DE3927695A1 - Braeunungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bräunungsgerät mit mindestens einem UV-Strahler, dessen Strahlungsspektrum sowohl UV-A- als auch UV-B-Anteile aufweist, mit mindestens einem Reflektor und min­ destens einem im Strahlenaustrittsbereich angeordneten Filter.

Bei derartigen Bräunungsgeräten ist es bekannt, über röhren­ förmig ausgebildeten UV-Strahlern rinnenförmige Reflektoren anzuordnen, um die Strahlung in Richtung auf die Bestrahlungs­ fläche zu bündeln. In der Strahlaustrittsöffnung ist oft ein Filter zur Filterung von kurzwelliger UV-Strahlung oder von kurz- und langwelliger Infrarot-Strahlung angeordnet. Hautreizungen auf­ grund kurzwelliger UV-Strahlung werden dadurch ebenso vermieden, wie eine zu starke Aufheizung eines zu bestrahlenden Körpers aufgrund des von den UV-Strahlern abgestrahlten Infrarotanteils. Die Empfindlichkeit individueller Hauttypen gegenüber UV-Strah­ lung ist jedoch unterschiedlich. So ist die Empfindlichkeit hel­ ler Hauttypen gegenüber kurzwelliger UV-Strahlung stärker aus­ geprägt, als die Empfindlichkeit dunkler Hauttypen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bräunungsgerät der gat­ tungsgemäßen Art so auszubilden, daß es auf einfache und kosten­ günstige Weise eine individuelle Anpassung der Bestrahlung an eine zu bestrahlende Person ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einem Bräunungsgerät der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß der Filter neig- oder schwenkbar ange­ ordnet ist, daß der Filter mindestens eine Schicht eines optisch anisotropen Materials aufweist, und daß die Filterkante des Filters zwischen Transmissions- und Absorptions- bzw. Reflexions­ bereich im Wellenlängenbereich zwischen UV-A- und UV-B-Strah­ lung liegt.

Aufgrund der Anordnung und der optischen Eigenschaften des Fil­ ters kann das Transmissionsspektrum je nach Neigung des Filters im Strahlenaustritt zum kurzwelligeren UV-B- oder zum langwelli­ geren UV-A-Anteil hin verschoben werden. Wenn der Filter in der Ebene der Strahlungsaustrittsöffnung liegt, d.h. im wesentli­ chen senkrecht zu den austretenden Strahlen, liegt die Filter­ kante zwischen Transmissions- und Reflexionsbereich am weites­ ten auf der Seite des UV-A-Anteils, z.B. bei 320 bis 340 nm. Wird der Filter nun geschwenkt oder geneigt, so wird die Filter­ kante zwischen Transmissions- und Reflexionsbereich in Richtung auf den kurzwelligeren Strahlungsanteil, also in Richtung auf den UV-B-Strahlenanteil, z.B. 300 bis 310 nm verschoben. Auf diese Weise läßt sich das Strahlungsspektrum auf den Hauttyp einer im Bräunungsgerät befindlichen Person individuell ein­ stellen.

Der Filter besteht vorzugsweise aus einem Glassubstrat, auf das eine dünne Schicht eines optisch einachsigen Metallsalzes auf­ gebracht ist. Das Glassubstrat kann plan sein oder auch leicht gekrümmt, wenn man erreichen will, daß alle Strahlen im wesent­ lichen senkrecht auf die Oberfläche des Filters in dessen nicht geschwenkter Lage auftreffen.

Bei langen röhrenförmigen UV-Strahlern haben diese Filter dann eine entsprechend längliche Form und sind an ihren Längsenden schwenkbar gelagert. Wenn mehrere UV-Röhren nebeneinander ange­ ordnet sind, können die Filter für jede einzelne Röhre synchron z.B. über einen Zahnrad- oder einen Riemenantrieb betätigt, d.h. verschwenkt werden. Wenn sich der Drehpunkt für die Filter da­ bei in der Mitte der Längsenden befindet, ist der vorzusehende Platzbedarf für den Filter am geringsten. Es ist möglich an dem Filter noch eine Schicht eines infrarotabsorbierenden Ma­ terials vorzusehen, oder der gesamten Filteranordnung eine Acrylplatte für die Infrarotfilterung nachzuordnen.

Wenn das Material optisch einachsig ist und gerichtet auf das Glassubstrat aufgebracht wird, ist einer gegebenen Winkelver­ stellung des Filters eine definierte Verschiebung der Filter­ kante zugeordnet. Wird jedoch optisch zweiachsiges Material verwendet, welches kristallin ausgerichtet auf dem Glassubstrat aufgebracht wird, so lassen sich durch eine gegebene Winkelver­ stellung unterschiedliche Verschiebungen der Filterkanten er­ halten, wenn der Filter um zwei verschiedene in der Ebene des Filters liegende Achsen geschwenkt wird. Auf diese Weise ließe sich z.B. eine Grob- und Feinverstellung des Spektralbereichs realisieren.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der UV-Strahler im wesentlichen vollständig von Reflektor und Filter umgeben. Hierdurch gelangt keine ungefilterte Strahlung in die Umgebung oder auf die zu bestrahlende Person.

Die Erfindung läßt sich in einem Teilkörper-Bräunungsgerät ebenso verwenden wie in einem Ganzkörper-Bräunungsgerät, wo­ bei die Filter dann im Geräteoberteil und im Geräteunterteil angeordnet werden können. In letzterem Fall empfiehlt sich die Verwendung eines etwas dickeren elastischen Spezialglases, um eine erhöhte Stabilität der länglichen Filter zu erzielen.

Die Verschiebung der Filterkante berechnet sich für ein optisch einachsiges Material nach folgender Formel:

mit

wobei n_L = Brechungszahl in Kristallrichtung mit niedriger Brechzahl
n_H = Brechungsindex in Kristallrichtung mit hoher Brech­ zahl,
λ R= Wellenlänge bei einer Verschwenkung des einfallen­ den Strahls von der Senkrechten um den Winkel R und
λ 0 = Wellenlänge bei senkrecht einfallender Strahlung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Strahlungsanordnung eines Bräunungsgerätes mit einem schwenkbar gelagerten Interferenzfilter und

Fig. 2 das Transmissionsspektrum der Anordnung aus Fig. 1 bei zwei unterschiedlichen Stellungen des Inter­ ferenzfilters.

Die Strahlungsanordnung 10 aus Fig. 1 ist allein oder zusammen mit mehreren gleichartigen Anordnungen in einem Bräunungsgerät angeordnet. Die Strahlungsanordnung 10 hat einen UV-Strahler 12 in Form eines Quecksilberhochdruckbrenners. Auf dessen der zu bestrahlenden Ebene abgewandten Seite sind ein Glasreflektor 14 und eine Metallabdeckung 16 angeordnet. Auf der der Bestrahlungs­ ebene zugewandten Seite des Quecksilberhochdruckbrenners 12 ist ein dichroitischer Interferenzfilter 18 angeordnet, der aus ei­ nem Glassubstrat 20 und einer darauf aufgebrachten optisch anisotropen dünnen Schicht 22 besteht. Der Interferenzfilter 18 ist um die Achse A schwenkbar. Dem Interferenzfilter 18 ist in Strahlenaustrittsrichtung ein Infrarotfilter 24 aus Acryl nachgeordnet.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Strahlungsanordnung 10 beschrieben. Das vom Quecksilberhochdruckbrenner kommende Licht 12 wird von dem Glasreflektor 14 in Richtung auf die Strahlen­ austrittsöffnung reflektiert. Bei der Reflexion an dem Glas­ reflektor 14 wird jedoch der kurzwellige UV-Anteil absorbiert. Der Glasreflektor 14 kann hierfür auf seiner der Metallabdeckung 16 zugewandten Seite verspiegelt sein. Es ist jedoch auch mög­ lich, auf der dem Quecksilberhochdruckbrenner 12 zugewandten Seite des Glasreflektors 14 dünne Interferenzschichten aufzu­ bringen, die das vom Quecksilberhochdruckbrenner 12 abgegebene Licht lediglich in einem begrenzten Strahlenspektrum reflektie­ ren. In dem gezeigten Beispiel ist es jedoch auch möglich, le­ diglich einen verspiegelten Metallreflektor zu verwenden, der alle Strahlen in Richtung auf die Strahlenaustrittsöffnung re­ flektiert.

In der Strahlenaustrittsöffnung ist nun ein Interferenzfilter angeordnet, dessen Filterkante zwischen Transmissions- und Re­ flexionsbereich im Strahlenbereich zwischen UV-A- und UV-B-Strahlung liegt (s. Fig. 2). Diese scharfe Trennung in Transmissions- und Reflexionsbereich wird durch die dünne Schicht 22 des Inter­ ferenzfilters 18 bewirkt. Diese Schicht ist optisch einachsig oder optisch zweiachsig und zeigt daher dichroitisches oder pleochroitisches Verhalten. Die Brechungszahl der dünnen Schicht ist dabei abhängig von der Durchstrahlungsrichtung im Kristall. Für derartige Schichten werden Metallsalze und Metalloxide ver­ wendet. Beim Durchstrahlen des Interferenzfilters wird der von der Filterkante aus gesehen kurzwellige Strahlungsanteil re­ flektiert und der von der Filterkante aus gesehen langwellige Strahlungsanteil transmittiert. Diese Filterkante wird nun bei einem Schwenken des Interferenzfilters 18 um die Achse A in Richtung auf den kurzwelligeren UV-B-Anteil verschoben. Dies resultiert aus einer Veränderung des wirksamen Brechungsindex, da ja bei einem Verschwenken des Interferenzfilters 18 die kristallin orientierte dünne Schicht 22 in einer anderen Rich­ tung durchstrahlt wird. Der Winkel R bezeichnet dabei die Ab­ weichung der Strahleneinfallsrichtung von der Lotrechten auf die Ebene des Interferenzfilters 18. R entspricht somit dem Neigungswinkel des Interferenzfilters 18 relativ zur Ebene der Strahlenaustrittsöffnung. Die Filterkante für die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist in Fig. 2 wiedergegeben. In dem Diagramm ist die Transmission T in Abhängigkeit von der Wellen­ länge λ aufgetragen. Gezeigt werden zwei Spektralverläufe für die Winkelstellung R = 0° und R = 30° des Interferenzfilters 18. Es ist deutlich zu sehen, daß bei einer Neigung des Interferenz­ filters von 30° die Filterkante zwischen Reflexions- und Trans­ missionsbereich deutlich in Richtung auf den kurzwelligeren UV-B-Strahlungsanteil verschoben wird.

Durch den schwenkbaren Interferenzfilter 18 ist es daher mög­ lich, die für einen Quecksilberhochdruckbrenner charakteristi­ sche Blendwirkung auszuschalten und die Melaninbildung je nach Hauttyp durch die Verschiebung der Filterkante zwischen UV-B- und UV-A-Bereich zu beeinflussen. Dem Interferenzfilter 18 ist in Strahlenaustrittsöffnung ein Infrarotfilter 24 nachgeordnet, um die Wärmebelastung bei der Bräunung zu reduzieren.

Die Strahlungsanordnung 10 läßt sich hervorragend in einem Bräunungsgerät für kosmetische Bestrahlung verwenden, wo es wichtig ist, daß der zu bestrahlenden Person ein wirksamer spektral ausgesuchter UV-Strahlenbereich zugeführt wird.

Die Schicht 22 hat eine Stärke im Bereich der halben Wellen­ länge der Filterkante.

Claims (10)

1. Bräunungsgerät,
mit mindestens einem UV-Strahler, dessen Strahlungsspektrum sowohl UV-A- als auch UV-B-Anteile aufweist,
mit mindestens einem Reflektor und mindestens einem im Strahlenaustrittsbereich angeordneten Filter,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filter (18) neig- oder schwenkbar angeordnet ist,
daß der Filter (18) mindestens eine Schicht (22) eines optisch anisotropen Materials aufweist, und
daß die Filterkante des Filters (18) zwischen Transmissions­ und Absorptions- bzw. Reflexionsbereich im Wellenlängenbe­ reich zwischen UV-A- und UV-B-Strahlung liegt.

2. Bräunungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material optisch einachsig ist.

3. Bräunungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf einem Glassubstrat (20) aufgebracht ist.

4. Bräunungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkante in Abhängigkeit von der Neigung des Filters (18) zwischen 310 und 330 nm liegt.

5. Bräunungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (22) aus einem anorganischen kristallinen Material besteht.

6. Bräunungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem Metallsalz besteht.

7. Bräunungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Schicht (22) im Bereich der halben Wellenlänge der Filterkante liegt.

8. Bräunungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Strahler (12) im wesentlichen vollständig von Reflektor (14) und Filter (18) umgeben ist.

9. Bräunungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Filter (18) in Strahlenaustrittsrichtung ein Infra­ rotfilter (24), insbesondere aus Acryl, nachgeordnet ist.

10. Bräunungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material optisch zweiachsig ist und daß der Fil­ ter um zwei Achsen neig- oder schwenkbar ist.