-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren, die es ermöglichen, UV-Strahlung emittierende Leuchten mit erhöhter Sicherheit zu betreiben, wobei in den durch die UV-Strahlung dekontaminierten Räumen gleichzeitig Personen anwesend sein können.
-
Nicht erst seit der weltweiten Corona-Pandemie ist die gesundheitliche Bedeutung von Hygienemaßnahmen in Räumen bekannt, insbesondere dort, wo eine Vielzahl von Personen zusammenarbeitet und/oder ein- und ausgeht. Dabei wurden bereits verschiedene Systeme zur Desinfektion von Raumluftmit UV-Strahlung vorgeschlagen.
-
Zweckmäßige keimtötende Strahlung ist UV-Strahlung. Eine geeignete Strahlungsquelle ist daher eine große Leuchte, die UV-Strahlung abgibt, die etwa im Wellenlängenbereich von 100 bis 400nm liegt. Innerhalb der UV-Strahlung nimmt die keimtötende Wirkung von UV-A über UV-B bis UV-C mit kürzerer Wellenlänge zu. Besonders geeignet ist daher eine UV-C- Strahlung emittierenden Leuchte, die speziell UV-C-Strahlung abgibt, die etwa im Wellenlängenbereich von 100 bis 280 nm liegt. Bevorzugt ist der Wellenlängenbereich etwa von 200 bis 280nm, da Luft in diesem Bereich im Wesentlichen transparent für die Strahlung ist. Bekannte Strahlungsquellen dieser Art sind Quecksilberdampf-Lampen oder Leuchtdioden oder Laserdioden zur Abstrahlung entsprechenden UV-Lichts.
-
Keimtötende UV-C Strahlung ist allerdings bei zu großen Dosen schädlich für die menschlichen Augen und Haut sein. Grundsätzlich kann die Leuchte abgeschaltet werden, wenn in einem Bereich, der ein Risiko birgt, dass eine Person direkt durch die UV-Strahlung getroffen wird, eine Person erkannt wird. Ein Schalter ist mit einem entsprechenden Sensor und der Strahlungsquelle gekoppelt und schaltet diese ab, wenn der Sensor die Person erfasst.
-
Geeignete Sensoren zum Erfassen der Anwesenheit von Personen sind Bewegungsmelder wie beispielsweise Ultraschall- oder Radarsensoren, die den Dopplereffekt bei Reflektion der von ihnen abgegebenen Ultraschall- oder Radarstrahlung an einer sich bewegenden Person nutzen, oder sogenannte IR- PIR-Sensoren, die die von einer sich bewegenden Person verursachten Änderungen der Wärmestrahlung in der Umgebung des Möbels erfassen. Geeignet sind auch Näherungssensoren wie beispielsweise kapazitive, optische, Ultraschall- oder Radarsensoren, die eine Person in der Nähe unabhängig von ihrer Bewegung erfassen können. All diese Ansätze verfolgen denselben Grundgedanken: wird eine Person in der Nähe der UV-Strahlenquelle erkannt, so wird die Quelle abgeschaltet. Die Reaktion erfolgt damit letztlich abhängig von der jeweiligen Position der Person. Die Sensoren sind dabei so angeordnet, dass ein Annähern an die Strahlenquelle erkannt werden kann. Dies erlaubt das sichere Abschalten und Vermeiden einen direkten Bestrahlung von Personen durch die große Leuchte.
-
Problematisch bleibt allerdings, dass, um eine vielseitige Anwendung einer solchen Leuchte zum Abtöten von Keimen zu ermöglichen, ein sicherer Betrieb in verschiedenen Szenarien ermöglicht werden muss. Dabei gestalten sich die räumlichen Umgebungen einer zum Abtöten von Keimen vorgesehenen UV-Leuchte sehr unterschiedlich. Für jeden dieser Anwendungsfälle muss allerdings sichergestellt sein, dass eine Schädigung von Personen durch den Betrieb der UV-Leuchte sicher vermieden wird. Insbesondere kann eine Reflexion und Streuung von UV-Strahlung an einer Fläche, auf die die von der UV-Leuchte emittierten Strahlung auftrifft, ebenfalls zu einem Schaden bei Personen oder Tieren führen, obwohl die zur Herstellung der Betriebssicherheit vorgesehene Sensorik eine Annäherung der Person oder des Tiers zu der UV-Leuchte hin sicher erkennen würde.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung sowie ein Verfahren zu schaffen, bei dem eine Schädigung von Lebewesen durch von der UV-Leuchte emittierten Strahlung sicher verhindert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
-
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine UV-Strahlung abstrahlende Leuchte, die das UV-Licht in einer Hauptausbreitungsrichtung abstrahlt, wobei zumindest eine bei eingeschalteter Leuchte permanent von dem UV-Licht der Leuchte angestrahlte Oberfläche einen mit einem UV-Strahlung absorbierenden Material beschichteten Bereich aufweist. Dabei ist eine Form und Abmessung des beschichteten Bereichs so oder eine mit dem entsprechenden Material versehene Leiste gewählt, dass sämtliche mit einer Bestrahlungsstärke oberhalb eines Grenzwerts auf der angestrahlten Oberfläche auftreffende UV-Strahlung auf den beschichteten Bereich trifft.
-
Die von der UV-Leuchte abgegebene Strahlung wird, wenn nicht ohnehin ein Betrieb in einem von Menschen bzw. allgemein Lebewesen leeren Raum erfolgen soll, mit einer starken Richtwirkung zu erzeugt, d. h. in einem engen Bereich um die Hauptabstrahlrichtung herum. Es wird also lediglich in einem abgegrenzten Bereich Strahlung von der UV-Leuchte ausgesandt, sodass in anderen Bereichen des Raums sich Personen ohnehin aufhalten können, da sie von der direkt ausgesandten Strahlung der UV-Leuchte nicht getroffen werden können. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung von Oberflächen, die durch dieses gebündelte bzw. abgegrenzte UV-Licht mit einer Intensität über einem Grenzwert angestrahlt werden, mit einem Material, welches UV-Strahlung absorbiert, wird zuverlässig verhindert, dass eine Gefährdung von Lebewesen durch gestreute bzw. reflektierte Strahlung auftritt. Dabei ist sicherzustellen, dass das die Strahlung absorbierende Material im gesamten Bereich der angestrahlten Oberfläche aufgebracht ist, auf die UV-Strahlung auftrifft, in dem die Bestrahlungsstärke oberhalb eines definierten Grenzwerts liegt.
-
Für eine unkritische Bestrahlungsstärke existieren Grenzwerte, beispielsweise 0,7 Mikrowatt/Quadratzentimeter. Dieser Grenzwert kann abhängig von unterschiedlichen Vorgaben oder auch gesetzlichen Anforderungen gewählt werden. Ausgehend von einer bekannten Intensitätsverteilung des von der UV-Leuchte emittierten Lichts kann dann festgelegt werden, in welchem Bereich die Oberfläche zu beschichteten ist. Durch das Anpassen der Form und der Fläche des beschichteten Bereichs und das Aufbringen der entsprechenden Beschichtung in dem so ermittelten Bereich ist es möglich, auch dreidimensional geformte, im Strahlengang des emittierten UV-Lichts liegende Flächen abzusichern. Es wird also durch das Ermitteln der tatsächlich mit einer kritischen Bestrahlungsstärke beleuchteten Oberfläche derjenige Bereich festgelegt, der zu einer gefährdenden Reflexion bzw. Streuung von UV-Strahlung führen könnte. Zumindest in diesem Bereich wird dann das UV-Strahlung absorbierende Material aufgebracht. Bereiche, in denen bereits die einfallende Strahlung unterhalb des für kritisch erachteten Grenzwerts liegt, müssen dagegen nicht beschichtet werden.
-
Besonders einfach kann die Erfindung realisiert werden, indem der beschichtete Bereich durch ein mit dem UV-Licht absorbierenden Material versehenes Klebeband gebildet wird. Insbesondere das Klebeband kann einfach an den zu sichernden Flächen angebracht werden. Damit ist eine flexible Lösung möglich und der Schutz kann insbesondere bei der Montage der UV-Leuchte angebracht werden. Aber auch eine Leist, auf der das absorbierende Material aufgebracht ist auch verbessert deutlich die Variabilität beim Aufbau eines Systems zum Schutz vor sich über die Luft verbreitenden Viren oder anderen Erregern, ohne dass konstruktiv komplizierte Maßnahmen, die von dem jeweiligen Raum abhängen, getroffen werden müssen.
-
Es ist insbesondere bevorzugt, dass dem UV-Licht absorbierendem Material ferner fluoreszierende Anteile hinzugefügt werden, deren Fluoreszenz durch Auftreffen des UV-Lichts angeregt wird. Solche fluoreszierende Anteile bringen den Vorteil, dass eine direkte optische Kontrolle der Emission von UV-Licht durch Personen erfolgen kann, da der Betrieb der UV-Leuchte unmittelbar anhand des Fluoreszenzlichts erkannt werden kann. Damit können Personen auch selbst und ohne dass besondere Sensorik vorgehalten werden muss, bereits erkennen, ob sich Lebewesen in dem Raum überall gefahrlos bewegen können. Andererseits kann das Fluoreszenzlicht auch für eine Leistungsmessung eingesetzt werden, da sich aus einer gemessenen Intensität des Fluoreszenzlichts die Intensität der einfallenden UV-Strahlung ermitteln lässt. So lässt sich der Ausfall des Systems bzw. eines Teils des Systems unter Zuhilfenahme von fluoreszierenden Anteilen in den beschichteten Bereich ermitteln.
-
Besonders einfach kann eine optische Überprüfung erfolgen, wenn die fluoreszierenden Anteile lediglich in räumlich begrenzten Teilbereichen des beschichteten Bereichs angeordnet sind. Die Übergänge zwischen den begrenzten Teilbereichen, in denen Fluoreszenzlicht auftritt und den übrigen Bereichen ohne fluoreszierende Anteile sind dabei vorzugsweise scharf. Solche Kanten von Objekten in einem Bild sind bei Einsatz von Sensoren wie beispielsweise Kameras einfacher zu erkennen.
-
Die zusätzliche Anordnung wenigstens eines Sensors zur Erfassung des Fluoreszenzlichts ist ebenfalls bevorzugt, da in einer solchen Anordnung eine automatisierte Erkennung von Veränderungen gegenüber einem Ausgangszustand möglich ist. Im einfachsten Fall kann durch einen solchen Sensor mittels des Fluoreszenzlichts ein „Ein“ bzw „Aus“-Zustand des Systems erkannt werden..
-
Die Anordnung weist bevorzugt eine Informationsverarbeitungsvorrichtung auf, die mit dem zumindest einen Sensor verbunden ist. Das von dem Sensor, beispielsweise einer Kamera, ausgegebene, von dem erfassten Fluoreszenzlicht abhängende Signal kann durch die Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Vergleichssignal abgeglichen werden, sodass bei Vorliegen einer einen Grenzwert überschreitenden Differenz die Leuchte in einen sicheren Betriebszustand eingeschaltet werden kann. Im einfachsten Fall ist der sichere Betriebszustand das Abschalten sämtlicher UV-Quellen. Es können allerdings auch komplexere Auswertungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann eine Bildverarbeitung bei einer Kameraaufnahme als Ausgangssignal des Sensors durchgeführt werden, die eine räumliche Auflösung von Bereichen erlaubt, in denen Fluoreszenzlicht emittiert wird. Die Abschaltung der Emission von UV-Licht kann dann auf jene Bereiche beschränkt sein, an denen eine unzulässige Abweichung von dem Vergleichssignal erkannt wird. Eine Abweichung von dem Vergleichssignal tritt immer dann auf, wenn sich (zumindest lokal) die Situation gegenüber einem als sicher ausgewiesenen Anfangszustand, zum Beispiel bei der Inbetriebnahme, verändert hat. Wird zum Beispiel trotz eingeschalteter UV-Leuchte in bestimmten Bereichen auf Basis eines aufgenommenen Bildes während des Betriebs erkannt, dass das Fluoreszenzlicht im Vergleich zum Vergleichssignal abnimmt, so kann daraus geschlossen werden, dass sich im Strahlengang des UV-Lichts ein Gegenstand befindet. In diesem Fall kann das System abgeschaltet werden, zumindest lokal, sodass dieser Bereich nicht mehr mit UV-Licht bestrahlt wird.
-
Das Vergleichssignal kann gewonnen werden, in dem nach Installation des Systems eine Aufnahme gemacht wird und das von dem Sensor, bzw. der Kamera, aufgenommene Signal in einem Speicher gespeichert wird. Dieses gespeicherte Signal dient als Vergleichssignal, wenn im späteren, laufenden Betrieb weitere Aufnahmen von der Kamera (Sensor) gemacht werden.
-
Die Informationsverarbeitungsvorrichtung kann außerdem die Differenz zwischen dem Vergleichssignal und dem von dem Sensor ausgegebenen Signal lokal/und oder hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs analysieren und einen momentanen Betriebszustand der Anordnung auf Basis des Analyseergebnisses klassifizieren. Wie weiter oben bereits angegeben wurde, kann zum Beispiel das plötzliche, lokale Abnehmen der Intensität des Fluoreszenzlichts als Objekt im Bereich der emittierten Strahlung erkannt werden. Andererseits kann aber auch eine allmähliche Abnahme der Intensität festgestellt werden. Hierzu wären die Messergebnisse Zeit aufgelöst zu speichern. Eine solche allmähliche Abnahme kann beispielsweise darauf hindeuten, dass eine vor einer gewissen Zeit angebrachte Beschichtung durch Abnutzung allmählich dünner wird und damit ihre schützenden Eigenschaften verliert. Denn die Abnahme der Intensität des Fluoreszenzlichts lässt auch auf eine Abnahme der Dicke der Schicht mit dem absorbierendem Material schließen. Typische Anwendungsbeispiele wären Böden, Tische oder andere Gegenstände, deren Oberflächen mechanisch belastet sind. Allein die Reinigung von Oberflächen kann zu einer Abtragung des beschichteten Bereichs führen.
-
Abhängig von dem klassifizierten, momentanen Betriebszustand wird vorzugsweise aus einer Mehrzahl von sicheren Betriebszuständen einen dem klassifizierten momentanen Betriebszustand entsprechender sicherer Betriebszustand ausgewählt. Wie es oben bereits erläutert wurde, kann beispielsweise die plötzliche Verringerung der gemessenen Intensität des Fluoreszenzlichts als Existenz eines Objekts im Strahlengang erkannt werden, wohingegen eine langsame Abnahme über einen zum Beispiel auch räumlich weniger scharf begrenzten Bereich eher auf eine Abnutzung schließen lässt. Im ersten Fall kann, sofern sich einzelne Segmente (zum Beispiel Gruppen von Leuchtmitteln) der UV-Leuchte oder bei mehreren im Raum angeordneten Leuchten, lediglich der relevante Teil der Leuchten abgeschaltet werden. Wird dagegen eine Abnutzung der absorbierendem Beschichtung erkannt, so kann das System vollständig abgeschaltet werden und gegebenenfalls automatisch eine Wartungsmaßnahme veranlasst werden. Auch der Ausfall einzelner Leuchtmittel lässt sich als momentanen Betriebszustand durch eine solche Klassifizierung erkennen. Die einzelnen Klassen sind zum Beispiel tabellarisch in einem Speicher, der mit der Informationsverarbeitungsvorrichtung verbunden ist, den von dem Sensor gelieferten Signalen bzw. deren zeitlichen Verläufen zugeordnet.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme die der beigefügten Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der eine ebene Fläche durch UV-Licht einer Leuchte angestrahlt wird,
- 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der der beschichtete Bereich fluoreszierende Anteile enthält, deren Fluoreszenzlicht durch eine Kamera zu Situationserkennung erfasst wird,
- 3 eine Draufsicht auf einen beschichteten Bereich mit absorbierendem Material und fluoreszierenden Anteilen, und
- 4 ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Die 1 zeigt eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie zum Beispiel in einem von Personen frequentierten Raum verwendet werden kann. Die Anordnung 1 umfasst eine Leuchte 2, durch welche UV-Licht, vorzugsweise UV-C-Licht, abgestrahlt wird. Das Abstrahlen des UV-Lichts wird in der 1 durch die Pfeile schematisch dargestellt. Das abgestrahlt UV-Licht wird dabei durch die Leuchte 2 so abgestrahlt, dass es sich lediglich in der durch die Pfeile charakterisierten Ebene ausbreitet, wobei die Ausdehnung senkrecht zu der definierten Ebene schmal Vergleich zur Fläche der Ebene ist.
-
Zwar ist die bevorzugte Anwendung ein solches schmales Strahlenfeld, dass durch die Leuchte 2 erzeugt wird, allerdings ist die Erfindung generell immer dann anwendbar, wenn UV-Strahlung in einem räumlich begrenzten Bereich ausgesandt wird und diese ausgesandte UV-Strahlung auf eine Oberfläche trifft.
-
In der 1 ist eine Oberfläche 3 gezeigt, welche eine ebene Fläche ist und beispielsweise ein Fußboden oder ein Tisch sein kann, wenn die Leuchte 2 in einem Raum an einer Decke montiert ist. Die Oberfläche 3 bezeichnet allgemein eine der Leuchte in Hauptabstrahlrichtung gegenüberliegende Fläche, auf die das von der Leuchte 2 ausgesandte UV-Licht trifft. Diese Oberfläche 3 ist erfindungsgemäß nun mit einem beschichteten Bereich 4 versehen, wobei dieser beschichtete Bereich 4 in der Schicht UV-Strahlung absorbierendes Material aufweist. Die Position und Ausdehnung des beschichteten Bereichs 4 ist dabei so gewählt, dass sämtliche von der Leuchte 2 ausgesandte UV-Strahlung, die an der Oberfläche 3 mit einer Bestrahlungsstärke oberhalb eines festgelegten Grenzwerts auftrifft innerhalb des beschichteten Bereichs 4 auftrifft.
-
Durch die Anordnung eines beschichteten Bereichs 4 mit UV-Strahlung absorbierendem Material wird sichergestellt, dass auch bei Anwesenheit von Personen in einem die Leuchte 2 aufweisenden Raum keine Gefährdung der Personen durch reflektierte oder gestreute Strahlungsanteile der UV-Strahlung entstehen kann. Um den Einsatz der Leuchte 2 zur Ausbildung von einer Barriere für Bakterien und Viren in einem Raum zu ermöglichen, wird mit Hilfe des beschichteten Bereichs 4 sichergestellt, dass selbst wenn die Beschaffenheit der Oberflächen 3, auf die das von der Leuchte 2 emittierte UV-Licht trifft, nicht bekannt ist, dennoch ein sicherer Betrieb ermöglicht wird. Das Ausbilden des beschichteten Bereichs 4 räumlich begrenzt, dennoch ausreichend ausgedehnt, erlaubt den Einsatz einer UV-Licht emittierenden Leuchte 2 in praktisch sämtlichen denkbaren Raumsituationen. Zur Anpassung wird der beschichtete Bereich 4 in Abhängigkeit von der Geometrie der beleuchteten Oberfläche 3 und der Bestrahlungsstärke der einfallenden Strahlung an der Oberfläche 3 angepasst.
-
Zum genaueren Verständnis der Funktionsweise und insbesondere der weiterführenden Möglichkeiten, den beschichteten Bereich 4 auch zur Analyse des Betriebszustands bzw. eines Ausfalls von einzelnen Leuchtmitteln eine Leuchte 2 oder ganze Leuchten 2, ist in der 2 eine weitere schematische Darstellung zeigt. Die Anordnung 1, die im Wesentlichen der unter Bezugnahme auf die 1 bereits gezeigten Anordnung 1 entspricht, ist hier in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei die Leuchtmittel der Leuchte 2 ansteuernden Elemente außerhalb der Leuchte 2 dargestellt sind. Es ist nachvollziehbar, dass sämtliche zur Auswertung bzw. Ansteuerung der Leuchtmittel der Leuchte 2 erforderlichen Komponenten auch in der Leuchte 2 bzw. deren Gehäuse 5 angeordnet sein können.
-
Neben dem Gehäuse 5 weist die Leuchte 2 einen Reflektor 6 auf, der von einem oder bevorzugt mehreren Leuchtmitteln emittierte Strahlung so bündelt, dass die erzeugte UV-Strahlung in Pfeilrichtung aus der Leuchte 2 austritt. Die Bündelung mit Hilfe von optischen Elementen, im dargestellten Ausführungsbeispiels dem Reflektor 6, wird dabei so vorgenommen, dass ein Strahlenaustritt lediglich innerhalb des durch die beiden gestrichelten Linien beidseits des Pfeils, der die Hauptabstrahlrichtung angibt, definierten Bereichs erfolgt. Zusammen mit der Darstellung der 1 ist erkennbar, dass so eine schmale „Wand“ aus UV-Strahlung als Barriere für Krankheitserreger aufgebaut wird. Ein Durchtritt von Viren oder anderen Krankheitserregern von einer Seite dieser UV-Wand auf die andere Seite führt zum Abtöten der Krankheitserreger. Somit wird eine wirksame Barriere für Viren oder andere Krankheitserreger aufgebaut.
-
Um den sicheren Betrieb einer solchen Leuchte 2 zu ermöglichen sind verschiedene Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen, die der besseren Übersichtlichkeit wegen in der 2 nicht dargestellt sind und insbesondere auch unabhängig von der hier vorgeschlagenen Verwendung eines beschichteten Bereichs 4 eingesetzt werden können. Insbesondere sind Schutzmechanismen vorzusehen, welche beidseits des Strahlungsfelds, also zum Beispiel parallel zu dessen durch die gestrichelten Linien angedeuteten Grenzebenen, ausgebildet sind. Diese verhindern, dass ein Gegenstand oder ein Körperteil einer Person von der Seite in die UV-Wand gelangen kann. Hierzu wird bei Erkennen des Eindringens in eine Sicherheitszone die Leuchte 2 oder ein Teil davon abgeschaltet, sodass in dem Bereich, in dem ein Eindringen eines Objekts in die Sicherheitszone erkannt wurde, keine UV-Strahlung mehr von der Leuchte 2 emittiert wird.
-
In dem einfachen, in der 2 dargestellten Beispiel trifft das von der Leuchte 2 abgestrahlte UV-Licht auf eine Oberfläche 3, welche senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung orientiert ist. Die Erfindung ist jedoch insbesondere dann vorteilhaft, wenn diese Oberfläche 3, oder zumindest Teile davon, nicht genau senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung verläuft. Im Hinblick auf eine mögliche Gefährdung von Personen in dem Raum, in dem die Anordnung 1 vorhanden ist, wäre eine perfekte spiegelnde Oberfläche 3, die das UV-Licht in entgegengesetzte Richtung zur Hauptabstrahlrichtung reflektiert, vergleichsweise unkritisch. Gefährlicher sind dagegen Situationen, in denen das auf die Oberfläche 3 auftreffende Licht schräg zur Hauptabstrahlrichtung reflektiert wird. In diesem Fall kann durch die oben beschriebenen weiteren Sicherheitsvorkehrungen nicht verhindert werden, dass Körperteile von Personen von dem reflektierten UV-Licht getroffen werden.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiels enthält der beschichtete Bereich 4 sowohl UV-Strahlung absorbierendes Material als auch fluoreszierendes Material. Das fluoreszierende Material reagiert auf die einfallende UV-Strahlung und sendet Licht durch spontane Emission aus, welches in einem anderen, für Lebewesen unkritischen Wellenlängenbereich liegt. An der Leuchte 2 ist eine Kamera 8 als Sensor angeordnet, welche ein Bild von mindestens dem beschichteten Bereich 4 erzeugt. Das Bild bildet insbesondere diejenigen Bereiche ab, die Fluoreszenzlicht emittieren. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 noch erläutert wird, muss nicht die gesamte Fläche des beschichteten Bereichs 4 mit dem fluoreszierende Material versehen sein. Es genügt auch, wenn einzelne Teilbereiche des beschichteten Bereichs 4 einen solchen fluoreszierenden Anteil haben.
-
Das von der Kamera 8 aufgenommene Bild wird einer Steuerung 9 zugeführt. Die Steuerung 9 umfasst neben einem Prozessor 10, der als Informationsverarbeitungsvorrichtung dient, auch einen Speicher 11. In dem Speicher 11 wird aus einem Bild gewonnenen Vergleichsinformation abgespeichert, wobei das Bild hierfür in einem sicheren Betriebszustand, der beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Systems vorliegt, aufgenommen werden. In der Informationsverarbeitungsvorrichtung, also durch den Prozessor 10, kann während des normalen Betriebs der UV-Leuchte 2 ein Abgleich zwischen der Vergleichsinformation und der entsprechenden, aus dem aktuell aufgenommenen Bild der Kamera 8 erhaltenen Information durchgeführt werden.
-
Aus einem Vergleich der Informationen dieser beiden Aufnahmen, gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung noch weiterer, im zeitlichen Verlauf aufgenommener Bilder, kann ein Rückschluss auf die aktuelle Betriebssituation, in der die UV-Leuchte 2 betrieben wird, gezogen werden. Im einfachsten Fall wird eine Abnahme des Fluoreszenzlichts durch den Vergleich der Informationen aus dem aktuellen Bild mit der Vergleichsinformation ermittelt, und als Reaktion darauf die UV-Leuchte 2 abgeschaltet.
-
Beispiel für andere Betriebszustände oder Abweichungen von einer Soll-Bestrahlungsstärke können ebenfalls auf Basis der aufgenommenen Bilder der Kamera 8 ermittelt werden. Beispielsweise lässt sich auch eine lediglich lokale Reduzierung der Intensität des Fluoreszenzlichts dahingehend auslegen, dass nur in einem bestimmten Bereich zwischen der eigentlichen Strahlenquelle, also der Leuchte 2, und der Oberfläche 3 ein Objekt vorhanden ist, welches die Bestrahlung der Oberfläche 3, und damit letztlich des Entstehens des Fluoreszenzlichts, lokal verhindert. Andererseits kann auch eine allmähliche Abnahme der Beleuchtungsstärke erkannt werden, wenn beispielsweise gleichmäßig die Intensität des Fluoreszenzlichts zurückgeht. In diesem Fall könnte auch eine Wartungsmaßnahme ausgelöst werden, wenn die Steuerung 9 ein entsprechendes Informationssignal ausgibt.
-
Die Verwendung von fluoreszierenden Anteilen in dem beschichteten Bereich 4 hat auch den Vorteil, dass Situationen, in denen andere Sicherheitsmechanismen versagen, immer noch zu einem sicheren Betrieb der Anordnung 1 führen. Die Leuchte 2 wird abhängig von der Auswertung des von der Kamera 8 erzeugten Bilds in einen sicheren Betriebszustand gebracht. Der sichere Betriebszustand kann darin bestehen, dass die Leuchte 2 insgesamt abgeschaltet wird, lediglich Teilbereiche abgeschaltet werden oder, im Falle, dass mehrere Leuchten 2 gemeinsam betrieben werden, eines Teils der Leuchten 2.
-
In der Steuerung 9 wird ein entsprechendes Signal, dass die Information enthält, welche Teile einer Leuchte 2 oder welche Leuchten 2 abgeschaltet werden sollen, dem Betriebsgerät 12 übermittelt. Insbesondere im Falle mehrerer Leuchten 2 können auch mehrere Betriebsgeräte 12 vorhanden sein. Alternativ kann auch ein mehrkanaliges Betriebsgerät 12 eingesetzt werden. Auf Basis dieses Signals wird dann von dem Betriebsgerät 12 bzw. der Gesamtheit an Betriebsgeräten 12 die Leuchte 2 bzw. die mehrere leuchten 2 entsprechend angesteuert, sodass derjenige Bereich, für den eine Reduzierung des Fluoreszenzlichts erkennbar war, abgeschaltet wird.
-
Die oben beschriebene Vorgehensweise ist ein erheblicher Sicherheitsgewinn. Zwar ist es möglich, mit Hilfe anderer Sicherheitseinrichtungen ein Eindringen von Objekten in den zwischen den gestrichelten Linien liegenden Bereich zu erkennen und dementsprechend das UV-Licht zumindest lokal abzuschalten. Allerdings würden bei einer reinen Anwendung von Sicherheitszonen beidseits der gestrichelten Linien Gegenstände, die zum Beispiel im Zwischenraum abgelegt werden, nicht zu einem dauerhaften Abschalten der UV-Strahlung für diesen Bereich führen. Als Beispiel kann ein reflektierender Gegenstand dienen, beispielsweise eine Spiegelkugel, welche durch eine Person in den bestrahlten Bereich eingebracht wird. Ist diese Spiegelkugel zu klein, als dass sie dauerhaft die Sicherheitseinrichtungen beidseits des bestrahlten Bereichs auslösen würde, so würde nach dem Herausziehen der Hand aus der Sicherheitszone das UV-Licht wieder eingeschaltet. Mit Hilfe der Erfindung wird nun dennoch erkannt, dass in dem von der Kamera 8 aufgenommenen Bild im Bereich der Spiegelkugel das Fluoreszenzlicht nicht mehr abgestrahlt wird. Als Reaktion darauf wird die Anordnung 1 in einen sicheren Betriebszustand gebracht, d. h. das UV-Licht zumindest lokal für diesen Bereich abgeschaltet.
-
Zum Erzeugen des beschichteten Bereichs 4 kann zum besonders einfachen ausbilden des beschichteten Bereichs 4 bei der Montage der Anordnung 1 ein Klebeband verwendet werden, auf dem zum Beispiel in einem Printverfahren absorbierendes Material aufgebracht wird, bevorzugt zusätzlich fluoreszierendes Material. Ein Beispiel für ein Muster, das verwendet werden könnte, ist in der 3 gezeigt. Die 3 zeigt nur einen beschichteten Bereich 4, wobei der beschichtete Bereich 4 auf seiner gesamten Fläche das absorbierende Material aufweist. Zusätzlich weisen Anteile der Fläche, die in der 3 als Dreiecke unterschiedlicher Orientierung dargestellt sind, fluoreszierende Material auf. Es ist zu erkennen, dass auch im Bereich, wo fluoreszierendes Material aufgebracht ist, weiterhin absorbierendes Material vorhanden ist. Dies ist wichtig, da ansonsten in diesen Bereichen eine Reflexion auftreten könnte.
-
Die Flächenanteile, in denen das fluoreszierende Material vorhanden ist, sind in der 3 lediglich beispielhaft als Dreiecke dargestellt. Andere Geometrien sind denkbar, ebenso ein gleichmäßiges Einbringen von fluoreszierendem Material. Die Verwendung von scharf abgegrenzten Geometrien macht jedoch die Verarbeitung in der Informationsverarbeitungsvorrichtung einfacher, da hoher Kontrast zwischen fluoreszierende Bereichen und nicht fluoreszierende Bereichen leichter zu erkennen ist.
-
Die 4 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird in Schritt S1 ermittelt, wie die Form und Größe des zu beschichteten Bereichs 4 auszusehen hat. Dies kann entweder rechnerisch erfolgen, wenn die Geometrien des Raums, in denen die Leuchte 2 verbaut werden soll bekannt sind, oder aber experimentell, also durch Messung der tatsächlich an der Oberfläche 3 auftreffenden Bestrahlungsstärke. Im nächsten Schritt, S2, wird dann die Oberfläche 3 zur Erzeugung des beschichteten Bereichs 4 beschichtet, wobei zu Beschichtung mindestens UV-Strahlung absorbierendes Material, bevorzugt mit Anteilen von fluoreszierende Material aufgebracht wird.
-
Neben der schon erwähnten Beschichtung mit Hilfe eines Klebeband, alternativ des Aufbringen eines Lacks, der entsprechende Pigmente enthält, ist es auch denkbar, vorgefertigte Absorberleisten oder Absorberflächen auf Trägern zu montieren.
-
Im nächsten Schritt, S3, wird nach der Montage bzw. dem Aufbringen des beschichteten Bereichs 4 eine Bild bei eingeschalteter Leuchte 2 gemacht, um eine Vergleichsinformation zu erhalten. Diese Vergleichsinformation wird in dem Speicher 11 abgelegt und steht für nachfolgende Auswertung zu einem späteren Zeitpunkt aufgenommener Bilder zur Verfügung.
-
Diese weiteren Bilder werden während des regulären Betriebs der Leuchte 2 in Schritt S4 aufgenommen und von der Kamera 8 an den Prozessor 10 übermittelt. Durch den Prozessor 10 als Informationsverarbeitungsvorrichtung wird, wie oben bereits beschrieben, eine Analyse entweder nur des zuletzt aufgenommenen Bilds durchgeführt, oder aber eine Analyse des zeitlichen Verlaufs. Es ist zu beachten, dass zur Vermeidung von Fehlern bei der Entscheidung anstelle lediglich eines zuletzt aufgenommenen Bilds auch eine Mehrzahl von Bildern gemittelt werden und hieraus die Information zur weitergehenden Analyse gewonnen werden kann, die dann ausgewertet wird.
-
Zur Auswertung der Bildinformation wird in Schritt S5 ermittelt, ob die Abweichung von der Vergleichsinformation einen einstellbaren Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann in Abhängigkeit von gesetzlichen Vorgaben oder individuellen Sicherheitsanforderungen gesetzt werden. Eine Abweichung muss dabei nicht auf der gesamten Fläche des beschichteten Bereichs 4 vorliegen, es reicht, wenn lediglich in einem Teilbereich eine solche Abweichung erkannt wird. Insbesondere ist eine räumlich aufgelöste Erkennung von Abweichungen dann zu bevorzugen, wenn ein selektives Abschalten von Teilen der Leuchtmittel einer Leuchte 2 möglich ist.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Abweichungen von dem Grenzwert gegebenenfalls einschließlich des zeitlichen Verlaufs zur Klassifizierung der momentanen Betriebssituation in Schritt S6 verwendet. Abhängig von der erkannten Betriebssituation wird in Schritt S7 der zu verwendende sichere Betriebszustand ausgewählt, mit dem die Leuchte 2 dann betrieben werden soll. Für jede der möglichen Klassen, die in Schritt S6 zugeordnet werden können, ist ein entsprechender, sicherer Betriebszustand zum Beispiel in einer Tabelle in dem Speicher 11 abgelegt.
-
Die Informationsverarbeitungsvorrichtung wählt aus dieser Tabelle den passenden, sicheren Betriebszustand aus und übergibt ihn dem Betriebsgerät, oder der Mehrzahl von Betriebsgeräten 12. Die Betriebsgerät 12 steuern dann ihrerseits die Leuchtmittel der einen Leuchte 2 bzw. der mehreren Leuchten 2 an.
-
Wie vorstehend bereits kurz erläutert wurde, ist es besonders bevorzugt, dass zusätzlich weitere Sicherheitseinrichtungen vorhanden sind. Unabhängig von der Existenz solcher weiterer Sicherheitseinrichtungen ist es jedoch sicherzustellen, dass das absorbierende Material hinreichende Fähigkeiten zum Absorbieren von UV-Strahlung des emittierten UV-Lichts der Leuchte 2 aufweist, sodass die Bestrahlungsstärke der höchsten, durch die Leuchte 2 ausgesandten Strahlungsintensität das möglicherweise noch reflektierte Restlicht unterhalb sicherheitsrelevanter Grenzwerte bleibt.
