SCHOTT solutions Nr. 1/2015 > Medizintechnik

Solidur™ Mini LED
Foto: SCHOTT

Brillante Minis


Mit der SolidurTM Mini LED hat SCHOTT die weltweit kleinste hermetische, vollständig sterilisierbare LED auf den Markt gebracht. Sie kann in medizinischen Geräten direkt an der Behandlungsstelle als Lichtquelle dienen.


Bernhard Gerl

Ein Mediziner erkennt an Struktur- oder Farbänderungen von Organen sehr schnell gesundheitliche Probleme, sei es entzündetes Zahnfleisch, ein Geschwür im Darm oder eine verstopfte Arterie im Herzen. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass farbechtes Licht hell genug auf das zu untersuchende Gewebe trifft. Operationslampen sind zwar stets so montiert, dass ihr Lichtstrahl flexibel einstellbar ist, doch oft werfen die medizinischen Geräte selbst oder der Arm des Arztes einen störenden Schatten.

Abhilfe schaffen die winzigen High-Brightness-LEDs von SCHOTT, die sich direkt in Instrumente einbauen und unmittelbar an die Behandlungsstelle heranführen lassen. Dank ihrer winzigen Abmessungen und eines Durchmessers von nur rund zwei Millimetern können sie sogar Instrumente mit Licht versorgen, die aufgrund von Designvorgaben oder der geforderten Heißdampf-Sterilisation in Autoklaven bisher ohne direkte Lichtquelle auskommen mussten. Denn natürlich müssen medizinische Geräte, die in Kontakt mit dem menschlichen Körper kommen, sterilisierbar sein. Dies geschieht in der Regel 5 bis 20 Minuten lang in Autoklaven bei gesättigter Luftfeuchte und Temperaturen von ca. 134 °C unter einem Druck von 2 bis 3 bar. Unter diesen Bedingungen würden Halbleiterbauelemente in herkömmlichen Gehäusen, etwa aus Kunststoff, sehr schnell unbrauchbar.
Solidur™ Mini LED

Ultraklein, ultrarobust, ultrabrillant: Mit einem Durchmesser von nur etwa 2 mm eröffnet die autoklavierbare Solidur™ Mini LED (Bild oben) neue Beleuchtungs- und Designmöglichkeiten, zum Beispiel in der chirurgischen Endoskopie (links) oder in der Dentaltechnik (rechts). Foto links: Fotolia, Foto rechts: Thinkstock

„Unsere SolidurTM LED-Technologie basiert auf Keramik, Metall und Glas und bietet hermetisch dichten Schutz für LED-Chips und weitere Optoelektronik”, erklärt Dr. Frank Gindele, Entwicklungsleiter für LED-Produkte bei SCHOTT Electronic Packaging. Diese Kombination anorganischer Materialien verhindert, dass die LED durch Umwelteinflüsse altert, und macht sie so extrem widerstandsfähig gegenüber wechselnden Temperaturen, Stößen, Chemikalien, Korrosion und Eindringen von Wasser, sogar bei höheren Drücken.

Die vollständig autoklavierbaren LEDs eröffnen medizinischen Applikationsdesignern ungeahnte neue Möglichkeiten. Weil sie so effektiv und winzig sind, finden sie Platz in üblichen chirurgischen Instrumenten, aber auch in Endoskopen, intraoralen Kameras oder Otoskopen. Natürlich wurde auch schon früher Licht direkt an die zu untersuchende Stelle gebracht. „Heute aber erzeugen wir die Strahlung direkt vor Ort”, erklärt Dr. Gindele, „und verringern so den technischen Aufwand erheblich. In bestimmten Fällen ließe sich auf eine zusätzliche externe Lichtquelle sogar ganz verzichten.” Als Spannungsversorgung für die LED würde dann eine Batterie im Griff des Instruments genügen – statt einer separaten Stromversorgung. Durch den Wegfall zusätzlicher externer Komponenten könnten so nicht nur handlichere Instrumente entwickelt werden, auch die Störanfälligkeit und der Wartungsbedarf wären deutlich verringert.

Bei der Herstellung der Mini LEDs wird beispielsweise Glas als Linsenelement in eine Metallhülse aus Stahl oder einem anderen Metall eingeschmolzen. Dann wird der auf einem Träger sitzende LED-Chip mit dem Boden der Hülse verlötet oder verschweißt. Das so entstehende Gehäuse ist vollkommen gasdicht. So besteht keine Gefahr, dass Wasserdampf eindringen und es im Inneren zu Korrosion kommen kann. Auch Öle oder andere Chemikalien können die empfindliche Elektronik nicht erreichen. Die so verpackten LEDs halten Temperaturen bis 260 °C und extremen Thermoschocks stand. Sie überstanden problemlos Tests, bei denen sie 15-mal abwechselnd erst in eine minus 65 °C kalte und dann in eine 150 °C heiße Flüssigkeit getaucht wurden. Auch 3.500 Test-Sterilisationen im Autoklaven beeinträchtigten die Funktion der LEDs nicht. Die Mini LED gibt es als steckfähiges System und als SMD-Variante (Surface Mount Device). Möglich sind unterschiedlichste Bauformen und Beschichtungen, zum Beispiel mit Gold, Silber oder Nickel. Zur individuellen Anpassung je nach Anforderung stehen außerdem LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängen und Glaslinsen zur Verfügung. <
Innovative SolidurTM LED-Familie

Innovative SolidurTM LED-Familie