DE102021214724A1

DE102021214724A1 - Filterelement und filter

Info

Publication number: DE102021214724A1
Application number: DE102021214724.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023117166A1

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform weist das Filterelement (100) für die Reinigung eines Umgebungsmediums einen Wellenleiter (1) zur Führung von Strahlung mit einer Auskoppelfläche (10) zur Auskopplung von Strahlung sowie ein fotokatalytisches Material (2) für die Reinigung des Umgebungsmediums bei Kontakt mit dem Umgebungsmedium auf. Das Filterelement ist so eingerichtet, dass zumindest ein Teil einer im Wellenleiter geführten Strahlung über die Auskoppelfläche aus dem Wellenleiter ausgekoppelt wird und zumindest ein Teil der ausgekoppelten Strahlung auf das fotokatalytische Material trifft, um das fotokatalytische Material anzuregen. Das fotokatalytische Material liegt für einen direkten Kontakt mit dem Umgebungsmedium zumindest teilweise frei.

Description

Es werden ein Filterelement und ein Filter angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Filterelement für die Reinigung beziehungsweise Desinfektion eines Umgebungsmediums, wie Luft oder Wasser, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Filter mit einem solchen Filterelement anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.
Zunächst wird das Filterelement für die Reinigung eines Umgebungsmediums angegeben. Das Umgebungsmedium kann ein Gas, wie Luft, oder eine Flüssigkeit, wie Wasser, sein. Mit Umgebungsmedium ist insbesondere das Medium gemeint, das das Filterelement umgibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement einen Wellenleiter beziehungsweise Lichtleiter zur Führung von Strahlung auf. Unter Strahlung wird hier elektromagnetische Strahlung verstanden. Es handelt sich also um einen optischen Wellenleiter. Der Wellenleiter weist eine Auskoppelfläche zur Auskopplung von Strahlung aus dem Wellenleiter auf.
Bei der hier und im Folgenden genannten Strahlung handelt es sich insbesondere um UV-Strahlung. Es kann sich aber auch um Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich, zum Beispiel um sichtbares Licht handeln. Der Wellenleiter ist dann also für die Führung von UV-Strahlung, zum Beispiel UVA- und/oder UVB- und/oder UVC-Strahlung eingerichtet. Beispielsweise ist der Wellenleiter transparent für die genannte(n) Strahlung(en). Zum Beispiel umfasst oder besteht der Wellenleiter aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Glas, UV(A,B,C)-stabiles Polymer, Quarzglas (englisch: fused silica). Der Wellenleiter ist zum Beispiel ein Vollkörper. Beispielsweise ist der Wellenleiter frei von Hohlräumen und/oder Strahlungsquellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement ein fotokatalytisches Material für die Reinigung des Umgebungsmediums bei Kontakt mit dem Umgebungsmedium auf. Das fotokatalytische Material ist insbesondere so gewählt, dass es durch Absorption von Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, anregbar ist. Bei Kontakt mit Umweltschadstoffen aus dem Umgebungsmedium, wie Bakterien, Viren, Pilzen, VOCs (Abkürzung für volatile organische Komponenten), Ammoniak, NOx und/oder SOx, werden die Umweltschadstoffe mithilfe des angeregten, fotokatalytischen Materials zersetzt. Anders ausgedrückt handelt es sich bei dem fotokatalytischen Material um ein Material für die fotokatalytische Reinigung des Umgebungsmediums.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement so eingerichtet, dass zumindest ein Teil einer im Wellenleiter geführten Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, über die Auskoppelfläche aus dem Wellenleiter ausgekoppelt wird. Insbesondere ist das Filterelement so eingerichtet, dass eine über eine Einkoppelfläche in den Wellenleiter eingekoppelte und dann im Wellenleiter geführte Strahlung zumindest teilweise über die Auskoppelfläche ausgekoppelt wird. Beispielsweise ist das Filterelement so eingerichtet, dass im Wellenleiter geführte Strahlung, zum Beispiel die über die Einkoppelfläche eingekoppelte Strahlung, gleichmäßig und/oder vollständig entlang beziehungsweise über die Auskoppelfläche ausgekoppelt wird.
Die Auskoppelfläche kann für eine effiziente Auskopplung der Strahlung strukturiert sein. Außerdem kann der Wellenleiter zumindest stellenweise gekrümmt sein, zum Beispiel mäanderförmig oder spiralförmig verlaufen, um den Anteil an Strahlung, die unterhalb des Totalreflexionswinkels auf die Auskoppelfläche trifft, einzustellen beziehungsweise zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann der Brechungsindexunterschied zwischen dem Material des Wellenleiters an der Auskoppelfläche und dem an die Auskoppelfläche grenzenden Material klein gewählt werden, zum Beispiel kleiner gleich 0,5 oder kleiner gleich 0,1 oder kleiner gleich 0,05. Dadurch wird der Winkelbereich für Totalreflexion verkleinert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement so eingerichtet, dass zumindest ein Teil, beispielsweise die gesamte, über die Auskoppelfläche ausgekoppelte Strahlung, auf das fotokatalytische Material trifft, um das fotokatalytische Material anzuregen. Insbesondere ist das fotokatalytische Material außerhalb des Wellenleiters angeordnet. Beispielsweise ist die Auskoppelfläche dem fotokatalytischen Material zugewandt, so dass aus der Auskoppelfläche austretende Strahlung ohne Umwege auf das fotokatalytische Material trifft. Das fotokatalytische Material kann direkt auf der Auskoppelfläche oder beabstandet zu der Auskoppelfläche angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass das Filterelement so eingerichtet ist, dass die aus der Auskoppelfläche austretende Strahlung über Umwege, zum Beispiel über ein oder mehrere Reflektoren des Filterelements, auf das fotokatalytische Material gelenkt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt das fotokatalytische Material für einen direkten Kontakt mit dem Umgebungsmedium zumindest teilweise frei beziehungsweise ist exponiert. Das heißt, ein das Filterelement umgebendes Umgebungsmedium kann unmittelbar auf das durch Strahlung aus dem Wellenleiter angeregte fotokatalytische Material treffen, um von diesem gereinigt zu werden.
In mindestens einer Ausführungsform weist das Filterelement für die Reinigung eines Umgebungsmediums einen Wellenleiter zur Führung von Strahlung mit einer Auskoppelfläche zur Auskopplung von Strahlung sowie ein fotokatalytisches Material für die Reinigung des Umgebungsmediums bei Kontakt mit dem Umgebungsmedium auf. Das Filterelement ist so eingerichtet, dass zumindest ein Teil einer im Wellenleiter geführten Strahlung über die Auskoppelfläche aus dem Wellenleiter ausgekoppelt wird und zumindest ein Teil der ausgekoppelten Strahlung auf das fotokatalytische Material trifft, um das fotokatalytische Material anzuregen. Das fotokatalytische Material liegt für einen direkten Kontakt mit dem Umgebungsmedium zumindest teilweise frei.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass bei den meisten Filtern, zum Beispiel Luft- oder Wasserfiltern, verschleißende Filterelemente, wie HEPA-Filterelemente oder Aktivkohlefilterelemente, zum Einsatz kommen. Diese Filterelemente müssen daher häufig gewechselt werden, was mit hohen Kosten und Aufwand verbunden ist. Solche Filterelemente bieten außerdem häufig keine Filterwirkung oder Desinfektion gegen Bakterien, Viren oder VOCs.
Für die Desinfektion, also die Reinigung von Bakterien und Viren oder Pilzen, können UV-Filter eingesetzt werden. Bei reinen UVC-Filtern, die eine germizide/bakterizide Wirkung haben, werden hohe Strahlungsintensitäten benötigt beziehungsweise ein großes Wirkvolumen, um eine ausreichende Reinigung zu erreichen. Daher werden auf UVC-Strahlung basierende Filterelemente bevorzugt bei relativ großen Filtern verwendet und weniger bei kleinen Filtern.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement bereitgestellt, welches für die Zersetzung einer breiten Palette von Umweltschadstoffen besonders geeignet und effizient ist. Dies wird insbesondere durch die Einbeziehung der fotokatalytischen Reinigung erreicht, durch die beispielsweise VOCs, Bakterien, Viren, Pilze et cetera im Umgebungsmedium mit Hilfe der fotokatalytischen Reaktion zersetzt werden. Handelt es sich bei der Strahlung, die aus dem Wellenleiter austritt, um UV-Strahlung, kann diese doppelt genutzt werden, um zum einen das fotokatalytische Material für die fotokatalytische Reinigung anzuregen und zum anderen, um durch ihre germizide/bakterizide Wirkung direkt zur Reinigung des Umgebungsmediums beizutragen. Das Filterelement ist außerdem verschleißfrei und besonders effizient. Es kann in kleinen Filtern, wie Heimfiltern, verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement so eingerichtet, dass zumindest ein Teil der über die Auskoppelfläche ausgekoppelten Strahlung auf das Umgebungsmedium trifft. Beispielsweise treffen zumindest 25 % oder zumindest 50 % oder zumindest 75 % oder die gesamte über die Auskoppelfläche austretende Strahlung auf das Umgebungsmedium. Dadurch kann zum Beispiel die germizide/bakterizide Wirkung von UV-Strahlung zusätzlich zur fotokatalytischen Reinigung des Umgebungsmediums genutzt.
Um dies zu realisieren, kann das fotokatalytische Material beabstandet von der Auskoppelfläche angeordnet sein, so dass sich das Umgebungsmedium zwischen dem fotokatalytischen Material und der Auskoppelfläche ausbreiten kann, zum Beispiel hindurchströmen kann. Alternativ kann das fotokatalytische Material direkt auf die Auskoppelfläche aufgebracht sein und eine solche Dichte aufweisen, dass es nicht die gesamte über die Auskoppelfläche ausgekoppelte Strahlung absorbiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter zur Führung der Strahlung in eine Richtung parallel zur Auskoppelfläche eingerichtet. Beispielsweise ist dazu eine Ausdehnung des Wellenleiters entlang der Auskoppelfläche größer, zum Beispiel zumindest doppelt so groß oder zumindest zehnmal so groß wie senkrecht zur Auskoppelfläche. Die Einkoppelfläche kann sich quer oder senkrecht zur Auskoppelfläche erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter ein eindimensionaler Wellenleiter. Eindimensional bedeutet, dass der Wellenleiter die Strahlung im Wesentlichen entlang einer Linie, zum Beispiel einer geraden oder gekrümmten Linie, führt. Anders ausgedrückt ist der Wellenleiter ein länglicher Körper, der sich entlang einer Mittellinie erstreckt. Die Mittellinie kann eine gerade oder eine gekrümmte Linie sein. Eine maximale Ausdehnung des Wellenleiters senkrecht zur Mittellinie ist kleiner, zum Beispiel höchstens halb so groß oder höchstens 1/4 so groß oder höchstens 1/10 so groß wie die Länge des Wellenleiters, also dessen Ausdehnung entlang der Mittellinie. Der Querschnitt des Wellenleiters bei einem Schnitt senkrecht zur Mittellinie ist beispielsweise rund, oval, rechteckig, quadratisch oder hexagonal. Ein oder mehrere Stirnflächen an den längsseitigen Enden des Wellenleiters können die Einkoppelfläche(n) bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Auskoppelfläche eine Mantelfläche des Wellenleiters. Das heißt, die Auskoppelfläche umgibt die Mittellinie in radialer Richtung. Die Auskoppelfläche kann beispielsweise radial vollständig um die Mittellinie herum verlaufen. Insbesondere kann die Mittellinie eine Parallelkurve zu der Auskoppelfläche sein. Eine radiale Richtung definiert hier eine Richtung senkrecht zur Mittellinie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter ein zweidimensionaler Wellenleiter. Zweidimensional bedeutet, dass der Wellenleiter die Strahlung im Wesentlichen entlang einer Fläche, zum Beispiel einer Ebene oder einer gekrümmten Fläche, führt. Anders ausgedrückt erstreckt sich der Wellenleiter flächig und weist zwei gegenüberliegende Hauptseiten auf, wobei der Abstand zwischen den Hauptseiten kleiner ist, zum Beispiel höchstens halb so groß oder höchstens 1/4 so groß oder höchstens 1/10 so groß, wie die minimale Ausdehnung der Hauptseiten. Die Hauptseiten verlaufen beispielsweise parallel zueinander. Sie können gekrümmt oder eben sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Auskoppelfläche die einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Wellenleiters. Eine oder mehrere Stirnflächen, also quer oder senkrecht zu den Hauptseiten verlaufende Flächen des Wellenleiters, können die Einkoppelfläche(n) bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement ein Gehäuse auf. Das Gehäuse kann röhrenförmig sein. Das Gehäuse kann einen Strömungskanal radial umgeben beziehungsweise definieren, durch den das Umgebungsmedium strömen kann. Beispielsweise weist das Gehäuse ein oder mehrere Wände auf oder besteht daraus. Das Gehäuse kann undurchlässig für das Umgebungsmedium sein. Das Gehäuse kann Metall oder Kunststoff aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Wellenleiter und das fotokatalytische Material von dem Gehäuse umgeben, zum Beispiel in einer Querschnittsebene vollständig umgeben. Der Wellenleiter erstreckt sich zum Beispiel entlang dem vom Gehäuse umgebenen Strömungskanal und ist radial vom Gehäuse umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das fotokatalytische Material auf einer Innenseite des Gehäuses angeordnet. Die Innenseite ist eine dem Wellenleiter und/oder dem Strömungskanal zugewandte Seite des Gehäuses.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter von dem Gehäuse beabstandet angeordnet, sodass das Umgebungsmedium zwischen dem fotokatalytischen Material und dem Wellenleiter strömen kann. Ein Teil der aus der Auskoppelfläche ausgekoppelten Strahlung kann dann zunächst das vorbeiströmende Umgebungsmedium durchqueren, bevor es auf das fotokatalytische Material auf der Innenseite des Gehäuses trifft und dieses anregt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das fotokatalytische Material auf der Auskoppelfläche des Wellenleiters angeordnet. Zum Beispiel ist das fotokatalytische Material stoffschlüssig mit der Auskoppelfläche verbunden. Das fotokatalytische Material kann über die gesamte Auskoppelfläche verteilt auf dieser angeordnet sein. Bevorzugt ist das fotokatalytische Material so verteilt, dass ein Teil der ausgekoppelten Strahlung nicht absorbiert wird, sondern direkt auf das Umgebungsmedium treffen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter von zumindest einer, das heißt einer oder mehreren, Durchführungen durchdrungen. Alle im Zusammenhang mit einer Durchführung offenbarten Merkmale sind im Folgenden auch für alle weiteren Durchführungen offenbart. Die Grenzfläche(n) zwischen dem Wellenleiter und der/den Durchführung(en) sind insbesondere Teil der Auskoppelfläche.
Die Durchführung ist beispielsweise länglich ausgebildet. Zum Beispiel erstreckt sich eine Mittellinie der Durchführung parallel zur Mittellinie des Wellenleiters. Die Durchführung kann radial vollständig von dem Wellenleiter umgeben sein. Eine Länge der Durchführung, gemessen entlang der Mittellinie, ist beispielsweise größer, zum Beispiel zumindest doppelt oder zumindest zehnmal so groß, wie ihre maximale Ausdehnung senkrecht zur Mittellinie. Bei mehreren Durchführungen können diese paarweise parallel zueinander verlaufen (das heißt die entsprechenden Mittellinien bilden Parallelkurven). Die Durchführungen sind zum Beispiel äquidistant zueinander angeordnet. Beispielsweise sind die Durchführungen in einem Rechteckmuster oder in einem hexagonalen Muster (Honigwabenmuster) angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Durchführung zur Durchströmung mit dem Umgebungsmedium eingerichtet. Das heißt, der Durchmesser der Durchführung ist groß genug gewählt, dass das Umgebungsmedium hindurchströmen kann. Beispielsweise ist der Durchmesser zumindest 0,5 mm oder zumindest 1mm und/oder höchstens 10 mm oder höchstens 5 mm. Die Durchführung weist beispielsweise einen runden, ovalen, rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt auf. Der Querschnitt meint hier einen Schnitt senkrecht zu einer Mittellinie der Durchführung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das fotokatalytische Material innerhalb der Durchführung auf dem Wellenleiter angeordnet. Das durch die Durchführung strömende Umgebungsmedium kann so in Kontakt mit dem fotokatalytischen Material kommen. Zum Beispiel ist das fotokatalytische Material gleichmäßig über die gesamte an die Durchführung grenzende Fläche verteilt auf dieser angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wellenleiter einstückig ausgebildet. Das heißt, alle Bereiche des Wellenleiters können integral miteinander ausgebildet sein und enthalten das gleiche Material oder bestehen aus dem gleichen Material. Das Innere des Wellenleiters ist im Rahmen der Herstellungstoleranz beispielsweise frei von Grenzflächen, an denen die Strahlung gebrochen werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement ein oder mehrere weitere Wellenleiter zur Führung von Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, auf. Die Wellenleiter weisen jeweils eine Auskoppelfläche zur Auskopplung von Strahlung auf. Alle im Zusammenhang mit dem einen Wellenleiter offenbarten Merkmale sind auch für die weiteren Wellenleiter offenbart. Das fotokatalytische Material kann auf den Auskoppelflächen mehrerer oder aller Wellenleiter angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die weiteren Wellenleiter parallel zu dem Wellenleiter angeordnet. Zum Beispiel erstrecken sich die Wellenleiter jeweils entlang einer Mittellinie und die Mittellinien bilden Parallelkurven. Im Falle von zweidimensionalen Wellenleitern können die Hauptseiten der Wellenleiter parallel zueinander angeordnet sein.
Die Wellenleiter sind bevorzugt paarweise voneinander beanstandet, so dass zwischen ihnen das Umgebungsmedium hindurchströmen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt das fotokatalytische Material zumindest teilweise, also teilweise oder vollständig, in Form von fotokatalytischen Partikeln vor. Bei den fotokatalytischen Partikeln kann es sich um Nanopartikel handeln. Die fotokatalytischen Partikel sind beispielsweise an ihrer jeweiligen Außenfläche oder vollständig aus dem fotokatalytischen Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die fotokatalytischen Partikel in einem Verbundmaterial eingebettet. Ein Teil der fotokatalytischen Partikel ragt dabei aus dem Verbundmaterial heraus, um den direkten Kontakt zu dem Umgebungsmedium zu ermöglichen. Bei dem Verbundmaterial kann es sich um ein Glas oder ein Polymer, zum Beispiel Cytop oder Flurpolymer, oder ein Silikon oder Siloxan handeln.
Das Verbundmaterial ist insbesondere so eingerichtet, dass dieses die fotokatalytische Partikel zusammenhält und/oder auf der aufgebrachten Oberfläche befestigt ist. Das Verbundmaterial ist zum Beispiel durchlässig oder transparent für die über die Auskoppelfläche austretende Strahlung, insbesondere für UV-Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das fotokatalytische Material TiO₂ als Fotokatalysator auf oder besteht daraus. Das TiO₂ liegt beispielsweise in Anatase-Form vor. Das TiO₂ kann dotiert sein, wodurch eine Anregung durch sichtbares Licht statt UV-Strahlung ermöglicht wird. Zum Beispiel ist das TiO₂ dotiert mit einem Metall, wie Ag, Pt, Fe, Cr, Co, Mo oder V, oder mit einem Nichtmetall, wie B, C, N, S oder F. Alternativ oder zusätzlich kann das fotokatalytische Material ein oder mehrere der folgenden Materialien als Fotokatalysator aufweisen oder daraus bestehen: Halbleitermaterialien basierend auf d0-Übergangsmetallkationen, wie Ta⁵⁺ oder Nb⁵⁺, Nitride oder Oxide von Ga³⁺, In³⁺ oder Bi³⁺, metallorganische Gerüste (MOFs), wie MOF-5, UiO-66 oder UiO-66(NH₂).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Wellenleiter als Wärmespeicherelement ausgebildet. So kann das Filterelement beim Reinigen des Umgebungsmediums dem Umgebungsmedium Wärme entziehen. Strömt anschließend wieder ein zu reinigendes Umgebungsmedium an dem Filterelement vorbei und/oder durch das Filterelement hindurch, zum Beispiel in entgegengesetzter Richtung, so kann dieses Umgebungsmedium die in dem Wellenleiter gespeicherte Wärme aufnehmen.
Beispielsweise weist das Material des Wellenleiters eine spezifische Wärmekapazität von zumindest 500 J/(kg·K) oder zumindest 750 J/(kg·K) auf. Beispielsweise umfasst oder besteht der Wellenleiter aus Quarzglas, das sowohl transparent für UV-Strahlung, insbesondere UVC-Strahlung, ist als auch die zuvor angegebene spezifische Wärmekapazität aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement weiter eine Strahlungsquelle, zum Beispiel eine UV-Strahlungsquelle, zur Einkopplung von Strahlung in den Wellenleiter auf. Zum Beispiel emittiert die Strahlungsquelle im bestimmungsgemäßen Betrieb UVA- und/oder UVB- und/oder UVC-Strahlung und/oder sichtbares Licht. Beispielsweise liegt ein globales Intensitätsmaximum der von der Strahlungsquelle im Betrieb emittierten Strahlung im UV-Bereich, zum Beispiel im UVA- oder im UVB- oder im UVC-Bereich, oder im sichtbaren Spektralbereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle so angeordnet, dass im Betrieb Strahlung aus der Strahlungsquelle in den Wellenleiter eingekoppelt wird, zum Beispiel über die Einkoppelfläche. Beispielsweise ist die Strahlungsquelle so angeordnet, dass die von ihr emittierte Strahlung direkt auf den Wellenleiter trifft. Die Strahlungsquelle kann einer Einkoppelfläche des Wellenleiters zugewandt sein beziehungsweise gegenüberliegen.
Das Filterelement kann mehrere Strahlungsquellen aufweisen. Alle im Zusammenhang mit der zuvor beschriebenen Strahlungsquelle offenbarten Merkmale sind auch für alle weiteren Strahlungsquellen offenbart. Die Strahlungsquellen können beispielsweise symmetrisch und/oder mit äquidistanten Abständen an oder um den Wellenleiter angeordnet sein. Jedem Wellenleiter können ein oder mehrere Strahlungsquellen zugeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Strahlungsquelle eine oder mehrere Leuchtdioden für die Erzeugung der Strahlung auf. Die Leuchtdiode umfasst beispielsweise einen Halbleiterchip, zur Erzeugung einer Primärstrahlung, die konvertiert oder unkonvertiert, von der Leuchtdiode emittiert wird. Der Halbleiterchip kann auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, wie AlGaN, basieren.
Als nächstes wird der Filter angegeben. Der Filter ist beispielsweise ein Filtersystem mit mehreren Komponenten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Filter ein Filterelement nach einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Der Filter kann auch mehrere solcher Filterelemente aufweisen, die beispielsweise entlang einer Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums hintereinander angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Filter eine Fördereinheit auf, um das zu reinigende Umgebungsmedium über das fotokatalytische Material des Filterelements zu befördern. Bei der Fördereinheit kann es sich um eine Pumpe oder um ein Gebläse handeln. Die Fördereinheit kann in Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums vor oder nach dem Filter angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Filter ein Wärmespeicherelement zur Speicherung von der von dem zu reinigenden Umgebungsmedium abgegebenen Wärme auf. Das Wärmespeicherelement weist beispielsweise ein Material mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität, zum Beispiel einer spezifischen Wärmekapazität von zumindest 500 J/(kg·K) oder zumindest 750 J/(kg.K), auf oder besteht daraus. Das Wärmespeicherelement kann auf Keramik basieren oder aus Keramik bestehen. Bei der Keramik handelt es sich zum Beispiel um Aluminiumoxid. Das Wärmespeicherelement kann in Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums vor oder nach dem Filterelement angeordnet sein.
Neben dem hier beschriebenen Filterelement kann der Filter ein oder mehrere andere Filterelemente aufweisen, die auf einer anderen Technologie basieren. Zum Beispiel weist der Filter ein oder mehrere HEPA-Filterelemente und/oder Aktivkohlefilterelemente und/oder Grobfilterelemente auf.
Außerdem kann der Filter eine oder mehrere Elektronikkomponenten, beispielsweise zur Steuerung der Fördereinheit und/oder der Strahlungsquellen, aufweisen.
Der Filter ist beispielsweise so eingerichtet, dass er in zwei entgegengesetzte Richtungen betrieben werden kann. Dazu ist die Fördereinheit beispielsweise so eingerichtet, dass sie das zu reinigende Umgebungsmedium in zwei entgegengesetzte Richtungen befördern kann. Der Filter kann ein dezentraler Filter sein. Beispielsweise ist der Filter ein Umluftfilter für einen Innenraum.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Filterelement sowie ein hier beschriebener Filter unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Soweit Elemente oder Bauteile in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird ihre Beschreibung nicht für jede der folgenden Figuren wiederholt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Elemente möglicherweise nicht in allen Abbildungen mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 bis 10 verschiedene Ausführungsbeispiele des Filterelements in unterschiedlichen Ansichten,
11 und 12 verschiedene Ausführungsbeispiele des Filters in Querschnittsansicht.

In den folgenden Ausführspeispielen handelt es sich bei der verwendeten elektromagnetischen Strahlung immer um UV-Strahlung. Entsprechend sind die Strahlungsquelle(n) UV-Strahlungsquellen. Alternativ könnte aber auch zum Beispiel Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und entsprechend Strahlungsquellen, die im sichtbaren Spektralbereich emittieren, verwendet werden.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 in einer Schnittansicht. Das Filterelement 100 weist einen optischen Wellenleiter 1, auch Lichtleiter 1 genannt, auf. Der Wellenleiter 1 ist hier länglich ausgebildet, wobei die dargestellte Schnittansicht durch die Längsachse beziehungsweise Mittellinie verläuft. Der Wellenleiter 1 ist dazu eingerichtet, in seinem Inneren UV-Strahlung, zum Beispiel UVC-Strahlung, zu führen. Vorliegend ist der Wellenleiter 1 einstückig ausgebildet und besteht beispielsweise aus Quarzglas oder einem für UVC-Strahlung transparenten Polymer.
An einer Stirnseite 12 des Wellenleiters 1 ist eine UV-Strahlungsquelle 3, zum Beispiel eine UV Leuchtdiode 3, angeordnet. Die Stirnseite 12 ist eine Einkoppelfläche des Wellenleiters 1. Im Betrieb emittiert die UV-Strahlungsquelle 3 UV-Strahlung, die über die Stirnseite 12 des Wellenleiters 1 in den Wellenleiter 1 eingekoppelt wird. Die UV-Strahlen sind durch Pfeile illustriert.
Wie in der 1 zu erkennen ist, treffen einige der UV-Strahlen auf ihrem Weg durch den Wellenleiter unter einem solchen Winkel auf die quer zur Stirnseite und parallel zur Längsachse des Wellenleiters 1 verlaufende Außenfläche 10 des Wellenleiters 1, dass diese UV-Strahlen aus dem Wellenleiter 1 aus gekoppelt werden. Die Außenfläche 10 bildet eine Auskoppelfläche 10 des Wellenleiters 1. Strahlen, die unter besonders großen Winkeln auf die Auskoppelfläche 10 treffen, werden total reflektiert und weiter im Wellenleiter 1 geführt.
Auf der Auskoppelfläche 10 des Wellenleiters 1 ist ein fotokatalytisches Material 2 angeordnet. Vorliegend handelt es sich bei dem fotokatalytischen Material 2 um fotokatalytische Nanopartikel 20, zum Beispiel aus TiO₂ in Anatase-Form, die in einem Verbundmaterial 21, beispielsweise aus Silikon, eingebettet und mittels des Verbundmaterials 21 auf der Auskoppelfläche 10 befestigt sind. Die fotokatalytischen Nanopartikel 20 ragen dabei aus dem Verbundmaterial 21 hervor, so dass diese für ein zu reinigendes Umgebungsmedium frei zugänglich sind. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das fotokatalytische Material 2 über die gesamte Auskoppelfläche 10 gleichmäßig verteilt.
In 1 sind ein Bakterium 51, ein Virus 52 und ein VOC 53 auf der Auskoppelfläche 10 in Kontakt mit dem fotokatalytischen Material 2.
Ein Teil der über die Auskoppelfläche 10 ausgekoppelten UV-Strahlung regt einen Teil der fotokatalytischen Nanopartikel 20 an. TiO₂ ist ein Halbleiter und die absorbierte UV-Strahlung erzeugt darin Elektron-Loch-Paare, wenn die Energie der Photonen größer als die Bandlücke ist. Die Elektronen oder Löcher können im TiO₂ an die Oberfläche diffundieren und erzeugen dort Radikale, die zur Zersetzung von Umweltschadstoffen, wie Bakterien, Viren, VOCs, Ammoniak, NOx, SOx, führen. Insbesondere die Löcher haben eine hohe oxidative Wirkung. Aus Wasser werden OH-Radikale gebildet, wodurch die Umweltschadstoffe zersetzt werden.
Ein anderer Teil der über die Auskoppelfläche 10 ausgekoppelten UV-Strahlung wird nicht von den fotokatalytischen Partikeln 20 absorbiert, sondern trifft auf das zu reinigende Umgebungsmedium. Da auch UV-Strahlung eine germizide/bakterizide Wirkung hat, führt dies zu einer zusätzlichen Reinigung beziehungsweise Desinfektion des Umgebungsmediums.
Durch die Materialwahl des Wellenleiters 1 und beispielsweise des Verbundmaterials 21 kann der Brechungsindexunterschied und damit der Totalreflexionswinkel an der Auskoppelfläche 10 eingestellt werden. Dadurch kann beeinflusst werden, wieviel der innerhalb des Wellenleiters 1 geführten UV-Strahlung beim Auftreffen auf die Auskoppelfläche 10 ausgekoppelt wird und welcher Anteil innerhalb des Wellenleiters 1 verbleibt. Die Auskoppelfläche 10 kann weiter durch eine Strukturierung der Auskoppelfläche 10 beeinflusst sein. Auch durch eine Krümmung der Auskoppelfläche 10 entlang der Ausbreitungsrichtung der UV-Strahlung, zum Beispiel durch Krümmung des Wellenleiters 1, kann die Auskoppelwahrscheinlichkeit erhöht werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 in einer Querschnittsansicht. Eine Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums an beziehungsweise durch das Filterelement 100 hindurch ist vorliegend zum Beispiel in die Papierebene hinein oder aus der Papierebene hinaus. Eine Haupterstreckungsrichtung des Filterelements 100 der 2 verläuft beispielsweise ebenfalls aus der Papierebene hinaus oder in die Papierebene hinein.
Das Filterelement 100 umfasst wieder einen Wellenleiter 1, der aus demselben Material wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel gebildet sein kann. Der Wellenleiter 1 ist einstückig ausgebildet aber vorliegend von einer Mehrzahl von Durchführungen 11 durchdrungen, entlang derer das zu reinigende Umgebungsmedium durch das Filterelement 100 hindurchströmen kann. Die Durchführungen 11 haben in der gezeigten Querschnittsansicht einen hexagonalen Querschnitt und sind in einem Honigwabenmuster angeordnet. Die Grenzflächen des Wellenleiters 1 zu den Durchführungen 11 bilden wie die Außenfläche einen Teil der Auskoppelfläche 10 des Wellenleiters 1. Der Wellenleiter 1 ist im Bereich der Durchführungen 11 mit dem fotokatalytischen Material 2 beschichtet, so dass das zu reinigende Umgebungsmedium beim Durchströmen mit dem fotokatalytischen Material 2 in Kontakt kommen kann. Das fotokatalytische Material 2 kann wie in der 1 durch fotokatalytische Nanopartikel gebildet sein, die mittels eines Verbundmaterials 21 am Wellenleiter 1 gehalten werden.
Durch die Durchführungen 11 wird die Kontaktfläche für das zu reinigende Umgebungsmedium mit dem fotokatalytischen Material 2 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 vergrößert.
In dem Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 der 3 sind im Unterschied zu dem der 2 eine Mehrzahl von UV-Strahlungsquellen 3 auf der Außenfläche des Wellenleiters 1 aufgebracht. Die UV-Strahlungsquellen 3 sind vorliegend beispielsweise wieder UV-Leuchtdioden. Diese sind über ein Verbundmaterial 31, wie Silikon oder Harz, auf dem Wellenleiter 1 befestigt. Die von den UV-Strahlungsquellen 3 in den Wellenleiter 1 eingekoppelte UV-Strahlung kann sich entlang der Honigwabenstruktur verteilen und so in jede der Durchführungen 11 gelangen beziehungsweise das fotokatalytische Material 2 an jeder der Durchführungen 11 anregen. Anders als in der 3 dargestellt, könnten die UV-Strahlungsquellen 3 zusätzlich oder alternativ auch auf der Stirnseite des Wellenleiters 1 angeordnet sein.
In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist anders als im Ausführungsbeispiel der 3 eine UV-Strahlungsquelle 3 innerhalb einer Durchführung 11 angeordnet. Auch diese UV-Strahlungsquelle 3 kann eine oder mehrere UV-Leuchtdioden aufweisen.
In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 gezeigt. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die Durchführungen 11 durch den Wellenleiter 1 im Querschnitt nicht hexagonal, sondern quadratisch ausgebildet. Außerdem sind die Durchführungen 11 in einem Rechteckmuster angeordnet. UV-Strahlungsquellen 3 sind wieder an der Außenfläche 10 des Wellenleiters 1 angeordnet und über ein Verbundmaterial 31 auf dem Wellenleiter 1 befestigt.
In dem Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 der 6 umfasst, anders als in den vorherigen Ausführungsbeispielen, das Filterelement 100 nicht einen Wellenleiter 1, sondern eine Vielzahl von Wellenleitern 1. Die Wellenleiter 1 sind jeweils länglich ausgebildete, eindimensionale Wellenleiter, und haben einen hexagonalen Querschnitt. Sie sind äquidistant zueinander in einer Honigwabenstruktur angeordnet. Ein zu reinigendes Umgebungsmedium kann senkrecht zur Papierebene zwischen den Wellenleitern 1 hindurchströmen. Die Wellenleiter 1 sind an ihrer jeweiligen Außenfläche, die die Auskoppelfläche 10 bildet, mit dem fotokatalytischen Material 2 beschichtet. Auch hier kann das fotokatalytische Material 2 wieder in Form von fotokatalytischen Nanopartikeln 20 vorliegen, die in einem Verbundmaterial 21 eingebettet und so auf dem Wellenleiter 1 gehalten sind.
Die Wellenleiter 1 der 6 sind von einem Gehäuse 4 radial umgeben. Das Gehäuse 4 begrenzt und definiert einen Strömungskanal, innerhalb dessen das zu reinigende Umgebungsmedium strömen kann. Das Gehäuse 4 umfasst hier Wände, die den Innenraum begrenzen und beispielsweise undurchlässig für das zu reinigende Umgebungsmedium sind.
In der 7 ist das Filterelement 100 der 6 in einer Querschnittsansicht mit einer Schnittebene parallel zu den Längsachsen beziehungsweise Mittellinien der Wellenleiter 1 gezeigt. Außerdem ist die Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums durch Pfeile dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist auf beiden gegenüberliegenden Stirnseiten jedes Wellenleiters 1 jeweils eine UV-Strahlungsquelle 3, zum Beispiel eine UV-Leuchtdiode 3, angeordnet.
In der 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 gezeigt. Hier umfasst das Filterelement 1 100 erneut eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Wellenleitern 1. Vorliegend sind die Wellenleiter 1 jeweils plattenförmige, zweidimensionale Wellenleiter, wobei die Hauptseiten der Wellenleiter 1, also die Seiten mit der größten Fläche, senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufen. Diese Hauptseiten sind Teil der jeweiligen Auskoppelfläche 10, auf die bei jedem Wellenleiter 1 das fotokatalytische Material 2 in Form von fotokatalytischen Nanopartikeln 20 eingebettet in einem Verbundmaterial 21 aufgebracht ist. Auf gegenüberliegenden Stirnseiten eines jeden Wellenleiters 1 sind UV-Strahlungsquellen 3 angeordnet. Die Wellenleiter 1 sind parallel zueinander angeordnet, so dass die Hauptseiten beziehungsweise Haupterstreckungsebenen parallel zueinander verlaufen. Die Wellenleiter 1 sind außerdem in einem Gehäuse 4 angeordnet, das ringsum die Wellenleiter 1 verläuft und einen Strömungskanal für das zu reinigende Umgebungsmedium definiert. Die Strömungsrichtung des zu reinigenden Umgebungsmediums verläuft hier senkrecht zur Papierebene, so dass das Umgebungsmedium zwischen den Wellenleitern 1 hindurchströmen kann.
In der 9 ist ein Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 gezeigt, das ein röhrenförmiges Gehäuse 4 aufweist. Im Zentrum des dadurch definierten Strömungskanals ist ein eindimensionaler Wellenleiter 1 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet. Eine Mittellinie des Wellenleiters 1 verläuft parallel zur Mittelinie des Strömungskanals, wobei die Mittellinien die Papierebene durchstoßen. Die Mantelfläche des Wellenleiters 1 bildet die Auskoppelfläche 10. Auf der Stirnseite des Wellenleiters 1 kann wieder eine UV-Strahlungsquelle angeordnet sein.
Auf einer Innenseite 40 des Gehäuses 4 ist das fotokatalytische Material 2 angeordnet, vorliegend wieder in Form von fotokatalytischen Nanopartikeln 20 eingebettet in ein Verbundmaterial 21. Das zu reinigende Umgebungsmedium kann hier senkrecht zur Papierebene zwischen dem Wellenleiter 1 und der Innenseite des Gehäuses 4 strömen.
Im Ausführungsbeispiel der 9 ist anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die Auskoppelfläche 10 des Wellenleiters 1 frei von dem fotokatalytischen Material 2. Somit durchquert die gesamte oder nahezu die gesamte über die Auskoppelfläche 10 austretende UV-Strahlung zunächst das zu reinigende Umgebungsmedium und trifft erst dann auf das fotokatalytische Material 2, um dieses anzuregen. Hier wird also ein größerer Anteil der ausgekoppelten UV-Strahlung unmittelbar für die Reinigung des Umgebungsmediums verwendet.
In der 10 ist ein Ausführungsbeispiel des Filterelements 100 gezeigt, das sich von dem der 9 lediglich darin unterscheidet, dass hier nun zusätzlich auf die Auskoppelfläche 10 des Wellenleiters 1 das fotokatalytische Material 2 aufgebracht ist.
In der 11 ist ein Ausführungsbeispiel eines Filters in Querschnittsansicht gezeigt. Eine Strömungsrichtung für das zu reinigende Umgebungsmedium verläuft hier von links nach rechts beziehungsweise rechts nach links in der Papierebene. Der Filter umfasst an gegenüberliegenden Enden Grobfilterbeziehungsweise Vorfilterelemente 400, um größere Partikel aus dem zu reinigenden Umgebungsmedium herauszufiltern. Zwischen den gegenüberliegenden Grobfilterelementen 400 ist ein Filterelement 100, zum Beispiel eines gemäß der beschriebenen Ausführungsbeispiele, ein Wärmespeicherelement 300 und eine Fördereinheit 200 zur Beförderung des zu reinigenden Umgebungsmediums durch den Filter hindurch angeordnet. Handelt es sich bei dem zu reinigenden Umgebungsmedium um Wasser, so kann es sich bei der Fördereinheit 200 um eine Pumpe handeln. Handelt es sich bei dem zu reinigenden Umgebungsmedium um ein Gas, wie Luft, so kann es sich bei der Fördereinheit 200 um ein Gebläse handeln. Die Fördereinheit 200 kann so eingerichtet sein, dass sie das zu reinigende Umgebungsmedium in zwei entgegengesetzte Richtungen durch den Filter befördert.
Beispielsweise ist das rechte Ende des Filters in einem Innenraum eines Gebäudes angeordnet und das linke Ende 400 außerhalb dieses Innenraumes angeordnet. Mithilfe der Fördereinheit 200 kann die Luft aus dem Innenraum angesaugt werden, durch das rechte Grobfilterelement 400, anschließend das Wärmespeicherelement 300, dann durch das Filterelement 100 und schließlich durch das linke Grobfilterelement 400 aus dem Innenraum hinaus befördert werden. Das Wärmespeicherelement 300 ist beispielsweise ein keramisches Element, zum Beispiel aus Aluminiumoxid, das Wärme aus der vorbeiströmenden Luft speichert. Wird die Strömungsrichtung umgekehrt, wird Luft von außerhalb des Innenraums durch das linke Grobfilterelement 400 angesaugt, strömt dann durch das Filterelement 100 und durch das Wärmespeicherelement 300 und über das rechte Grobfilterelement 400 in den Innenraum. Dabei kann die zuvor im Wärmespeicherelement 300 gespeicherte Wärme an die vorbeiströmende Luft abgegeben werden, um diese aufzuwärmen, so dass erwärmte Luft in den Innenraum geleitet wird. Dies hilft, Energie zu sparen.
In dem Ausführungsbeispiel des Filters der 12 bildet das Filterelement 100 selbst das Wärmespeicherelement. Dazu sind der oder die Wellenleiter 1 des Filterelements 100 bevorzugt aus einem Material mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität, zum Beispiel aus Quarzglas, gebildet.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Wellenleiter
2: fotokatalytisches Material
3: UV-Strahlungsquelle
4: Gehäuse
10: Auskoppelfläche
11: Durchführung
12: Stirnseite
20: fotokatalytische Partikel
21: Verbundmaterial
31: Verbundmaterial
40: Innenseite
51: Bakterium
52: Virus
53: VOC
100: Filterelement
200: Fördereinheit
300: Wärmespeicherelement
400: Grobfilterelement

Claims

Filterelement (100) für die Reinigung eines Umgebungsmediums aufweisend - einen Wellenleiter (1) zur Führung von Strahlung mit einer Auskoppelfläche (10) zur Auskopplung von Strahlung, - ein fotokatalytisches Material (2) für die Reinigung des Umgebungsmediums bei Kontakt mit dem Umgebungsmedium, wobei - das Filterelement (100) so eingerichtet ist, dass - zumindest ein Teil einer im Wellenleiter (1) geführten Strahlung über die Auskoppelfläche (10) aus dem Wellenleiter (1) ausgekoppelt wird, und - zumindest ein Teil der ausgekoppelten Strahlung auf das fotokatalytische Material (2) trifft, um das fotokatalytische Material (2) anzuregen, - das fotokatalytische Material (2) für einen direkten Kontakt mit dem Umgebungsmedium zumindest teilweise freiliegt.
Filterelement (100) nach Anspruch 1, wobei - die Strahlung UV-Strahlung ist.
Filterelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei - das Filterelement (100) so eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil der über die Auskoppelfläche (10) ausgekoppelten Strahlung auf das Umgebungsmedium trifft.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Wellenleiter (1) zur Führung der Strahlung in eine Richtung parallel zur Auskoppelfläche (10) eingerichtet ist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Wellenleiter (1) ein eindimensionaler Wellenleiter ist, - die Auskoppelfläche (10) eine Mantelfläche des Wellenleiters (1) umfasst.
Filterelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - der Wellenleiter (1) ein zweidimensionaler Wellenleiter ist, - die Auskoppelfläche (10) einander gegenüberliegende Hauptseiten des Wellenleiters (1) umfasst.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend - ein Gehäuse (4), wobei - der Wellenleiter (1) und das fotokatalytische Material (2) von dem Gehäuse (4) umgeben sind.
Filterelement (100) nach Anspruch 7, wobei - das fotokatalytische Material (2) auf einer Innenseite (40) des Gehäuses (4) angeordnet ist, - der Wellenleiter (1) von dem Gehäuse (4) beabstandet ist, sodass das Umgebungsmedium zwischen dem fotokatalytischen Material (2) und dem Wellenleiter (1) strömen kann.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das fotokatalytische Material (2) auf der Auskoppelfläche (10) des Wellenleiters (1) angeordnet ist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Wellenleiter (1) von zumindest einer Durchführung (11) durchdrungen ist, - die Durchführung (11) zur Durchströmung mit dem Umgebungsmedium eingerichtet ist, - das fotokatalytische Material (2) innerhalb der Durchführung (11) auf dem Wellenleiter (1) angeordnet ist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Wellenleiter (1) einstückig ausgebildet ist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche weiter aufweisend - ein oder mehrere weitere Wellenleiter (1) zur Führung von Strahlung mit jeweils einer Auskoppelfläche (10) zur Auskopplung von Strahlung, - die weiteren Wellenleiter (1) parallel zu dem Wellenleiter (1) angeordnet sind.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das fotokatalytische Material (2) zumindest teilweise in Form von fotokatalytischen Partikeln (20) vorliegt, - die fotokatalytischen Partikel (20) in einem Verbundmaterial (21) eingebettet sind.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das fotokatalytische Material (2) TiO₂ als Fotokatalysator aufweist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Wellenleiter (1) als Wärmespeicherelement ausgebildet ist.
Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche weiter aufweisend - eine Strahlungsquelle (3) zur Einkopplung von Strahlung in den Wellenleiter (1).
Filterelement (100) nach Anspruch 16, wobei - die Strahlungsquelle (3) eine Leuchtdiode für die Erzeugung der Strahlung aufweist.
Filter aufweisend - ein Filterelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - eine Fördereinheit (200), um das zu reinigende Umgebungsmedium über das fotokatalytische Material (2) des Filterelements (100) zu befördern.
Filter nach Anspruch 18 weiter aufweisend - ein Wärmespeicherelement (300) zur Speicherung von der von dem zu reinigenden Umgebungsmedium abgegebenen Wärme.