DE202020105193U1

DE202020105193U1 - Vorrichtung zur Sterilisation von Luft sowie Beleuchtungselement

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Publication number: DE202020105193U1
Application number: DE202020105193.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: DE102021105889A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Sterilisation von Luft umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Einlassöffnung (3) für die zu sterilisierende Luft und einer Auslassöffnung (4) für die sterilisierte Luft sowie mindestens einer in dem Gehäuse (2) angeordneten UV-Licht-Quelle, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Licht-Quelle mindestens eine UV-C LED (5a; 5b) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sterilisation von Luft sowie ein Beleuchtungselement.
Durch Benutzung sind Vorrichtungen zur Sterilisation von Luft bekannt, welche ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung für die zu sterilisierende Luft und eine Auslassöffnung für die sterilisierte Luft umfassen. In dem Gehäuse ist eine UV-Licht-Quelle in Form einer UV-Kaltkathodenröhre angeordnet. Durch das UV-Licht werden Bakterien und auch Viren innerhalb kurzer Zeit inaktiviert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Vorrichtung zur Sterilisation von Luft zu schaffen, welche bei geringen Wartung- und Energiekosten eine hocheffektive Sterilisation von Luft in Anwesenheit von Menschen und Tieren unter Einhaltung der notwendigen Sicherheitsbestimmungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass als UV-Licht-Quelle mindestens eine UV-C LED vorgesehen ist. Licht emittierende Dioden (LEDs) sind hocheffiziente Lichtquellen, wobei UV-C LEDs sehr kurzweiliges, energiereiches Licht mit einer Wellenlänge vorzugsweise zwischen 100 bis 280 nm ausstrahlen. Dieses Licht ist besonders gut zur Sterilisation von Luft geeignet, da hierdurch die DNA zerstört und damit Viren und Bakterien zuverlässig inaktiviert werden. Bevorzugt werden Hochleistungs-UV-C LEDs verwendet, welche ein breites Frequenzspektrum aufweisen, was eine besonders effektive Sterilisation der Luft ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform können in dem Gehäuse mehrere Trennwände angeordnet sein, welche sich insbesondere abwechselnd von einer ersten Seitenwand bis nahezu einer zweiten gegenüberliegenden Seitenwand und von der zweiten Seitenwand nahe bis zu der ersten Seitenwand erstrecken. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine erste Trennwand an drei der vier Längsseiten/Seitenwände des Gehäuses anliegt und nahe der vierten Seitenwand endet, sodass dort vorzugsweise nur ein geringer Spalt verbleibt. Im Querschnitt des Gehäuses kann die Fläche des Spalts vorzugsweise weniger als 20 %, insbesondere weniger als 10 % der entsprechenden Querschnittsfläche des Gehäuses aufweisen. Eine nachfolgende benachbarte Trennwand kann sich dann ausgehend von der Seitenwand, welche von der zuvor genannten Trennwand beabstandet ist, erstrecken, also an dieser Seitenwand und den angrenzenden zwei Seitenwänden anliegen und sich bis nahe der Seitenwand erstrecken, welcher der oben genannten vierten Seitenwand gegenüberliegt, wobei nun dort ein Spalt vorzugsweise mit den vorgenannten Abmessungen verbleibt. Bei nachfolgenden Trennwänden kann sich dieses Muster wiederholen, so dass sich durch die Trennwände ein entsprechend labyrinthartiger, mäandrierender Kanal mit einer gegenüber der Länge des Gehäuses deutlich größeren Lauflänge ergibt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können in dem Gehäuse an den Trennwänden und/oder an den Seitenwänden mehrere UV-C LEDs vorgesehen sein. Vorteilhaft sind die UV-C LEDs über die Trennwände und/oder Seitenwände des Gehäuses derart verteilt, dass der durch die Trennwände und Seitenwände gebildete Kanal vollständig ausgeleuchtet wird.
Um das UV-C-Licht innerhalb des Gehäuses besonders homogen zu verteilen, kann im Strahlengang der UV-C LEDs je eine Streulinse angeordnet sein. Durch die Streulinsen wird das Licht der UV-C LEDs gestreut und so in dem Gehäuse gleichmäßig verteilt. Die Streulinsen können insbesondere als Silikatlinsen ausgebildet sein.
Zur Vorreinigung der Luft kann in dem Gehäuse nahe der Einlassöffnung ein Filterelement wie beispielsweise ein HEPA-Filter angeordnet sein. Das Filterelement kann von außen über entsprechende Führungen in das Gehäuse eingeschoben und dort arretiert werden. Vorteilhaft erstreckt sich das Filterelement über den gesamten freien Querschnitt in dem Gehäuse an der betreffenden Stelle, so dass die Luft in dem Gehäuse nicht an dem Filterelement vorbeiströmen kann.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann in der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung ein Gebläse angeordnet sein. Bei dem Gebläse kann es sich beispielsweise um ein über einen Elektromotor angetriebenes Axial-Lüfterrad handeln. Hierdurch wird ein Druckgefälle erzeugt, welches zu einer Luftströmung innerhalb des Gehäuses von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung führt, wodurch die zu sterilisierende Luft entsprechend transportiert wird.
Für eine besonders gute Streuung des UV-C-Lichts können die Innenseite des Gehäuses und/oder die Trennwände mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung versehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse nahe der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung eine reflektionsreduzierende Beschichtung aufweist, um ein Austritt von UV-C-Licht zuverlässig zu verhindern.
Eine besonders einfache Wartung kann dadurch erreicht werden, dass die UV-C LEDs, insbesondere über ein Stecksystem, austauschbar sind. Hierdurch können defekte UV-C LEDs unkompliziert entfernt und durch eine neue UV-C LED ersetzt werden.
Um die Sicherheit zusätzlich zu erhöhen, kann das Gehäuse insbesondere an einer Trennstelle verplombt sein und/oder mindestens einen Magnetschalter aufweisen, welcher beim Öffnen des Gehäuses die UV-C LEDs deaktiviert. Hierdurch wird verhindert, dass bei einem Öffnen des Gehäuses UV-C-Licht nach außen dringt.
Es wird zudem ein Beleuchtungselement, insbesondere eine Deckenleuchte, mit mindestens einer Leuchtquelle zur Beleuchtung von Räumen oder Objekten beansprucht. Das Beleuchtungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass es die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Sterilisation von Luft umfasst. Durch eine derartige Kombination kann besonders einfach ein ohnehin an der Decke von Räumen oder Fahrzeugen wie öffentlichen Verkehrsmitteln (Bus, Bahn etc.) vorhandenes Beleuchtungselement mit der Vorrichtung kombiniert werden, so dass neben der Beleuchtung auch eine Sterilisation der Luft erfolgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung an der Rückseite des Beleuchtungselements, insbesondere an einer Rückseite eines Reflektors der Leuchtquelle, angeordnet sein. Hierdurch ist die Vorrichtung nicht unmittelbar zu erkennen und fällt nicht weiter auf. Zudem ist gerade bei an Seilen hängenden Deckenleuchten oberhalb der Leuchtquelle ausreichend Platz für die Vorrichtung vorhanden.
Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung zur Stromversorgung elektrisch mit dem Beleuchtungselement verbunden sein, wodurch eine zusätzliche Verkabelung eingespart werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit dem Beleuchtungselement zusammen in Betrieb genommen wird oder unabhängig beispielsweise über eine separate Ansteuerung per Funk, Kabelverbindung oder Zeitschaltuhr angesteuert wird.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann das Beleuchtungselement eine erste Öffnung, welche mit der Einlassöffnung des Gehäuses der Vorrichtung über einen ersten Kanal verbunden ist, und eine zweite Öffnung, welche mit der Auslassöffnung des Gehäuses der Vorrichtung über einen zweiten Kanal verbunden ist, umfassen. Hierdurch kann die Luftströmung über das Beleuchtungselement, zur Kühlung oder zur Erzeugung einer gerichteten Strömung an dem Beleuchtungselement vorbei verwendet werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
In 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Sterilisation von Luft gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Einlassöffnung 3 für die zu sterilisierende Luft und einer Auslassöffnung 4 für die sterilisierte Luft. Um die Luft innerhalb des Gehäuses 2 zu sterilisieren, sind in dem Gehäuse 2 mehrere UV-C LEDs vorgesehen, von welchen exemplarisch die UV-C LEDs 5a, 5b beziffert sind.
In dem Gehäuse 2 sind mehrere Trennwände angeordnet, von welchen exemplarisch die Trennwände 6a, 6b beziffert sind. Die Trennwand 6a erstreckt sich in dem gezeigten Längsschnitt von der oberen Seitenwand/Außenwand 10a des Gehäuses 2 bis nahe zu der unteren gegenüberliegenden Seitenwand/Außenwand, 10b so dass dort ein Spalt verbleibt. Die benachbarte Trennwand 6b erstreckt sich hingegen von der unteren Seitenwand/Außenwand 10b bis nahe zu der oberen Seitenwand/ Außenwand 10a, so dass dort ein Spalt verbleibt. Die weiteren nicht bezifferten Trennwände sind entsprechend diesem Muster ausgebildet. Da sich die Trennwände 6a, 6b rechtwinklig zu der Zeichenebene über die gesamte Tiefe des Gehäuses 2 erstrecken, wird durch die Trennwände 6a, 6b und das Gehäuse 2 ein mäandrierender Kanal mit einer besonders langen Lauflänge gebildet.
Die UV-C LEDs 5a, 5b sind in dem Gehäuse 2 an den Trennwänden 6a, 6b und an den Seitenwänden bzw. der Innenseite der Außenwand des Gehäuses 2 angeordnet. Um das Licht der UV-C LEDs 5a, 5b besonders effektiv zu streuen, ist im Strahlengang der UV-C LEDs 5a, 5b je eine Streulinse angeordnet, von welchen die Streulinsen 7a, 7b beziffert sind. Durch die verteilte Anordnung der UV-C LEDs 5a, 5b, insbesondere zwischen den Trennwänden 6a, 6b, und die Streulinsen 7a, 7b wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des durch die Trennwände 6a, 6b und die Seitenwände/Außenwand des Gehäuses 2 gebildeten Kanals erreicht.
In dem Gehäuse 2 ist nahe der Einlassöffnung 3 zudem ein Filterelement 8 in Form eines HEPA-Filters angeordnet. Das Filterelement 8 kann seitlich in das Gehäuse 2 eingeschoben werden und liegt dichtend an dem Gehäuse 2 an. Hierdurch wird gewährleistet, dass zu sterilisierende Luft, welche von der Einlassöffnung 3 zu der Auslassöffnung 4 durch das Gehäuse 2 strömt, zuerst durch das Filterelement 8 strömt und dort gefiltert wird.
Um die zu sterilisierende Luft durch das Gehäuse 2 zu bewegen, ist in der Einlassöffnung 3 und der Auslassöffnung 4 je ein Gebläse 9a, 9b angeordnet. Durch die Gebläse 9a, 9b, welche insbesondere in ihrer Leistung regelbar sein können, kann ein definierter Luftstrom durch das Gehäuse 2 eingestellt werden.
Um die Streuung des UV-C-Lichts innerhalb des Gehäuses 2 und insbesondere im Bereich der Trennwände 6a, 6b weiter zu optimieren, sind die Innenseiten der Außenwand des Gehäuses 2 und insbesondere die Trennwände 6a, 6b mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung versehen. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass im Bereich der Einlassöffnung 3 und der Auslassöffnung 4 eine reflektionsreduzierende Beschichtung an der Innenseite des Gehäuses 2 vorgesehen ist, um einen Austritt von UV-C-Licht durch die Einlassöffnung 3 oder die Auslassöffnung 4 zuverlässig zu verhindern. In einer einfach herstellbaren Ausführungsform können die Trennwände 6a, 6b mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung und/oder die Innenseite der Außenwand des Gehäuses 2 mit einer reflektionsreduzierenden Beschichtung versehen sein.
Die UV-C LEDs 5a, 5b können zusammen mit den Streulinsen 7a, 7b über ein Stecksystem austauschbar sein. Im Falle eines Defekts kann so besonders einfach die defekte UV-C LED ausgetauscht werden.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, ist das Gehäuse 2 an nicht gezeigten Trennstellen verplombt und es ist mindestens ein Magnetschalter vorgesehen, welcher bei einem Öffnen des Gehäuses 2 die UV-C LEDs 5a, 5b deaktiviert.
Die gezeigte Vorrichtung kann insbesondere mit einem Beleuchtungselement, beispielsweise einer Deckenleuchte kombiniert verwendet werden. Alternativ kann die Vorrichtung auch in ein genormtes Deckensystem integriert werden, insbesondere in ein einzelnes, austauschbares Modul des Deckensystems. Zudem kann die Vorrichtung als mobile Einheit verwendet werden, welche am Aufstellungsort lediglich an eine Stromquelle angeschlossen werden muss. Es ist alternativ jedoch auch denkbar, einen Energiespeicher wie einen Akkumulator in die Vorrichtung zu integrieren, so dass diese autark ohne externe Energieversorgung verwendet werden kann. Die Vorrichtung kann in Räumen oder auch in Fahrzeugen, insbesondere in öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bus und Bahn, verwendet werden, um die Luft zu sterilisieren. Zudem kann die Vorrichtung in Klima- und Lüftungsanlagen integriert werden. Durch das UV-C Licht wird die DNA von Bakterien und Viren zuverlässig zerstört, so dass die Gefahr einer Infektion deutlich reduziert wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Sterilisation von Luft
2: Gehäuse
3: Einlassöffnung
4: Auslassöffnung
5a, 5b: UV-C LED
6a, 6b: Trennwand
7a, 7b: Streulinse
8: Filterelement
9a, 9b: Gebläse
10a, 10b: Seitenwand/Außenwand

Claims

Vorrichtung (1) zur Sterilisation von Luft umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Einlassöffnung (3) für die zu sterilisierende Luft und einer Auslassöffnung (4) für die sterilisierte Luft sowie mindestens einer in dem Gehäuse (2) angeordneten UV-Licht-Quelle, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Licht-Quelle mindestens eine UV-C LED (5a; 5b) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) mehrere Trennwände (6a; 6b) angeordnet sind, welche sich insbesondere abwechselnd von einer ersten Seitenwand (10a) bis nahe zu einer zweiten gegenüberliegenden Seitenwand (10b) und von der zweiten Seitenwand (10b) nahe bis zu der ersten Seitenwand (10a) erstrecken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) an den Trennwänden (6a; 6b) und/oder an den Seitenwänden (10a; 10b) mehrere UV-C LEDs (5a; 5b) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der UV-C LEDs (5a; 5b) je eine Streulinse (7a; 7b) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) nahe der Einlassöffnung (3) ein Filterelement (8) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einlassöffnung (3) und/oder der Auslassöffnung (4) ein Gebläse (9a; 9b) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an der Innenseite und/oder die Trennwände (6a; 6b) mit einer reflektionserhöhenden Beschichtung versehen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-C LEDs (5a; 5b), insbesondere über ein Stecksystem, austauschbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) insbesondere an einer Trennstelle verplombt ist und/oder mindestens einen Magnetschalter aufweist, welcher bei einem Öffnen des Gehäuses (2) die UV-C LEDs (5a, 5b) deaktiviert.
Beleuchtungselement, insbesondere Deckenleuchte, mit mindestens einer Leuchtquelle zur Beleuchtung von Räumen oder Objekten, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Beleuchtungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) an der Rückseite der Leuchtquelle, insbesondere einer Rückseite eines Reflektors, angeordnet ist.
Beleuchtungselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Stromversorgung elektrisch mit dem Beleuchtungselement verbunden ist.
Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch, eine erste Öffnung, welche mit der Einlassöffnung (3) des Gehäuses (2) der Vorrichtung (1) über einen ersten Kanal verbunden ist, und/oder eine zweite Öffnung, welche mit der Auslassöffnung (4) des Gehäuses (2) der Vorrichtung (1) über einen zweiten Kanal verbunden ist.