DE102021103961A1

DE102021103961A1 - Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion in einer Umgebung

Info

Publication number: DE102021103961A1
Application number: DE102021103961.4A
Authority: DE
Inventors: Krister Bergenek
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-08-25
Also published as: CN114963084A; US20220265889A1

Abstract

Es wird eine Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion in einer Umgebung bereitgestellt. Die Leuchtvorrichtung (1) wenigstens eine UVC-Lichtquelle zum Erzeugen eines UVC-Lichts. Die Leuchtvorrichtung (1) umfasst ferner ein strahlformendes Element (4) zum Formen des UVC-Lichts zu einem UVC-Strahl, und ein strahlreflektierendes Element (5) zum im Wesentlichen vollständigen Erfassen des UVC-Strahls. Das strahlreflektierende Element (5) ist dem strahlformenden Element (4) derart nachgeschaltet, dass sich zwischen dem strahlformenden Element (4) und dem strahlreflektierenden Element (5) ein für die Luft frei zugänglicher Desinfektionsraum (6) für die Luftdesinfektion ergibt, und wobei das strahlreflektierende Element (5) ferner dazu ausgebildet ist, den erfassten UVC-Strahl kontrolliert abzustrahlen.

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Leuchtvorrichtungen. Im Speziellen betrifft die Erfindung Leuchtvorrichtungen zur Luftdesinfektion in einer Umgebung.
Es sind Leuchtvorrichtungen mit UVC- bzw. UV-C-Lichtquellen zur Erzeugung des kurzwelligen Ultraviolettlichts bekannt, welches in der Lage ist, Viren und Bakterien zu zerstören. Als Lichtquellen werden dafür unter anderem Niederdruck-Quecksilberdampflampe, Excimer-Lampen sowie insbesondere UVC-LEDs (Light Emitting Diodes) eingesetzt. Ein breiter Einsatz solcher Lichtquellen an Aufenthaltsorten von Menschen könnte das Infektionsrisiko für Menschen erheblich reduzieren. Allerdings ist die UVC-Strahlung für Menschen nicht ungefährlich und kann zu Augen- und/oder Hautschädigungen bei den Menschen führen. Es sind auch sogenannte offene Leuchtvorrichtungen bekannt, bei welchen das UVC-Licht in die Umgebung ausgestrahlt wird. Um die menschliche Gesundheit nicht zu gefährden, müssen solche Leuchtvorrichtungen bei Anwesenheit von Personen abgeschaltet werden, was einen Zusatzaufwand für die Raumüberwachung und Steuerung der Leuchtvorrichtungen erfordert. Es sind ferner sogenannte geschlossene, für die UVC-Strahlung praktisch unentrinnbare, Leuchtvorrichtungen bekannt, in welchen die Luft unter UVC-Bestrahlung durch eingeschlossene Luftleitungen geführt wird. Zur Erhöhung des Durchsatzes werden dabei oft hohe Luftdrücke angewandt, was zur Entstehung von Turbulenzen und zu Aufwirbelung und Verbreitung von gefährlichen Keimen in der umgebenden Luft führen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion in einer Umgebung bereitzustellen, welche eine effiziente und sichere Luftdesinfektion in Anwesenheit von Personen ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion in einer Umgebung vorgeschlagen. Die Leuchtvorrichtung umfasst wenigstens eine als UVC-Lichtquelle ausgebildete zweite Lichtquelle zum Erzeugen eines UVC-Lichts. Die Wenigstens eine zweite Lichtquelle kann insbesondere als eine UVC-lichtemittierende Komponente, Leuchtmittel, Leuchte und/oder als eine Vorrichtung zur Aufnahme einer solchen Lichtquelle ausgebildet sein.
Die Leuchtvorrichtung umfasst ferner ein strahlformendes Element zum Formen des UVC-Lichts zu einem UVC-Strahl, und ein strahlreflektierendes Element zum im Wesentlichen vollständigen Erfassen des UVC-Strahls. Das strahlreflektierende Element ist dem strahlformenden Element derart nachgeschaltet, dass sich zwischen dem strahlformenden Element und dem strahlreflektierenden Element ein für die Luft frei zugänglicher Desinfektionsraum für die Luftdesinfektion ergibt, wobei das strahlreflektierende Element ferner dazu ausgebildet ist, den erfassten UVC-Strahl kontrolliert abzustrahlen.
Die Leuchtvorrichtung kann grundsätzlich jede Art von Leuchtvorrichtung sein, beispielsweise eine Wandleuchte, Deckenleuchte, Straßenleuchte, Außenleuchte, Stehlampe oder Schreibtischlampe. Die Lichtquelle des sichtbaren Lichts kann grundsätzlich jede Art von Lichtquelle des sichtbaren Lichts sein. Insbesondere kann die Lichtquelle des sichtbaren Lichts als eine LED-Lichtquelle mit einer oder mehreren LEDs bzw. LED-Light-Engine ausgebildet sein. Die erste Lichtquelle kann insbesondere als eine Beleuchtungslichtquelle zur Beleuchtung der Umgebung sein. Als Umgebung kommt grundsätzlich jeder Art von Umgebung in Frage. Insbesondere kann die Umgebung einen oder mehrere geschlossenen und/oder wenigstens teilweise offenen zu beleuchtenden Räume umfassen.
Die UVC-Lichtquelle kann grundsätzlich jede Art von UVC-Lichtquelle sein. Insbesondere kann die UVC-Lichtquelle dazu ausgebildet sein, ein UVC-Licht im Wellenlängenbereich von 100 nm bis 280 nm zu erzeugen. Insbesondere kann die UVC-Lichtquelle dazu ausgebildet sein, eine UVC-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 220 nm und 280 nm zu erzeugen, welche dazu geeignet ist, Bakterien und Viren durch Zerstörung ihrer DNA bzw. RNA außer Gefecht zu setzen. Beispielsweise kann die UVC-Lichtquelle eine UVC-LED-Light Engine und/oder eine Niederdruckentladungslampe umfassen. Die UVC-Lichtquelle kann UVC-LED-Dies und/oder Chip-Scale-Packages (CSP) mit UVC-LEDs aufweisen.
Das strahlformende Element kann insbesondere als ein UVC-Optik-Element, wie beispielsweise Reflektor, Reflektor-Array, Linse und/oder Linsenarray zum Formen des UVC-Stahls ausgebildet sein. Das strahlreflektierende Element kann grundsätzlich jedes reflektierende Element sein, welches dazu geeignet ist, den UVC-Strahl zu erfassen und kontrolliert, insbesondere durch Reflexion und/oder Streuung, abzustrahlen.
Aufgrund der von dem strahlreflektierenden Element im Wesentlichen vollständigen Erfassung und der kontrollierten Abstrahlung des UVC-Strahls kann die in die Umgebung emittierte UVC-Strahlung bzw. die Gefahr der Gesundheitsschädigung durch UVC-Strahlung für Menschen reduziert bzw. vermieden werden. Insbesondere kann die Intensität des in die Umgebung abgestrahlten UVC-Lichts soweit reduziert werden, dass die Leuchtvorrichtung auch während der Anwesenheit von Personen betreibbar ist.
Innerhalb des für die Luft frei zugänglichen Desinfektionsraums kann sich die Luft, beispielsweise durch natürliche Konvektion, ständig erneuern, so dass die Luft auch außerhalb des Desinfektionsraums, insbesondere in der gesamten Umgebung, desinfiziert werden kann.
Das strahlformende Element kann dazu ausgebildet sein, den UVC-Strahl in Form eines Lichtkegels mit einem vordefinierten maximalen Öffnungswinkel zu formen. Der maximale Öffnungswinkel wird hier als maximaler Öffnungswinkel des Lichtkegels im Fern-Feld verstanden, und zwar in einem viel größeren Abstand von der UVC-Lichtquelle als die geometrischen Abmessungen der UVC-Lichtquelle selbst. Der maximale Öffnungswinkel kann insbesondere so gewählt werden, dass bei einer anwendungsgemäßen Positionierung des strahlformenden Elements und des strahlreflektierenden Elements im Wesentlichen der gesamte UVC-Strahl von dem strahlreflektierenden Element erfasst wird. Der maximale Öffnungswinkel definiert somit zugleich einen Schnittwinkel, über welchen praktisch keine Nennenswerte Ausstrahlung der UVC-Strahlung stattfindet. Durch die Einschränkung des Öffnungswinkels des Lichtkegels kann sichergestellt werden, dass keine unkontrollierte Abstrahlung des UVC-Lichts in die Umgebung erfolgt.
In einigen Ausführungsformen ist das strahlreflektierende Element dazu ausgebildet, wenigstens einen Teil des erfassten UV-Strahls auf das strahlformende Element zurückzuwerfen. Ein Teil des UV-Lichts kann somit den Desinfektionsraum sowohl auf dem Hinweg - von dem strahlformenden Element zu dem strahlreflektierenden Element - als auch auf dem Rückweg - von dem strahlreflektierenden Element zu dem strahlformenden Element - durchqueren. Es findet somit eine Art Widerverwertung bzw. Recycling des UV-Lichts statt, wodurch der Desinfektionseffekt in dem Desinfektionsraum verstärkt werden kann, ohne die Umgebung mit der UVC-Strahlung stärker zu belasten.
Das strahlreflektierende Element kann insbesondere in Form eines konkaven Reflektors ausgebildet sein. Aufgrund der Konkavität des strahlreflektierenden Elements kann der UV-Strahl gebündelt auf das strahlformende Element zurückreflektiert werden, so dass die UV-Belastung der Umgebung vermieden bzw. reduziert werden kann.
Insbesondere kann das strahlreflektierende Element in Form eines sphärischen Reflektors ausgebildet sein. Mit Hilfe des sphärischen Reflektors kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass das von dem strahlreflektierenden Element zurückreflektierte Licht im Wesentlichen auf das strahlformende Element zurückgeworfen wird. Wird beispielsweise die UVC-Lichtquelle bzw. das strahlformende Element so positioniert, dass das UVC-Licht im Wesentlichen radial auf den sphärischen Reflektor auftrifft, so wird das von dem strahlreflektierenden Element zurückreflektiertes Licht ebenfalls radial an seinem Ursprungsort gebündelt. Die Dimensionierung bzw. relative Positionierung des strahlreflektierenden Elements und des strahlformenden Elements können dabei mit Hilfe einfacher geometrischer Formeln erfolgen. Das strahlreflektierende Element kann auch die Form eines parabolischen Reflektors, eines Freiformreflektors und/oder eines segmentierten Reflektors aufweisen und so ausgebildet sein, dass das von dem strahlreflektierenden Element reflektierte UVC-Licht kontrolliert, insbesondere auf das strahlformende Element zurück, abgestrahlt wird.
Die Leuchtvorrichtung kann als Deckenleuchte bzw. Hängeleuchte ausgebildet sein. Insbesondere kann die Leuchtvorrichtung derart ausgebildet sein, dass sich der Desinfektionsraum im montierten Zustand der Leuchtvorrichtung in der Deckennähe bzw. über einer bestimmten Höhe vom Boden befindet. In einigen Ausführungsformen ist die Leuchtvorrichtung derart ausgebildet, dass sich der Desinfektionsraum im montierten Zustand der Leuchtvorrichtung in einer Mindesthöhe von 2 m vom Boden befindet. Durch die hohe Positionierung des Desinfektionsraums kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Menschen in die UVC-Lichtquelle direkt nicht einsehen und mit Körperteilen in den Desinfektionsraum nicht ohne Absicht gelangen.
Die Leuchtvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die UVC-Lichtquelle in montiertem Zustand der Leuchtvorrichtung in Richtung der Raumdecke abstrahlt. Insbesondere kann die UVC-Lichtquelle so ausgebildet sein, dass sie in montiertem Zustand nicht von Menschen direkt einsehbar ist. Die Leuchtvorrichtung kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie in einer Raumhöhe von 2 m über dem Fußboden montiert werden kann. Durch die Montagehöhe kann gewährleistet werden, dass Personen nicht direkt von oben in das Desinfektionsvolumen bzw. in den UVC-Strahl sehen können.
Das strahlreflektierende Element kann beispielsweise in der Deckennähe montierbar sein, wobei die erste Lichtquelle samt UVC-Lichtquelle und strahlformendes Element von der Decke mit Befestigungen bzw. Befestigungsseilen eines Befestigungsmechanismus abgehängt sein kann. Der Befestigungsmechanismus kann ferner ein höhenverstellbarer Befestigungsmechanismus sein, der es erlaubt, die Befestigungshöhe leicht einzustellen. In Räumen mit hohen Decken können beispielsweise eine größere Befestigungshöhe bzw. ein größerer Abstand zwischen dem strahlformenden Element und dem strahlreflektierenden Element eingestellt werden. Durch einen größeren Abstand zwischen dem strahlformenden Element und dem strahlreflektierenden Element ergibt sich ein größeres Desinfektionsvolumen, so dass mehr Luft gleichzeitig desinfiziert werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtvorrichtung eine Steuerelektronik zur Ansteuerung der UVC-Lichtquelle sowie eine Sensorik mit einem oder mehreren Sensoren zum Bereitstellen einer aktuellen Sensorinformation, wobei die Steuerelektronik dazu konfiguriert ist, die UVC-Lichtquelle basierend auf der von der Sensorik bereitgestellten aktuellen Sensorinformation anzusteuern. Eine mit der Steuerelektronik und mit der Sensorik ausgestattete Leuchtvorrichtung kann somit situationsabhängig angesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorik einen Sicherheitssensor zum Bereitstellen einer sicherheitsrelevanten Sensorinformation, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die UVC-Lichtquelle basierend auf der sicherheitsrelevanten Sensorinformation anzusteuern.
Die Sensorik kann insbesondere einen Anwesenheitssensor zum Detektieren einer Anwesenheit in dem Desinfektionsraum umfassen, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet sein kann, die UVC-Lichtquelle abzuschalten, wenn die Sensorinformation auf die Anwesenheit eines Objekts bzw. eines Fremdkörpers in dem Desinfektionsraum hinweist.
Der Anwesenheitssensor kann als Pyroelektrischer bzw. PIR-Sensor, Radar-Sensor, Laufzeit- bzw. ToF-Sensor o.ä. ausgebildet sein.
Der Sensor zur Detektion von Objekten kann die sichere Verwendung der Leuchtvorrichtung unterstützen und bei Bedarf ein Signal zum Abschalten der UVC-Lichtquelle an die Steuerelektronik übermitteln, z.B. für den Fall, dass sich menschliche Körperteile im Desinfektionsvolumen befinden. Dies kann beispielsweise bei Wartungsarbeiten oder unbefugtem Hantieren an der Leuchtvorrichtung der Fall sein.
Die Sensorik kann einen UVC-Sensor zum Erfassen der UVC-Strahlung umfassen. Insbesondere kann der UVC-Sensor zum Erfassen der UVC-Strahlung in dem Desinfektionsraum ausgebildet sein. Beispielsweise kann der UVC-Sensor innerhalb des Desinfektionsraums montiert sein. Der UVC-Sensor kann ferner dazu ausgebildet sein, in dem Desinfektionsraum die Intensität der UVC-Strahlung zu messen und die Intensität der UVC-Strahlung repräsentierenden Messsignale an die Steuerelektronik zu übermitteln. Eine niedrige Intensität der UVC-Strahlung in dem Desinfektionsvolumen kann beispielsweise als Hinweis auf eine mangelhaft ausgebildete Reflexion des UVC-Strahls, ein fehlendes, defektes oder fehlerhaft montiertes strahlreflektierendes Element dienen. Die Steuerelektronik kann dazu konfiguriert sein, in einem solchen Fall die UVC-Lichtquelle abzuschalten, um eine Fehlfunktionen der Leuchtvorrichtung bzw. ein unkontrolliertes Abstrahlen des UVC-Lichts zu vermeiden. Durch den UVC-Sensor kann ferner eine Abschwächung oder Degradation der UVC-Lichtquelle frühzeitig erkannt und ggf. eine Empfehlung zum Auswechseln der UVC-Lichtquelle angezeigt werden.
Die Sensorik kann ferner einen oder mehrere Personenanwesenheitssensor zum Detektieren von Personen in der Umgebung bzw. in dem zu beleuchtenden Raum und zum Übermitteln einer aktuellen Personenanwesenheitsinformation an die Steuerelektronik umfassen. Die Personenanwesenheitssensoren können insbesondere nach unten, auf das mögliche Anwesenheitsareal von Personen gerichtet sein. Die Anwesenheit bzw. der Grad der Anwesenheit von Personen kann beispielsweise anhand von durch einen PIR-Sensor erfassten Bewegungen oder durch Zählung der Personen mittels eines Radarsensors ermittelt werden. Die Steuerelektronik kann dazu ausgebildet sein, die Leuchtvorrichtung basierend auf der aktuellen Personenanwesenheitsinformation anzusteuern. Die Leuchtvorrichtung kann somit unter Berücksichtigung der Anwesenheit von Personen in dem zu beleuchtenden Raum angesteuert werden. Die Steuerelektronik kann so konfiguriert sein, dass die UVC-Lichtquelle beim Detektieren der Anwesenheit von einer oder mehreren Personen aktiviert wird, um durch die Luftdesinfektion die anwesenden Personen zu schützen. Die Steuerelektronik kann auch so konfiguriert sein, dass die Gesamtintensität der UVC-Strahlung bei Anwesenheit von Personen gedrosselt wird, um ggf. die Intensität des in die Umgebung gestreuten UVC-Lichts zu reduzieren.
Die Sensorik kann einen Luftqualitätssensor zum Erfassen eines oder mehrerer Luftqualitätsparameter und zum Übermitteln einer aktuellen Luftqualitätsinformation an die Steuerelektronik umfassen, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die Leuchtvorrichtung basierend auf der aktuellen Luftqualitätsinformation anzusteuern.
Ein Luftqualitätssensor, insbesondere ein Sensor zur Messung von VOCs (Volatile Organic Components), CO2 und/oder Luftfeuchtigkeit, kann die Luftqualität im Raum messen und Rückschlüsse über die Anzahl der Personen im Raum ermöglichen. Aus der Luftqualität und/oder der Anzahl der Personen lassen sich weitere Rückschlüsse über die mögliche Anzahl von Viren oder Bakterien im Raum ziehen. Die Steuerelektronik kann dazu konfiguriert bzw. programmiert sein, die für die Desinfektion notwendige Intensität oder Dauer der UVC Strahlung zu ermitteln. Durch die Prüfung der Luftqualität kann die Intensität der UVC-Strahlung im Desinfektionsvolumen sowie der Energieverbrauch der UVC-Lichtquelle optimiert werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtvorrichtung eine ein sichtbares Licht erzeugende Lichtquelle zur Formung eines im Wesentlichen mit dem UVC-Strahl überlappenden Strahls des sichtbaren, insbesondere farbigen bzw. monochromatischen, Lichts. Durch die Überlappung bzw. Kopplung des sichtbaren Lichtstrahls mit dem UVC-Lichtstrahl kann insbesondere erzielt werden, dass der Betrieb der UVC-Lichtquelle visuell erkennbar wird. Die Visualisierung des UVC-Strahls bzw. des UVC-Lichtkegels kann als Hinweis über das Vorhandensein des gefährlichen UVC-Lichts in dem visualisierten Lichtkegel dienen. Beispielsweise gibt die in Richtung der Raumdecke abstrahlende mit der UVC-Lichtquelle gekoppelte visuelle Lichtquelle eine intuitive visuelle Bestätigung für das Funktionieren der UVC-Lichtquelle. Zudem zeigt der mit dem UVC-Lichtkegel gekoppelte Lichtkegel des sichtbaren Lichts wo die UVC-Strahlung ankommt bzw. nicht ankommt, was beispielsweise als Hinweis auf eine richtige bzw. fehlerhafte Montage der Leuchtvorrichtung dienen kann. Eine falsch montierte Leuchtvorrichtung, wenn beispielweise der Abstand zwischen der UVC-Lichtquelle und dem strahlreflektierenden Element zu groß ist, könnte beispielsweise anhand des farbigen Lichts, auf einem Deckenelement neben dem strahlreflektierenden Element, leicht erkannt werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die UVC-Lichtquelle UVC-LED-Dies und/oder Chip-Scale-Packages (CSP) auf. Die UVC-LED-Dies oder CSD können mit LED-Dies oder CSP (z.B. blau, grün oder rot) zur Erzeugung eines sichtbaren Lichts auf einer Leiterplatte gemischt sein und somit eine Chip-on-Board- oder CSP-Light-Engine bilden. Durch diese technische Anordnung kann erreicht werden, dass die gekoppelte visuelle Lichtquelle und das UVC-Strahl in dieselbe Richtung abstrahlen und im Fern-Feld sich im Wesentlichen überlappende Lichtkegel bzw. Beleuchtungsmuster bilden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Leuchtvorrichtung wenigstens eine weitere Lichtquelle bzw. Zusatzlichtquelle zum Erzeugen eines sichtbaren Lichts. Die Zusatzlichtquelle kann insbesondere als eine Lichtquelle für Allgemeinbeleuchtung ausgebildet sein. Die Zusatzlichtquelle kann insbesondere als von der UVC-Lichtquelle unabhängige bzw. selbständige lichtemittierende Komponente, Leuchtmittel, Leuchte und/oder als eine Vorrichtung zur Aufnahme einer solchen Lichtquelle ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen ist die Zusatzlichtquelle als eine Deckenleuchte oder als Pendelleuchte ausgebildet. In einigen Ausführungsformen sind die UVC-Lichtquelle und die Zusatzlichtquelle in einem gemeinsamen Gehäuse bzw. in einem gemeinsamen Leuchtenkörper untergebracht.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.

1 zeigt schematisch eine Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 zeigt schematisch eine Leuchtvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und
5 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

1 zeigt schematisch eine Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst eine erste Lichtquelle 2 zum Erzeugen eines sichtbaren Lichts und eine zweite Lichtquelle 3 zum Erzeugen eines UVC-Lichts. Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst ferner ein strahlformendes Element 4 und ein strahlreflektierendes Element 5. Zwischen dem strahlformenden Element 4 und dem strahlreflektierenden Element 5 befindet sich ein von außen frei zugänglichen Desinfektionsraum 6.
In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Lichtquelle 2 als eine Hängeleuchte bzw. Pendelleuchte ausgebildet, welche an einer Decke 7 bzw. Raumdecke in einem Raum montiert ist. Zur Verdeutlichung der Positionierung der Leuchtvorrichtung 1 in dem Raum wird der Boden 8 sowie Personen in dem Raum symbolisch dargestellt.
Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst ferner einen höhenverstellbaren Befestigungsmechanismus 9, der es erlaubt, die Befestigungshöhe der ersten Lichtquelle 2, der zweiten Lichtquelle 3 und des strahlformenden Elements 4 bezüglich des Bodens 8 bzw. der Decke 7 einzustellen. Das strahlreflektierende Element 5 ist in unmittelbarer Nähe der Decke 7 positioniert. Der Befestigungsmechanismus 9 umfasst Befestigungsseile, entlang welcher die Höhenpositionierung der Lichtquellen bzw. des strahlreflektierendes Element 5 erfolgen kann.
Das strahlformende Element 4 und das strahlreflektierende Element 5 sind derart positioniert und aufeinander abgestimmt, dass der von dem strahlformenden Element 4 geformte UVC-Strahl durch das strahlreflektierende Element 5 im Wesentlichen vollständig erfasst wird. Der Strahlengang des UVC-Lichts wird anhand von exemplarischen Strahlen verdeutlicht, welche als von der ersten Lichtquelle 2 zu dem strahlreflektierenden Element 5 gerichtete Pfeile dargestellt sind.
Ein Teil der UVC-Strahlen trifft zuerst auf Innenflächen des strahlformendes Elements 4 und erst danach auf das strahlreflektierende Element 5 ein. Manche der UVC-Strahlen hingegen gelangen zu dem strahlreflektierenden Element 5, ohne vorher mit den Innenflächen des strahlformendes Elements 4 in Kontakt zu treten. Die Gesamtheit dieser UVC-Strahlen bildet dann den UVC-Lichtkegel, welcher sich zwischen dem strahlformenden Element 4 und dem strahlreflektierenden Element 5 erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist die UVC-Lichtquelle bzw. das strahlformende Element 4 derart ausgebildet, dass sämtliche UVC-Strahlen auf den Reflektor des strahlformendes Elements 4 eintreffen, bevor sie das strahlformende Element verlassen können. Damit kann eine direkte Bestrahlung von Objekten bzw. Menschen durch die UVC-Strahlung, auch bei einer Fehlmontage der Leuchtvorrichtung 1, vermieden werden. Der Strahlengang des sichtbaren Lichts wird anhand von nach unten gerichteten Pfeilen verdeutlicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Lichtquelle dazu ausgebildet, sichtbares Licht mittels einer unteren Leuchtfläche nach unten abzustrahlen.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Leuchtvorrichtung 1 Sicherheitssensoren 10 zum Bereitstellen einer sicherheitsrelevanten Sensorinformation sowie einen Aktivitätssensor 11 zum Bereitstellen einer aktivitätsrelevanten Sensorinformation. Die von den Sensoren bereitgestellte Informationen können von einer Auswerteeinheit einer Steuerelektronik (nicht gezeigt) ausgewertet werden. Die Steuerelektronik kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Leuchtvorrichtung 1 basierend auf der von den Sensoren erfassten Informationen, über eine entsprechende Treiberelektronik (nicht gezeigt), anzusteuern. Die Sicherheitssensoren 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Anwesenheitssensoren ausgebildet, welche an dem strahlreflektierenden Element 5 und an der ersten Lichtquelle 2 angebraucht sind. Die Anwesenheitssensoren sind dazu ausgebildet, Anwesenheit von Objekten bzw. menschlichen Körperteilen zwischen der UVC-Lichtquelle und dem strahlreflektierenden Element 5 zu detektieren. Die Steuerelektronik kann dazu konfiguriert sein, die UVC-Lichtquelle abzuschalten, sobald die Sensorinformation auf die Anwesenheit eins Objekts bzw. eines Fremdkörpers in dem Desinfektionsraum hinweist. Je nach Ausführungsform kann sich die Anzahl und die Anordnung von Sensoren ändern. In einigen Ausführungsformen weist die Leuchtvorrichtung 1 einen UVC-Sensor auf, welcher mit der Steuerelektronik in einer funktionalen Verbindung steht und dazu ausgebildet ist, die UVC-Strahlintensität in dem Desinfektionsraum 6 zu erfassen. In einigen Ausführungsformen ist der UVC-Sensor an der dem strahlformenden Element 4 zugewandten Seite des strahlreflektierenden Elements 5 angebracht.
Das strahlformende Element 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Reflektor zum Formen des UVC-Strahls bzw. UVC-Lichtkegel mit einem maximalen Öffnungswinkel ausgebildet. Der maximale Öffnungswinkel kann insbesondere so gewählt sein, dass bei einer anwendungsgemäßen Positionierung des strahlformendes Elements 4 und des strahlreflektierenden Elements 5 im Wesentlichen der gesamte UVC-Strahl von dem strahlreflektierenden Element 5 erfasst wird. Durch die Einschränkung des Öffnungswinkels des Lichtkegels auf den maximalen Öffnungswinkel kann sichergestellt werden, dass keine unkontrollierte Abstrahlung des UVC-Lichts in die Umgebung durch die Decke 7 erfolgt.
Die Form und die Dimensionen des Desinfektionsraum 6 wird durch den Lichtkegel des UVC-Strahls bzw. des primären UVC-Lichts zwischen dem strahlformenden Element 4 und dem strahlreflektierenden Element 5 definiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Desinfektionsraum eine Höhe von etwa 1 m und einen Durchmesser von etwa 1,2 m, was ungefähr dem Durchmesser des strahlreflektierenden Elements 5 entspricht. Das Volumen des Desinfektionsraums 6 bzw. das Desinfektionsvolumen beträgt somit etwa 0,38 m³.
Das strahlreflektierende Element 5 kann dazu ausgebildet sein, wenigstens einen Teil des erfassten UVC-Strahls auf das strahlformende Element zurückzuwerfen. Diese Art von UVC-Licht-Recycling kann zur Verstärkung des Desinfektionseffekts in dem Desinfektionsraum 6 bzw. zum energiesparenden Betrieb der Leuchtvorrichtung 1 beitragen. Denn aufgrund der Rückreflektion des UVC-Lichts auf das strahlformende Element 4 kann in dem Desinfektionsraum 6 dieselbe Intensität des UVC-Lichts bei einem geringeren Stromverbrauch der UVC-Lichtquelle erzielt werden.
Je nach Ausführungsbeispiel kann das strahlreflektierende Element 5 unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit bzw. Reflexions- und Streueigenschaften aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist das strahlreflektierende Element 5 eine spiegelnd reflektierende Oberfläche auf. Aufgrund der spiegelnden Reflektion kann das von dem strahlreflektierenden Element 5 abgestrahlte UVC-Licht präzise kontrolliert werden. In einigen Ausführungen wird ein Teil des Lichts von dem strahlreflektierenden Element 5 in die Umgebung, insbesondere diffus, gestreut. Diese diffuse Streuung des UVC-Lichts in die Umgebung wird in 1 durch gestrichelte Pfeile symbolisch dargestellt.
Die Reflexions- bzw. Streueigenschaften des strahlreflektierenden Elements 5 bzw. die Intensität des UVC-Lichts können so gewählt werden, dass die Menschen in dem zu beleuchtenden Raum keinen gefährlichen Strahlungsdosen ausgesetzt werden. Insbesondere kann durch die Wahl dieser Parameter sichergestellt werden, dass das von dem strahlformenden Element reflektierte UVC-Licht entweder zu schwach ist, um einen sicheren Aufenthalt von Menschen in der Umgebung zu gefährden, und/oder zurück auf das strahlformende Element 4 insbesondere fürs UVC-Licht-Recycling zurückreflektiert wird. Der maximale Öffnungswinkel bzw. der Schnittwinkel und die Distanz zwischen der UVC-Lichtquelle 2 und dem strahlreflektierenden Element 2 können insbesondere so gewählt werden, dass nahezu 100%, insbesondere über 90% oder über 95% des aus dem strahlformenden Element 4 austretenden UVC-Lichts das strahlreflektierende Element 5 erreicht. Der maximale Öffnungswinkel θ kann zwischen 10° und 45°, insbesondere zwischen 25° und 45°, liegen.
2 zeigt schematisch eine Leuchtvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das strahlreflektierende Element 5 spiegelreflektierend in Form eines sphärischen Reflektors mit einem Krümmungsradius r ausgebildet. Die UVC-Lichtquelle ist im Wesentlichen im geometrischen Zentrum des sphärischen Reflektors angeordnet. Das strahlformende Element 4 ist in Form eines im Wesentlichen kegelförmigen bzw. trichterförmigen Reflektors ausgebildet. Das strahlformende Element 4 kann grundsätzlich auch als Linsenoptik ausgeführt sein.
Das strahlreflektierende Element 5 weist einen Durchmesser D und eine Tiefe y auf. 2 zeigt ferner den maximalen Öffnungswinkel θ des UVC-Lichtkegels, welcher durch das strahlformende Element festgelegt wird. Wie die Darstellung der 2 verdeutlicht, vereinfacht die sphärische Geometrie die Auslegung und die Dimensionierung von einzelnen Komponenten erheblich. Insbesondere kann die Dimensionierung der Elemente nach der zur Verfügung stehenden Raumhöhe bzw. nach Vorgabe der Größe des strahlreflektierenden Elements 5 mit Hilfe einfacher geometrischer Formeln erfolgen. Wird beispielsweise die Höhe bzw. der Radius des sphärischen Reflektors r und der maximale Öffnungswinkel θ des strahlformendes Elements 4 vorgegeben, so kann der minimalre Durchmesser des strahlreflektierenden Elements 5 auf einfache Weise durch die Formel d = 2r* sin30° ermittelt werden, woraus sich auch die minimale Tiefe y des strahlreflektierenden Elements 5 ergibt. Bei einem Schnittwinkel von 30° des strahlformendes Elements 4 und dem Radius von 1 m ergibt sich somit ein minimaler Durchmesser des strahlreflektierenden Elements 5 von 1 m. Für die minimale Tiefe y des strahlreflektierenden Elements 5 ergibt sich dann y = (1-cos30°) = 0,14 m.
In einem Ausführungsbeispiel weist das strahlreflektierende Element 5 eine im Wesentlichen spiegelnd reflektierende sphärische Reflexionsfläche mit einem Radius von 1 m auf, wobei das strahlformende Element 4 einen Öffnungswinkel von 45° aufweist. In einem solchen Fall beträgt der minimale Durchmesser des strahlreflektierenden Elements 5 d=2r*sin 45°=1,41 m. Für die Tiefe y des strahlreflektierenden Elements 5 ergibt sich dann y = (1-cos45°) = 0,29 m.
Der Durchmesser des strahlreflektierenden Elements 5 kann insbesondere größer als der ermittelte Minimaldurchmesser, insbesondere mit Reserve wegen etwaiger Unsicherheiten bzw. Toleranzen, gewählt werden. Insbesondere kann der Durchmesser d des strahlreflektierenden Elements 5 so gewählt werden, dass die folgende Bedingung erfüllt ist: 2r*sin θ < d < 4r*sin 9.
Der Abstand d zwischen der zweiten Lichtquelle 3 bzw. UVC-Lichtquelle und dem strahlreflektierenden Element 5 kann so gewählt werden, dass 1/2r < d < 3/2r. Bei einem solchen Abstand zwischen UVC-Lichtquelle und dem strahlreflektierenden Element 5 kann ein Teil des von dem strahlreflektierenden Element 5 reflektierten UVC-Lichts durch die erste Lichtquelle und/oder durch die zweite Lichtquelle 3 eingefangen werden.
Die UVC-Lichtquelle kann im Wesentlichen kreisförmig, insbesondere planar, ausgebildet sein, was dazu führt, dass das strahlformende Element 4 bzw. das strahlreflektierende Element 5 zylindrisch bzw. sphärisch ausgebildet sein können. In einigen Ausführungsformen ist die UVC-Lichtquelle in Form einer linearen Lichtquelle ausgebildet. In einem solchen Fall kann das strahlformende Element 4 entlang der UVC-Lichtquelle eine lineare Form und senkrecht zu der UVC-Lichtquelle eine gekrümmte Form aufweisen. Die oben erörterten Parameter d, r und θ können dann in einer senkrecht zu der UVC-Lichtquelle liegenden Ebene entsprechend angewandt werden.
3 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die UVC-Lichtquelle 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als LED-Modul ausgebildet, welches eine Anzahl von UVC-LEDs 20 und eine Anzahl von farbigen LEDs 21 umfasst. Die LEDs 20 und 21 sind innerhalb eines kreisförmigen Montagebereichs 22 auf einer Leiterplatte 23 montiert. In diesem Ausführungsbeispiel sind die UVC-LEDs 20 und die farbigen LEDs 21 abwechselnd in dichten Reihen angeordnet. Die Anzahl der UVC-LEDs 20 und der farbigen LEDs 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich. Aufgrund der dichten Anordnung der UVC-LEDs und der farbigen LEDs 20 kann das durch UVC-LEDs erzeuge UVC-Licht und das durch die farbigen LEDs 21 erzeugte Licht durch ein und dieselbe strahlformende Optik bzw. dasselbe strahlformende Element zu einem Strahl geformt werden. Der Montagebereich 22 der Leiterplatte 23 dient dabei als lichtemittierende Fläche bzw. als flächige Lichtquelle, welche sowohl das UVC-Licht als auch das sichtbare, insbesondere im Wesentlichen monochromatische, Licht erzeugt. Durch die Verwendung derselben strahlformenden Optik kann dabei bewirkt werden, dass der UVC-Strahl und der Strahl des sichtbaren Lichts, insbesondere im Fern-Feld, sich im Wesentlichen überlappen. Die Verwendung des monochromatischen Lichts kann dabei helfen, die visuelle Wahrnehmbarkeit des Leuchtens der UVC-Lichtquelle auch in einem gut beleuchteten Raum zu verbessern.
4 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Die LED-Anordnung der 4 entspricht im Wesentlichen der LED-Anordnung der 3, wobei die UVC-LEDs 20 und farbige LEDs 21 in diesem Fall schachbrettartig angeordnet sind. Die schachbrettartige Anordnung eignet sich besonders für eine gleichmäßige Mischung von den durch verschiedenartige LEDs 20, 21 erzeugten Lichter, so dass Überlappung von entsprechenden Licht-Kegeln bereits mit einfachen lichtstrahlformenden Optiken verbessert werden kann.
5 zeigt eine LED-Anordnung in einer UVC-Lichtquelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die LED-Anordnung der 5 entspricht im Wesentlichen der LED-Anordnungen der 3 und 4, wobei insgesamt weniger farbige LEDs 21 als UVC-LEDs 20 auf der Leiterplatte 23 montiert sind. Dieses Ausführungsbeispiel soll insbesondere verdeutlichen, dass sich die Anteile des UVC-Lichts und des farbigen Lichts je nach Ausführung variieren können. Insbesondere kann sich die Anzahl und/oder die physikalische Größe der UVC-LEDs von der Anzahl und/oder der physikalischen Größe der farbigen LEDs unterscheiden.
Die oben beschriebene Leuchtvorrichtung stellt somit eine sichere Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion dar, welche in der Lage ist, unabhängig von Deckenbeschaffenheit oder anderen Einreichungen in dem zu beleuchtenden Raum, die Luft in der Umgebung sicher und zuverlässig zu desinfizieren. Insbesondere wird die Sicherheit der anwesenden Personen auch ohne externe Sensorik, wie Zutrittskontrolle, Power-Management oder ähnliches, gewährleistet. Die anwesenden Personen werden der UVC-Strahlung entweder gar nicht ausgesetzt oder, wenn schon, dann nur mit einer wohl kontrollierten ungefährlichen Dosis, welche insbesondere durch die Beschaffenheit des strahlreflektierenden Elements präzise definiert werden kann.
Mittels der Sensorik kann zudem der beschränkte Raum zwischen der ersten Lichtquelle und dem strahlreflektierenden Element auf einfache Weise überwacht werden, um beispielsweise unerwartete Anwesenheit von Objekten bzw. Körperteilen zu detektieren und ggf. die Steuerelektronik zu veranlassen, die UVC-Lichtquelle abzuschalten. Eine oder mehrere Aktivitätssensoren können helfen, die ausreichende UVC-Licht-Dosis zu ermitteln, um ggf. die UVC-Lichtquelle herunter zu dimmen, wodurch Energie gespart und die Lebensdauer der Leuchtvorrichtung verlängert werden kann.
Die Leuchtvorrichtung stellt zudem einen voluminösen Desinfektionsraum bereit, welcher der UVC-Strahlung zur Desinfektion ausgesetzt wird. Insbesondere aufgrund der offenen Konstruktion und der natürlichen Luftkonvektion können zudem weitere Luftmassen, insbesondere aus der gesamten Umgebung, desinfiziert werden. Durch den oben beschriebenen Recycling-Effekt wird zudem eine energieeffiziente Luftdesinfektion möglich.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen. Außerdem können nach den hier beschriebenen Prinzipien auch mehrere Module bzw. mehrere Produkte miteinander verbunden werden, um weitere Funktionen zu erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtvorrichtung
2: Lichtquelle
3: UVC-Lichtquelle
4: strahlformendes Element
5: strahlreflektierendes Element
6: Desinfektionsraum
7: Decke
8: Boden
9: Befestigungsmechanismus
10: Sicherheitssensoren
11: Aktivitätssensor
20: UVC-LED
21: farbige LED
22: Montagebereich
23: Leiterplatte
D: Durchmesser des strahlreflektierenden Elements
r: Krümmungsradius des strahlreflektierenden Elements
Y: Tiefe des strahlreflektierenden Elements
Θ: maximaler Öffnungswinkel

Claims

Leuchtvorrichtung zur Luftdesinfektion in einer Umgebung, umfassend: - wenigstens eine UVC-Lichtquelle zum Erzeugen eines UVC-Lichts, - ein strahlformendes Element (4) zum Formen des UVC-Lichts zu einem UVC-Strahl, und - ein strahlreflektierendes Element (5) zum im Wesentlichen vollständigen Erfassen des UVC-Strahls, wobei das strahlreflektierende Element (5) dem strahlformenden Element (4) derart nachgeschaltet ist, dass sich zwischen dem strahlformenden Element (4) und dem strahlreflektierenden Element (5) ein für die Luft frei zugänglicher Desinfektionsraum (6) für die Luftdesinfektion ergibt, und wobei das strahlreflektierende Element (5) ferner dazu ausgebildet ist, den erfassten UVC-Strahl kontrolliert abzustrahlen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das strahlformende Element (4) dazu ausgebildet ist, den UVC-Strahl in Form eines Lichtkegels mit einem vordefinierten maximalen Öffnungswinkel θ zu formen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das strahlreflektierende Element (5) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des erfassten UVC-Strahls auf das strahlformende Element (4) zurückzuwerfen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das strahlreflektierende Element (5) in Form eines konkaven Reflektors ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das strahlreflektierende Element (5) in Form eines sphärischen Reflektors ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das strahlreflektierende Element (5) eine überwiegend spiegelnde Reflexionsfläche aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) als Deckenleuchte bzw. Hängeleuchte ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Leuchtvorrichtung derart ausgebildet ist, dass in moniertem Zustand der Leuchtvorrichtung (1) die UVC-Lichtquelle in Richtung der Raumdecke abstrahlt.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) eine Steuerelektronik zur Ansteuerung der UVC-Lichtquelle sowie eine Sensorik mit einem oder mehreren Sensoren (10, 11) zum Bereitstellen einer aktuellen Sensorinformation umfasst, und wobei die Steuerelektronik dazu konfiguriert ist, die UVC-Lichtquelle basierend auf der von der Sensorik bereitgestellten aktuellen Sensorinformation anzusteuern.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Sensorik einen Sicherheitssensor zum Bereitstellen einer sicherheitsrelevanten Sensorinformation umfasst, und wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die UVC-Lichtquelle (3) basierend auf der sicherheitsrelevanten Sensorinformation anzusteuern.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, wobei Sensorik einen Anwesenheitssensor zum Detektieren einer Anwesenheit in dem Desinfektionsraum umfasst, und wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die UVC-Lichtquelle (3) abzuschalten, wenn die Sensorinformation auf die Anwesenheit eines Objekts bzw. eines Fremdkörpers in dem Desinfektionsraum hinweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Sensorik einen UVC-Sensor zum Erfassen der UVC-Strahlung umfasst.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Sensorik einen Personenanwesenheitssensor zum Erkennen von Personen in der Umgebung und zum Übermitteln einer aktuellen Personenanwesenheitsinformation an die Steuerelektronik umfasst, und wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die Leuchtvorrichtung basierend auf der Personenanwesenheitsinformation anzusteuern.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Sensorik einen Luftqualitätssensor zum Erfassen eines oder mehrerer Luftqualitätsparameter und zum Übermitteln einer aktuellen Luftqualitätsinformation an die Steuerelektronik umfasst, und wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, die Leuchtvorrichtung (1) basierend auf der aktuellen Luftqualitätsinformation anzusteuern.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LV (1) ferner eine ein sichtbares Licht erzeugende Lichtquelle zur Formung eines im Wesentlichen mit dem UVC-Strahl überlappenden Strahl des sichtbaren Lichts umfasst.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) wenigstens eine weitere Lichtquelle (2) zum Erzeugen eines sichtbaren Lichts umfasst.