-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2015 207 999 A1 beschrieben, eine Beleuchtungsanordnung bekannt. Die Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung mittels Licht im sichtbaren Spektralbereich und zur Desinfektion mittels Licht im ultravioletten Spektralbereich umfasst zumindest ein UV-Leuchtdioden-Leuchtmittel zur Abgabe von Licht im ultravioletten Spektralbereich, zumindest ein Leuchtelement zur Abgabe von Licht im sichtbaren Spektralbereich, Erfassungsmittel zur Erfassung zumindest eines Parameters und Steuermittel zur Steuerung der Lichtabgabe der Beleuchtungsanordnung, wobei die Steuermittel zumindest in Abhängigkeit des zumindest einen erfassten Parameters eine Abgabe von Licht im ultravioletten Spektralbereich steuern.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche anzugeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Eine Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche umfasst mindestens eine Strahlungsquelle, die zur Emission von Ultraviolett-Strahlung, insbesondere UV-C-Strahlung, ausgebildet ist, und mindestens einen Reflektor zur gerichteten Abstrahlung der Ultraviolett-Strahlung auf die Fläche.
-
Erfindungsgemäß sind die mindestens eine Strahlungsquelle und der mindestens eine Reflektor in einem evakuierten Gehäuse angeordnet, wobei zumindest eine in Richtung der Fläche ausgerichtete Gehäusewand dieses Gehäuses aus Quarzglas ausgebildet ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Verteilung der Ultraviolett-Strahlung auf die definierte Fläche verbessert. Dadurch sind beispielsweise, abhängig von einer Größe dieser zu bestrahlenden Fläche, bereits eine oder zwei, insbesondere als LED ausgebildete, Strahlungsquellen ausreichend.
-
Diese Verbesserung der Verteilung der Ultraviolett-Strahlung wird dadurch erreicht, dass der mindestens eine Reflektor, welcher, insbesondere bezüglich der mindestens einen Strahlungsquelle, der zu bestrahlenden Fläche sowie der Anordnung der mindestens einen Strahlungsquelle und der zu bestrahlenden Fläche relativ zum Reflektor, genau berechnet und ausgelegt ist, aus Gründen einer besseren Verteilung der Ultraviolett-Strahlung in dem evakuierten Gehäuse eingebettet ist, wobei die in Richtung der Fläche ausgerichtete Gehäusewand dieses Gehäuses, welche aus Quarzglas ausgebildet ist, eine Strahlungsaustrittsfläche des Gehäuses bildet. Durch dieses Einbetten in das evakuierte Gehäuse wird eine verlustarme Verteilung der Ultraviolett-Strahlung im Vakuum des evakuierten Gehäuses ohne Absorption, Extinktion und Streuung erreicht. Absorption, Extinktion und/oder Streuung der Ultraviolett-Strahlung erfolgt somit erst nach Verlassen des evakuierten Gehäuses, d. h. erst außerhalb des evakuierten Gehäuses.
-
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird somit eine höhere Wirkung an vorgebebenen Zielorten für die Ultraviolettstrahlung, insbesondere in den relevanten Bereichen, d. h. auf der zu bestrahlenden Fläche, erreicht, insbesondere durch eine mittels der erfindungsgemäßen Lösung erreichte Intensitätssteigerung der Ultraviolett-Strahlung auf der zu bestrahlenden Fläche. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wird somit eine Verbesserung der Performance, d. h. der Leistungsfähigkeit, unter Berücksichtigung aller möglichen Parameter, und zudem eine Erhöhung der Effektivität erreicht. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Lösung bei gleicher Leistungsfähigkeit kleiner und somit bauraumsparender ausgebildet werden, erfordert beispielsweise eine geringere Anzahl von Strahlungsquellen und/oder kleinere und/oder leistungsschwächere Strahlungsquellen und/oder weist einen geringeren Verbrauch elektrischer Energie auf.
-
Die Vorrichtung ist insbesondere verwendbar zur Desinfektion von Flächen von Gegenständen, beispielsweise einer Fläche eines Mobiltelefons. D. h. die zu bestrahlende Fläche ist dann eine Fläche des Gegenstandes. Hierbei werden Keime auf der zu bestrahlenden Fläche mittels der Ultraviolett-Strahlung bekämpft, d. h. es erfolgt vorteilhafterweise eine Entkeimung dieser Fläche, vorteilhafterweise durch Bestrahlung mit einer für die Keime letalen Dosis der Ultraviolett-Strahlung.
-
Die Vorrichtung ist insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen, beispielsweise zur Bestrahlung einer Fläche und/oder eines Gegenstandes, beispielsweise eines Mobiltelefons, in einem Ablagefach des Fahrzeugs. Dadurch wird beispielsweise, zusätzlich zu einem elektrischen Laden des Mobiltelefons, dessen Desinfektion mittels der Vorrichtung ermöglicht. Vorteilhafterweise weist daher ein Fahrzeug mindestens eine solche Vorrichtung auf.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche,
- 2 schematisch eine gegenüber der in 1 dargestellten Vorrichtung verbesserte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche,
- 3 schematisch eine Querschnittdarstellung gemäß der Schnittfläche III-III in 2, und
- 4 schematisch eine weitere gegenüber der in 1 dargestellten Vorrichtung verbesserte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestrahlung einer Fläche.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Bestrahlung einer Fläche F. Derartige Vorrichtungen 1 werden insbesondere zur biologischen Modifikation, insbesondere zur letalen Schädigung, pathogener Keime, insbesondere Bakterien, Viren, Pilze usw., verwendet.
-
Die in 1 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 umfasst eine als UV-C-LED ausgebildete Strahlungsquelle 2, die somit zur Emission von als UV-C-Strahlung ausgebildeter Ultraviolett-Strahlung UV ausgebildet ist. Diese Strahlungsquelle 2 ist auf einer Leiterplatte 3 angeordnet, im dargestellten Beispiel mit einem Abdeckelement 4 aus Quarzglas abgedeckt und auf die zu bestrahlende, insbesondere zu dekontaminierende, Fläche F ausgerichtet. Eine Extinktion der als UV-C-Strahlung ausgebildeten Ultraviolett-Strahlung UV ist unter atmosphärischer Voraussetzung annähernd 1/r2. Der Nachteil dieser Ausführungsform der Vorrichtung 1 besteht insbesondere darin, dass, wie auch in 1 erkennbar ist, nur eine relativ kleine Flächenausdehnung FA bestrahlt werden kann und für größere zu bestrahlende Flächen F entsprechend eine größere Anzahl Strahlungsquellen 2 erforderlich sind.
-
Die verbesserte Vorrichtung 1 zur Bestrahlung einer Fläche F, welche im Folgenden anhand der in den 2 bis 4 dargestellten beiden beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, vermeidet die Nachteile dieser in 1 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung 1. Erreicht wird dies insbesondere aufgrund einer verbesserten Effizienz durch eine Reduzierung von Strahlungsverlusten der Ultraviolett-Strahlung UV. Auf diese Weise wird eine Verteilung der Ultraviolett-Strahlung UV auf die definierte Fläche F verbessert. Dadurch sind beispielsweise, abhängig von einer Größe dieser zu bestrahlenden Fläche F, bereits eine oder zwei Strahlungsquellen 2 ausreichend, welche insbesondere als LED, insbesondere als UV-C-LED, ausgebildet sind.
-
Um diese Verbesserungen gegenüber der in 1 gezeigten Ausführungsform zu erreichen, umfasst die Vorrichtung 1 zur Bestrahlung einer Fläche F in den verbesserten Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4 mindestens eine Strahlungsquelle 2, die zur Emission von Ultraviolett-Strahlung UV, insbesondere UV-C-Strahlung, ausgebildet ist, und mindestens einen Reflektor 5 zur gerichteten Abstrahlung der Ultraviolett-Strahlung UV auf die Fläche F. Dabei sind die mindestens eine Strahlungsquelle 2 und der mindestens eine Reflektor 5 in einem evakuierten Gehäuse 6 angeordnet, wobei zumindest eine in Richtung der Fläche F ausgerichtete Gehäusewand 6.1 dieses Gehäuses 6 aus Quarzglas ausgebildet ist und somit eine Strahlungsaustrittsfläche des Gehäuses 6 zum Austritt der Ultraviolett-Strahlung UV in Richtung der zu bestrahlenden Fläche F bildet. Die Vorrichtung 1 ist mit dieser die Strahlungsaustrittsfläche bildenden Gehäusewand 6.1 vorteilhafterweise in einem vorgegebenen Abstand a zur zu bestrahlenden Fläche F angeordnet.
-
In den hier dargestellten beiden Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4 ist dieses evakuierte Gehäuse 6 als eine evakuierte Quarzglasröhre ausgebildet. Alternativ sind auch andere geometrische Formen und Hybrid-Formen für das Gehäuse 6 möglich. Wichtig ist insbesondere, dass das Gehäuse 6 evakuiert ist, d. h. dass ein Vakuum V, insbesondere ein technisches Vakuum V, im Gehäuse 6, d. h. in einem Innenraum des Gehäuses 6, vorliegt, und dass zumindest die in Richtung der Fläche F ausgerichtete Gehäusewand 6.1 dieses Gehäuses 6 aus Quarzglas ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Abdeckscheibe aus Quarzglas, so dass die Strahlungsaustrittsfläche zum Austritt der Ultraviolett-Strahlung UV aus dem Gehäuse 6 in Richtung der zu bestrahlenden Fläche F sichergestellt ist.
-
Der mindestens eine Reflektor 5, welcher im evakuierten Gehäuse 6, d. h. in dessen evakuiertem Innenraum, angeordnet ist, in den hier dargestellten Beispielen in der evakuierten Quarzglasröhre, ist vorteilhafterweise speziell auf die zu bestrahlende Fläche F ausgelegt und bewirkt eine vorgegebene Verteilung der vorhandenen, d. h. von der mindestens einen Strahlungsquelle 2 emittierten, Ultraviolett-Strahlung UV, insbesondere UV-C-Strahlung. In anderen Ausführungsbeispielen können auch mehrere solcher Reflektoren 5 vorgesehen sein und im evakuierten Gehäuse 6 angeordnet sein.
-
Der Reflektor 5 oder der jeweilige Reflektor 5 ist beispielsweise aus Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der jeweilige Reflektor 5 umfasst beispielsweise Freiformflächen und/oder Multispiegel und/oder ist richtungsorientiert und/oder gebogen ausgebildet.
-
Beispielhafte Ausgestaltungen des Reflektors 5 sind für die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele in den 2 bis 4 gezeigt, wobei 3 eine Querschnittdarstellung der Vorrichtung 1 gemäß der Schnittebene III-III in 2 zeigt. In den dargestellten Beispielen ist der Reflektor 5 jeweils in Längsrichtung des Gehäuses 6 in diesem angeordnet, erstreckt sich insbesondere durch den gesamten in Längsrichtung freien Raum, insbesondere Innenraum, des Gehäuses 6 hindurch und ist, wie insbesondere in 3 zu erkennen, insbesondere im Bereich einer weiteren Gehäusewand 6.2 des Gehäuses 6 angeordnet, beispielsweise daran anliegend angeordnet, welche der in Richtung der Fläche F ausgerichteten Gehäusewand 6.1 gegenüberliegt.
-
In den hier dargestellten Beispielen umfasst der Reflektor 5 einen Reflektorgrundkörper 5.1 mit mehreren in verschiedene Richtungen abgewinkelten Reflexionsflächen und zudem mehrere von diesem Reflektorgrundkörper 5.1 ausgehend ausgebildete Reflexionselemente 5.2 mit abgewinkelten Reflexionsflächen.
-
Das Gehäuse 6 ist derart gekapselt, dass das darin ausgebildete Vakuum V, insbesondere das technische Vakuum V, erhalten bleibt, umgangssprachlich also nicht entweichen kann. D. h das Gehäuse 6 ist fluiddicht verschlossen. Dadurch können insbesondere keine Gase, insbesondere keine Umgebungsluft, von außen, insbesondere aus einer äußeren Umgebung, in das Gehäuse 6 eindringen.
-
In den hier dargestellten Beispielen, in welchen das Gehäuse 6 als Quarzglasröhre ausgebildet ist, betrifft dies insbesondere die beiden stirnseitigen Enden der Quarzglasröhre. D. h. Öffnungen an diesen beiden stirnseitigen Enden sind entsprechend fluiddicht gekapselt. Bei der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 weist das als Quarzglasröhre ausgebildete Gehäuse 6 hierfür an dem einen stirnseitigen Ende eine geschlossene Stirnwand 6.3 auf und am anderen stirnseitigen Ende ist ein Verschlusselement 7 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist an beiden stirnseitigen Enden jeweils ein solches Verschlusselement 7 vorgesehen.
-
In der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 weist die Vorrichtung 1 eine Strahlungsquelle 2 auf, die zur Emission von Ultraviolett-Strahlung UV, insbesondere UV-C-Strahlung, ausgebildet ist. Diese Strahlungsquelle 2 ist insbesondere als LED, insbesondere als UV-C-LED, ausgebildet. Die Strahlungsquelle 2 ist in einem der beiden Stirnseitenbereiche des Gehäuses 6, im dargestellten Beispiel somit in einem der beiden stirnseitigen Endbereiche der Quarzglasröhre, angeordnet.
-
In der Ausführungsform gemäß 4 weist die Vorrichtung 1 zwei Strahlungsquellen 2 auf, die jeweils zur Emission von Ultraviolett-Strahlung UV, insbesondere UV-C-Strahlung, ausgebildet sind. Auch hier sind diese Strahlungsquellen 2 jeweils insbesondere als LED, insbesondere als UV-C-LED, ausgebildet. In dieser Ausführungsform gemäß 4 sind diese beiden Strahlungsquellen 2 in jeweils einem der beiden Stirnseitenbereiche des Gehäuses 6, im dargestellten Beispiel somit in jeweils einem der beiden stirnseitigen Endbereiche der Quarzglasröhre, angeordnet. Durch eine derartige Verwendung von zwei Strahlungsquellen 2 für die Vorrichtung 1 kann beispielsweise eine größere Fläche F bestrahlt werden oder eine Bestrahlungsleistung auf einer kleineren zu bestrahlenden Fläche F erhöht werden.
-
Die Strahlungsquelle 2 der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß den 2 und 3 und ebenfalls die jeweilige Strahlungsquelle 2 der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 4 ist mit einer Kühleinheit 8, insbesondere mit einem Kühlkörper, thermisch gekoppelt, um die Strahlungsquelle 2 durch Abführen von Abwärme, welche während eines Betriebs der Vorrichtung 1 entsteht, zu kühlen. Des Weiteren sind hier nicht dargestellte Maßnahmen und/oder Einrichtungen vorgesehen, um mögliche Druckunterschiede, die durch die Abwärme der mindestens einen Strahlungsquelle 2 oder der beiden Strahlungsquellen 2 entstehen, zu regeln, insbesondere auszugleichen.
-
Die insbesondere als Kühlkörper ausgebildete jeweilige Kühleinheit 8 ist in den hier dargestellten Beispielen am Stirnseitenbereich des Gehäuses 6, im dargestellten Beispiel somit am stirnseitigen Endbereich der Quarzglasröhre, angeordnet, in welchem auch die von der jeweiligen Kühleinheit 8 zu kühlende Strahlungsquelle 2 angeordnet ist, und über die Leiterplatte 3, auf der diese Strahlungsquelle 2 angeordnet ist, mit der zu kühlenden Strahlungsquelle 2 thermisch gekoppelt. Elektrische Anschlusskontakte 9 zur elektrischen Energieversorgung der Strahlungsquelle 2 sind dabei von außen durch die als Kühlkörper ausgebildete Kühleinheit 8 zur Leiterplatte 3 hindurchgeführt.
-
Das Verschlusselement 7 zum fluiddichten Verschluss des Gehäuses 6 ist beispielsweise als ein Dichtungselement ausgebildet, welches zwischen einem in das Gehäuse 6 hineinragenden Bereich der als Kühlkörper ausgebildeten Kühleinheit 8 und einer Innenseite des Gehäuses 6 angeordnet ist. Somit bildet das Verschlusselement 7 zusammen mit der als Kühlkörper ausgebildeten Kühleinheit 8 den fluiddichten Verschluss des Gehäuses 6.
-
Die jeweilige als Kühlkörper ausgebildete Kühleinheit 8 weist in den dargestellten Beispielen zudem ein Positionierungselement 10 zur Positionierung der Vorrichtung 1 auf, insbesondere zur Befestigung an einem jeweiligen Verwendungsort, beispielsweise im Fahrzeug. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Positionierungselement 10 oder können die mehreren Positionierungselemente 10 auch an anderen Stellen der Vorrichtung 1 angeordnet sein.
-
Durch diese Lösung, welche anhand der beiden in den 2 bis 4 beispielhaft dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird die Verteilung der Ultraviolett-Strahlung UV auf die zu bestrahlende Fläche F verbessert. Dadurch sind beispielsweise, abhängig von der Größe dieser zu bestrahlenden Fläche F, bereits eine oder zwei, insbesondere als LED ausgebildete, Strahlungsquellen 2 ausreichend.
-
Diese Verbesserung der Verteilung der Ultraviolett-Strahlung UV wird, wie beschrieben, dadurch erreicht, dass der mindestens eine exakt berechnete und ausgelegte Reflektor 5 aus Gründen einer besseren Verteilung der Ultraviolett-Strahlung UV in dem evakuierten Gehäuse 6 eingebettet ist, wobei die in Richtung der Fläche F ausgerichtete Gehäusewand 6.1 dieses Gehäuses 6, welche aus Quarzglas ausgebildet ist, die Strahlungsaustrittsfläche des Gehäuses 6 bildet. In den dargestellten Beispielen ist dieser mindestens eine Reflektor 5 in einem als evakuierte Quarzglasröhre ausgebildeten Gehäuse 6 eingebettet.
-
Durch dieses Einbetten in das evakuierte Gehäuse 6 wird eine verlustarme Verteilung der Ultraviolett-Strahlung UV im Vakuum V des evakuierten Gehäuses 6 ohne Absorption, Extinktion und/oder Streuung erreicht. Absorption, Extinktion und/oder Streuung der Ultraviolett-Strahlung UV erfolgt somit erst nach Verlassen des evakuierten Gehäuses 6, hier der evakuierten Quarzglasröhre, d. h. erst außerhalb dieses evakuierten Gehäuses 6. Ohne das Vakuum V, insbesondere das technische Vakuum V, würde durch Absorption, Extinktion und Streuung eine Strahlungsintensität der Ultraviolett-Strahlung UV stark reduziert werden. Dies wird durch die hier beschriebene Lösung vermieden.
-
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
-
- DE 102015207999 A1 [0002]
