypen: S-Zapfen für blaues Licht, M-Zapfen für grü- nes Licht und L-Zapfen für rotes Licht. Die spektrale Empfindlichkeit ist bei den L- Zapfen deutlich höher als bei den S- und M-Zapfen (s. Figur 1 ). Das bedeutet, dass die Lichtstärke bei den S- und M-Zapfen höher sein muss, um den gleichen Reiz wie bei den L-Zapfen auszulösen. Wenn alle Zapfentypen mit derselben Lichtstärke angeregt werden, dann wird ein weißer Farbeindruck wahrgenommen.

Stand der Technik

Um die Aktivierung des Photoinitiators im Komposit und damit die Härtung des Kom- posites während der Modellation zu verhindern bzw. zu verzögern wurden folgende Lösungen vorgeschlagen:

- Verwendung einer Beleuchtungseinheit, die gelbes Licht emittiert: Das gelbe Licht weist eine Wellenlänge auf, durch die der Photoinitiator Kampherchinon im Komposit nicht oder nur geringfügig aktiviert wird. Dadurch bleibt bei der Beleuchtung mit gelbem Licht das Komposit modellierbar. Das gelbe Licht ist aber für das menschliche Auge unangenehm. Ebenso sind die Kontraste bei gelbem Licht wenig ausgeprägt, so dass Details und feine Konturen für das menschliche Auge schlecht erkennbar sind. Daher ist die Arbeit mit gelbem Licht bei der Modellation eines Komposits in der Zahnmedizin für den behandelnden Zahnarzt ermüdend und die Qualität der Modellation ist mäßig. Verzicht auf eine Beleuchtung des Arbeitsfeldes während der Modellation: Manche Zahnärzte modellieren das Komposit ohne Beleuchtung des Arbeitsfeldes. Dabei ist das Arbeitsfeld unzureichend bis gar nicht ausgeleuchtet, mit dementsprechend schlechten Ergebnissen hinsichtlich der Qualität der Kompositfüllung. Ohne Beleuchtung des Arbeitsfeldes ist zwar die Aushärtung des applizierten Komposits deutlich verzögert und der Zahnarzt hat mehr Zeit für die Modellation, aber auf Grund der inakzeptablen Sicht auf das Behandlungsfeld kann der Zahnarzt keine Details erkennen und nur sehr ungenau arbeiten. Dementsprechend unpräzise ist die Modellation der Kompositfüllung. Das wiederum verursacht häufig einen fehlenden Randschluss der Kompositfüllung mit dem Zahn. Der fehlende Randschluss verursacht Spalten zwischen der Kompositfüllung und dem Zahn, in denen sich Bakterien ansiedeln und eine neue Karies verursachen können.

Eine alternative Lösung im Stand der Technik ist, mit einer herkömmlichen Beleuch- tungseinheit das Arbeitsfeld während der Applikation des Komposits zu beleuchten, was zu einer schnellen Härtung des Komposits innerhalb von 1 bis 2 Minuten führt. Anschließend wird die Kompositfüllung mit rotierenden zahnmedizinischen Instrumenten bearbeitet, um eine funktionell und ästhetisch ansprechende Kontur der Kompositfüllung zu erhalten. Dieses sogenannte Einschieifen ist deutlich zeitaufwendiger als das Modellieren und gleichzeitig unangenehm für den Patienten. Beim Einschieifen muss nach jedem Arbeitsschritt die Höhe der Kompositfüllung kontrolliert werden, da der Patient bereits Abweichungen der Okklusion ab etwa 0,01 mm als störend wahrnehmen kann. Zusätzlich entstehen beim Einschieifen auf Grund der spanenden Bearbeitung der Kompositfüllung durch Freisetzung der in den Kompositen enthaltenen mineralischen Füllstoffpartikel (Durchmesser von 10 bis 400 nm) Feinstäube. Die gesundheitliche Bedeutung der Feinstäube ist noch nicht abschließend geklärt. Es ist also in jedem Fall von Vorteil, wenn möglichst wenig an der modellierten und anschließend ausgehärteten Kompositfüllung geschliffen werden muss.

Aufgabe

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Beleuchtung des Arbeitsfeldes in der Zahnmedizin (Beleuchtungseinheit) zur Verfügung zu stellen, mit der sowohl eine für das menschliche Auge angenehme und kontrastreiche Beleuchtung des zu behandelnden Zahnes gewährleistet ist, als auch die Aktivierung des Photoinitiators Kampherchinon im Komposit verzögert wird. Diese Beleuchtungseinheit muss also ein für das menschliche Auge weiß erscheinendes Licht mit ausreichender Lichtstärke emittieren, damit der behandelnde Zahnarzt die Qualität der Modellation der Kompositfüllung direkt überprüfen kann. Gleichzeitig darf diese Beleuchtungseinheit den Photoinitiator Kampherchinon im Komposit nicht oder nur geringfügig aktivieren, damit das Komposit im viskös-pastösen Zustand verbleibt, um ausreichend Zeit für die Modellation zu haben. Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Hauptanspruch 1 und die Nebenansprüche 2 bis 13.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 für die Beleuchtung eines zahnmedi- zinischen Arbeitsfeldes bei der Bearbeitung eines Kampherchinon-haltigen Kompo- sits umfasst mindestens eine Lichtquelle 2a, wobei die Lichtquelle 2a in der Beleuchtungseinheit 1 so ausgebildet ist, dass ihr Lichtkegel auf ein zahnmedizinisches Arbeitsfeld fallen kann und wobei die Beleuchtungseinheit 1 so ausgebildet ist, dass sie weißes Licht gemäß CIE Normvalenzsystem emittieren kann. Diese wenigstens eine Lichtquelle 2a emittiert Licht mit einer Wellenlänge unter 450 Na- nometer (nm), so dass die Aktivierung des Photoinitiators Kampherchinon im Kom- posit verzögert eintreten kann.

Bevorzugt emittiert die wenigstens eine Lichtquelle 2a Licht mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm, so dass die Aktivierung des Photoinitiators Kampherchinon im Komposit verzögert eintreten kann.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 umfasst mindestens eine Lichtquelle 2, die so ausgebildet ist, dass sie für das menschliche Auge als weiß wahrnehmbares Licht emittiert, welches mindestens auch blaues Licht mit einem definierten Wellenlängenbereich von 440 bis 450 nm umfasst und die für die Beleuchtung eines zahnmedizinischen Arbeitsfeldes geeignet ist. Die Beleuchtungseinheit 1 mit der mindestens einen Lichtquelle 2 emittiert Licht, welches das menschliche Auge als weiß wahrnimmt und dessen Wellenlängenbereich keine oder nur eine sehr geringe Aktivierung des Photoinitiators Kampherchinon im Komposit auslöst. Dadurch wird eine helle, kontrastreiche und für das menschliche Auge angenehme Beleuchtung des Arbeitsfeldes bei zahnmedizinischen Eingriffen, wie beispielsweise der Applikation und Modeilation von Kompositen, erreicht und gleichzeitig die Modellationszeit des applizierten Komposits um bis zu 400% im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungseinheiten verlängert.

Um Licht als weiß zu empfinden, müssen alle drei Zapfenarten in der Retina des Auges (S-Zapfen, M-Zapfen und L-Zapfen) gleichzeitig angeregt werden. Der S- Zapfen (auch blauer Zapfen genannt, verantwortlich für die Wahrnehmung von blauem Licht) ist bei einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm am empfindlichsten. Deshalb wird für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit nur eine geringe Licht- stärke des blauen Lichts benötigt. Auf Grund der geringen Lichtstärke des verwendeten blauen Lichtes und auf Grund der verwendeten Wellenlänge von 440 bis 450 nm, welche nicht im Absorptionsmaximum des Photoinitiators Kampherchinon liegt, wird das Kampherchinon im applizierten Komposit nur sehr wenig aktiviert und damit auch die Aushärtung des Komposits nur zu einem geringen Maß gestartet. Zu dem blauen Licht wird Licht mit Wellenlängen von größer als 500 nm additiv zugemischt, so dass im Auge ein weißer Farbeindruck entsteht.

Um die nötigen Wellenlängenbereiche zu finden, bei denen zwar ein weißer Farbeindruck im Auge entsteht aber trotzdem das Kampherchinon so wenig wie möglich aktiviert wird, wurde untersucht, welche Wellenlängenbereiche innerhalb des sichtbaren Spektrums von 380 bis 780 nm bei gleicher Lichtstärke vom Auge als heller wahrgenommen werden. Dieser Zusammenhang wird durch das spektrale photometrische Strahlungsäquivalent Κ(λ) beschrieben. Das spektrale photometrische Strahlungsäquivalent Κ(λ) ist der Quotient aus dem Lichtstrom in Lumen (Im) und der Strahlungsleistung in Watt (W) des emittierten monochromatischen Lichtes mit einer Wellenlänge Lambda (λ). Κ(λ) gibt an, wie empfindlich das Auge auf bestimmte Wellenlängen reagiert und wie stark der entsprechende Lichtreiz vom Auge wahrgenommen wird. Wellenlängen mit einem hohen K(A)-Wert werden als hell vom Auge wahrgenommen, Wellenlängen mit einem niedrigen K(A)-Wert als dunkel. Wenn also zwei oder mehr verschiedene Wellenlängen als gleich hell vom Auge wahrgenommen werden sollen, damit ein weißer Farbeindruck entsteht, dann muss die Intensität des Wellenlängenbereiches mit dem geringeren K(A)-Wert erhöht werden oder die Intensität des Wellenlängenbereiches mit dem höheren K(A)-Wert verringert werden. Der maximale K(A)-Wert des menschlichen Auges für das Tagsehen liegt bei einer Wellenlänge von 555 nm. Deshalb kann für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit die Intensität des additiv beigemischten blauen Lichtes, welche den Wellenlängenbereich von 440 bis 450 umfasst, so gering gehalten werden, dass der Photoinitiator Kampherchinon nur in ganz geringem Maß aktiviert wird. Rotes Licht mit einer Wellenlänge von 640 bis 780 nm aktiviert den Photoinitiator Kampherchinon nicht, so dass bei der Verwendung von rotem Licht für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit das Komposit nicht gehärtet wird. Türkises Licht mit einer Wellenlänge von 480 bis 530 Nanometer aktiviert den Photoinitiator Kampherchinon nur in geringem Maß, so dass bei der Verwendung von türkisem Licht für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit das Komposit nur in geringem Maß gehärtet wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn türkises Licht mit einer Wellenlänge von 505 nm verwendet wird. Blaues Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 450 Nanometer aktiviert den Photoinitiator Kampherchinon nur in geringem Maß, so dass bei der Verwendung von blauem Licht für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit das Komposit nur in geringem Maß gehärtet wird. Da der S- Zapfen (auch blauer Zapfen genannt, verantwortlich für die Wahrnehmung von blauem Licht) bei einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm am empfindlichsten ist, wird nur eine geringe Lichtstärke des blauen Lichtes benötigt, um im Auge einen weißen Farbeindruck zu erzeugen.

In den Versuchen wurde beispielhaft das Komposit Grandio SO mit der Farbe A2 der Firma VOCO GmbH Cuxhafen verwendet, welches den Photoinitiator Kampher- chinon enthält. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit ist auch für die Beleuchtung bei der Applikation und Modellation eines jeden anderen Komposits geeignet, sofern diese Komposite ebenfalls Kampherchinon als Photoinitiator enthalten. In den Versuchen wurde zur Bestimmung der Verarbeitungszeit des verwendeten Komposits das Verfahren nach ISO 4049:2000(E) verwendet. Bei diesem Verfahren wird die Kompositprobe auf einen Objektträger appliziert und mit einer Beleuchtungseinheit beleuchtet. Nach der von dem Komposithersteller empfohlenen Beleuchtungsdauer wird ein zweiter Objektträger auf die Kompositprobe gedrückt und gegen den ersten Objektträger seitlich verschoben. Die dünngedrückte Kompositprobe weist nach einer kurzen Beleuchtungszeit eine homogene Struktur auf. Je länger die Kompositprobe beleuchtet wird, desto inhomogener wird die dünngedrückte Kompositprobe. Die Größe der Inhomogenität der dünngedrückten Kompositprobe zeigt an, wie weit die Aushärtung der dünngedrückten Kompositprobe fort- geschritten ist. Bei diesem Verfahren ist die Bestimmung der Aushärtung für unterschiedliche Beleuchtungszeiten nur durch mehrfache Messungen möglich.

Zum Vergleich wurde zur Bestimmung der Verarbeitungszeit des verwendeten Komposits auch eine akustische Messmethode zur kontinuierlichen Aufzeichnung der Aushärtung verwendet. Bei diesem Verfahren werden zwei Lautsprecher mit ihren Membranen parallel zueinander angebracht. Am ersten Lautsprecher ist ein Metallstab an der Membran befestigt, der im rechten Winkel auf die Mitte der Membran des zweiten Lautsprechers gerichtet ist. Auf die Membran des zweiten Lautsprechers wird eine Glasplatte geklebt, welche zur Aufnahme der Kompositprobe dient. Das freie Ende des Metallstabes hat ca. 1 mm Abstand zur Glasplatte. Die Kompositprobe wird so zwischen die Glasplatte und den Metallstab appliziert, dass der Metallstab ca. 1 mm tief in der Kompositprobe steckt. Der erste Lautsprecher schwingt mit einer Frequenz von 600 Hertz (Hz). Die übertragenen Schwingungen werden vom zweiten Lautsprecher, der als Mikrofon angeschlossen wird, in eine elektrische Spannung umgewandelt. Bevor die Kompositprobe beleuchtet wird, ist diese plastisch verformbar und die Schwingungen des ersten Lautsprechers werden nur geringfügig auf den zweiten Lautsprecher übertragen. Die induzierte Mikrofon- spannung ist daher niedrig. Sobald die Kompositprobe beleuchtet wird, wird der Photoinitiator aktiviert und die Härtung des Komposits ausgelöst. Durch die fort- schreitende Härtung verliert die Kompositprobe ihre Plastizität und wird oberflächlich fest. Dies bewirkt eine bessere Übertragung der Schwingungen von dem Metallstab auf die Membran des zweiten Lautsprechers und die induzierte Mikrofonspannung steigt. Die Zunahme der Festigkeit des härtenden Komposits und damit verbunden der Verlauf der ansteigenden Mikrofonspannung stellen den oberflächli- chen Aushärtungsprozess während der Beleuchtung dar.

Die Zusammenhänge für den weißen Farbeindruck im menschlichen Auge mittels additiver Farbmischung erklärt das CIE-Normvalenzsystem (Farbdreieck, CIE- Normfarbsystem). Im Weißpunkt W wird ein weißer Farbeindruck wahrgenommen. Der Weißpunkt W liegt in der Fläche des Farbdreiecks. Um einen Weißpunkt W zu erzeugen, müssen sich die Verbindungslinien mindestens zweier Spektralfarben schneiden, das heißt, um einen weißen Farbeindruck zu erzeugen, müssen mindestens zwei Spektralfarben additiv gemischt werden. Die Verbindungslinie zwischen dem türkisen und roten Farbbereich schneidet den Weißpunkt nicht, sondern lediglich den weiß-gelben Bereich. Um näher oder vorteilhaft direkt zum Weißpunkt zu gelangen, muss zu dem türkisen und roten Farbbereich zusätzlich noch blaues Licht additiv zugemischt werden. Dazu ist blaues Licht mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm am besten geeignet. Blaues Licht mit dieser Wellenlänge ergibt in der Kombination mit Rot und Türkis für das menschliche Auge einen weißen Far- beindruck, weil es die Verbindungslinie zwischen Rot und Türkis in Richtung des Weißpunktes verlagert.

Blaues Licht mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm aktiviert zwar das Kampher- chinon, allerdings nur in geringem Maß und deutlich verzögert, so dass die Aktivierung des Kampherchinons bei einer Gesamthelligkeit von 5000 Lux erst nach ca. 8 Minuten die Härtung des Komposits auslöst. Bei der Beleuchtung des Arbeitsfeldes mit Rot, Türkis und Blau wird also die Bearbeitungszeit im Vergleich zur herkömmlichen Beleuchtung mit rein weißem Licht um ca. 400 % verlängert. Das gibt dem Zahnarzt genügend Zeit, das applizierte Komposit zu modellieren und eine qualitativ hochwertige Kompositfüllung herzustellen.

Um zur optimalen Zusammensetzung der Wellenlängen des emittierten Lichtes der Beleuchtungseinheit 1 zu gelangen, wurden folgende Versuche durchgeführt: 1. Bestimmung des Aushärtungszeitpunktes mit der akustischen Messmethode bei Verwendung einer Beleuchtungseinheit mit einer gelben LED als Lichtquelle:

Die gelbe LED weist ein Emissionsmaximum bei 590 nm auf, also außerhalb des Absorptionsbereiches des Photoinitiators Kampherchinon. Bei der Beleuchtung des Arbeitsplatzes mit gelbem Licht alleine wird der Photoinitiator Kampherchinon nicht aktiviert und somit das applizierte Komposit nicht gehärtet. Auf Grund der ausbleibenden Härtung steigt die induzierte Mikrofonspannung am zweiten Lautsprecher nicht an. Der Aushärtungszeitpunkt ist daher definitionsgemäß nicht bestimmbar. Damit wurde die Beleuchtung des Arbeitsplatzes mit gelbem Licht alleine als Grundlage für die weiteren Experimente verwendet.

2. Bestimmung des Aushärtungszeitpunktes mit der akustischen Messmethode bei Verwendung einer Beleuchtungseinheit gemäß des Standes der Technik:

Als Aushärtungszeitpunkt gemäß der oben beschriebenen akustischen Messmethode wurde der Zeitpunkt festgelegt, an dem die induzierte Mikrofonspannung am zweiten Lautsprecher zu steigen beginnt. Die Aushärtungsdauer ist demnach der Zeitraum zwischen dem Beginn der Beleuchtung der Kompositproben und dem Aus- härtungszeitpunkt.

Der Aushärtungszeitpunkt der Kompositproben lag bei der Verwendung von handelsüblichen Beleuchtungseinheiten (Kopflampe, Lupenbrille) bei 2,8 Minuten (min). Das bedeutet, dass der Zahnarzt nur 2,8 min Zeit hat, um das Komposit zu modellieren, wenn er das Arbeitsfeld mit einer handelsüblichen Beleuchtungseinheit beleuchtet. 3. Bestimmung des Aushärtungszeitpunktes mit der akustischen Messmethode bei Verwendung einer Beleuchtungseinheit mit einer gelben LED und einer violetten LED als Lichtquelle:

Der Aushärtungszeitpunkt der Kompositproben lag bei der Verwendung von gelben und violetten LED als Lichtquelle bei 0,33 min. Das bedeutet, dass der Zahnarzt nur 0,33 min Zeit hat, um das Komposit zu modellieren, wenn er das Arbeitsfeld mit einer Beleuchtungseinheit mit gelben und violetten LED als Lichtquelle beleuchtet.

4. Bestimmung des Aushärtungszeitpunktes mit der akustischen Messmethode bei Verwendung einer Beleuchtungseinheit mit einer gelben LED und einer blauen LED als Lichtquelle:

Der Aushärtungszeitpunkt der Kompositproben lag bei der Verwendung von gelben und blauen LED als Lichtquelle bei 1 ,05 min. Das bedeutet, dass der Zahnarzt nur ,05 min Zeit hat, um das Komposit zu modellieren, wenn er das Arbeitsfeld mit einer Beleuchtungseinheit mit gelben und blauen LED als Lichtquelle beleuchtet.

5. Bestimmung des Aushärtungszeitpunktes mit der akustischen Messmethode bei Verwendung einer Beleuchtungseinheit mit einer gelben LED und einer türkisen LED als Lichtquelle: Der Aushärtungszeitpunkt der Kompositproben lag bei der Verwendung von gelben und türkisen LED als Lichtquelle bei 7,6 min. Das bedeutet, dass der Zahnarzt 7,6 min Zeit hat, um das Komposit zu modellieren, wenn er das Arbeitsfeld mit einer Beleuchtungseinheit mit gelben und türkisen LED als Lichtquelle beleuchtet. Das bedeutet, dass bei der Verwendung von gelben und türkisen Lichtquellen in einer Beleuchtungseinheit die Verarbeitungszeit des Komposits deutlich verlängert ist. Allerdings ist bei der alleinigen Verwendung von gelben und türkisen Lichtquellen in einer Beleuchtungseinheit das für das Auge wahrnehmbare Licht gelblich. Um diesen nachteiligen gelblichen Lichteindruck zu einem weißen Lichteindruck zu verän- dem, wurde blaues Licht mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm additiv beigemischt.

Ausführungsbeispiele

Die Beleuchtungseinheit 1 kann in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, um Licht mit dem vorteilhaften Wellenlängenspektrum zu emittieren, welches das menschliche Auge als weiß wahrnimmt und dessen Wellenlängenspektrum keine oder nur eine sehr geringe Aktivierung des Photoinitiators Kampherchinon im Komposit auslöst: 1. Beleuchtungseinheit 1 mit drei Lichtquellen 2a, 2b und 2c, welche mittels additiver Lichtmischung ein weißes Licht emittiert:

In einer Ausführungsform der Beleuchtungseinheit 1 für die Beleuchtung eines zahnmedizinischen Arbeitsfeldes umfasst diese zusätzlich zwei weitere Lichtquellen 2b und 2c, die einen gemeinsamen Lichtkegel mit der Lichtquelle 2a bilden, wobei die Lichtquelle 2b Licht im Wellenlängenbereich von 480 bis 530 nm emittieren kann und die Lichtquelle 2c Licht im Wellenlängenbereich von 590 bis 690 nm emittieren kann.

Vorteilhaft emittiert die Lichtquelle 2b Licht mit der Wellenlänge 505 nm und die Lichtquelle 2c Licht mit der Wellenlänge 650 nm.

Die Beleuchtungseinheit 1 umfasst also drei Lichtquellen 2a, 2b und 2c, welche folgende Wellenlängen emittieren: Türkis (Lichtquelle 2b mit einer Wellenlänge von 480 bis 530 nm, bevorzugt 505 nm), Rot (Lichtquelle 2c mit einer Wellenlänge von 610 bis 690, bevorzugt 650 nm) und Blau (Lichtquelle 2a mit einer Wellenlänge von unter 450 nm, bevorzugt 440 bis 450 nm). Bei den Lichtquellen 2a, 2b und 2c handelt es sich vorzugsweise um Leuchtdioden (LED), deren Emissionsmaxima in der Nähe oder genau bei den genannten Wellenlängen liegen. Das von den drei Lichtquellen 2a, 2b und 2c emittierte Licht wird mittels additiver Farbmischung zu weißem Licht gemischt.

Der am häufigsten verwendete Photoinitiator Kampherchinon hat das Maximum seines Absorptionsspektrums bei einer Wellenlänge von 468 nm (s. Figur 2). Durch das türkise (505 nm) und rote (650 nm) Licht wird Kampherchinon nicht bzw. nur in geringem Maß aktiviert. Das menschliche Auge hat aber für Türkis eine hohe Empfindlichkeit, es werden in erster Linie die Grün- (M-Zapfen) und in zweiter Linie die Rotrezeptoren (L-Zapfen) angesprochen. Durch das additive Beimischen von Rot und Blau entsteht im menschlichen Auge der gewünschte weiße Farbeindruck. Um zu verhindern, dass durch das beigemischte Blau der Photoinitiator Kampherchinon aktiviert wird, wird erfindungsgemäß nur der blaue Wellenlängenbereich von unter 450 nm, bevorzugt 440 bis 450 nm beigemischt. In diesem Wellenlängenbereich ist das menschliche Auge besonders sensitiv. Kampherchinon wird zwar mit blauem Licht des Wellenlängenbereiches von 440 bis 450 nm in gewissem Maß aktiviert, allerdings ist die Aktivierung in diesem Wellenlängenbereich sehr gering (s. Figur

2).

Die erfinderische Leistung besteht darin, jenen Wellenlängenbereich des blauen Lichtes zu finden, bei dem einerseits das menschliche Auge auf Grund der additiven Farbmischung mit Türkis und Rot ein weißer Farbeindruck erhält aber andererseits Kampherchinon so wenig wie möglich aktiviert wird, um den Eintritt der Härtung des Komposits möglichst lange zu verzögern. Es wurde also das lokale Maximum des Quotienten zwischen der Empfindlichkeit des Auges und der Absorption des Lichtes im Kampherchinon ermittelt.

2. Beleuchtungseinheit 1 mit einer ersten Lichtquellen 2a, welche blaues Licht emittiert und mit mindestens einer zweiten Lichtquelle 2d, weiche Licht mit einer Wellenlänge von größer als 500 nm emittiert:

In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinheit 1 für die Beleuchtung eines zahnmedizinischen Arbeitsfeldes eine weitere Lichtquelle 2d, die einen gemeinsamen Lichtkegel mit der Lichtquelle 2a bildet, wobei die Lichtquelle 2d Licht im Bereich der Wellenlängen 500 bis 680 nm emittieren kann.

In dieser zweiten Ausführungsform wird also eine erste Lichtquelle 2a verwendet, die blaues Licht im Wellenlängenbereich unter 450 nm, bevorzugt 440 bis 450 nm emittiert und mindestens eine zweite Lichtquelle 2d, die ausschließlich Licht mit einer Wellenlänge von größer als 500 nm bis mindestens 600 nm als kontinuierliches oder nahezu kontinuierliches Spektrum emittiert. Durch additive Farbmischung entsteht auch in diesem Ausführungsbeispiel weißes Licht.

Als zweite Lichtquelle 2d können auch mehrere verschiedene Lichtquellen, wie beispielsweise Leuchtdioden verwendet werden, deren Emissionsspektren sich über- läppen. Dadurch deckt die zweite Lichtquelle 2d den gesamten Spektralbereich von 500 bis 680 nm ab, es wird also ein kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Wellenlängenbereich über 500 nm erzeugt. Das ergibt eine nahezu natürlich weiße Beleuchtung des Arbeitsfeldes. Der Vorteil dabei ist, dass durch diese nahezu natürlich weiße Beleuchtung die Farben im Mundraum unverfälscht erscheinen. Dadurch ist sogar die Farbbestimmung der Zahnfarbe durch einen Vergleich mit sogenannten Farbringen (Plättchen mit normierten Farben) möglich.

Als zweite Lichtquelle 2d können alternativ auch Lichtquellen verwendet werden, welche grünes Licht im Wellenlängenbereich von 520 bis 580 nm und rotes Licht im Wellenlängenbereich von 590 bis 690 nm emittieren, beispielsweise grüne und rote LEDs. Dadurch wird ebenfalls ein nahezu kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Wellenlängenbereich über 500 nm erzeugt, wodurch in Kombination mit dem blauen Wellenlängenbereich der Lichtquelle 2a ein für das menschliche Auge weißer Farbeindruck erzeugt wird. Alternativ können die grüne und rote Lichtquelle 2d nur in Teilbereichen der oben genannten Wellenlängenbereiche leuchten.

3. Beleuchtungseinheit 1 mit mindestens einer Lichtquelle 2a, welche blaues Licht emittiert und durch Fluoreszenz weiß erscheint: In einer dritten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinheit 1 für die Beleuchtung eines zahnmedizinischen Arbeitsfeldes neben der mindestens einen Lichtquelle 2a weiterhin einen Konversionsleuchtstoff, der Licht mit einer Wellenlänge unter 450 nm teilweise in Licht einer Wellenlänge über 500 nm konvertieren kann. Dieser Konversionsleuchtstoff ist so ausgeführt, dass er auch Licht des Wellenlängenbereiches von 440 bis 450 nm teilweise in Licht einer Wellenlänge über 500 nm konvertieren kann.

Als Konversionsleuchtstoff kann Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), Erdalkali-Ortho- Silikat (BOSE), Phosphate, Halophosphate, Borate, Borsilikate, Molybdat, Wolfra- mat, Sulfat, Aluminat, Oxide oder Sulfide wie beispielsweise Zinkoxid, Zinksulfid, Zink-Cadmium-Sulfid und Zinksulfid-Selenide sowie Silikate wie beispielsweise Wil- lemit und Zinkberylliumsilikat verwendet werden.

Als erfindungsgemäß ausgestaltete Beleuchtungseinheit 1 ist also auch eine Anordnung geeignet, in der das Licht einer Lichtquelle 2a, beispielsweise einer Leuchtdi- ode, mit einem Emissionsmaximum im Bereich von 440 bis 450 nm zu einem gewissen Teil durch Konversionsleuchtstoff (Fluoreszenzstoffe) in Licht im Wellenlängenbereich von 500 bis 650 nm umgewandelt wird. Eine solche Lichtquelle hat ein Intensitätsminimum im Bereich von 455 bis 490 nm, also gerade in dem Wellenlängenbereich, in dem das Kampherchinon am stärksten aktiviert wird. Deswegen wird auch mit dieser Lichtquelle für das Auge weißes Licht erzeugt, wenn die Intensitätsverhältnisse von Blauanteil (Wellenlängenbereich 440 bis 450 nm) und übrigem Licht (Wellenlängenbereich 500 bis 650 nm) in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel regt das blaue Licht der Lichtquelle 2a mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm einen fluoreszierenden Stoff (Konvers ionsleucht- stoff) an, der die aufgenommene Energie als langwelliges Licht mit einer Wellenlänge größer 500 nm wieder abgibt. Ein Konversionsleuchtstoff ist ein in Teilchen- form vorliegendes fluoreszierendes organisches oder anorganisches Material mit einem oder mehreren emittierenden Zentren. Die emittierenden Zentren entstehen durch Aktivatoren, gewöhnlicherweise Atome oder Ionen eines Seltenerdmetall-Elements wie beispielsweise La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, und/oder Atome oder Ionen eines Übergangsmetall-Elements wie beispiels- weise Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au und Zn, und/oder Atome oder Ionen eines Hauptgruppenmetall-Elements wie beispielsweise Na, Tl, Sn, Pb, Sb und Bi. Als Konversionsleuchtstoff können beispielsweise folgende Stoffe verwendet werden: Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), Erdalkali-Ortho-Silikat (BOSE), Phosphate, Halo- phosphate, Borate, Borsilikate, Molybdat, Wolframat, Sulfat, Aluminat, Oxide oder Sulfide wie beispielsweise Zinkoxid, Zinksulfid, Zink-Cadmium-Sulfid und Zinksulfid- Selenide sowie Silikate wie beispielsweise Willem it und Zinkberylliumsilikat. Diese Konversionsleuchtstoffe können mit Dotierungselementen versehen sein, die die Leuchtfarbe bestimmen, beispielsweise mit Mangan für den orangeroten oder mit Kupfer für den grünen Fluoreszenzlichtanteil. Diese Konversionsleuchtstoffe kön- nen als Farbkonversionsschicht auf die Lichtquelle aufgetragen werden. Durch diese Farbkonversionsschicht wird das kurzwellige blaue Licht in langwelliges Licht konvertiert. Durch dieses langwellige Licht werden die D- und P-Zapfen angeregt und es entsteht ein weißer Farbeindruck im Auge. Gleichzeitig wird die Intensität des ursprünglich blauen Lichtes reduziert. Bei diesem Ausführungsbeispiel regt also das blaue Licht der Lichtquelle 2a mit einer Wellenlänge von 440 bis 450 nm einen Konversionsleuchtstoff an, der die aufgenommene Energie als langwelliges Licht mit einer Wellenlänge über 500 nm wieder abgibt. Die Konversionsleuchtstoffe können auch in der Fertigung von Leucht- dioden eingesetzt werden.

Durch dieses langwellige Licht mit einer Wellenlänge über 500 nm werden die D- und P -Zapfen angeregt und es entsteht ein weißer Farbeindruck im Auge. Gleichzeitig wird die Intensität des ursprünglich blauen Lichtes reduziert. 4. Beleuchtungseinheit 1 mit einer ersten Lichtquellen 2a, welche blaues Licht emittiert und mit zwei weiteren Lichtquellen 2e und 2c, welche Licht mit einer Weilenlänge von größer als 500 nm emittieren:

In einer vierten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinheit 1 für die Beleuchtung eines zahnmedizinischen Arbeitsfeldes zwei weitere Lichtquellen 2e und 2c, die einen gemeinsamen Lichtkegel mit der Lichtquelle 2a bilden, wobei die Lichtquelle 2e Licht im Bereich der Wellenlängen 530 bis 580 nm emittieren kann und die Lichtquelle 2c Licht im Bereich der Wellenlängen 590 bis 690 nm emittieren kann. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 kann als Bauteil in einer zahnärztlichen Behandlungsplatzvorrichtung integriert werden, oder als Nachrüstsatz bei bereits vorhandenen zahnärztlichen Behandlungsplatzvorrichtungen zusätzlich montiert werden. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 kann auch als Kopf- bzw. Stirnlampe ausgeführt werden oder als Bauteil einer Kopf- bzw. Stirnlampe.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 kann auch als Lampe in einer Lupenbrille ausgeführt werden oder als Bauteil in einer Lupenbrille.

Als Lichtquellen 2 für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit können Halogenlampen, Laser oder bevorzugt Leuchtdioden (LED) verwendet werden.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit wird eine Lichtquelle mit einer roten oder gelben LED für die Beleuchtung während der groben Modellation des applizierten Komposits verwendet. Bei der ausschließlichen roten oder gelben Beleuchtung des Arbeitsfeldes wird der Photoinitiator Kampherchinon nicht aktiviert, so dass für die grobe Modellation des Komposits ein fast unbegrenzter Zeitraum zur Verfügung steht. Erst wenn das applizierte Korn posit fein modelliert werden soll, wird die blaue Lichtquelle mit dem Wellenlängenbereich unter 450 nm, bevorzugt 440 bis 450 nm zugeschaltet. Dadurch entsteht für das Auge der gewünschte weiße Farbeindruck. Allerdings wird durch das zugeschaltete blaue Licht der Photoinitiator Kampherchinon in geringem Maß aktiviert, so dass ab dem Zuschalten des blauen Lichts noch ca. 8 min Zeit für die feine Modellation bleibt, bis das Komposit zu hart wird.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1 weist in einer bevorzugten Ausführungsform folgendes Schaltschema für das Ein- und Ausschalten der einzelnen Lichtquellen 2 auf: Mit einem ersten Schalter wird nur das Licht mit einer Wellenlänge über 500 nm eingeschaltet, also beispielsweise nur die roten oder gelben Lichtquellen. Dadurch wird rötlich-gelbliches Licht emittiert, welches den Photoinitiator Kampherchinon nicht aktiviert. Dadurch kann bei dieser Schalterstellung nahezu unbegrenzt lange die grobe Modellation des applizierten Komposits durchgeführt werden. Nach Abschluss der groben Modellation wird durch einen zweiten Schalter die blaue Lichtquelle zusätzlich eingeschaltet, wodurch der für das menschliche Auge gewünschte weiße Farbeindruck entsteht. Der weiße Farbeindruck ermöglicht die exakte Durchführung der feinen Modellation, weil das menschliche Auge bei Weißlicht am besten Details erkennen kann und am wenigsten schnell ermüdet.

Die erfindungsgemäße Lehre kann auch für andere Photoinitiatoren angepasst werden, sofern die Beleuchtungseinheit 1 kein Licht im Bereich des Absorptionsmaxi- muns des jeweiligen Photoinitiators emittiert. Bezugszeichenliste

1 Beleuchtungseinheit

2 Lichtquellen

2a Lichtquelle für blaues Licht

2b Lichtquelle für türkises Licht

2c Lichtquelle für rotes Licht

2d Lichtquellen für sichtbares Licht mit einer Wellenlänge größer als 500 nm 2e Lichtquelle für grünes Licht Abbildungslegende

Fig. 1 zeigt die spektralen Empfindlichkeitskurven der drei Zapfentypen. Auf der x- Achse ist die Wellenlänge des Lichtes in nm angegeben. Auf der y- Achse ist der Grundspektralwert angegeben. Die Kurve t(A) zeigt den Grundspektralwert der S- Zapfen mit einem Maximum bei 450 nm, die Kurve d(A) zeigt den Grundspektralwert der M-Zapfen mit einem Maximum bei 550 nm und die Kurve ρ(λ) zeigt den Grundspektralwert der L-Zapfen mit einem Maximum bei 560 nm.

Fig. 2 zeigt das Absorptionsverhalten von Kampherchinon in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge des Lichtes in nm angegeben. Auf der y-Achse ist die Absorption von Kampherchinon als Arbitrary Unit angegeben. Die Kurve zeigt, dass Kampherchinon grundsätzlich mit Licht im Wellenlängenbereich von 350 bis 500 nm aktivierbar ist, und dass das Absorptionsmaximum von Kampherchinon bei 468 nm liegt. Im Wellenlängenbereich zwischen 440 bis 450 nm zeigt Kampherchinon nur eine mäßige Absorption, in dem Bereich wird also Kampherchinon nur mäßig aktiviert.