DE9306174U1 - Measuring device for determining the intensity of the ultraviolet radiation contained in the solar spectrum - Google Patents
Measuring device for determining the intensity of the ultraviolet radiation contained in the solar spectrumInfo
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Description
im Sonnenspektrum enthaltenencontained in the solar spectrum
ultravioletten Strahlungultraviolet radiation
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung der Intensität der im Sonnenspektrum enthaltenen ultravioletten Strahlung.The invention relates to a measuring device for determining the intensity of ultraviolet radiation contained in the solar spectrum.
5 Das Sonnenspektrum enthält für das menschliche Auge unsichtbare ultraviolette Strahlung. Die Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von 300-400 nm wird als UV-AStrahlung und die Strahlung aus einem Wellenlängen-.bereich von 200-300 nm als UV-B-Strahlung bezeichnet.5 The solar spectrum contains ultraviolet radiation that is invisible to the human eye. Radiation from a wavelength range of 300-400 nm is called UV-A radiation and radiation from a wavelength range of 200-300 nm is called UV-B radiation.
10 Bei zu hoher Intensität der Strahlung bzw. bei zu langer Bestrahlungsdauer kann die ultraviolette Strahlung zu Schädigungen der Haut führen. Insbesondere die energiereichere UV-B-Strahlung ist für die menschliche Haut gefährlich. Die Intensität der UV-Strahlung schwankt10 If the intensity of the radiation is too high or the exposure time is too long, ultraviolet radiation can cause damage to the skin. The higher-energy UV-B radiation is particularly dangerous for human skin. The intensity of the UV radiation fluctuates
15 auf der Erde stark, bedingt durch den Unterschied von Tag und Nacht und zwischen den Jahreszeiten. Hinzu kommen Änderungen der UV-Strahlung durch die Zusammen-15 on Earth, due to the difference between day and night and between the seasons. In addition, there are changes in UV radiation due to the combination of
Telefon: (0221)131041 Telex: 8882307 dopa d Telefax: (02 21) 13 4 2 97 (0221)134881 TeJeoramm: Dompatenl KölnTelephone: (0221)131041 Telex: 8882307 dopa d Fax: (02 21) 13 4 2 97 (0221)134881 Telephone: Dompatenl Köln
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setzung der Atmosphäre, d.h. Bewölkung, Nebel, Staub, Wasser- und Kohlendioxydgehalt, die von Ort zu Ort
schwankt.
5Composition of the atmosphere, ie cloud cover, fog, dust, water and carbon dioxide content, which varies from place to place.
5
Zum Schutz der Haut vor ultravioletter Strahlung sind Sonnenschutzmittel bekannt. Die auf der Haut aufgetragenen Mittel filtern vor allem den energiereicheren UV-B-Anteil aus. Die Sonnenschutzmittel sind nach Lichtschutzfaktoren klassifiziert. Der Lichtschutzfaktor 3 z.B. gibt an, daß die Haut mit Sonnenschutzmittel dreimal so lange der Sonne ausgesetzt werden kann als ohne Sonnenschutzmittel. Die Wahl des richtigen Lichtschutzfaktors hängt zum einen von der Intensität der UV-Strahlung und zum anderen vom individuellen Hauttyp ab.Sunscreens are known for protecting the skin from ultraviolet radiation. The products applied to the skin filter out the higher-energy UV-B portion in particular. Sunscreens are classified according to sun protection factors. Sun protection factor 3, for example, indicates that the skin can be exposed to the sun three times as long with sunscreen than without sunscreen. Choosing the right sun protection factor depends on the intensity of the UV radiation and on the individual skin type.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zu schaffen, das die Bestimmung der Intensität der im Sonnenspektrum enthaltenen UV-Strahlung auf einfache Weise erlaubt und dem Benutzer einen Anhaltspunkt für die Wahl des richtigen Lichtschutzfaktors oder für die maximale Verweildauer in der Sonne bei einem bestimmten Lichtschutzfaktor liefert.The invention is based on the object of creating a measuring device that allows the intensity of the UV radiation contained in the solar spectrum to be determined in a simple manner and provides the user with a guide for choosing the correct sun protection factor or for the maximum time spent in the sun with a certain sun protection factor.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1.
Das erfindungsgemäße Meßgerät weist einen optischen ' Filter auf, der den sichtbaren energieärmeren Bereich des Sonnenspektrums unterdrückt. Auf einen hinter dem Filter angeordneten Sensor fällt der unsichtbare energiereichere und für die menschliche Haut gefährliche Anteil der Strahlung. In Abhängigkeit von der Intensitat der Strahlung liefert der Sensor ein elektrisches Meßsignal, das einem Meßverstärker zugeführt wird. Das verstärkte Meßsignal empfängt eine Anzeigeeinheit, die die Intensität der gemessenen Strahlung anzeigt. AusThe measuring device according to the invention has an optical filter that suppresses the visible, lower-energy area of the solar spectrum. The invisible, higher-energy part of the radiation, which is dangerous for human skin, falls on a sensor arranged behind the filter. Depending on the intensity of the radiation, the sensor delivers an electrical measuring signal that is fed to a measuring amplifier. The amplified measuring signal is received by a display unit that shows the intensity of the measured radiation.
der Intensität der Strahlung kann auf den richtigen Lichtschutzfaktor bei einer bestimmten Verweildauer in der Sonne und einem bestimmten Hauttyp oder auf die maximale Verweildauer bei einem bestimmten Lichtschutzfaktor und einem bestimmten Hauttyp geschlossen werden.The intensity of the radiation can be used to determine the correct sun protection factor for a certain length of time in the sun and for a certain skin type, or the maximum length of time for a certain sun protection factor and a certain skin type.
Der Filter ist vorteilhafterweise als Bandpaßfilter ausgebildet, der für UV-A-Strahlung bzw. einen Teil der UV-A-Strahlung durchlässig ist. Die maximale Durchlässigkeit liegt vorzugsweise bei 350 nm, d.h. in der Mitte des zwischen den Wellenlängen 300-400 nm liegenden UV-A-Bereichs. Derartige Filter lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät wird zwar nur ein Teil des energiereicheren UV-B-Anteils des Sonnenspektrums, nämlich ca. 5 %, erfaßt. Da UV-A- und UV-B-Anteil im Sonnenspektrum aber in etwa in gleichem Verhältnis zueinander auftreten, kann aus der Intensität der UV-AStrahlung auf die Intensität der UV-B-Strahlung geschlossen werden.The filter is advantageously designed as a bandpass filter that is permeable to UV-A radiation or a portion of UV-A radiation. The maximum permeability is preferably at 350 nm, i.e. in the middle of the UV-A range between the wavelengths 300-400 nm. Such filters can be manufactured with relatively little effort. The measuring device according to the invention only detects a portion of the higher-energy UV-B portion of the solar spectrum, namely approx. 5%. However, since UV-A and UV-B portions in the solar spectrum occur in approximately the same ratio to one another, the intensity of UV-B radiation can be deduced from the intensity of UV-A radiation.
Die Anzeigeeinheit weist vorteilhafterweise eine aus Leuchtdioden bestehende Skala auf. Je nach Intensität der gemessenen UV-Strahlung leuchtet eine Kette von Leuchtdioden unterschiedlicher Länge auf. Alternativ kann die Anzeige auch durch Aufleuchten einzelner Leuchtdioden erfolgen. Jeder Leuchtdiode kann ein bestimmter Lichtschutzfaktof oder die maximale Verweildauer in der Sonne zugeordnet werden. Der Benutzer des Meßgeräts ist damit in der Lage, den empfohlenen Lichtschutzfaktor oder die maximale Verweildauer auf einfache Weise zu bestimmen. Als Anzeigeeinheit kann bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät auch ein LCD-Display oder ein konventionelles Zeigerinstrument Verwendung finden.The display unit advantageously has a scale made up of light-emitting diodes. Depending on the intensity of the UV radiation measured, a chain of light-emitting diodes of different lengths lights up. Alternatively, the display can also be made by lighting up individual light-emitting diodes. Each light-emitting diode can be assigned a specific light protection factor or the maximum time spent in the sun. The user of the measuring device is thus able to easily determine the recommended light protection factor or the maximum time spent in the sun. An LCD display or a conventional pointer instrument can also be used as the display unit in the measuring device according to the invention.
Wenn die Intensität der UV-Strahlung über einem vorgegebenen Grenzwert liegt, wird dies vorteilhafterweise durch eine Warneinrichtung angezeigt. Die Warnung erfolgt zweckmäßigerweise durch eine der die Skala bildenden Leuchtdioden.If the intensity of the UV radiation is above a specified limit, this is advantageously indicated by a warning device. The warning is conveniently given by one of the light-emitting diodes forming the scale.
Der Verstärkungsfaktor des Meßverstärkers ist vorteilhafterweise einstellbar. Die Einstellung des Verstärkungsfaktors ermöglicht die Eichung des Meßgeräts. Zur Eichung des Meßgerätes wird eine UV-Strahlung mit bekannter Intensität gemessen und die Anzeigeeinheit auf den richtigen Wert eingestellt. Unter der Voraussetzung, daß die elektronischen Bauteile des Meßgeräts geringe Toleranzen haben, kann auch ein bestimmter Ver-Stärkungsfaktor fest vorgegeben sein, um eine genügende Meßgenauigkeit zu erhalten. Prinzipiell ist es aber auch möglich, eine Eingabeeinheit zur Eingabe unterschiedlicher Verstärkungsfaktoren an dem Meßgerät vorzusehen. Beispielsweise kann durch Veränderung des Ver-Stärkungsfaktors der individuelle Hauttyp berücksichtigt werden. Wird beispielsweise ein hoher Verstärkungsfaktor eingestellt, ist das Meßgerät empfindlicher und zeigt schon bei verhältnismäßig geringer Intensität der UV-Strahlung einen relativ hohen Lichtschutzfaktor an, der bei hellhäutigen Personen benötigt wird.The amplification factor of the measuring amplifier is advantageously adjustable. The setting of the amplification factor enables the measuring device to be calibrated. To calibrate the measuring device, UV radiation with a known intensity is measured and the display unit is set to the correct value. Provided that the electronic components of the measuring device have low tolerances, a certain amplification factor can also be fixed in order to obtain sufficient measurement accuracy. In principle, however, it is also possible to provide an input unit for entering different amplification factors on the measuring device. For example, the individual skin type can be taken into account by changing the amplification factor. For example, if a high amplification factor is set, the measuring device is more sensitive and displays a relatively high sun protection factor even at a relatively low intensity of UV radiation, which is required for fair-skinned people.
Das Meßgerät ist vorteilhafterweise batteriebetrieben und als mobiles Handgerät ausgebildet.The measuring device is advantageously battery-operated and designed as a mobile handheld device.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 das mit einer aus Leuchtdioden bestehenden Skala versehene Meßgerät zur Bestimmung der
Intensität der im Sonnenspektrum enthaltenen ultravioletten Strahlung,
5Fig. 1 the measuring device equipped with a scale consisting of light-emitting diodes for determining the intensity of the ultraviolet radiation contained in the solar spectrum,
5
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Meßgeräts von Fig. 1 undFig. 2 is a block diagram of the measuring device of Fig. 1 and
Fig. 3 eine Umrechnungstabelle zur Bestimmung der Verweildauer in der Sonne ohne Sonnenschutzmittel.Fig. 3 a conversion table for determining the time spent in the sun without sunscreen.
Das batteriebetriebene Meßgerät 1 zur Bestimmung der Intensität der im Sonnenspektrum enthaltenen ultravioletten Strahlung ist in einem flachen Kunststoffgehäuse 3 spritzwassergeschützt gekapselt. Es weist einen Taster 5 und eine aus Leuchtdioden 7 bestehende Skala 9 auf. Jeder Leuchtdiode 7 kann ein bestimmter Lichtschutzfaktor oder auch die maximale Verweildauer in der Sonne zugeordnet werden. Die oberste Leuchtdiode 7' der Skala zeigt an, daß die ultraviolette Strahlung zu hoch ist. Um die Intensität der UV-Strahlung zu bestimmen, wird das Meßgerät mit seinem Meßfeld 11 an der Vorderseite des Gehäuses 3 in Richtung Sonne gehalten und der Taster 5 betätigt. Je nach Intensität der UV-Strahlung leuchtet eine oder eine Kette von Leuchtdioden 7 auf, um einen bestimmten Lichtschutzfaktor anzugeben.The battery-operated measuring device 1 for determining the intensity of the ultraviolet radiation contained in the solar spectrum is encapsulated in a flat plastic housing 3, protected against splash water. It has a button 5 and a scale 9 consisting of LEDs 7. Each LED 7 can be assigned a specific sun protection factor or the maximum time spent in the sun. The top LED 7' on the scale indicates that the ultraviolet radiation is too high. To determine the intensity of the UV radiation, the measuring device is held with its measuring field 11 on the front of the housing 3 in the direction of the sun and the button 5 is pressed. Depending on the intensity of the UV radiation, one or a chain of LEDs 7 lights up to indicate a specific sun protection factor.
Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild des Meßgeräts. Das Meßgerät weist einen aus einer beschichteten Folie bes£ehenden Filter 13 auf, der den sichtbaren Bereich des Spektrums der Sonne 15 unterdrückt. Der Filter 13 läßt den Bereich des Sonnenspektrums durch, der zwischen den Wellenlängen 320 und 390 nm liegt. Die maximale Durchlässigkeit des Filters liegt bei 350 nm, d.h. in der Mitte des UV-A-Bereichs. In Strahlungsrichtung hinterFig. 2 shows the block diagram of the measuring device. The measuring device has a filter 13 made of a coated film, which suppresses the visible range of the sun's spectrum 15. The filter 13 lets through the range of the solar spectrum that lies between the wavelengths 320 and 390 nm. The maximum permeability of the filter is at 350 nm, i.e. in the middle of the UV-A range. In the direction of radiation behind
dem Filter ist ein Sensor 17 angeordnet, auf den die durch den Filter 13 hindurchtretende Strahlung 16 fallt. Der Sensor 17 liefert ein elektrisches Meßsignal in Abhängigkeit von der einfallenden UV-Strahlung. Das Meßsignal wird in einem Meßverstärker 19 verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor einstellbar ist. Durch Wahl eines bestimmten Verstärkungsfaktors können sowohl der individuelle Hauttyp als auch bei Anzeige der maximalen Verweildauer der verwendete Lichtschutzfaktor bzw. bei Anzeige des empfohlenen Lichtschutzfaktors die Verweildauer in der Sonne berücksichtigt werden. So kann das Meßgerät beispielsweise mit einer Eingabeeinheit versehen sein, mit der sich je nach Hauttyp und Lichtschutzfaktor bzw. Verweilzeit unterschiedliche Verstärkungsfaktoren vorgeben lassen. Das Ausgangssignal des Meßverstärkers empfängt eine Anzeigeeinheit 21. Die Anzeigeeinheit weist eine Treiberschaltung 23 und eine aus den Leuchtdioden 7 bestehende Skala 9 auf. Die Treiberschaltung 23 steuert in Abhängigkeit von dem 0 Meßsignal eine oder eine Kette von Leuchtdioden 7,7' an. Sie enthält zahlreiche Komparatoren, die das Meßsignal mit Referenzspannungen vergleichen, die jeweils einer bestimmten Strahlungsintensität entsprechen. Ist das Meßsignal gleich der Referenzspannung, wird die der Referenzspannung entsprechende Leuchtdiode oder die der Referenzspannung entsprechende Leuchtdiodenkette angesteuert. Wenn das Meßsignal oberhalb eines maximalen Grenzwerts liegt, wird die Leuchtdiode 7' angesteuert, um anzuzeigen, daß die UV-Strahlung zu hoch ist. Das Meßgerät kann durch Einstellung des Verstärkungsfaktors des Meßverstärkers geeicht werden.A sensor 17 is arranged on the filter, onto which the radiation 16 passing through the filter 13 falls. The sensor 17 delivers an electrical measuring signal depending on the incident UV radiation. The measuring signal is amplified in a measuring amplifier 19, the amplification factor of which is adjustable. By selecting a specific amplification factor, both the individual skin type and, when displaying the maximum exposure time, the sun protection factor used or, when displaying the recommended sun protection factor, the exposure time in the sun can be taken into account. For example, the measuring device can be provided with an input unit with which different amplification factors can be specified depending on the skin type and sun protection factor or exposure time. The output signal of the measuring amplifier is received by a display unit 21. The display unit has a driver circuit 23 and a scale 9 consisting of the light-emitting diodes 7. The driver circuit 23 controls one or a chain of light-emitting diodes 7, 7' depending on the measuring signal. It contains numerous comparators that compare the measurement signal with reference voltages, each of which corresponds to a specific radiation intensity. If the measurement signal is equal to the reference voltage, the LED corresponding to the reference voltage or the LED chain corresponding to the reference voltage is activated. If the measurement signal is above a maximum limit value, the LED 7' is activated to indicate that the UV radiation is too high. The measuring device can be calibrated by adjusting the gain factor of the measuring amplifier.
Die Skala 9 des in Fig. 1 dargestellten Meßgeräts ist in insgesamt fünf Stufen unterteilt. Auf der Rückseite des Geräts ist die in Fig. 3 dargestellte Umrechnungs-The scale 9 of the measuring device shown in Fig. 1 is divided into a total of five levels. On the back of the device is the conversion scale shown in Fig. 3.
tabelle abgebildet, mit der sich in Abhängigkeit von dem individuellen Hauttyp die maximale Verweildauer in der Sonne ohne Sonnenschutzmittel in Minuten bestimmen läßt. Mit I ist ein sehr hellhäutiger und mit IV ist ein sehr dunkelhäutiger Typ bezeichnet. Zeigt die Anzeigeeinheit beispielsweise die Stufe III an, beträgt die maximale Verweildauer einer Person des Hauttyps I zehn Minuten. Durch ein Sonnenschutzmittel mit beispielsweise dem Lichtschutzfaktor 2 kann die Verweildauer in der Sonne verdoppelt werden.A table is shown that can be used to determine the maximum time spent in the sun without sunscreen in minutes, depending on the individual skin type. I indicates a very light-skinned type and IV indicates a very dark-skinned type. If the display unit shows level III, for example, the maximum time spent in the sun for a person with skin type I is ten minutes. Using sunscreen with a sun protection factor of 2, for example, can double the time spent in the sun.
Die Stromversorgung erfolgt über eine Batterie 25. Die Stromversorgungsleitung 27 ist durch den Taster 5 unterbrochen. Da das Meßgerät nur während der Messung Strom verbraucht, hat die Batterie eine lange Lebensdauer. The power supply is provided by a battery 25. The power supply line 27 is interrupted by the button 5. Since the measuring device only consumes power during the measurement, the battery has a long service life.
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