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Apparecchi per fotopolimerizzazione a led - prima parte | |
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a cura di Giordano Tasca | |
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Si riportano dapprima alcune notizie di base sull’argomento, reperite presso le molteplici fonti citate e sintetizzate per comodità espositiva sotto l’unico titolo di nozioni introduttive. Segue il riassunto di una relazione del Prof. Gagliani e quindi l’esposizione di sintesi di articoli della letteratura, che si succederanno, seguendo un ordine in parte cronologico e in parte basato sui vari problemi connessi al tema, sui prossimi numeri della rivista. Nozioni Introduttive (fonti) https://decs.nhgl.med.navy.mil/download/curinglights.ppt http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/it/products/Elipar FreeLight 2 http://www.ivoclarvivadent.it/products/bluephase/downloads/dossier prodotto Price R. et al J Adhes Dent 2003; 3: 193-207 Nomoto R. et al Oper Dent 2004; 3: 287-94 Felix C. A. et al J Adhes Dent 2003; 4:283-91 Vanderwalle K. S. et al J Esthet Rest Dent 2005; 4: 244-55 Hasler C. Oper Dent 2006; 1: 354-63 Sunitha C. Dissertation for Master of Dental Surgery http://www.tnmmu.ac.in/dis/24023056.pdf CRA Newsletter 2004; 4. Additional study: http://www.cranews.com/additional_study/04-04/ Neumann M.G. et al Dent Mater 2006; 6: 576-84 |
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FUNZIONAMENTO DI LAMPADE ALOGENE E A LED | |
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Ancora oggi la maggior parte degli apparecchi per fotopolimerizzazione usati dagli odontoiatri utilizzano la luce prodotta da una lampadina alogena, nella quale l’energia elettrica porta all’incandescenza un sottile filamento di tungsteno all’interno di un bulbo di quarzo contenente un gas alogeno (ioduro), che protegge il filamento e vi rideposita il tungsteno evaporato (QTH: quartz tungsten halogen). Per produrre la quantità di radiazioni, nell’intervallo della luce blu, adatta alla polimerizzazione, è necessario portare il filamento a temperature molto elevate (2000-3000°C). La luce emessa appare bianca perché contiene tutte le lunghezze d’onda percepibili dall’occhio umano (da 380 a 780 nm), ma contiene anche una piccola parte di radiazioni UV-A (400-313 nm) potenzialmente dannose specialmente per l’occhio, mentre la maggior parte si trova nel campo dell’infrarosso, donde l’elevata produzione di calore. Il riflettore della lampadina è costruito in modo da lasciar passare l’energia infrarossa all’indietro e di riflettere invece in avanti la luce, focalizzandola a un’opportuna distanza. Il calore viene disperso all’esterno dell’apparecchio da un ventilatore. La luce riflessa in avanti passa attraverso filtri che fermano i fotoni con lunghezza d’onda inferiore a 380 nm e superiore a 520 nm: fra questi due estremi infatti si colloca lo spettro (400-500 nm) di assorbimento del fotoiniziatore maggiormente utilizzato, il canforochinone. Alla fine solo lo 0,7% dell’energia consumata arriva al puntale luminoso. Il calore produce diversi inconvenienti: 1) il bulbo perde gradualmente il gas alogeno, sostituito da ossigeno, quindi ha una vita media abbastanza breve (40-100 ore); 2) il riflettore tende a ridurre le sue funzioni per la perdita di materiale riflettente e per il depositarsi di impurità; 3) i rivestimenti dei filtri possono sfaldarsi o scheggiarsi, oltre a trattenere particelle di contaminanti provenienti dall’esterno. Perciò si richiede la periodica manutenzione e/o sostituzione della lampadina e dei filtri, pena una possibile inavvertita caduta dell’intensità luminosa sotto la soglia di efficacia (documentata purtroppo da varie ricerche presso studi dentistici). Ai fenomeni di degrado del sistema ottico legati al surriscaldamento, si aggiunge una perdita di efficienza del sistema elettrico nel tempo, che contribuisce a una lenta diminuzione delle performance dell’apparecchio. Per superare questi limiti degli apparecchi a luce alogena, sono stati introdotti recentemente sul mercato apparecchi a luce emessa da diodi (LED: light emitting diode). Il cuore di un LED consiste di un chip composto di due semiconduttori uno “drogato di tipo n” che presenta elettroni in eccesso e uno “drogato di tipo p” in cui sono presenti “lacune” di elettroni. Essi sono posti in contatto attraverso una zona chiamata “giunzione” che agisce da barriera al passaggio di elettroni fra le due parti. Tale chip è posto all’interno di un involucro trasparente alla luce. Quando un sufficiente voltaggio è applicato al chip, gli elettroni acquistano l’energia per attraversare la giunzione dalla regione n alla p. Nel momento in cui un elettrone si ricombina con una carica positiva si ha l’emissione di un quantum di energia elettromagnetica sotto forma di un fotone di luce, avente una lunghezza d’onda caratteristica del materiale di cui è costituito il semiconduttore. Quindi i LED forniscono una luce con uno spettro molto ristretto rispetto a quello delle alogene; per emettere colori (frequenze) diversi occorrono più semiconduttori di materiali differenti. I LED blu attualmente impiegati in odontoiatria utilizzano semiconduttori al nitruro di gallio, che producono uno spettro luminoso compreso fra 430 e 490 nm, con un picco vicino a quello del massimo assorbimento del canforochinone (468 nm). AA hanno mostrato che il 78 - 95% dell’emissione luminosa di differenti apparecchi LED cade nello spettro di assorbimento del canforochinone, mentre la corrispondente percentuale per le alogene è mediamente del 56%. La luce fornita non ha quindi bisogno di essere filtrata e il calore prodotto all’interno dell’apparecchio è notevolmente inferiore rispetto alle alogene. Questo significa un’efficienza degli apparecchi a LED rispetto agli alogeni maggiore di circa 10 volte; infatti il 7% (invece dello 0,7%) dell’energia elettrica consumata è utilizzata per polimerizzare. I LED possiedono perciò la peculiarità di: 1) una lunga durata (10.000 ore); 2) un minor consumo di energia per cui possono essere azionati da pile (cordless); 3) una minore riduzione nel tempo dell’intensità luminosa, legata alla degradazione termica di filtri e di lampadine, con conseguente minor richiesta di manutenzione e sostituzione periodica di queste parti (quando però non funziona, il LED non è sostituibile dal dentista); 4) un minor sviluppo di calore all’interno dell’apparecchio, che consente di adottare ventilatori piccoli (non rumorosi) o eliminarli; 5) infine una maggior resistenza a vibrazioni e shock. La 1ª generazione di apparecchi a LED era caratterizzata dall’impiego di chip multipli (per es. in numero di 19 per la FreeLight o di 64 per la GC e-light) nel tentativo di raggiungere una potenza sufficiente a polimerizzare adeguatamente i compositi; la 2ª generazione impiega invece chip più potenti singoli o di poche unità in grado di erogare potenze considerevolmente maggiori. Lo svantaggio principale è costituito dal ristretto spettro della luce, che non è efficace su fotoiniziatori alternativi al canforochinone, che abbiano un assorbimento poco o per nulla sovrapponibile alla banda 430-490 nm. In pochi apparecchi, accanto ai chip principali, i costruttori ne hanno assemblato altri che emettono lunghezze d’onda differenti, più corte, con lo scopo, dichiarano, di poter attivare efficacemente tutti i compositi e gli adesivi, anche quelli con fotoiniziatori diversi dal canforochinone. | |
