DE4403877A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sicherstellung einer hinreichend konstanten Bestrahlungsdosis bei Leistungsabfall der Strahlenquellen in Bräunungsgeräten - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bekannt ist, daß alle Leuchtquellen einen Alterungsprozeß durchmachen und dabei an Lichtleistung verlieren. Bei Tageslichtleuchten ist dieser Leistungsabfall nur sehr gering und macht sich daher auch nicht negativ bemerkbar.

Anders ist dies bei Bräunungsgeräten. Hier ist der Leistungsabfall wesentlich stärker, so daß nach ca. 300 Stunden bereits die Röhren getauscht werden müssen. Aufgrund der Empfindlichkeit der UV-Leuchtpigmente sinkt die Quantenausbeute sehr stark, was sich vor allem auf den Output des bräunungsrelevanten UVB auswirkt. Der Abfall der Strahlungsleistung kann in diesem Zeitraum bis zu 50% betragen.

Bei Hochdruckgeräten oder -einheiten werden Hg-Dampfstrahler mit einem Betriebsdruck von ca. 10 bar eingesetzt, die ein breites Linienspektrum emittieren. Die Nutzstrahlung wird durch vorgeschaltete Filtersysteme erreicht. Da diese "Direktstrahler" keine Leuchtpigmente enthalten, ist deren Intensitätsabfall über die Zeit deutlich geringer und bewegt sich je nach Dotierung zwischen 25 und 35% nach 300 Stunden.

Die meisten Profi-Geräte sind Mischgeräte, d. h. sie sind mit Leuchtstoffröhren ausge­ stattet und mit Hochdruckeinheiten im Gesichtsbereich.

Problem

Bräunungsgeräte werden in professionellen Studios in der Weise betrieben, daß für einen bestimmten Betrag eine konstante Bräunungszeit zur Verfügung gestellt wird. Dies geschieht so, daß z. B. drei Fünfmarkstücke in einen Münzer eingeworfen werden und bei einem Takt von z. B. von 5 min/DM 5,- damit eine Besonnungszeit von 15 min. bereitgestellt wird.

Vergegenwärtigt man sich nun die Tatsache, daß die UV-Leuchtstoffröhren nach 300 Stunden um nahezu 50% in der Strahlungsleistung abfallen, dann ergibt sich hieraus, daß jeder Kunde eine unterschiedliche Bestrahlungsdosis erhält. Nur der allererste Kunde nach der Erstinbetriebnahme der Röhren erhält die optimale Dosis. Aufgrund der festen Zeittakte wird jeder folgende Kunde benachteiligt. Dies wird besonders augenfällig beim letzten Kunden vor dem Röhrenwechsel, der nur 50% der Bestrahlungsdosis erhält, die der erste Kunde nach der Inbetriebnahme der Röhren bekam. Da aber für das Bräunungsergebnis alleine die Bestrahlungsdosis des bräunungswirksamen Lichtes verantwortlich ist, wird deutlich, daß dieser letzte Kunde übervorteilt wurde, da seine Bräunung nur 50% von der beträgt, welche dem ersten Kunden nach dem Röhrenwechsel zuteil wurde.

Im Bereich der Hochdrucklampen ist dieser Leistungsabfall nicht ganz so gra­ vierend, aber auch hier muß von einer Reduktion des bräunungswirksamen Lichtes um ca. 30% nach 300 Stunden ausgegangen werden. Dies wird von den Betreibern in der Weise genutzt, indem erst ein Austausch der Strahler nach ca. 500 Stunden vorgenommen wird.

Es ist aber nicht nur die Übervorteilung des Kunden in Betracht zu ziehen, sondern auch gesundheitliche Aspekte.

Der regelmäßige Besucher eines Sonnenstudios ist natürlich damit vertraut, daß die Leistung der Strahlenquellen abnimmt, da er das geringere Bräunungsergebnis an sich erkennt. Dem wirkt er entgegen, daß er statt der zuvor dargestellten 3 × DM 5,- bis zu dreißig Mark in den Münzer wirft und dann eben bis zu einer halben Stunde auf der Sonnenbank verbringt. Da die Strahlungsleistung der Röhren auch nahezu um 50% abgenommen hat, erhält der Kunde nun die gleiche Bestrahlungsdosis wie kurz nach dem Röhrenwechsel mit fünfzehn Mark.

Werden nun aber die Röhren gewechselt und der Kunde wird nicht darauf aufmerk­ sam gemacht, wirft er auch weiterhin für 30 min. Besonnungszeit Münzen ein. Er erhält nun aber die doppelte Bestrahlungsdosis, was bei hochwirksamen Profi- Geräten sicher zu erheblichen Verbrennungen führt.

Dies gilt ganz besonders für SB-Studios, wo es keine Bedienung und Beratung gibt.

Problemlösung

Um jedem Kunden für das ausgegebene Geld die gleiche Bräunungsleistung zukommen zu lassen ist es unabdingbar, die Bestrahlungsdosis konstant zu halten. Da aber der Strahlungsabfall der Lichtquellen unabänderlich ist, müssen Maß­ nahmen ergriffen werden, um eine konstante Bestrahlungsdosis zu gewährleisten.

Verfahren und Vorrichtung zur Sicherstellung einer hinreichend konstanten Bestrahlungsdosis bei Leistungsabfall der Strahlenquellen in Bräunungsgeräten

Bekanntlich ist die Bestrahlungsdosis das Produkt aus Strahlung pro Fläche mal Zeit.

Ein gangbarer Weg zur Konstanthaltung der Bestrahlungsdosis ist eine laufzeitab­ hängige Steuerung der Lichtquelle. Dies ist aber nur bei Hg-Hochdrucklampen möglich, die in einem weiten Bereich der Betriebsspannung betrieben werden können. So kann die Betriebsspannung z. B. beim ersten Betrieb auf 90% der Nenngrößen eingestellt werden und dann im Laufe des Leistungsabfalles auf bis zu 120% hochgefahren werden.

Dies geschieht entsprechend der angemeldeten Erfindung in der Weise, daß die Strahler mit einem Vorschaltgerät ausgerüstet werden, das die Maximalleistung von 120% der Nennleistung ermöglicht.

Über eine Phasenanschnittsteuerung kann die angelegte Spannung beeinflußt werden.

Mit einem Mikropressor wird nun mittels dieser Phasenanschnittsteuerung die angelegte Spannung in der Weise eingestellt, daß der Strahlungsoutput über die Zeit konstant auf dem Niveau von 90% des Nennbetriebs bleibt. Dies kann erfolgen, indem die Bräunungsstrahlung über einen Sensor gemessen wird, der Wert beim ersten Betrieb gespeichert wird und dann dem Abfall der Strahlung durch das Anheben der angelegten Spannung entgegengewirkt wird.

Wird kein Sensor eingesetzt, dann kann die Kurve des Abfalls der Strahlung der Hg- Hochdrucklampe durch Wertepunkte oder eine Funktion im Rechner eingespeichert werden, womit dann in Abhängigkeit von der Laufzeit die angelegte Spannung von 90% bei Beginn auf bis zu 120% nachgeregelt wird. Hierzu ist es notwendig, daß der Mikroprozessor auch die Betriebszeit verwaltet oder kontrolliert und wenn der Strahler gewechselt wird, dies über eine Taste dem Rechner mitgeteilt wird, also eine Nullsetzung stattfindet.

Bei Leuchtstoffröhren ist eine solche Leistungssteuerung aus zwei Gründen nicht möglich. Zum einen ist der Spannungsbereich, in dem die Röhre betrieben werden können, wesentlich kleiner als bei Hochdruckstrahlern, so daß auf keinen Fall hierdurch ein Abfall von 50% zu kompensieren ist. Weiterhin ist es aber auch so, daß durch den Abfall der Quantenausbeute der Leuchtpigmente scheinbar besonders das bräunungswirksame Licht unterhalb von 320 nm betroffen ist. Dies mag aber auch daran liegen, daß sich die Öffnungsflanke des Glases über die Laufzeit zum Langwelligen hin verschiebt. Fest steht jedenfalls, daß nach 300 Stunden ein höherer Stromfluß zwar zu einer Anhebung des UVA-Outputs führt, aber die UVB-Strahlung dabei konstant bleibt.

Aus diesem Grunde entfällt hier die Möglichkeit, über eine Phasenanschnittsteuerung die angelegte Spannung in der Weise zu regeln, daß das bräunungswirksame Licht konstant bleibt.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher die konstante Be­ strahlungsdosis bei Niederdruckgeräten durch die Dynamisierung der Taktzeit durchgeführt.

Hierbei werden die Röhren im Optimum betrieben, ein Basistakt festgelegt und dann wird über die Laufzeit der Zeittakt entsprechend dem Abfall der Strahlung gedehnt. Ist z. B. wie zuvor dargestellt, die Bräunungszeit 5 min für DM 5,-, dann würde diese am Ende der Betriebszeit nach 300 Stunden und einem Leistungsabfall von 50% genau 10 min. betragen.

Dies geschieht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Weise, daß die komplette Zeitsteuerung im Münzer über einen eingebauten Mikroprozessor erfolgt. Über eine Resettaste wird der Einheit der Betriebsstart neuer Röhren mitgeteilt. Die Kurve des Leistungsabfalls wird in den Rechner als Wertepunkte oder als Funktion eingespeichert. Mit zunehmender Laufzeit der Röhren wird die Basistaktzeit von z. B. 5 min. durch den errechneten Faktor verlängert, so daß das Produkt aus Leistung mal Zeit konstant bleibt.

Liegt ein Mischgerät vor, mit Röhren im Körperbereich und Hochdruckeinheiten als Gesichtsfelder, dann wird die Steuerkurve für die Dehnung des Zeittaktes, als Mittel aus der Abfallkurve der Röhren und der der Hochdruckstrahler gebildet. In diesem Fall, wenn man davon ausgeht, daß die Röhren um 50% in 300 Stunden abfallen und die Strahler nur um 30%, würden die Röhren gegen Ende der Betriebszeit eine ca. 10% schwächere Dosis bereitstellen, wogegen im Gesichtsbereich eine etwa 10% höhere Dosis zum Einsatz käme.

Soll eine absolut gleiche Dosis sowohl im Körperbereich als auch im Gesichtsbereich gewährleistet sein, so muß eine zusätzliche Phasenanschnittsteuerung für die Hochdruckstrahler eingesetzt werden. Diese wird vom Mikroprozessor in der Weise genutzt, daß der Leistungsabfall der Strahler dem der Röhren nachgebildet wird. Hierdurch ließe sich auch im Hochdruckbereich ein Abfall über 50% in 300 Stunden darstellen. Die Korrekturkurve für die Zeitdehnung kann sich dann auf den gemeinsamen Strahlungsabfall der Lichtquellen beziehen und die Dosis im Körper- und Gesichtsbereich über die Laufzeit absolut konstant halten.

Im Falle von Mischgeräten muß wegen der unterschiedlichen Zeiten für den Wechsel der Röhren und Strahler ein weiterer Taster vorhanden sein, mit dem die Inbetriebnahme der Strahler signalisiert wird.

Beschreibung

Anhand der Fig. 1 wird das Verfahren dargestellt, Fig. 2 bis 3 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.

Folgende Einzelheiten werden in Fig. 1 dargestellt:

In einem Koordinatensystem 1 aus Prozent der Anfangsleistung und Korrekturfaktor als Ordinate und der Zeit als Abszisse werden die Kurven des Strahlungsabfalls einer Röhre 2 und eines Hochdruckstrahlers 3 dargestellt. Die Mittelkurve 4 ist gepunktet dargestellt.

Die Korrekturkurve 5 ist gestrichelt dargestellt, wobei die Ordinate nun die Korrekturwerte angibt.

Die Strahlungsdosis in Prozent der Anfangsdosis als Produkt aus den Kurven 2 und 4 ergibt die Gerade 6.

In den Fig. 2 und 3 werden die folgenden Einzelheiten dargestellt:

Ein Hg-Hochdruckstrahler 7 mit einer seriell geschalteten Drossel 8 erhalten ihre Anlegespannung über eine Phasenanschnittsteuerung 9, die über die Anschlüsse 12 an das Netz angeschlossen ist. Geregelt wird diese Phasenanschnittsteuerung vom Rechner 10, der über den Sensor 19 die aktuelle Bräunungsleistung ermittelt und entsprechend der einprogrammierten oder eingespeicherten Bezugsgröße über die Phasenanschnittsteuerung nachregelt. Über den Taster 11 wird dem Rechner der Beginn der Betriebszeit des Strahlers mitgeteilt. Auf diese Weise kann auch ohne Sensor die Regelung nach der eingespeicherten Korrekturkurve erfolgen.

Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig. 3, in der auch eine Hg-Niederdruck­ einheit gesteuert wird, womit ein Mischgerät darstellt wird.

Strahler 7 und Vorschaltgerät 8 sind optional über eine Phasenanschnittsteuerung und einem Schalter 13 mit dem Netz über die Anschlüsse 12 verbunden. Auch der Niederdruckbereich mit der Röhre 17, dem Vorschaltgerät 20 und dem Starter 18 sind über den Schalter 13 mit dem Netz verbunden.

Der Schalter 13 wird über den Magnet 14 betätigt, welcher wiederum vom Rechner 10 gesteuert wird. Auch die optionale Phasenanschnittsteuerung wird vom Rechner gesteuert. Die notwendigen Eingangssignale erhält der Rechner über den Münzer 16 mit dem Münzeinwurf 15 und dem Taster 11, mittels welchem der Betriebsbeginn der Niederdrucklampen signalisiert wird und dem Taster 21, mittels welchem der Betriebsbeginn der Hochdrucklampen signalisiert wird.

Die Berechnung der Dehnung des Zeittaktes erfolgt im Rechner entsprechend der eingespeicherten Korrekturkurve. Auch die optionale Regelung der Hochdruck­ einheit(en) erfolgt über die Phasenanschnittsteuerung entsprechend der einge­ speicherten Nachregelungskurve.

Claims (11)

1. Verfahren zur Sicherstellung einer hinreichend konstanten Bestrahlungsdosis bei Leistungsabfall der Strahlenquellen in Bräunungsgeräten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Produkt aus Strahlung pro Fläche oder Strahlungsleistung bei Inbetriebnahme der Lichtquelle(n) mal der Zeit, also die Bestrahlungsdosis auf gleichem Niveau gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hochdruckge­ räten oder Hochdruckeinheiten, die Leistung durch eine Phasenanschnitt­ steuerung bei der Inbetriebnahme neuer Hg-Dampf-Hochdruckstrahler auf 100% oder auch unterhalb von 100% der Nennleistung eingestellt wird und im Verlauf der Brenndauer entsprechend dem Leistungsabfall nachgeregelt wird bis maximal zur Leistungsgrenze der Strahler.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Niederdruckge­ räten oder Niederdruckeinheiten der Zeittakt in der Weise dynamisiert wird, daß durch die Zeitdehnung der Leistungsabfall kompensiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemischten Geräten, also solchen Geräten, bei denen sowohl Niederdruckeinheiten als auch Hochdruckeinheiten vorhanden sind, die Zeitdehnung des Zeittaktes aufgrund einem Mittelwert zwischen Leistungsabfall der Hochdruckeinheiten und Leistungsabfall der Niederdruckeinheiten geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemischten Geräten, neben der Dehnung des Zeittaktes entsprechend einer einge­ speicherten Korrekturkurve, der Leistungsabfall des Hochdruckteils dem Leistungsabfall der Niederdruckeinheiten elektronisch nachgeregelt wird.

6. Vorrichtung zur Sicherstellung einer hinreichend konstanten Bestrahlungsdosis bei Leistungsabfall der Strahlenquellen in Bräunungsgeräten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Hochdruckeinheiten die Inbetriebnahme der Strahler einem Rechner signalisiert wird und über eine Phasenanschnittsteuerung der Leistungsabfall dadurch kompensiert wird, daß die angelegte Spannung erhöht wird. Hierbei begrenzt das eingesetzte Vorschaltgerät die maximale Betriebs­ spannung und muß daher so dimensioniert sein, daß die maximale Betriebs­ spannung weit über der Nennbetriebsspannung liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachregelung der Anlegespannung in der Weise geregelt wird, daß über einen Sensor die Differenz der aktuellen Strahlungsleistung zu Anfangsstrahlungsleistung fest­ gestellt wird und soweit nachgeregelt wird bis die Anfangsstrahlungsleistung erreicht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachregelung der Anlegespannung in der Weise erfolgt, daß entsprechend der Betriebsdauer über eine strahlertypische Korrekturkurve die Anlegespannung vergrößert wird, wobei die Inbetriebnahme durch einen Taster signalisiert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Niederdruck­ einheiten der fest vorgegebe Zeittakt, in dem das Gerät an die Netzspannung angeschlossen wird, der durch den Münzeinwurf gestartet wird, in der Weise dynamisiert wird, daß entsprechend der Brenndauer der Lampen, deren Inbetriebnahme durch einen Taster signalisiert wird, der Zeittakt gedehnt wird, wobei der Korrekturfaktor einer eingespeicherten Kurve entnommen wird, die als Wertepunkte oder als Funktion vorliegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mischgeräten, die sowohl Niederdrucklampen als auch Hochdruckbrenner enthalten, die eingespeicherte Korrekturkurve für die Dehnung des Zeittaktes als Mittelwert zwischen Korrekturkurve für Niederdrucklampen und Hochdrucklampen gebildet wird und ein weiterer Taster vorhanden ist, mittels welchem die Inbetriebnahme der Hochdruckstrahler signalisiert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Phasenanschnittsteuerung der Leistungsabfall der Hochdruckstrahler dem der Niederdrucklampen angepaßt wird und dann die Dehnung des Zeittaktes entsprechend der Korrekturkurve für Niederdrucklampen erfolgt.