DE102017128582A1

DE102017128582A1 - Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche das Spektrum des natürlichen Sonnenlichts zumindest teilweise abdeckt

Info

Publication number: DE102017128582A1
Application number: DE102017128582.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche das Spektrum des natürlichen Sonnenlichts zumindest teilweise abdeckt, vorgeschlagen, mit mindestens zwei ersten Lichtquellen (2), welche Licht mit divergentem Strahlverlauf im sichtbaren Spektralbereich erzeugen, mit mindestens zwei zweiten Lichtquellen (3), welche Licht mit divergentem Strahlverlauf im unsichtbaren Spektralbereich erzeugen, und mit einer Lichtquellenaufnahme (4, 24, 34), in welcher die ersten Lichtquellen (2) und die zweiten Lichtquellen (3) angeordnet sind. Dabei erzeugen die ersten und zweiten Lichtquellen (2, 3) in einer zur Lichtquellenaufnahme (4, 24, 34) beabstandeten Bestrahlungsebene (5) einen zusammenhängenden ausgeleuchteten Bereich. In der Bestrahlungsebene überlappen die Strahlkegel (10a, 10b) der ersten Lichtquellen (2) und der zweiten Lichtquellen (3).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche das Spektrum des natürlichen Sonnenlichts zumindest teilweise abdeckt.
Derartige Vorrichtungen werden in der Forschung und Entwicklung eingesetzt, um die Qualität eines Produktes, zum Beispiel einer Solarzellen oder einer Sonnencreme zu prüfen oder den Einfluss des Sonnenlichtes auf Pflanzenexperimente unabhängig von den Bedingungen des natürlichen Sonnenlichtes am jeweiligen Teststandort zu analysieren. Dabei werden sogenannte Sonnensimulatoren eingesetzt, die sonnenähnliches Licht mit Beleuchtungsstärken von ca. 100.000 Lux auf der künstlich beleuchteten Fläche erzeugen. Wesentlich geringere Beleuchtungsstärken von ca. 10.000 Lux werden bei Lichttherapielampen verwendet, bei der eine Person hellem Kunstlicht ausgesetzt wird, um den Mangel an natürlichem Sonnenlicht und damit verbundene Erkrankungen auszugleichen. Insbesondere die kurzen, dunklen Tage in den Wintermonaten können zu saisonal-affektiven Depressionen führen, die so stark sein können, dass Menschen nicht mehr arbeitsfähig sind. Auch Menschen, die über das Jahr hinweg unter einem Mangel an Sonnenlicht leiden, z.B. Schichtarbeiter oder Menschen die weit im Norden leben spüren die Auswirkungen des Lichtmangels auf ihre Gesundheit und ihr Wohlbefinden. Bei der Lichttherapie wird das Hormon Serotonin freigesetzt und das Hormon Melatonin abgebaut, was zu einem positiven Stimmungsumschwung führt. Bei der Hell-Lichttherapie wird vorzugsweise weißes Licht eingesetzt. Werden Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen eingesetzt, können unterschiedliche Farben erzeugt und im Sinne der Farblichttherapie eingesetzt werden.
Da davon ausgegangen wird, dass die Lichttherapiewirkung mit Licht ansteigender Beleuchtungsstärke beziehungsweise Vergrößerung des Raumwinkelbereiches, innerhalb dem die Pupille das Licht aufnimmt, zunimmt, weist sonnenähnliches Licht, das die Strahlungseigenschaften der Sonne möglichst naturgetreu wiedergibt, ideale Bedingungen im Sinne der Lichttherapie auf. Derartige Beleuchtungsstärken und Raumwinkelbereiche werden jedoch mit bisherigen Lichttherapielampen nicht erreicht.
Sonnenlicht weist auf der Erdoberfläche ein breites, quasikontinuierliches elektromagnetisches Lichtspektrum vom Bereich des ultravioletten Lichtes (280 nm bis 380 nm) über den Bereich des sichtbaren Lichtes (380 - 700 nm) bis in den Bereich des infraroten Lichtes (700 nm - 2500 nm) auf. Dieses breite, quasikontinuierliche Spektrum des erdoberflächennahen Sonnenlichtes wird durch Lichttherapie-Geräte nicht wiedergegeben. So können beispielsweise mit klassischen thermischen Glühlampen aufgrund der hohen Farbtemperatur des Sonnenlichts von 5777 K keine Sonnenspektren bei gleichzeitig sonnenähnlicher Lichtintensität erzeugt werden, da die benötigten Farbfilter einen zu großen Teil des emittierten Lichts absorbieren. Auch mittels Entladungslampen, wie Leuchtstoffröhren, Metalldampfhalogenlampen oder Hochdrucklampen kann kein quasikontinuierliches sonnenähnliches Licht erzeugt werden, da Entladungslampen starke charakteristische Peaks innerhalb ihres Lichtspektrums aufweisen. Sowohl Glühlampen als auch Entladungslampen setzen, wie auch die Sonne, hochenergetische Ultraviolettstrahlung frei. Neben den positiven Eigenschaften der für den Menschen unsichtbaren Ultraviolettstrahlung, im Besonderen ist sie für den Aufbau von Vitamin D notwendig, führt Ultraviolettstrahlung auch zu negativen Auswirkungen wie Sonnenbrand und der Zerstörung von chemische Bindungen organischer Moleküle und damit verbundenem Hautkrebs. Daher ist Vorsicht beim Umgang mit Sonnenlicht oder anderen UV-Strahlenquellen (z.B. Solarien) geboten. Ebenfalls nicht von den Fotorezeptoren des menschlichen Auges wahrnehmbar ist die von den Thermorezeptoren der menschlichen Haut als warm empfundene Infrarotstrahlung.
Die Eindringtiefe von elektromagnetischer Strahlung ins menschliche Gewebe und der Ort der Umwandlung in Wärme hängen stark von der Wellenlänge ab. Infrarotstrahlung (IR-B, IR-C) wird auf den oberflächennahen Hautschichten als Hitzeempfindung wahrgenommen die Muskel- und Gelenkschmerzen abmildern und die Durchblutung der Haut fördern kann. Sichtbares Licht dringt in tiefergelegene Hautschichten, wie zum Beispiel die Lederhaut (Dermis) ein.
Die EP 2 308 560 B1 beschreibt eine Lichttherapievorrichtung mit einem Lichtgehäuse und mit einer Mehrzahl von LEDs im Lichtgehäuse, die Licht durch eine Öffnung im Lichtgehäuse emittieren, wobei die Helligkeit der LEDs mittels eines pulsweitenmodulierten Betriebsstromes gesteuert wird und eine Steuereinheit mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung und Nachbildung einer vorgegebenen Farbe vorgesehen ist.
Die EP 2790469 A2 offenbart einen Mehrlampensonnensimulator mit einer Mehrzahl von Lampen, die Licht bestimmter Intensität ausgeben. Ein Teil der Lampen emittiert dabei Vollspektrumlicht, ein anderer Teil gibt ein Licht eines bestimmten Lichtbandes aus.
Die EP 3047201 A1 offenbart ein LED-basiertes Sonnensimulatorsystem das einen Gegenstand punktuell bestrahlt. Die spektralen Eigenschaften des Ausgangssignals können durch den Benutzer geändert werden. Zur Kühlung des LED-Array Trägerkörper kann dieser einen Kühldurchgang aufweisen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Sonnensimulatoren bilden zwar die Intensität und zumindest einen Teil des spektralen Verlaufs des natürlichen Sonnenlichtes ab, dies jedoch nur auf einer kleinen Fläche und unter Berücksichtigung eines erhöhten apparativen Aufwandes sowie erhöhten Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lichttherapievorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass die Intensität des künstlichen Sonnenlichtes um eine Größenordnung geringer ist als die Intensität des natürlichen Sonnenlichtes. Des Weiteren simulieren derartige Vorrichtungen nicht das Spektrum des erdoberflächennahen natürlichen Sonnenlichts, sondern nur die Farbtemperatur. Im Unterschied zum Sonnenbad mit natürlichem Licht, bei der der gesamte Körper einer Person von der Sonne bestrahlt wird, beleuchten Lichttherapievorrichtungen nur einen Teil des menschlichen Körpers, wie zum Beispiel das Gesicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und kostengünstige Vorrichtung zur lichttherapeutischen Ganzkörper-Bestrahlung mit einem sonnenähnlichen Lichtspektrum zur Verfügung zu stellen und Entspannung und Wohlbefinden während der Lichttherapie zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers mit einem sonnenähnlichen Lichtspektrum mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Lichtquellenaufnahme mindestens zwei erste Lichtquellen und mindestens zwei zweite Lichtquellen aufnimmt, wobei die ersten Lichtquellen sichtbares Licht und die zweiten Lichtquellen unsichtbares Licht erzeugen. Als sichtbares Licht und unsichtbares Licht sind dabei die Anteile des elektromagnetischen Lichtspektrums gemeint, die für das menschliche Auge sichtbar beziehungsweise unsichtbar sind. Die ersten Lichtquellen und die zweiten Lichtquellen erzeugen in einer zur Lichtquellenaufnahme beabstandeten Bestrahlungsebene, in welcher der zu bestrahlende Körper angeordnet ist, einen zusammenhängenden ausgeleuchteten Bereich, derart, dass sich die Strahlkegel der mindestens zwei ersten Lichtquellen in der Bestrahlungsebene überlappen, dass sich die Strahlkegel der mindestens zwei zweiten Lichtquellen in der Bestrahlungsebene überlappen und dass sich der Strahlkegel mindestens einer ersten Lichtquelle und der Strahlkegel mindestens einer zweiten Lichtquelle in der Bestrahlungsebene überlappen.
Dank der Anordnung der Lichtquellen trifft auf einen Punkt eines in der Bestrahlungsebene angeordneten Körpers Licht der ersten Lichtquelle aus mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen auf und Licht der zweiten Lichtquelle aus mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen auf. Ferner überlappen in der Bestrahlungsebene die Strahlen mindestens einer ersten Lichtquelle und mindestens einer zweiten Lichtquelle. Damit wird auf einem Punkt der Bestrahlungsebene zumindest ein Abschnitt des sonnenähnlichen Lichtspektrums abgebildet, welcher den sichtbaren Spektralbereich und den unsichtbaren Spektralbereich umfasst. Die Beleuchtungsstärke beschreibt dabei, wieviel Licht auf die Bestrahlungsebene fällt. Natürliches Sonnenlicht eines hellen Tages weist eine Beleuchtungsstärke von ca. 100.000 Lux auf. Die Beleuchtungsstärke wird mittels eines Luxmeters bestimmt. Die Leuchtdichte kann vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Sie bestimmt den Helligkeitseindruck einer Fläche, der von Farbe und Material abhängt.
Die Beleuchtungsstärke und die Leuchtdichte der Bestrahlungsebene nehmen mit steigender Anzahl und steigender Intensität der ersten Lichtquellen zu.
Mit steigender Anzahl und steigender Intensität der zweiten Lichtquellen wird bei Licht mit größeren Wellenlängen als die des sichtbaren Lichts vermehrt IR-Strahlung in Wärme umgewandelt beziehungsweise bei Licht mit kleineren Wellenlängen UV-Strahlung in Form einer erhöhten Fluoreszenz an einem Punkt auf der Bestrahlungsebene gemessen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquellenaufnahme als Platte ausgestaltet, wobei die ersten Lichtquelle und die zweite Lichtquelle vertikal und horizontal zueinander angeordnet sein können. Bei der Lichtquellenaufnahme kann es sich auch um ein Gehäuse handeln, dass offen oder geschlossen ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugen mindestens zwei erste Lichtquellen und mindestens zwei zweite Lichtquellen an einem Punkt auf der Bestrahlungsebene des Körpers eine Beleuchtungsstärke von mindestens 80.000 Lux, bevorzugt 90.000 Lux, besonders bevorzugt 100.000 Lux in der Bestrahlungsebene erzeugen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtquellenaufnahme mit mindestens einer Kühleinrichtung ausgestattet. Wahlweise ist eine Kühleinrichtung pro Lichtquelle oder eine Kühleinrichtung für mehrere Lichtquellen vorgesehen. Die Kühleinrichtung dient zur Abführung der an den ersten Lichtquellen und zweiten Lichtquellen erzeugten Wärme. Der Einsatz einer Kühleinrichtung verhindert eine mögliche Beschädigung der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquellen durch Überhitzung. Als Kühleinrichtungen können beispielsweise Kühlkörper mit Lüftern und Ventilatoren eingesetzt werden. Große Lüfter erzeugen den benötigten Volumenstrom bei kleineren Drehzahlen als kleine Lüfter. Große, langsam drehende Lüfter erzeugen hörbar weniger Lärm als kleine, schnell drehende Lüfter. Je geringer die Intensität des abgestrahlten Lichtes, desto geringer ist auch die dabei abgegebene Wärme. Prinzipiell gilt: Je mehr Weißlicht-LEDs zur Erzeugung einer Bestrahlungsebene mit einer Beleuchtungsstärke von 100.000 Lux vorgesehen sind, desto geringer kann die Strahlungsintensität jeder einzelnen Weißlicht-LED sein. Eine geringe Strahlungsintensität einer Weißlicht-LED gibt weniger Wärme ab, als eine hohe Strahlungsintensität. Der an der Weißlicht-LED angeordnete Lüfter kann daher die Wärme mit einer relativ geringen Drehzahl abführen. Eine geringe Drehzahl des Lüfters ist mit einer geringen Geräuschentwicklung verbunden. Dies wirkt sich positiv auf das Entspannungsgefühl und Wohlbefinden während der Lichttherapie aus. Umgekehrt gilt selbstverständlich auch dass, je weniger Weißlicht-LEDs zur Erzeugung einer Bestrahlungsebene mit bestimmter Beleuchtungsstärke zur Verfügung stehen, desto höher muss die Strahlungsintensität jeder einzelnen Weißlicht-LED sein. Die dadurch vermehrt freigegebene Wärme wird durch eine höhere Drehzahl der Lüfter abgeführt. Dies ist mit einer erhöhten Geräuschentwicklung verbunden. Um die Lüftungsdrehzahl eine Lüfters möglichst gering zu halten, wird jede einzelne Weißlicht-LED mit einer maximalen Stromstärke beaufschlagt. Bevorzugt werden Chips eingesetzt, die mit einer geringen Stromstärke beaufschlagt werden und unterhalb einer Phosphorschicht angeordnet sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Lichtquelle mit einem Reflektor zur Reflektion des Lichtes der ersten Lichtquelle ausgestattet. Vorteilhafterweise werden Reflektoren mit Durchmessern zwischen 8 und 15 cm, bevorzugt zwischen 10 und 14 cm, besonders bevorzugt von 12 cm eingesetzt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode auf. Vorteilhafterweise ist die Leuchtdiode Bestandteil eines LED-Chips, der mit einer geringen Stromstärke beaufschlagt wird und unterhalb einer Phosphorschicht angeordnet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung emittiert die erste Lichtquelle weißes Licht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Lichtquelle als IR-Lichtquelle ausgebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die zweite Lichtquelle Licht des UV-Spektralbereichs.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung decken die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle gemeinsam einen zusammenhängenden Bereich des Spektrums des natürlichen Sonnenlichtes ab.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung decken die ersten Lichtquellen und die zweiten Lichtquellen das elektromagnetische Spektrum des natürlichen Sonnenlichtes vom UV-Bereich über den sichtbaren Bereich bis in den Infrarot-Bereich zusammenhängend ab. Im Unterschied zu bekannten Solarien wird nicht nur Strahlung in einzelnen Bereichen mit besonders hoher Intensität erzeugt sondern ein kontinuierliches Spektrum mit im Wesentlichen vergleichbarer Intensität.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten und die zweite Lichtquellen nebeneinander entlang einer gemeinsamen Geraden angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten und die zweiten Lichtquellen in einem Raster angeordnet. Die einzelnen Lichtquellen können an Positionen der Lichtquellenaufnahme platziert sein, die eine Regelmäßigkeit aufweisen. Typische Anordnungsmuster können z.B. eine Kugelpackung oder eine Wabengitteranordnung sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer dritten Lichtquelle ausgestattet, welche Licht eines Teilbereichs des sichtbaren Spektrums emittiert. Die dritte Lichtquelle kann neben den ersten und zweiten Lichtquellen an der Lichtquellenaufnahme angeordnet sein. Alternativ kann die dritte Lichtquelle in eine erste und/ oder zweite Lichtquelle integriert sein. Das von den ersten Lichtquellen emittierte Licht kann einen Spektralbereich aufweisen, in welchem die Intensität des abgestrahlten Lichts geringer ist als in benachbarten Spektralbereichen des abgestrahlten Lichts. Dieser Spektralbereich kann mit der dritten Lichtquelle verstärkt werden. Emittiert die dritte Lichtquelle Licht in genau diesem Spektralbereich, so wird die Intensität in diesem Bereich erhöht. Bevorzugterweise emittiert die dritte Lichtquelle cyanfarbenes Licht. Der Einsatz einer cyanfarbenes Licht emittierenden dritten Lichtquelle dient in diesem Fall der Kompensierung des Abfalls der Intensität im cyanfarbenen Bereich des sichtbaren Lichtes der ersten Lichtquellen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Bedieneinrichtung ausgestattet, über welche die ersten und zweiten Lichtquellen ein- und ausschaltbar sind. Die Lichtquellen können einzeln mittels einer Bedieneinrichtung ein- und ausgeschaltet werden. Die Bedieneinrichtung kann beispielsweise ein tragbares elektronisches Handgerät mit einer Drahtlosschnittstelle oder einer Funkverbindung sein. Die Anzahl der eingeschalteten Weißlicht-LEDs bestimmt dabei Beleuchtungsstärke der Bestrahlungsebene, die Anzahl der eingeschalteten IR-Strahler bestimmt die Temperatur der Bestrahlungsebene und die Anzahl der eingeschalteten UV-Lichtquellen bestimmt den fluoreszierenden Anteils der Bestrahlungsebene.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Steuereinrichtung ausgestattet, über welche die Strahlungsintensität der ersten und zweiten Lichtquellen gesteuert wird. Die Steuereinrichtung kann auch die Dauer der Belichtung für jede Lichtquelle einzeln einstellen. Denkbar ist auch, dass mittels der Steuereinrichtung unterschiedliche Körperregionen unterschiedlichen Lichtfrequenzen ausgesetzt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Überwachungseinheit ausgestattet, die die von den ersten Lichtquellen abgegebene Wärme, die an den ersten Lichtquellen angelegte Spannung, die Lüftungsdrehzahl der Lüfter oder weitere Parameter die Lichtquellenaufnahme betreffen, überwachen. Die Überwachungseinheit kann wie die Steuereinheit die ersten Lichtquellen und die zweiten Lichtquellen steuern. Die Überwachungseinheit kann zudem mit einer Speichereinheit ausgestattet sein, um Beleuchtungsprogramme automatisiert ablaufen zu lassen. Bei der Überwachungseinheit kann es sich beispielsweise um einen Computer handeln.
Figurenliste
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

1 erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers in perspektivischer Darstellung,
2 Vorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht,
3 Vorrichtung gemäß 1 in einer Ansicht von unten und von der Seite,
4 zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers in einer Ansicht von unten und von der Seite,
5 drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers in einer Ansicht von unten und von der Seite,
6 Elektromagnetische Spektren von natürlichem Sonnenlicht, erfindungsgemäß erzeugten sonnenähnlichem Licht und von einem Solarium emittierten Licht.
7 Elektromagnetisches Spektrum von erfindungsgemäß erzeugtem sonnenähnlichem Licht einschließlich UV-Licht

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Bestrahlung eines Körpers mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche das Spektrum des natürlichen Sonnenlichts zumindest teilweise abdeckt, mit ersten Lichtquellen 2, mit zweiten Lichtquellen 3 und mit einer Lichtquellenaufnahme 4 dargestellt.
1 zeigt die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung eines Körpers in perspektivischer Ansicht. Die ersten Lichtquellen 2 und die zweiten Lichtquellen 3 sind in einer periodischen Anordnung einer Gruppe von vier mal fünf ersten Lichtquellen 2 und einer Gruppe von drei mal vier zweiten Lichtquellen 3 angeordnet. Bei den ersten Lichtquellen 2 handelt es sich bevorzugt um Weißlicht-LEDs. Bei den zweiten Lichtquellen 3 handelt es sich bevorzugt um Infrarot-Strahler.
In 2 ist die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung eines Körpers 8 im Sinne der lichttherapeutischen Ganzkörper-Bestrahlung mit einem sonnenähnlichen Lichtspektrum dargestellt. Bei der Ganzkörper-Bestrahlung liegt die zu bestrahlende Person vorzugsweise unbekleidet und mit einer Sonnenbrille zum Schutz der Augen ausgestattet auf einer Liege 7. Über ihr in einer ausreichenden Distanz angeordnet, bestrahlen die an der Lichtquellenaufnahme 4 angeordneten ersten Lichtquellen 2 und zweiten Lichtquellen 3 die gesamte Körperoberfläche der Person mit Licht des sichtbaren und unsichtbaren Spektralbereiches. Dabei dringt das von dem Körper 8 absorbierte Licht aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich tief in den Körper 8 ein. Durch das aus den ersten Lichtquellen 2 und zweiten Lichtquellen 3 austretende Licht mit divergentem Strahlverlauf bildet eine Bestrahlungsebene 5 ab. In der Zeichnung sind die sich überlappenden Strahlkegel (10a, 10b) der ersten und zweiten Lichtquellen (2, 3) exemplarisch dargestellt. Ein Punkt 6 auf der Bestrahlungsebene 5 empfängt dabei Licht von mindestens zwei ersten Lichtquellen 2, die an zwei unterschiedlichen Positionen der Lichtquellenaufnahme 4 positioniert sind. Gleichzeitig empfängt der Punkt 6 auf der Bestrahlungsebene 5 Licht von mindestens zwei zweiten Lichtquellen 3, die an zwei unterschiedlichen Positionen der Lichtquellenaufname 4 positioniert sind. In der vorliegenden Ausführungsform empfängt der Punkt 6 auf der Bestrahlungsebene 5 von dem menschliche Auge wahrnehmbares Weißlicht, welches von Weißlicht-LEDs abgestrahlt wird und Infrarotlicht, welches von IR-Strahlern ausgesandt wird. Das aus den Weißlicht-LEDs austretende sichtbare Licht weist auf der Oberfläche des Körpers 8 beziehungsweise auf der Bestrahlungsebene 5 eine Beleuchtungsstärke von bis zu 120.000 Lux auf. Dies entspricht der Helligkeit eines Sonnentages zur Mittagszeit in Rio de Janeiro. Die in der Bestrahlungsebene bestrahlte Person nimmt über Fotorezeptoren der Haut eine Temperatur von 45 °C wahr, was der Umwandlung von IR-Strahlung in Wärme in den oberen Hautschichten geschuldet ist. UV-Strahlung wird bei dieser Anordnung nicht freigesetzt. UV-Strahlung wird nur dann freigesetzt, wenn zumindest ein Teil der zweiten Lichtquellen als UV-Lichtquellen ausgestaltet sind. In einem solchen Fall empfängt der Punkt 6 auf der Bestrahlungsebene 5 Licht eines Spektralabschnittes des sonnenähnlichen Lichtspektrums, welcher sichtbares Licht, UV-Strahlung und Infrarotstrahlung umfassen kann. In der Zeichnung nicht dargestellt ist, dass die Lichtquellenaufnahme 4 mittels einer Befestigungseinrichtung beispielsweise an einer Raumdecke oder an einem bewegbaren Trägerelement befestigt werden kann. Durch eine ausreichend gewählte Distanz zwischen Lichtquellenaufnahme 4 und dem zu bestrahlenden Körper 8 wird gewährleistet, dass die Person die ersten Lichtquellen 2 und die zweiten Lichtquellen 3 nicht berührt, die Lichttherapie als zu heiß empfunden oder ein beengendes Gefühl einsetzten könnte. Verletzungen der Haut durch Stöße oder Verbrennungen werden vermieden.
In 3 ist die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung eines Körpers in einer Ansicht von unten und von der Seite dargestellt. Bei den ersten Lichtquellen 2 handelt es sich bevorzugt um Weißlicht-LEDs, welche einen Reflektor 11 und einen LED-Chip 12 aufweisen. Bei den zweiten Lichtquellen 3 handelt es sich bevorzugt um Infrarot-Strahler. Betrachtet man die kleinste Einheit des sich periodisch wiederholenden Rasters der ersten Lichtquellen 1 und der zweiten Lichtquellen 2 hinsichtlich der Abstände benachbarter Lichtquellen, so ist festzustellen, dass die Abstände unterschiedlich sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Abstände zwischen benachbarten ersten Lichtquellen 2 relativ groß, hingegen sich benachbarte zweite Lichtquellen 3 fast berühren. Benachbarte erste Lichtquellen 2 und zweite Lichtquellen 3 weisen Abstände auf, die in der Mitte zwischen den oben genannten Abständen liegen. Prinzipiell kann eine kleineste Einheit aus mindestens zwei ersten Lichtquellen 2 und mindestens zwei zweiten Lichtquellen 3 auf beliebige Art und Weise angeordnet werden, sofern gewährleistet ist, dass eine Bestrahlungsebene 5 mit mindestens 160 cm auf 60 cm und einer Beleuchtungsstärke von mindestens 80.000 Lux ausgebildet wird. Der Strahlkegel 10a der ersten Lichtquellen 2 ist mit seiner Strahlachse 9 schematisch dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Strahlachse 9 senkrecht zur Lichtaufnahmequelle 4. Alle durch die ersten Lichtquellen 2 und zweiten Lichtquellen 3 definierten Strahlachsen verlaufen parallel zu einander. Die Anzahl der eingeschalteten ersten Lichtquellen 2 und zweiten Lichtquellen 3 wird über die Bedieneinheit 13 bestimmt. Vorliegend wird als Steuereinheit 14 und Überwachungseinheit ein mit der Vorrichtung über eine Schnittstelle verbundener Computer eingesetzt. Als Kühleinrichtung 15 sind an der Lichtquellenaufnahme 4 angeordnete Kühlkörper mit Lüftern zur Abführung der an den ersten und zweiten Lichtquellen (2, 3) erzeugten Wärme vorgesehen.
Neben der Ganzkörper-Beleuchtung einer Person, bei der zur Beleuchtung des gesamten Körpers 8 beispielsweise Gruppen von vier mal fünf Weißlicht-LEDs und Gruppen von drei mal vier Infrarot-Strahlern eingesetzt werden, sind kleinere Baueinheiten der Lichtquellenaufnahme 4 möglich, bei denen mindestens zwei erste Lichtquellen 1 und mindestens zwei zweite Lichtquellen 3 zur Ausbildung einer Bestrahlungsebene 5 mit einer Bestrahlungsstärke von mindestens 80.000 Lux, bevorzugt 90.000 Lux, besonders bevorzugt 100.000 Lux erzeugen. Diese aufgrund des geringeren Materialaufwandes kostengünstigerer Variante kann beispielsweise als mobile und tragbare Vorrichtung ausgebildet, für den Hausgebrauch genutzt werden, um zumindest im Wesentlichen natürliches Sonnenlicht ohne schädigende UV-Strahlung an dunklen Wintertagen überall aufnehmen zu können.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 20 zur Bestrahlung eines Körpers in einer Ansicht von unten und von der Seite dargestellt. Sie unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Anordnung der ersten und zweiten Lichtquellen 2, 3 an der Lichtquellenaufnahme 24. Die ersten und zweiten Lichtquellen stimmen mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels überein. Die ersten und zweiten Lichtquellen 2, 3 sind bei der Vorrichtung 20 in Form zweier parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet. In jeder Reihe sind die ersten und zweiten Lichtquellen 2, 3 alternierend angeordnet. Die Anzahl der Reihen ist beliebig. Vorliegend weisen die in einer Reihe benachbarte Lichtquellen kleinere Abstände auf, als die sich in unterschiedlichen Reihen gegenüberliegenden Lichtquellen.
In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 30 zur Bestrahlung eines Körpers in einer Ansicht von unten und von der Seite dargestellt. Dabei sind die ersten und zweiten Lichtquellen an einer Lichtquellenaufnahme 34 in drei Reihen angeordnet, wobei die erste Reihe ausschließlich zweite Lichtquellen 3, die zweite Reihe ausschließlich erste Lichtquellen 2 und die dritte Reihe ausschließlich zweite Lichtquellen 3 aufweist. Die Strahlachsen 9 der zweiten Lichtquellen 3 sind dabei in Richtung der ersten Lichtquellen 2 geneigt. Selbstverständlich ist die Neigung der zweiten Lichtquellen 3 wie auch der ersten Lichtquellen 2 frei wählbar.
Hinsichtlich weiterer Komponenten stimmen die Vorrichtung 20 und die Vorrichtung 30 mit der Vorrichtung 10 überein.
In 6 ist das elektromagnetische Lichtspektrum von natürlichem Sonnenlicht, das durch die ersten Lichtquellen 2 und zweiten Lichtquellen 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung emittierte sonnenähnliche elektromagnetische Lichtspektrum, wobei es sich bei den ersten Lichtquellen 2 um Weißlicht-LEDs und bei den zweiten Lichtquellen 3 um IR-Strahler handelt, und das elektromagnetische Lichtspektrum eines Solariums dargestellt. Im Unterschied zu natürlichem Sonnenlicht und Licht, das in einem Solarium emittiert wird, ist das emittierte Licht der erfindungsgemäßen Vorrichtung frei von UV-Strahlung. UV-Strahlung wird nur dann freigesetzt, wenn zusätzliche zweite Lichtquellen 3 mit Wellenlängen kürzer als die des von den ersten Lichtquellen 2 emittierten sichtbaren Lichtes in die Lichtquellenaufnahme 4 aufgenommen werden. Das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung emittierte Licht gleicht in Intensität und spektralen Verlauf dem des natürlichen Sonnenlichts. Im Unterschied zum elektromagnetischen Spektrum eines Solariums, das charakteristische Peaks, insbesondere im UV-Spektralbereich aufweist, weisen das natürliche Sonnenlicht und das im Wesentlichen sonnenähnliche Licht einen quasikontinuierlichen bzw. zusammenhängenden Verlauf auf.
In 7 ist ein elektromagnetische Lichtspektrum der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei dem die Intensität im cyanfarbenen Bereich des sichtbaren Lichtes der ersten Lichtquellen durch cyanfarbenes Licht emittierenden dritten Lichtquellen verstärkt wurde. Das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung emittierte Licht gleicht in Intensität und dem gesamten spektralen Verlauf vom UV-Bereich über den sichtbaren Bereich bis zum IR-Bereich dem des natürlichen Sonnenlichts. Als erste Lichtquellen werden vorliegend Weißlicht-LEDs und als zweite Lichtquellen IR-Strahler und UV-LEDs eingesetzt.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers
2: Erste Lichtquelle
3: Zweite Lichtquelle
4: Lichtquellenaufnahme
5: Bestrahlungsebene
6: Punkt auf der Bestrahlungsebene
7: Liege
8: Körper
9: Strahlachse
10a: Strahlkegel der ersten Lichtquelle
10b: Strahlkegel der zweiten Lichtquelle
11: Reflektor
12: LED-Chip
13: Bedieneinheit
14: Steuereinheit
15: Kühleinrichtung
20: Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers
24: Lichtquellenaufnahme
30: Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers
34: Lichtquellenaufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2308560 B1 [0006]
EP 2790469 A2 [0007]
EP 3047201 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung zur Bestrahlung eines Körpers mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche das Spektrum des natürlichen Sonnenlichts zumindest teilweise abdeckt, mit mindestens zwei ersten Lichtquellen (2), welche Licht mit divergentem Strahlverlauf im sichtbaren Spektralbereich erzeugen, mit mindestens zwei zweiten Lichtquellen (3), welche Licht mit divergentem Strahlverlauf im unsichtbaren Spektralbereich erzeugen, mit einer Lichtquellenaufnahme (4, 24, 34), in welcher die ersten Lichtquellen (2) und die zweiten Lichtquellen (3) angeordnet sind und dabei in einer zur Lichtquellenaufnahme (4, 24, 34) beabstandeten Bestrahlungsebene (5), in welcher der zu bestrahlende Körper (8) angeordnet ist, einen zusammenhängenden ausgeleuchteten Bereich erzeugen derart - dass sich die Strahlkegel (10a) der mindestens zwei ersten Lichtquellen (2) in der Bestrahlungsebene (5) überlappen, - dass sich die Strahlkegel (10b) der mindestens zwei zweiten Lichtquellen (3) in der Bestrahlungsebene (5) überlappen, - dass sich der Strahlkegel (10a) mindestens einer ersten Lichtquelle (2) und der Strahlkegel (10b) mindestens einer zweiten Lichtquellen (3) in der Bestrahlungsebene (5) überlappen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei erste Lichtquellen (2) und mindestens zwei zweiten Lichtquellen (3) an einem Punkt (6) auf der Bestrahlungsebene (5) eine Beleuchtungsstärke von mindestens 80.000 Lux, bevorzugt 90.000 Lux, besonders bevorzugt 100.000 Lux erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenaufnahme (4, 24, 34) mit mindestens einer Kühleinrichtung (15) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (2) mit einem Reflektor (11) zur Reflektion des Lichtes der ersten Lichtquelle (2) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (2) mindestens eine Leuchtdiode aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (2) weißes Licht emittiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (3) als IR-Lichtquelle ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (3) Licht des UV-Spektralbereichs erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lichtquellen (2) und die zweiten Lichtquellen (3) gemeinsam einen zusammenhängenden Bereich des Spektrums des natürlichen Sonnenlichts abdecken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lichtquellen (2) und die zweiten Lichtquellen (3) das elektromagnetische Spektrum des natürlichen Sonnenlichtes vom UV-Bereich über den sichtbaren Bereich bis in den Infrarot-Bereich zusammenhängend abdecken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweite Lichtquellen (2, 3) nebeneinander entlang einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, die ersten und die zweiten Lichtquellen (2, 3) in einem Raster angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer dritten Lichtquelle ausgestattet ist, welche Licht eines Teilbereichs des sichtbaren Spektrums emittiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Bedieneinrichtung (13) ausgestattet ist, über welche die ersten und zweiten Lichtquellen (2, 3) ein- und ausschaltbar sind.