DE102019212340A1

DE102019212340A1 - UV-Lampe zur Desinfektion von Objekten und Luft in einem Raum, Raum enthaltend die UV-Lampe und Verwendung der UV-Lampe

Info

Publication number: DE102019212340A1
Application number: DE102019212340.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Westerhoff
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-02-25
Also published as: EP4017547A1; WO2021032674A1

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine UV-Lampe, die zur Desinfektion eines Raums bereitgestellt wird. Die UV-Lampe enthält einen Lampenkörper, der in mindestens zwei Sektoren unterteilt ist, mindestens einen UV-C-LED-Array in jedem Sektor des Lampenkörpers, Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht, sodass UV-C-Strahlung auf verschiedene Raumbereiche um die UV-Lampe fokussiert wird, eine Kamera, die konfiguriert ist, Bilder der verschiedenen Raumbereiche aufzunehmen und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild in mindestens einem der Raumbereiche ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist.

Description

Es wird eine UV-Lampe zur Desinfektion eines Raums bereitgestellt. Die UV-Lampe enthält einen Lampenkörper, der in mindestens zwei Sektoren unterteilt ist, mindestens einen UV-C-LED-Array in jedem Sektor des Lampenkörpers, Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht, sodass UV-C-Strahlung auf verschiedene Raumbereiche um die UV-Lampe fokussiert wird, eine Kamera, die konfiguriert ist, Bilder der verschiedenen Raumbereiche aufzunehmen und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild in mindestens einem der Raumbereiche ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist. Die UV-Lampe ermöglicht eine gesundheitsschonende, effektive, lang anhaltende, ökonomische und ökologische Desinfektion eines Raumes. Es wird ferner ein Raum mit der UV-Lampe beschrieben und Verwendungen der UV-Lampe vorgeschlagen.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Oberflächen im medizinischen Bereich nahezu ausschließlich mit chemischen Desinfektionsmitteln durch eine Wischdesinfektion zu entkeimen. Dies erfolgt in der Regel im Rahmen der täglichen Reinigung (z.B. von Krankenzimmern) bzw. einer Reinigung, die durch ein bestimmtes Ereignis (z.B. eine Operation in einem Operationsraum oder eine Behandlung in einer Arztpraxis) erforderlich wird. Bei den bekannten Reinigungen werden regelmäßig nicht alle Oberflächen von den Reinigungsmitteln erfasst. Meistens werden lediglich bestimmte Geräte, Tische, Stühle und Betten mit den chemischen Desinfektionsmitteln abgewischt.
Ferner sind im Stand der Technik Roboter bekannt, die autonom durch Krankenzimmer fahren und mittels UV-Strahlung, die durch Quecksilberdampflampen erzeugt wird, Räume in Krankenhäusern desinfizieren. Dies hat mehrere Nachteile. Einerseits enthalten Quecksilberlampen giftiges Quecksilber, welches bei einem Glasbruch in die Umwelt gelangt. Weiterhin erfolgt bei diesen Robotern keine gerichtete Strahlungsabgabe. Das UV-Licht wird in alle Richtungen gleich stark abgegeben. Damit ist zwar eine gute Ausleuchtung des Raums erreichbar, aber gleichzeitig darf sich keine Person im Raum aufhalten, da die UV-Strahlung die Körperzellen der Person (v.a. Augen und Haut der Person) schädigen würde. Beispielsweise kann die eingesetzte UV-C-Strahlung (λ > 230 nm) eine Erythembildung auf ungeschützter Haut bewirken. Daher sind die mit dem Roboter zu bestrahlenden Räume vor Beginn der Bestrahlung zu räumen, d.h. ein Aufenthalt eines Menschen und/oder Tieres in diesem Raum während der Desinfektion über den Roboter ist mit erheblichen Gesundheitsrisiken für den Menschen und/oder das Tier verbunden. Dies schränkt die Nutzungszeiten der Räume erheblich ein, denn diese sind für Menschen und Tiere nur dann betretbar, wenn der Roboter gerade keine Desinfektion vornimmt.
Ausgehend hiervon war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine UV-Lampe bereitzustellen, die nicht nur eine effektive, lang anhaltende und ökologische Desinfektion eines Raumes ermöglicht, sondern auch eine gesundheitsschonendere und ökonomischere Desinfektion eines Raumes möglich macht. Insbesondere sollte die UV-C-Strahlungsgefahr für Menschen und/oder Tiere reduziert werden und eine Nutzung eines Raums durch Menschen und/oder Tiere auch während einer Desinfektion des Raums ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die UV-Lampe mit den Merkmalen von Anspruch 1, den Raum mit den Merkmalen von Anspruch 14 und die Verwendung mit den Merkmalen von Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird eine UV-Lampe zur Desinfektion von Objekten und Luft in einem Raum bereitgestellt, enthaltend

a) einen Lampenkörper, der in Sektoren unterteilt ist, wobei der Lampenkörper in mindestens einen ersten Sektor und mindestens einen zweiten Sektor unterteilt ist;
b) UV-C-LED-Arrays zur Abtötung von Keimen, wobei mindestens ein erstes UV-C-LED-Array in dem ersten Sektor des Lampenkörpers angeordnet ist und mindestens ein zweiter UV-C-LED-Array in dem zweiten Sektor des Lampenkörpers angeordnet ist;
c) Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht, wobei eine erste Linse dergestalt auf dem ersten UV-C-LED-Array angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung auf einen ersten Raumbereich fokussiert und eine zweite Linse dergestalt auf dem zweiten UV-C-LED-Array angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung auf einen zweiten Raumbereich fokussiert, wobei der erste und zweite Raumbereich verschieden sind (insbesondere der erste und zweite Raumbereich aneinander angrenzt und/oder sich der erste und zweite Raumbereich nicht überlappen);
d) eine Kamera, die konfiguriert ist, Bilder zumindest im ersten und zweiten Raumbereich aufzunehmen;
e) eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild im ersten und/oder zweiten Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist;

Die Steuereinheit kann ferner konfiguriert sein, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch den mindestens einen ersten UV-C-LED-Array zu starten, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass kein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im mindestens einen ersten Raumbereich abgebildet ist, und eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch den mindestens einen zweiten UV-C-LED-Array zu starten, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im mindestens einen zweiten Raumbereich abgebildet ist. Diese Konfiguration der Steuereinheit kann entsprechend auch für weitere UV-C-LED-Arrays gelten, welche die UV-Lampe aufweist. Zudem kann die Steuereinheit ferner konfiguriert sein, diese Konfiguration (d.h. das Anschalten der UV-C-LED-Arrays) erst nach einem bestimmten Signal zu starten, wobei es sich bei dem Signal um ein Signal einer Anschaltvorrichtung der UV-Lampe (z.B. einem Anschaltknopf an der UV-Lampe oder einem Anschaltknopf an einer Fernbedienung der UV-Lampe) und/oder um ein Signal einer Zeitschaltuhr der UV-Lampe handeln kann.
In einem Betrieb der UV-Lampe sind bevorzugt alle UV-C-LED-Arrays aktiv und bewirken eine Desinfektion der Raumbereiche, in die sie strahlen. Wird ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen (z.B. eine Person) und/oder Objekt detektiert, so werden diejenigen UV-C-LED-Arrays abgeschaltet, die in Raumbereiche strahlen, in denen sich die Person und/oder Objekt, welches nicht bestrahlt werden darf, befindet. Da UV-C-LEDs sehr schnell schaltbar sind, kann deren Anschaltung und Abschaltung sehr schnell geschehen, sodass die Unterbrechungszeiten für die Desinfektion in diesen Bereichen sehr kurz gehalten werden kann und eine Gefahr für ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt minimiert ist. Dieser Vorteil wäre beispielsweise nicht erreichbar, wenn anstelle von UV-C-LEDs Quecksilberdampflampen eingesetzt werden würden, da Quecksilberdampflampen deutlich langsamer schalten und auch nach dem Ausschalten noch eine gewisse Zeit UV-C-Strahlung abstrahlen.
Die erfindungsgemäße UV-Lampe hat den Vorteil, dass der Einsatz chemischer Desinfektionsmittel mit all Ihren Nebenwirkungen und Verbrauchskosten verringert werden kann und eine großflächige und zügige Desinfektion eines Raumes möglich wird. Auch multiresistente Erreger können effektiv inaktiviert werden. Durch die Möglichkeit sehr langer Bestrahlungszeiten ohne Gefahr für nicht zu bestrahlende Lebewesen und Objekte, kann die Bildung von Biofilmen auf Oberflächen von Gegenständen im Raum verhindert werden.
Da durch die UV-Lampe auch Luft durchstrahlt wird, können nicht nur die Oberflächen von Gegenständen (Objekten) in einem Raum desinfiziert werden, sondern auch Keime abgetötet werden, die sich (noch) in der Luft des Raumes befinden. Folglich ist die Desinfektion über die erfindungsgemäße UV-Lampe dauerhafter als über eine einfache Wischdesinfektion. Bei einer Wischdesinfektion kann ja prinzipiell bereits kurze Zeit nach der vorgenommenen Desinfektion ein Keim aus der Luft auf die desinfizierte Oberfläche (z.B. über Gravitationskraft und/oder Luftzug) gelangen, wodurch die Oberfläche nicht mehr keimfrei ist. Der keimfreie Zustand kann mithilfe der erfindungsgemäßen UV-Lampe länger aufrecht erhalten werden.
Zusätzlich weist die erfindungsgemäße UV-Lampe den Vorteil auf, dass die Desinfektion eines Raumes ökologischer und mit einer geringeren Gefahr für die Gesundheit von Menschen und Tieren vorgenommen werden kann als mithilfe von chemischen Desinfektionsmitteln. Anders als bei einer Desinfektion mit chemischen Desinfektionsmitteln gelangen keine gesundheitsgefährdende Substanzen (z.B. Alkohole, Triclosan, polycyclische Moschusverbindungen usw.) in die Umwelt. Zudem werden durch die erfindungsgemäße UV-Lampe nicht zu bestrahlende Lebewesens (z.B. Menschen und/oder Tiere) vor einer unerwünschten Bestrahlung mit UV-C-Strahlung geschützt und somit kann eine strahlungsbedingte Gefährdung ihrer Gesundheit verhindert werden.
Die UV-Lampe kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Lampenkörper in mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei, weiterhin bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens sechs, ganz besonders bevorzugt mindestens acht, insbesondere mindestens zehn, weitere Sektoren unterteilt ist, wobei in jedem weiteren Sektor ein weiteres UV-C-LED-Array zur Abtötung von Keimen angeordnet ist und bevorzugt auf jedem weiteren UV-LED-Array dergestalt eine Linse zur Fokussierung von UV-C-Licht angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung jeweils auf einen bestimmten weiteren Raumbereich fokussiert, wobei die jeweiligen weiteren Raumbereiche verschieden sind. Insbesondere grenzen die jeweiligen Raumbereiche aneinander an und/oder die jeweiligen Raumbereiche überlappen sich nicht. Der Vorteil an dieser Ausgestaltungsform ist, dass durch die weiteren Sektoren mit jeweils einem UV-C-LED-Array die UV-Lampe einen bestimmten Raum in mehrere Raumbereiche aufteilen kann, d.h. eine feinere Einteilung des Raums erfolgt. Folglich kann der Raumbereich, der zu einem bestimmten Zeitpunkt ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt aufweist, exakter definiert werden, wodurch ein größerer Raumbereich um das besagte Lebewesen und/oder Objekt herum beleuchtet werden kann und die räumliche Desinfektionswirkung bei Anwesenheit von besagtem Lebewesen und/oder Objekt erhöht ist.
Die Kamera der UV-Lampe kann ferner konfiguriert sein, Bilder in den jeweiligen weiteren Raumbereichen (d.h. den Raumbereichen zusätzlich zum ersten und zweiten Raumbereich) aufzunehmen und die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild in mindestens einem der jeweiligen weiteren Raumbereiche ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist, und die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch mindestens einen der weiteren UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im Raumbereich abgebildet ist, der durch den mindestens einen weiteren UV-C-LED-Array bestrahlt wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform entspricht dem oben genannten Vorteil in Bezug auf den Lampenkörper, der weitere Sektoren enthält, d.h. mehr als zwei Sektoren aufweist.
Der mindestens eine erste Sektor und/oder mindestens eine zweite Sektor des Lampenkörpers, optional auch weitere Sektoren des Lampenkörpers, können um eine Zentralachse des Lampenkörpers symmetrisch angeordnet sein, bevorzugt rotationssymmetrisch angeordnet sein. Der Vorteil an der symmetrischen Anordnung ist, dass bei einer minimalen Anzahl an Sektoren des Lampenkörpers ein maximal großer Raumbereich mit der UV-Lampe durchstrahlt werden kann, wobei die einzelnen durchstrahlten Raumbereiche gleich groß sein können. Folglich kann der Raumbereich, der zu einem bestimmten Zeitpunkt ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt aufweist, bei einer minimalen Komplexität der UV-Lampe möglichst exakt definiert werden, wodurch ein größerer Raumbereich um das besagte Lebewesen und/oder Objekt herum beleuchtet werden kann und die räumliche Desinfektionswirkung bei Anwesenheit von besagtem Lebewesen und/oder Objekt erhöht ist.
Der erste und/oder zweite UV-C-LED-Array, optional weitere UV-C-LED-Arrays, können mindestens zwei UV-C-LEDs, bevorzugt mindestens vier UV-C-LEDs, besonders bevorzugt mindestens zehn UV-C-LEDs, insbesondere mindestens 20 UV-C-LEDs pro Array, aufweisen, wobei sich eine von dem UV-C-LED-Array abgebbare UV-C-Strahlungsdosis bevorzugt auf die einzelnen UV-C-LEDs eines UV-C-LED-Arrays verteilt. Der Vorteil an mehreren UV-C-LEDs pro Array ist, dass der Abstrahlwinkel des gesamten Arrays kleiner ist als bei einer einzelnen UV-C-LED, was höhere Lichtintensitäten im Randbereich eines Raumes bewirkt, der mit der UV-Lampe bestrahlt wird.
Der mindestens eine erste und/oder mindestens eine zweite UV-C-LED-Array, optional weitere UV-C-LED-Arrays der UV-Lampe, können konfiguriert sein, Licht mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 100 bis 280 nm, bevorzugt 150 bis 275 nm, besonders bevorzugt 200 bis 270 nm, ganz besonders bevorzugt 220 bis 265 nm, insbesondere 240 bis 265 nm, zu emittieren. Der Vorteil an einem UV-C-LED-Array mit einem Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge im Bereich von 240 nm bis 280 nm ist, dass kein bzw. kaum Ozon in der bestrahlten Luft erzeugt wird. Der Vorteil an einer Wellenlänge im Bereich von 240 nm bis 265 nm ist, dass zudem kaum eine Absorption der UV-Strahlung durch Proteine erfolgt, die sich auf einer zu desinfizierenden Oberfläche befinden können.
Der mindestens eine erste und/oder mindestens eine zweite UV-C-LED-Array, optional weitere UV-C-LED-Arrays der UV-Lampe, können konfiguriert sein, Licht mit einer Bestrahlungsstärke im Bereich von 0,01 bis 10 W/m², bevorzugt 0,05 bis 5 W/m², besonders bevorzugt 0,25 bis 3 W/m², insbesondere 1 bis 2 W/m², zu emittieren. Der Vorteil an einer hohen Bestrahlungsstärke ist, dass auch UV-resistentere Keime (wie z.B. Schimmelpilze) zuverlässig innerhalb kurzer Bestrahlungszeiten abgetötet werden können. Der Vorteil an einer geringeren Bestrahlungsstärke ist, dass eine mögliche Streustrahlung in Raumbereiche, die nicht bestrahlt werden, in der sich aber nicht zu bestrahlende Lebewesen bzw. Objekte befinden, keinen Einfluss auf die Gesundheit besagter Lebewesen oder den Zustand besagter Objekte ausübt. Das Optimum der Bestrahlungsstärke liegt also zwischen diesen beiden Extremen.
Die Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht enthalten bevorzugt ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Quarzglas, Kunststoff und Kombinationen hiervon. Bevorzugt ist das Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarzglas, Silikon und Kombinationen hiervon. Insbesondere ist das Material Quarzglas.
Die Kamera der erfindungsgemäßen UV-Lampe kann einen Öffnungswinkel von mindestens 100°, bevorzugt mindestens 120°, besonders bevorzugt mindestens 140°, ganz besonders bevorzugt mindestens 160°, insbesondere 180°, aufweisen. Der Vorteil an großen Öffnungswinkeln ist, dass die Kamera auch bei einer Anbringung an einer Decke eines niedrigen Raumes einen maximal großen Raumbereich erfassen kann und somit die Kamera auch für solche Räume zuverlässig die Anwesenheit eines nicht zu bestrahlenden Lebewesens und/oder Objekts in einem bestimmten Raumbereich erfassen kann.
Die Kamera kann ein Fischauge-Objektiv aufweisen. Vorteil hierbei ist der große Öffnungswinkel dieser Objektive und dass sie kostengünstiger sind als Weitwinkel-Objektive, sodass die UV-Lampe kostengünstiger bereitgestellt werden kann als mit einem Weitwinkel-Objektiv.
Ferner kann die Kamera eine Lichtempfindlichkeit gegenüber Licht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sichtbarem Licht, Infrarot-Licht und Kombinationen hiervon, aufweisen. Bevorzugt weist die Kamera eine Lichtempfindlichkeit für sichtbares Licht und Infrarot-Licht (insbesondere Nah-Infrarot-Licht) auf. Der Vorteil an einer Lichtempfindlichkeit für Infrarot-Licht ist, dass die Kamera auch in für das menschliche Auge sehr dunklen Räumen Informationen bezüglich eines nicht zu bestrahlendes Lebewesens und/oder Objekts in bestimmten Raumbereichen des dunklen Raums erfassen (d.h. aufzeichnen) kann und diese Informationen an die Steuereinheit zur Bewertung weiterleiten kann. Kurz gesagt kann die UV-Lampe auch in für das menschliche Auge sehr dunklen Räumen zuverlässig und sicher die Abstrahlung von UV-C-LED-Arrays stoppen, die in einen Raumbereich abstrahlen, in dem sich (gerade) ein nicht zu bestrahlendes Lebewesens und/oder Objekt befindet.
Die Kamera kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus CCD-Kamera, CMOS-Kameras und Kombinationen hiervon.
Die Steuereinheit der UV-Lampe kann ferner konfiguriert sein, die Bewertung mithilfe einer Bilderkennungssoftware vorzunehmen. Eine solche Bilderkennungssoftware erleichtert die Auswertung, ob in einem bestimmten Raumbereich eines Raumes tatsächlich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesensund/oder Objekt vorhanden ist.
Zudem kann die Steuereinheit der UV-Lampe ferner konfiguriert sein, die eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch einen UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass in dem Raumbereich, der von besagtem UV-C-LED-Array bestrahlt wird, bereits eine Dosis im Bereich von 2 bis 1000 mJ/cm², bevorzugt 10 bis 800 mJ/cm², besonders bevorzugt 50 bis 600 mJ/cm², insbesondere 200 bis 400 mJ/cm², abgestrahlt wurde. Der Vorteil an dieser Ausgestaltungsform ist, dass die UV-Lampe nicht mehr Strahlung in einen Raumbereich eines Raums einstrahlt als nötig ist, um in diesem Raumbereich alle Keime abzutöten. Daraus ergibt sich, dass der Energieverbrauch und die Strahlenbelastung auf zu bestrahlende Objekte des Raums nur so hoch wie nötig ist.
Die UV-Lampe kann (in jedem Sektor des Lampenkörpers) mindestens einen Nah-Infrarot-Sensor enthalten, der auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, basierend auf einem Infrarotsignal des jeweiligen Nah-Infrarot-Sensors eine Bewertung vorzunehmen, ob im jeweiligen Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist. Der Vorteil an dem Vorhandensein des Nah-Infrarot-Sensors ist, dass über eine einfache Sensorik die Gegenwart eines nicht zu bestrahlenden Lebewesens in einem bestimmten Raumbereich auch in Räumen detektiert werden kann, die für das menschliche Auge sehr dunkel sind und bei welchen die Kamera der erfindungsgemäßen UV-Lampe an ihrer Detektionsgrenzen kommt. Folglich können auch in solchen, sehr dunklen Räumen UV-C-LED-Arrays, die in einen Raumbereich abstrahlen, in dem sich mindestens ein nicht zu bestrahlenden Lebewesens befindet, schnell und zuverlässig gestoppt werden.
Die UV-Lampe kann zudem (in jedem Sektor des Lampenkörpers) mindestens einen pyroelektrischen Sensor (PIR-Sensor) enthalten, der auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, basierend auf einem Signal des jeweiligen pyroelektrischen Sensors eine Bewertung vorzunehmen, ob im jeweiligen Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist. Der pyroelektrische Sensor hat die gleichen Vorteile wie der Nah-Infrarot-Sensor, ist jedoch noch sensitiver in für das menschliche Auge absolut dunklen Räumen, da er auch sehr langwellige Infrarotstrahlung, nämlich Wärmestrahlung, erfassen kann. Dadurch kann ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen mit einer Köpertemperatur von 37°C zuverlässig erkannt werden, solange die Temperatur des Raumes nicht so hoch ist, dass sie im Bereich der Körpertemperatur des Lebewesens liegt oder sogar höher ist. Für die meisten Räume, in denen sich Menschen und/oder Tiere aufhalten, sollte die Raumtemperatur unter 37 °C liegen, sodass der pyroelektrische Sensor hier vorteilhaft ist.
Ferner kann die UV-Lampe (in jedem Sektor des Lampenkörpers) mindestens eine Nah-Infrarot-LED enthalten, die auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, die Nah-Infrarot-LED, bevorzugt alle Nah-Infrarot-LEDs, einzuschalten, wenn die IR-Lichtverhältnisse für eine Detektion von IR-Licht über die Kamera der UV-Lampe (optional über einen Nah-Infrarot-Sensor und/oder einen pyroelektrischen Sensor der UV-Lampe) zu schwach sind. Die UV-Lampe mit Nah-Infrarot-LED hat den Vorteil, dass die „Szenerie“ auch im Dunklen erleuchtet mit IR-Licht erleuchtet wird und das reflektierte IR-Licht von der Kamera erfasst werden kann. Die Detektionssensitivität und Detektionsgenauigkeit im Dunkeln ist somit deutlich gesteigert, da die UV-Lampe ihre eigene IR-Lichtquelle aufweist.
Die Steuereinheit kann ferner konfiguriert sein, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch einen UV-C-LED-Array zu stoppen, falls Steuereinheit basierend auf einem Signal des Nah-Infrarot-Sensors und/oder pyroelektrischen Sensors zum Ergebnis kommt, dass in dem Raumbereich, der von besagtem UV-C-LED-Array bestrahlt wird ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist. Diese Konfiguration der Steuereinheit erzielt eine erhöhte Abschaltsicherheit der UV-Lampe in für das menschliche Auge dunklen bis sehr dunklen Räumen.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform enthält die UV-Lampe in jedem Sektor des Lampenkörpers eine VIS-LED. Hierbei kann die Steuereinheit ferner konfiguriert sein, falls die UV-C-LED-Array in dem jeweiligen Sektor des Lampenkörpers im Betrieb ist und UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein grünes Licht. Zudem kann die Steuereinheit ferner konfiguriert sein, falls die UV-C-LED-Array in dem jeweiligen Sektor des Lampenkörpers nicht im Betrieb ist und kein UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine nicht erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein rotes Licht. Es ist auch möglich, dass die UV-C-LED ferner konfiguriert ist, falls die UV-C-LED-Array in dem jeweiligen Sektor des Lampenkörpers im Betrieb ist und kein UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine fehlerhaft nicht erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein blinkendes rotes Licht. Die Überwachung des Funktionszustands der einzelnen UV-C-LED-Arrays kann elektronisch erfolgen. Der Vorteil der VIS-LEDs und der entsprechenden Konfiguration der UV-Lampe ist, dass einem Benutzer der UV-Lampe in dem Raum, in dem sich die UV-Lampe befindet, optisch sichtbare Informationen gegeben werden, ob die Lampe funktioniert oder nicht. Dies kann dem Benutzer mehr Sicherheit geben, denn er erhält eine für ihn sichtbare Visualisierung, ob ein bestimmter UV-C-LED-Array der UV-Lampe gerade für ihn unsichtbares und gesundheitsschädliches UV-C-Licht aussendet.
Die UV-Lampe kann eine Speichereinheit zur Speicherung von Daten enthalten, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, für jeden einzelnen UV-LED-Array der UV-Lampe eine Stoppdauer während des Betriebs zu erfassen und bevorzugt je nach Länge der Stoppdauer die Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des jeweiligen UV-LED-Array nach einem Ende der Stoppdauer zu erhöhen. Vorteil hierbei ist, dass die Stoppdauer, d.h. die Unterbrechungszeiten einzelner UV-C-LED-Arrays intern von der UV-Lampe erfasst wird. Folglich „merkt“ sich die UV-Lampe, welche UV-Dosis sie bereits in einen bestimmten Raumbereich appliziert hat und kann somit durch eine Stoppzeit bewirkte Ausfälle in der applizierten Dosis kompensieren, indem die nach der Stoppzeit applizierte Dosis entsprechend erhöht wird, um bei allen UV-C-LED-Arrays auf eine gleiche Gesamtdosis zu kommen. Beispielsweise kann die Steuereinheit der UV-Lampe die Bestrahlungsstärke von UV-C-LEDs, die während der Desinfektion eines Raums temporär inaktiviert waren, entsprechend der Dauer ihrer Inaktivierung erhöhen, sodass nach einer bestimmten Bestrahlungszeit alle UV-C-LEDs der UV-Lampe die gleiche Dosis abgestrahlt haben.
Die UV-Lampe kann in eine andere Lampe, beispielsweise eine VIS-Lampe (d.h. eine Lampe, die dazu geeignet ist, Licht im sichtbaren Bereich abzustrahlen) integriert sein. Die Energiezufuhr kann separat von der anderen Lampe sein.
Es wird ferner ein Raum bereitgestellt, der die erfindungsgemäße UV-Lampe enthält. Die erfindungsgemäße UV-Lampe ist bevorzugt an der Decke des Raumes angebracht, besonders bevorzugt im wesentlichen in der geometrischen Mitte der Decke des Raumes angebracht. Es können auch mehrere erfindungsgemäße UV-Lampen in dem Raum vorhanden sein, bevorzugt an der Decke des Raums angebracht sein. Dies ermöglicht gerade bei großen Räumen um eine bessere Flächenabdeckung. Bei dem Raum kann es sich um einen medizinischen Raum, Sterilraum und/oder Raum handeln, in dem Lebensmittel verarbeitet werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Raum um den Raum eines Krankenhauses, Raum eines Krankenwagens, Raum eines Rettungswagens, Raum einer Arztpraxis, einen Computerchipherstellungsraum und/oder einen Schlachtraum.
Es wird zudem die Verwendung der erfindungsgemäßen UV-Lampe Desinfektion von Objekten in einem Raum vorgeschlagen, bevorzugt von Objekten in einem medizinischen Raum, Sterilraum und/oder einem Raum, in dem Lebensmittel verarbeitet werden, besonders bevorzugt in einem Raum eines Krankenhauses, einem Raum eines Krankenwagens, einem Raum eines Rettungswagens, einem Raum einer Arztpraxis, einem Computerchipherstellungsraum und/oder einem Schlachtraum.
Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier dargestellten, spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen UV-Lampe in der Seitenansicht. Der Lampenkörper 1 der dargestellten UV-Lampe ist hier achsensymmetrisch um eine Zentralachse Z des Lampenkörpers in 12 Sektoren 2, 2' unterteilt. Jeder der 12 Sektoren 2, 2' enthält einen UV-C-LED-Array 3, 3' zur Abtötung von Keimen. Auf den jeweiligen UV-C-LED-Arrays 3, 3' sind jeweils Linsen 4, 4' (hier: Quarzglaslinsen) zur Fokussierung von UV-C-Licht angeordnet, wobei die Linsen so angeordnet sind, dass sie die UV-C-Strahlung des jeweiligen UV-C-LED-Arrays 3, 3' auf einen bestimmten Raumbereich (d.h. hier insgesamt 12 Raumbereiche) fokussieren. Die jeweiligen Raumbereiche sind verschieden, grenzen aneinander an und überlappen sich nicht, d.h. jeder einzelne Raumbereich deckt einen Raumwinkel von 30° ab, sodass die einzelnen Sektoren 2, 2' der UV-Lampe insgesamt einen Raumbereich von 360° abdecken. Ferner weist die UV-Lampe eine Kamera 5 auf (hier: eine Kamera mit Fisheye-Objektiv, das einen Öffnungswinkel von 180° hat). Die Kamera 5 ist konfiguriert, Bilder in den jeweiligen Raumbereichen aufzunehmen. Diese Variante der UV-Lampe weist ferner einen Ring 6 auf, der in jedem Sektor der UV-Lampe mit mindestens einer Nah-IR-LED (nicht dargestellt) ausgestattet ist. Die Nah-Infrarot-LEDs sorgen dafür, dass durch zusätzliche Ausleuchtung mit IR-Licht auch in dunklen Räumen, bei denen die Kamera 5 an ihre Detektionsgrenze gerät, eine zuverlässige Erfassung von nicht zu bestrahlenden Lebewesen und/oder Objekten erfolgen kann. Die Kameraerfassung ist in dieser Ausgestaltungsform zusätzlich durch je einen PIR-Bewegungssensor pro Sektor ergänzt, die sich ebenfalls in Ring 6 befinden.
2 zeigt eine schematische Zeichnung der gleichen UV-Lampe wie in 1, nur in einer um 90° entlang der Zentralachse Z des Lampenkörpers gedrehten Darstellung, also in einer Darstellung von der Seite auf die UV-Lampe.
Bezugszeichenliste

1:: Lampenkörper;
2, 2':: Sektor des Lampenkörpers;
3, 3':: UV-C-LED-Array;
4, 4':: Linse zur Fokussierung von UV-C-Licht;
5:: Kamera, die konfiguriert ist, Bilder aufzunehmen;
6:: Ring, der Nah-Infrarot-LEDs und/oder PIR-Sensoren aufweist;
Z:: Zentralachse des Lampenkörpers.

Claims

UV-Lampe zur Desinfektion von Objekten und Luft in einem Raum, enthaltend a) einen Lampenkörper, der in Sektoren unterteilt ist, wobei der Lampenkörper in mindestens einen ersten Sektor und mindestens einen zweiten Sektor unterteilt ist; b) UV-C-LED-Arrays zur Abtötung von Keimen, wobei mindestens ein erstes UV-C-LED-Array in dem ersten Sektor des Lampenkörpers angeordnet ist und mindestens ein zweiter UV-C-LED-Array in dem zweiten Sektor des Lampenkörpers angeordnet ist; c) Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht, wobei eine erste Linse dergestalt auf dem ersten UV-C-LED-Array angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung auf einen ersten Raumbereich fokussiert und eine zweite Linse dergestalt auf dem zweiten UV-C-LED-Array angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung auf einen zweiten Raumbereich fokussiert, wobei der erste und zweite Raumbereich verschieden sind, insbesondere der erste und zweite Raumbereich aneinander angrenzt und/oder sich der erste und zweite Raumbereich nicht überlappen; d) eine Kamera, die konfiguriert ist, Bilder zumindest im ersten und zweiten Raumbereich aufzunehmen; e) eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild im ersten und/oder zweiten Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit konfiguriert ist, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch den mindestens einen ersten UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im mindestens einen ersten Raumbereich abgebildet ist, und eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch den mindestens einen zweiten UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im mindestens einen zweiten Raumbereich abgebildet ist.
UV-Lampe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkörper in mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei, weiterhin bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens sechs, ganz besonders bevorzugt mindestens acht, insbesondere mindestens zehn, weitere Sektoren unterteilt ist, wobei in jedem weiteren Sektor ein weiteres UV-C-LED-Array zur Abtötung von Keimen angeordnet ist und bevorzugt auf jedem weiteren UV-LED-Array dergestalt eine Linse zur Fokussierung von UV-C-Licht angeordnet ist, dass sie die UV-C-Strahlung jeweils auf einen bestimmten weiteren Raumbereich fokussiert, wobei die jeweiligen weiteren Raumbereiche verschieden sind, insbesondere die jeweiligen Raumbereiche aneinander angrenzen und/oder sich die jeweiligen Raumbereiche nicht überlappen.
UV-Lampe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera ferner konfiguriert ist, Bilder in den jeweiligen weiteren Raumbereichen aufzunehmen und die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, eine Bewertung vorzunehmen, ob auf mindestens einem von der Kamera aufgenommenen Bild in mindestens einem der jeweiligen weiteren Raumbereiche ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt abgebildet ist, und die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch mindestens einen der weiteren UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Bewertung der Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt im Raumbereich abgebildet ist, der durch den mindestens einen weiteren UV-C-LED-Array bestrahlt wird.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Sektor und/oder mindestens eine zweite Sektor des Lampenkörpers, optional auch weitere Sektoren des Lampenkörpers, um eine Zentralachse des Lampenkörpers symmetrisch angeordnet sind, bevorzugt rotationssymmetrisch angeordnet sind.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite UV-C-LED-Array, optional weitere UV-C-LED-Arrays, mindestens zwei UV-C-LEDs, bevorzugt mindestens vier UV-C-LEDs, besonders bevorzugt mindestens zehn UV-C-LEDs, insbesondere mindestens 20 UV-C-LEDs pro Array, aufweisen, wobei sich eine von dem UV-C-LED-Array abgebbare UV-C-Strahlungsdosis bevorzugt auf die einzelnen UV-C-LEDs eines UV-C-LED-Arrays verteilt.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste und/oder mindestens eine zweite UV-C-LED-Array, optional weitere UV-C-LED-Arrays der UV-Lampe, konfiguriert sind i) Licht mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 100 bis 280 nm, bevorzugt 150 bis 275 nm, besonders bevorzugt 200 bis 270 nm, ganz besonders bevorzugt 220 bis 265 nm, insbesondere 240 bis 265 nm, zu emittieren; und/oder ii) Licht mit einer Bestrahlungsstärke im Bereich von 0,01 bis 10 W/m², bevorzugt 0,05 bis 5 W/m², besonders bevorzugt 0,25 bis 3 W/m², insbesondere 1 bis 2 W/m², zu emittieren.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen zur Fokussierung von UV-C-Licht ein Material enthalten oder daraus bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Quarzglas, Kunststoff und Kombinationen hiervon, wobei das Material besonders bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Quarzglas, Silikon und Kombinationen hiervon, wobei das Material insbesondere Quarzglas ist.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera i) einen Öffnungswinkel von mindestens 100°, bevorzugt mindestens 120°, besonders bevorzugt mindestens 140°, ganz besonders bevorzugt mindestens 160°, insbesondere 180°, aufweist; und/oder ii) ein Fischauge-Objektiv aufweist; iii) eine Lichtempfindlichkeit gegenüber Licht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sichtbarem Licht, Infrarot-Licht und Kombinationen hiervon, aufweist, bevorzugt eine Lichtempfindlichkeit für sichtbares Licht und Nah-Infrarot-Licht aufweist; und/oder iv) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus CCD-Kamera, CMOS-Kameras und Kombinationen hiervon.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, i) die Bewertung mithilfe einer Bilderkennungssoftware vorzunehmen; und/oder ii) eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch einen UV-C-LED-Array zu starten, falls Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass in dem Raumbereich, der von besagtem UV-C-LED-Array bestrahlt wird, ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt nicht mehr vorhanden ist; und/oder iii) eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch einen UV-C-LED-Array zu stoppen, falls die Steuereinheit zum Ergebnis kommt, dass in dem Raumbereich, der von besagtem UV-C-LED-Array bestrahlt wird, bereits eine Dosis im Bereich von 2 bis 1000 mJ/cm², bevorzugt 10 bis 800 mJ/cm², besonders bevorzugt 50 bis 600 mJ/cm², insbesondere 200 bis 400 mJ/cm², abgestrahlt wurde.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe in jedem Sektor des Lampenkörpers mindestens i) einen Nah-Infrarot-Sensor enthält, der auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, basierend auf einem Infrarotsignal des jeweiligen Nah-Infrarot-Sensors eine Bewertung vorzunehmen, ob im jeweiligen Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist; und/oder ii) einen pyroelektrischen Sensor enthält, der auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, basierend auf einem Signal des jeweiligen pyroelektrischen Sensors eine Bewertung vorzunehmen, ob im jeweiligen Raumbereich ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist; und/oder iii) eine Nah-Infrarot-LED enthält, die auf den Raumbereich gerichtet ist, der von dem UV-C-LED-Array des jeweiligen Sektors bestrahlt wird, wobei die Steuereinheit bevorzugt ferner konfiguriert ist, die Nah-Infrarot-LED, bevorzugt alle Nah-Infrarot-LEDs, einzuschalten, wenn die IR-Lichtverhältnisse für eine Detektion von IR-Licht über die Kamera zu schwach sind.
UV-Lampe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, eine Abstrahlung von UV-C-Licht durch einen UV-C-LED-Array zu stoppen, falls Steuereinheit basierend auf einem Signal des Nah-Infrarot-Sensors und/oder pyroelektrischen Sensors zum Ergebnis kommt, dass in dem Raumbereich, der von besagtem UV-C-LED-Array bestrahlt wird ein nicht zu bestrahlendes Lebewesen und/oder Objekt vorhanden ist.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe in jedem Sektor des Lampenkörpers eine VIS-LED enthält, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, falls die UV-C-LED-Array in dem jeweiligen Sektor des Lampenkörpers i) im Betrieb ist und UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein grünes Licht und/oder ii) nicht im Betrieb ist und kein UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine nicht erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein rotes Licht; und/oder iii) im Betrieb ist und kein UV-C-Licht aussendet, ein optisches Signal für eine fehlerhaft nicht erfolgende Desinfektion auszugeben, beispielsweise ein blinkendes rotes Licht.
UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe eine Speichereinheit zur Speicherung von Daten enthält, wobei die Steuereinheit ferner konfiguriert ist, für jeden einzelnen UV-LED-Array der UV-Lampe eine Stoppdauer während des Betriebs zu erfassen und bevorzugt je nach Länge der Stoppdauer die Bestrahlungsdauer und/oder Bestrahlungsintensität des jeweiligen UV-LED-Array nach einem Ende der Stoppdauer zu erhöhen.
Raum, bevorzugt medizinischer Raum, Sterilraum und/oder Raum, in dem Lebensmittel verarbeitet werden, besonders bevorzugt Raum eines Krankenhauses, Raum eines Krankenwagens, Raum eines Rettungswagens, Raum einer Arztpraxis, Computerchipherstellungsraum und/oder Schlachtraum, enthaltend eine UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die UV-Lampe bevorzugt an der Decke des Raumes angebracht ist, besonders bevorzugt im wesentlichen in der geometrischen Mitte der Decke des Raumes.
Verwendung der UV-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Desinfektion von Objekten in einem Raum, bevorzugt Objekten in einem medizinischen Raum, Sterilraum und/oder einem Raum, in dem Lebensmittel verarbeitet werden, besonders bevorzugt in einem Raum eines Krankenhauses, einem Raum eines Krankenwagens, einem Raum eines Rettungswagens, einem Raum einer Arztpraxis, einem Computerchipherstellungsraum und/oder einem Schlachtraum.