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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bestrahlungsgerät zur
Phototherapie sowie zur Bestrahlung von Objekten und Substanzen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine in der Hand haltbare Vorrichtung
für dermatologische oder industrielle Anwendungen mittels
elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder
infraroten Bereich.
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Es
ist bekannt, dass elektromagnetische Strahlung mit bestimmter Wellenlänge
im ultravioletten (UV), sichtbaren (VIS) oder infraroten (IR) Bereich
positive kosmetische oder medizinische Effekte auf Haut und Zähne
haben kann. Beispielweise können Psoriasis, Atopische Dermatitis
oder andere chronische Ekzeme mit ultraviolettem Licht im Bereich
von 320–380 nm behandelt werden. Zähne hingegen
können mit Hilfe von UV Licht gebleicht (meist in Verbindung
mit einer auf die Zähne aufzutragenden, photosensitiven
chemischen Substanz) oder auf Zahnbeläge untersucht werden.
Rotes Licht hingegen kann unter anderem zur Beschleunigung der Wundheilung
eingesetzt werden. Im industriellen Bereich werden optische Bestrahlungsgeräte
im UV oder VIS Bereich hauptsächlich für Aushärtung
bzw. Trocknung (Lacke, Kleber, Tinte, Polymere etc.), Desinfektion
(Trinkwasser), Bleichen und Sterilisation verwendet.
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Zur
Behandlung von Haut mit elektromagnetischer Strahlung werden meist
noch konventionelle Lichtquellen, z. B. polychromatische Leuchtstoffröhren
oder Quecksilberhochdruck lampen verwendet. Diese Lichtquellen dienen
der großflächigen Bestrahlung und emittieren eine
breitbandige (polychromatische) Lumineszenz.
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Zur
monochromatischen (wellenlängenselektiven) Behandlung von
Hauterkrankungen findet seit einiger Zeit auch Laserlicht Anwendung.
Die durch den Laser emittierte Strahlung zeichnet sich durch hohe
Energiedichte und Parallelität der Laserstrahlung aus.
Dadurch wird eine sehr kleinflächige Behandlung mit relativ
kurzen Bestrahlungszeiten ermöglicht.
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Lichtemittierende
Halbleiterdioden (LEDs), Bare Dies oder Chip-Systeme (als Oberbegriff
wird im Folgenden ,Halbleiterdiode' verwendet) können je nach
Bauart und verwendeten Materialien elektromagnetische Strahlung
im UV, VIS oder IR Spektralbereich emittieren. Im Gegensatz zum
Laser ist die emittierte Strahlung gewöhnlicher LEDs weder
kohärent noch parallelisiert – allerdings sind
die Anschaffungs- und Betriebskosten grundsätzlich niedriger.
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Um
Halbleiterdioden für dermatologische Phototherapieanwendungen
verwenden zu können, wurden stationäre Vorrichtungen
mit einer Vielzahl von Halbleiterdioden mit entsprechender Gesamtstrahlungsleistung
vorgestellt (vgl. bspw.
DE 20 2004 017 131 U1 ). Derartige Bestrahlungsgeräte
eignen sich für den Gebrauch in medizinischen Einrichtungen
mit entsprechendem Fachpersonal zur großflächigen
Bestrahlung.
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Aus
den Druckschriften
DE
103 32 771 A1 ,
GB
2 390 021 A und
WO 2004/075731 A2 sind tragbare, batterie-
oder akkubetriebene Vorrichtungen für dermatologische oder
zahnmedizinische Anwendungen mit einer flächigen Bestrahlung
bekannt, die zur Bestrahlung eine oder mehrere Halbleiterdioden
einsetzen.
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Die
Druckschrift
US
2005/0192650 A1 offenbart eine tragbare Bestrahlungsvorrichtung,
die eine Reihe von Leuchtdioden umfasst, die zur Erzielung einer
großflächigen Bestrahlung mittels einer fixierten
Linse mit mehreren Öffnungen auf die zu bestrahlende Fläche
ausgerichtet werden.
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Die
Druckschriften
WO
95/07731 A1 ,
JP 10-309323
A ,
US
2005/0065579 A1 ,
WO 2005/065777 A1 und
WO 2006/020602 A1 offenbaren
jeweils eine handgehaltene bzw. tragbare Bestrahlungsvorrichtung,
die zur Bündelung des Lichts entweder starre konische Reflektoren
oder fest angeordnete Einzellinsen aufweisen.
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Die
DE 10 2007 009 541
A1 offenbart ein Phototherapiegerät zur Behandlung
von Hyperbilirubinämie und anderen Erkrankungen, das eine
aus mehreren LEDs bestehende Lichtquelle umfasst, die zur flächigen
Hautbestrahlung (aus der Entfernung) dienen.
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Im
industriellen Anwendungsbereich offenbart Gebrauchsmusterschrift
DE 202 01 493 U1 eine Bestrahlungsvorrichtung
im UV oder VIS Bereich mit einer oder mehreren LEDs zur (kontaktlosen)
Bestrahlung gegebenenfalls mit einer fest angeordneten (Fresnel-)Linse.
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Demgegenüber
wird erfindungsgemäß eine Bestrahlungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Die
Strahlungsvorrichtung der Erfindung umfasst ein Gehäuse,
in das eine Stromquelle, mindestens eine Strahlungsquelle und mindestens
eine variabel einstellbare Fokussierungsoptik integriert sind. Das
Gehäuse hat geeignete Ausmaße, um in der Hand
gehalten bzw. von der Hand geführt zu werden, und hat zumindest
eine Austrittsöffnung für die Strahlung. Die in
das Gehäuse eingepasste mindestens eine Strahlungsquelle
ist über einen Stromkreis an die Stromquelle angeschlossen.
Der Stromkreis wird über einen geeigneten Schalter gesteuert,
der in das Gehäuse integriert zur externen Aktivierung
genutzt werden kann und die Strahlungsquelle bei Betätigung
des Schalters ein- bzw. ausschaltet.
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Als
mindestens eine Strahlungsquelle werden halbleiterbasierte opto-elektronische
Bauelemente, beispielsweise Dioden in Form von LEDs, Bare Dies,
Chip-Systemen oder auch Laserdioden, mit geeigneter Größe,
Leistungsaufnahme und Strahlungsleistung verwendet.
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Des
weiteren ist in dem Gehäuse mindestens eine (variabel einstellbare)
Fokussierungsoptik zwischen der mindestens einen Strahlungsquelle und
der mindestens einen Austrittsöffnung des Gehäuses
angeordnet. Die Fokussierungsoptik ist dazu ausgelegt, die Strahlung
der Strahlungsquelle auf den gewünschten Bereich zu fokussieren,
um sie je nach Bedarf für nahezu punktuelle (intensive
Energiedichte) oder auch geeignete flächige (geringere Energiedichte)
Bestrahlungen zu nutzen. Dabei sollen ein größtmöglicher
Teil der emittierten Strahlung genutzt und Strahlungsverluste minimiert
werden, um die Bestrahlungszeit so gering wie möglich zu halten.
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Das
Gehäuse der Bestrahlungsvorrichtung, in das die Strahlungsquelle,
die Fokussierungsoptik und der Stromkreis eingebaut sind, weist – wie
bereits erwähnt – mindestens eine Austrittsöffnung
für die elektromagnetische Strahlung auf. Zum Schutz vor
Verschmutzung kann die Austrittsöffnung des Gehäuses
durch ein für die zur Anwendung kommende Strahlung möglichst
transparentes Material versiegelt sein. Diese Versiegelung kann
dann zugleich auch als ein Wärmefilter dienen, um die zu
behandelnde Körperfläche vor zu hoher Wärmestrahlung zu
schützen. Versiegelung und Wärmefilterung können
auch durch eine geeignete Ausgestaltung der Fokussierungsoptik ersetzt
werden. Sollte die Wärmestrahlung allerdings für
spezielle Anwendung erwünscht sein, kann der Wärmefilter
auch entfallen.
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Das
Gehäuse kann als weitere Gehäusekomponenten mindestens
einen Schalter zur Steuerung des Stromkreises und, bei Verwendung
von Akkus, einen geeigneten Anschluss für ein Ladegerät umfassen.
Je nach Bedarf kann auch eine Schnittstelle zum Anschluss und Steuerung
durch IT-Systeme integriert werden. Insgesamt soll das Gehäuse möglichst
kompakt und leicht sein, um eine einfache Handführung der
Vorrichtung zu gewährleisten.
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Die
variable Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung erfolgt
im wesentlichen auf die Ebene der Austrittsöffnung oder
in einem kurzen Abstand dazu. Dadurch wird beim Aufsetzen der Bestrahlungsvorrichtung
auf die zu bestrahlende Fläche ein Bestrahlungsbereich
von definierter Größe ermöglicht. Durch
das direkte Aufsetzen der Vorrichtung auf die Bestrahlungsfläche
(z. B. auf die Haut) kann die Bestrahlung gezielt und sicher (auch
für Dritte), insbesondere aber verwackelungsfrei erfolgen.
Dazu ist der Aufsatzbereich der Vorrichtung so gestaltet, dass die
bestrahlte Fläche durch das Aufsetzen nicht verletzt oder
beschädigt wird. Sollte kein direktes Aufsetzen auf die
zu bestrahlende Fläche erwünscht sein, kann eine
variabel fokussierte Bestrahlung auch mit einem gewissen Abstand
zum Bestrahlungsobjekt erfolgen.
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Ein
weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung
ist eine effiziente Ableitung der durch die min destens eine Strahlungsquelle erzeugten
Wärme durch geeignete Konstruktion des Gehäuses
und der Befestigung der mindestens einen Strahlungsquelle. Die Wärmeableitung
ist erforderlich, um eine Überhitzung und damit eine Lebenszeitverkürzung
oder direkte Zerstörung der Strahlungsquellen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Bestrahlungsvorrichtung
so gestaltet, dass es zumindest teilweise aus einem Material besteht, das
geeignete Wärmeleiteigenschaften besitzt (wie bspw. Aluminium;
aber auch andere geeignete Materialien sind dem Fachmann bekannt).
Dieser Teil des Gehäuses ist entweder direkt oder über
entsprechende Wärmeleitmittel (bspw. Wärmeleitpaste
oder Wärmeleitfolie) mit der mindestens einen Strahlungsquelle
verbunden. So kann die während des Betriebs erzeugte Wärme über
das Gehäuse in die Umgebung abtransportiert werden. Der
Teil des Gehäuses und derjenige zur Befestigung (der mindestens
einen Strahlungsquelle), die zur Wärmeableitung beitragen,
sind dabei hinsichtlich ihrer Oberflächen und Volumina
so dimensioniert, dass die Wärmeableitung bei Betrieb des
Geräts ohne die Gefahr einer Überhitzung einzelner
Elemente des Geräts geschieht. Auf diese Weise kann auf
zusätzliche Kühlkörperstrukturen aktiver
(z. B. durch Luftzirkulation) oder passiver (z. B. Kühlkörper
mit Lamellen) Art verzichtet werden.
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Als
Strahlungsquellen der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung
können eine oder mehrere Halbeiterdioden verwendet werden.
Des weiteren können die Halbleiterdioden je nach gewünschter Anwendung
Strahlung in verschiedenen Wellenlängen des ultravioletten,
sichtbaren oder infraroten Spektralbereichs emittieren.
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Die
Abstrahlcharakteristik der Halbleiterdioden kann unterschiedlich
sein und damit einen Einfluss auf die Ausgestaltung der variabel
einstellbaren Fokussierungsoptik haben.
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Für
die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung können
Halbleiterdioden mit divergenter, paralleler oder konvergenter Abstrahlcharakteristik
verwendet werden. Zur punktförmigen Fokussierung von divergenter
Abstrahlung kann ein Linsensystem aus mehreren Linsen oder ein entsprechendes
einteiliges Linsensystem (oder beliebige andere optische Elemente,
die den gleichen Zweck erfüllen) verwendet werden. Bei
paralleler Abstrahlcharakteristik der Halbleiterdioden kann ebenfalls
ein Linsensystem aus mehreren Linsen Verwendung finden; es bietet
sich jedoch an, die Fokussierung der Parallelstrahlung mit Hilfe
einer oder mehrerer entsprechenden Sammellinsen (z. B. sphärisch,
asphärisch oder Fresnel-förmig) durchzuführen.
Bei konvergenter Abstrahlcharakteristik ist je nach Ausgestaltung
eventuell nur eine einzelne Linse zur variablen Fokussierung vonnöten.
Eine solche konvergente Abstrahlung wird über eine direkt
in die Verkapselung der Halbleiterdiode eingebaute Fokussierungseigenschaft
erreicht. Durch den Einbau mindestens eines beweglich angeordneten
optischen Elements wird eine Bestrahlungsfläche variabler
Größe ermöglicht.
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Die
Ausgestaltung der Fokussierungsoptik kann entsprechend der Anzahl
der Halbleiterdioden und der Art der Abstrahlcharakteristik variieren.
Als Grundelemente der Fokussierungsoptik sind bspw. Einzellinsen,
Linsensysteme, LED-Optiken (trichterförmig, hohe Transparenz
im für die Anwendung geeigneten Strahlungsbereich, am unteren
Trichterteil mit einem Hohlraum versehen, der passgenau ein LED
Gehäuse aufnehmen kann), Kollimatoren, Lichtwellenleiter-Einkoppler,
Reflektoren oder vergleichbare optische Elemente verwendbar. In
Abhängigkeit vom gewünschten Anwendungsgebiet
sind auch noch weitere Kombinationen aus den genannten optischen
Elementen denkbar.
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Sammellinsen
werden vorzugsweise bei paralleler oder konvergenter Abstrahlcharakteristik
der Halbleiterdioden verwendet. Bei paralleler und leichter bis
mittlerer divergenter Abstrahlung können auch Linsensysteme
aus zwei oder mehr Linsen verwendet werden. Da handelsübliche
Halbleiterdioden typischerweise eine leicht bis stark divergente
Abstrahlcharakteristik besitzen, können neben Linsensystemen
aus konventionellen Linsen auch LED-Optiken verwendet werden. Je
nach Ausgestaltung wandelt eine LED-Optik stark divergente Strahlung
in leicht divergente Strahlung oder parallele Strahlung um, welche
dann mit einer geeigneten Sammellinse oder einem Linsensystem fokussiert
werden kann. Dieses Ergebnis kann bei entsprechender Ausgestaltung
auch durch eine einzelne LED-Optik hervorgerufen werden.
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Zur
Parallelisierung von divergentem Licht werden auch entsprechend
dimensionierte Kollimatoren eingesetzt. Als Fokussierungsoptik können auch
Lichtwellenleiter-Einkoppler verwendet werden. Bei dieser Variante
wird die Abstrahlung der Halbleiterdiode zunächst parallelisiert
und dann in einen geeigneten Austrittsdurchmesser gebündelt.
Diese Art der Fokussierung wird dann genutzt, wenn die Bestrahlungsvorrichtung
direkt auf die zu bestrahlende Fläche appliziert wird oder
in einem geringen Abstand davon. Eine weitere Ausgestaltung der
Fokussierungsoptik kann durch Reflektoren realisiert werden. Dadurch
können ungewünschte Strahlungsverluste minimiert
werden. Zudem erfolgt mit Reflektoren je nach Ausgestaltung ebenfalls
eine Umwandlung von divergenter Strahlung in parallele oder nur leicht
divergente Strahlung.
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Bei
Einsatz mehrerer Halbleiterdioden können je nach Anwendungsgebiet
mehrere einzelne Fokussierungsoptiken oder auch entsprechende einteilige
Fokussierungsoptiken für mehrere Halbleiterdioden eingesetzt
werden.
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Das
Material der Fokussierungsoptik kann mineralisches oder organisches
Glas bzw. Polymer oder Kunststoff umfassen.
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Als
Stromquelle können erfindungsgemäß sowohl
Batterien als auch Akkus Verwendung finden. Bei Verwendung von Akkus
muss ein geeigneter Stromanschluss in das Gehäuse integriert
werden, der über einen geeigneten Stromkreis mit dem Akku verbunden
ist. Der Stromkreis kann so ausgestaltet sein, dass ein Betrieb
auch während des Ladevorgangs (der Akkus) möglich
ist. Der Stromkreis bzw. die Leiterplatte kann darüber
hinaus noch zusätzliche Bauelemente beinhalten, mit Hilfe
derer bspw. die optische Ausgangsleistung variiert werden kann.
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Eine
weitere Ausgestaltungsform der Stromzufuhr ist, die Stromquelle
nicht in das Gehäuse zu integrieren, sondern stattdessen
nur einen Kabelanschluss. Die Vorrichtung kann dann über
einen geeigneten Adapter, z. B. in Form eines Steckernetzteils, mit
einem Kabel betrieben werden.
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Die
vorgeschlagene Bestrahlungsvorrichtung ist bei Anwendung im medizinischen
oder kosmetischen Bereich somit auch für den selbsttherapeutischen
Gebrauch, bspw. für dermatologische oder zahnmedizinische
Anwendungen geeignet.
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Die
Erfindung ermöglicht eine für viele Anwendungen
vorteilhafte Flächenselektivität (d. h. Bestrahlung
von Arealen variabler Größe), um einerseits die
Strahlung zur Dosismaximierung (im Grenzfall sogar punktförmig)
fokussieren zu können und andererseits ein gezieltes und
sicheres Bestrahlen zu gestatten.
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Des
weiteren ist die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung
leicht und kompakt zu dimensionieren, so dass sie wäh rend
der Anwendung in der Hand haltbar ist und mit möglichst
wenig Bedienelementen versehen sein kann. Die Bestrahlungsvorrichtung
erreicht dabei ein möglichst effizientes Verhältnis
von optischer Strahlungsleistung zu Leistungsaufnahme der mindestens
einen Strahlungsquelle.
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Mit
der Erfindung wird darüber hinaus die bei ähnlichen
Geräten notwendige aktive oder passive Kühlung
der Strahlungsquellen durch zusätzliche Kühlkörperstrukturen
vermieden.
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Die
erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ist insbesondere
aber nicht ausschließlich für den Einsatz in den
genannten medizinisch/therapeutischen und industriellen Bereich
geeignet. Es können sich allerdings auch andere Einsatzbereiche
als sinnvoll erweisen, die ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung
liegen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung.
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2 ist
eine geschnittene Ansicht einer variablen Fokussierungsoptik, bei
der die Strahlung nahezu punktförmig auf Höhe
der Gehäuseöffnung fokussiert ist.
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3 ist
ebenfalls eine geschnittene Ansicht mit einer anderen Positionierung
der variablen Fokussierungsoptik aus 2, bei der
die Strahlung auf einen Punkt innerhalb des Gehäuses fokussiert
ist und somit flächig aus der Gehäuseöffnung
austritt.
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4 ist
eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform mit einer
variablen Fokussierungsoptik, die durch nur ein optisches Element
realisiert wird.
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5 ist
eine geschnittene Ansicht einer anderen Ausführungsform
der Fokussierungsoptik.
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6 skizziert beispielhaft unterschiedliche Einstellungen
der variablen Fokussierungsoptik bei direktem Aufsatz auf die Bestrahlungsfläche.
Von 6a zu 6c nimmt die Größe
des bestrahlten Bereichs ab, während die Energiedichte
pro Flächeneinheit entsprechend zunimmt.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bestrahlungsvorrichtung mit einem Gehäuse 2, in
dem eine Stromquelle 5 (gestrichelt angedeutet), eine Strahlungsquelle
und eine Fokussierungsoptik (vgl. auch 2 bis 6) angeordnet sind. Das Gehäuse
kann eine längliche Form haben und hat zumindest eine Austrittsöffnung
für die Strahlung, deren Größe durch
eine Blende 1 definiert sein kann, und einen Anschluss 18 für
ein Aufladegerät.
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Die
Strahlungsquelle der Vorrichtung umfasst mindestens eine Halbleiterdiode 12,
die Strahlung im UV, VIS oder IR Bereich emittieren kann und über
einen Stromkreis an die Stromquelle 5 angeschlossen ist.
Sie kann über einen Schalter 6 ein- bzw. ausgeschaltet
werden. Die Stromquelle 5 umfasst einen hinsichtlich elektrischer
Parameter an die Halbleiterdiode 12 angepassten Akku, welcher
wiederum über eine geeignete Schaltung mit dem in das Gehäuse 2 eingelassenen
Adapteranschluss 18 verbunden ist, über den der
Akku aufgeladen werden kann. Die Möglichkeit der Veränderbarkeit
der Fokussierungsoptik ist in 1 durch
einen Schieberegler 4 dargestellt, der mit einem optischen
Element, bspw. einer Linse 9 im Inneren des Gehäuses 2 verbunden ist
und innerhalb einer Schiebereglervorrichtung 3 verschoben
werden kann.
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In 2 und 3 ist
eine Ausführungsform der Fokussierungsoptik separat in
jeweils unterschiedlichen Einstellungen dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
umfasst die Fokussierungsoptik zwei Sammellinsen 9, 11 (z.
B. bikonvex, plankonvex, asphärisch oder in Fresnel-Form),
von denen die der Halbleiterdiode 12 zugewandte Linse 11 die
divergente Abstrahlung möglichst parallelisiert oder weniger
divergent macht. Mit definiertem oder variablem Abstand zur ersten
Linse fokussiert die zweite Linse 9 das Strahlenbündel 7,
das aus der ersten Linse 11 austritt, für kleinflächige
Anwendungen. Beide Linsen sind mittels variabel einstellbarer oder
fixer Halterungen (8, 10) in dem Gehäuse 2 angeordnet.
Die variable Fokussierung kann durch den Anwender beispielsweise über
einen geführten Schieberegler von außen verändert
werden (3, 4; vgl. 1). Diese Ausführungsformen
schließen dabei andere Ausführungen ähnlicher
Art nicht aus, die zum Zwecke der Fokussierung mehr als zwei optische
Elemente aufweisen.
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In 2 ist
eine nahezu punktförmige Fokussierung des Strahlenbündels 7 auf
die Austrittsöffnung der Vorrichtung dargestellt, wodurch
eine minimale Fläche mit maximal möglicher Intensität
bestrahlt werden kann.
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In 3 ist
dargestellt, wie durch Verschiebung der Fokussierungsoptik eine
größere Bestrahlungsfläche (mit niedrigerer
Intensität) auf Höhe der Austrittsöffnung
erzeugt wird. Zwischen diesen beiden Einstellungen kann die Fokussierungsoptik
stufenlos verändert werden.
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Die
Halbleiterdiode 12 ist nach Bedarf rückseitig
zwecks Wärmeabtransports über eine geeignete Befestigung 13 mit
einem Teil des Gehäuses 2 verbunden, wobei sowohl
die Befestigung als auch der relevante Teil des Gehäuses
aus einem Material mit ausreichender Leitfähigkeit bestehen.
Zwischen Halbleiterdiode 12 und Austrittsöffnung
befindet sich eine Fokussierungsoptik, die über eine geeignete Einstellmöglichkeit 4 variiert
werden und damit die Abstrahlung der Halbleiterdiode verändern
kann. Der Fokuspunkt des Strahlenbündels 7 kann
bei Bedarf auch außerhalb der Austrittsöffnung
liegen. Die Fokussierungsoptik kann verschiedene Ausführungsformen
haben.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bestrahlungsvorrichtung, deren Fokussierungsoptik mindestens eine
Sammellinse 9 aufweist, welche die parallele oder leicht
divergente Strahlung einer Halbleiterdiode 14 auf Ebene
oder in einem bestimmten Abstand von der Austrittsöffnung
der Vorrichtung optimal fokussiert. In dieser Darstellung kommt
die Vorrichtung mit nur einem optischen Element aus. Die Wirkungsweise
ist aber ähnlich derjenigen, die in 2 und 3 beschrieben
wurde.
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Bei
einer anderen Ausführungsform (5) umfasst
die Fokussierungsoptik eine sogenannte LED-Optik, die so gestaltet
ist, dass sie auf der einen Seite einen möglichst gro ßen
Teil der emittierten Strahlung in parallele Strahlung umwandelt 16 und zusätzlich
auf der anderen Seite so ausgeformt ist, dass die parallelisierten
Strahlung dann auf einen möglichst kleinen Punkt fokussiert
wird 17. Die Form der LED-Optik ist dabei an die jeweilige
Form der Halbleiterdiode 15 angepasst. Dies kann auch durch einen
entsprechend ausgestalteten Lichtwellenleiter-Koppler geschehen.
Dabei kann eine weitere variabel positionierbare Linse vonnöten
sein, die die Variabilität der Strahlweite bestimmt.
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Die
mittels einer der voranstehend erläuterten Ausführungsformen
der Erfindung generierte (variable) Bestrahlung ist in den 6a bis 6c schematisch
dargestellt. Die Blende 1 und ein Teil des Gehäuses 2 sind
transparent dargestellt, um sowohl den optischen Strahlengang als
auch die Größe des Fokuspunkts 19 auf
einer bestrahlten Fläche 20 zu illustrieren. Erfindungsgemäß kann
die Bestrahlungsgröße zwischen nahezu punktförmig
(hohe Energiedichte, kleiner Bestrahlungsbereich) und definiert
flächig (niedrigere Energiedichte, größerer
Bestrahlungsbereich) einfach variiert werden. Dies wirkt sich in
unterschiedlichen möglichen Einsatzbereichen der Erfindung
vorteilhaft aus. Neben der bereits erwähnten Möglichkeit
der verbesserten Hautbestrahlung sind auch industrielle Anwendungen
möglich, wie beispielsweise das Aushärten von
Materialien wie Klebstoffen, Harzen, Lacken und dergleichen, beispielsweise
in der Glasreparatur, beim Ausbessern von Lacken, Anbringen von
Gegenständen auf Glas mittels geeigneter Klebstoffe usw.
Als besonders vorteilhaft erweist sich neben der erwähnten Leistungseinbringung
und der gezielten Flächeneinstellung die mit dem erfindungsgemäßen
Gerät verbundene Mobilität.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004017131
U1 [0006]
- - DE 10332771 A1 [0007]
- - GB 2390021 A [0007]
- - WO 2004/075731 A2 [0007]
- - US 2005/0192650 A1 [0008]
- - WO 95/07731 A1 [0009]
- - JP 10-309323 A [0009]
- - US 2005/0065579 A1 [0009]
- - WO 2005/065777 A1 [0009]
- - WO 2006/020602 A1 [0009]
- - DE 102007009541 A1 [0010]
- - DE 20201493 U1 [0011]