WO1994025108A1

WO1994025108A1 - Streuebene für uv-bestrahlung

Info

Publication number: WO1994025108A1
Application number: PCT/DE1994/000475
Authority: WO
Inventors: Gernot K. BRÜCK
Original assignee: Imab Stiftung
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1994-11-10
Also published as: EP0699093A1; DE4314289A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichmäßigen Bestrahlung einer Bestrahlungsebene (7), bevorzugt mit UV-Strahlung, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei ein großflächiges Beleuchtungsfeld mit sehr gleichmäßiger Intensitätsverteilung bei deutlich reduzierter Zahl der Leuchtelemente erzeugt werden kann. Hierzu wird die Streuebene (16) in spitzem Winkel bestrahlt, so daß die streifend einfallende, möglichst parallel gebündelte Strahlung (3) total gestreut wird und jedes Flächenelement der Streuebene (16) als Quasi-Lichtquelle mit einer möglichst gleichmäßigen Abstrahlung im gesamten Raumwinkel oberhalb der Ebene (16) wirkt. Da IR-Strahlung verglichen mit UV-Strahlung vorzugsweise reflektiert wird, ist gleichzeitig deren Abtrennung von der UV-Nutzstrahlung möglich. Die Streuebene (16) besteht dabei aus einer Grundplatte (5), auf der das Streumedium (4) mittels einer Klebeschicht (17) aufgetragen ist, wobei alle eingesetzten Materialien UV-beständig sein müssen. Eine bevorzugte Verwendung der Vorrichtung ist in Sonnenbänken oder bei der Messung von Filterscheiben gegeben.

Description

Streuebene für UV-Bestrahlung

Stand der Technik

Gerade bei der Bestrahlung mit UV-Licht ist häufig aus un¬ terschiedlichen Gründen eine gleichmäßige Intensitätsver¬ teilung über die zu beleuchtende Fläche erwünscht.

Diese Forderung besteht zum Beispiel sowohl bei der Messung von Filterscheiben für die Besonnungsanlagen als auch bei der Bestrahlung resp. Besonnung von Menschen für kosmetische und therapeutische Applikationen.

Herkömmlich geschieht dies in der Weise, daß viele Leucht- elemente aneinandergereiht werden oder durch eine Vielzahl von parallel liegenden Leuchtröhren ein großflächiges Be¬ leuchtungsfeld aufgezogen wird.

Ein solcher Aufbau ist immer sehr aufwendig ohne perfekt das gewünschte Ergebnis zu erzielen und überwiegend auch mit einer starken IR-Strahlung verbunden.

Problem

Das Problem ist demnach sowohl die Erzielung einer gleich¬ mäßigen Bestrahlung einer Fläche als auch die Unterdrückung der IR-Strahlung. Diese ist unerwünscht sowohl bei der Mes¬ sung von Filterscheiben, da diese eine temperaturabhängige Kantenlage haben, als auch im Übermaß bei Besonnungsanlagen, da Hitze den Komfort beeinträchtigt.

Problemlösung

Für die Anwendungen bietet sich das erfindungsgemäße Ver¬ fahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung an. Die Streuebene

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß eine Streuebene für die eingesetzte Strahlung in einem spitzen Winkel mit parallelen Lichtbündeln angestrahlt wird und diese streifende Strahlung an der Streuebene total ge¬ streut wird. Sodann wirkt jedes Flächenelement der Streuebe¬ ne als Quasilichtquelle mit einer möglichst gleichmäßigen Abstrahlung im gesamten Raumwinkel oberhalb der Ebene.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zum einen eine gleichmäßige Bestrahlung der Streuebene erzielt und zwar angepaßt an die Abstrahlcharakteristik des eingesetzten Reflektors, weiterhin unter Verwendung geeigneter Streu- partikel in Form, Größe und Material eine Rundumstreuung erreicht, weiterhin bei sehr kurzwelliger Strahlung wie z.B. UV-Strahlung eine Trennung von Nutzlicht und IR ermöglicht und letztlich durch Einsatz von Fluorpolymere als Bindemate¬ rial für die Streupartikel eine UV-feste Streuebene geschaf- fen.

Gerade auf Grund der Tatsache, daß die Streuung mit abneh¬ mender Wellenlänge L weit überproportional ansteigt (I_s, = I₀*const*D⁶/L⁴) ist der Einsatz der Streuebene zur homogenen Beleuchtung besonders gut bei UV-Nutzstrahlung geeignet.

Wird die Ebene so geformt, daß der Abstrahlcharakteristik Rechnung getragen wird, indem jedes auf die Bestrahlungs- ebene projizierte Flächenelement der Streuebene mit gleicher Intensität bestrahlt wird, können hierdurch die Abweichungen von der Parallelität ausgeglichen werden.

Auch muß hierdurch natürlich der Abstand von der Streuebene zur Beleuchtungsebene ausgeglichen werden. Da das IR-Licht wesentlich weniger gestreut wird (siehe obige Formel), und zwar um mindestens den Faktor 100, ver¬ läuft dieses überwiegend als Reflektion an der Streuebene.

In der Richtung des reflektierten IR-Strahls sollte dann ein Austrittsfenster oder ein IR-Absorber angebracht sein.

Eine intensive Kühlung der Streuebene eliminiert auch das langwellige IR direkt am Auftreffpunkt.

Gerade bei starker UV-Bestrahlung kommt es darauf an, daß alle eingesetzten Materialien UV-fest sind. Somit kommt als Bindemittel für die Streupartikel nur ein Fluorpolymerlack¬ system in Frage, da eine Vergilbung des Bindemittels auch das Remissionsverhalten der Streufläche erheblich negativ beeinflussen würde.

Bei der Konstruktion von Sonnenbänken kommt man auf diese Weise, also durch Einsatz von Streuebenen, mit einigen weni- gen UV-Strahlern aus, statt einer großen Zahl von Röhren zu verwenden. So können vier 500W-Strahler zwanzig lOOW-UV-Röh- ren ersetzen.

Durch den Einsatz geeigneter Filter kann die Bräunungslei- stung variabel eingestellt werden, indem die Transmission bei 313nm entsprechend gewählt wird.

Werden Filter eingesetzt, bei denen eine Kantenverschiebung über die Temperatur gegeben ist, läßt sich die Bräunungs- leistung durch die Luftführung beeinflussen und für den Zweck genau einstellen.

Anhand der Figuren 1, 2, 3 und 4 wird eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

In den Figuren 1 bis 4 werden die folgenden Einzelheiten dargestellt: Von der Lichtquelle 1, einem Mitteldruckstrahler und einem Reflektor 2, welcher die Lichtquelle umgibt, gehen die mög¬ lichst parallel gebündelten Lichtstrahlen 3 aus, die strei¬ fend auf die Streuebene 16 fallen.

Die Streuebene 16 wird in ihrem Aufbau in der Vergrößerung Fig. 2 dargestellt. So ist auf der formstabilen Grundplatte 5 das Streumedium 4 aufgetragen und zwar in der Weise, daß eine Klebeschicht 17 die Streupartikel 4 auf der Grundplatte 5 halten.

Von der Stelle 6 aus, auf welche die Strahlen auftreffen, geht die Streustrahlung aus und trifft auf die zu beleuch¬ tende Ebene 7.

Um den Einsatz zu verdeutlichen, wird in den Fig. 3 und 4 eine Ausprägung der Streuebene als Sonnenbank dargestellt.

Hierbei ist hinter den Reflektor 2 eine Filterscheibe 13 und eine Klarglasscheibe 14 angeordnet. Auf diese Weise entsteht ein Luftkanal 19, durch welchen die durch das Gebläse 8 transportierte Kühlluft geleitet werden kann.

So läßt sich die Kühlluft für die Grundplattenunterseite entweder zum Luftauslaß 9 leiten oder mittels der Luftver¬ teilungsklappe 11 auch / oder nur zum Luftauslaß 12 hinter dem Filter.

In der Fig. 4 wird die Sonnenbank von oben dargestellt, wobei schematisch die Beleuchtungskegel 15, die auf die Streuebene 16 auftreffen, wiedergegeben werden, die von den Strahler 1/ Reflektor 2 -Einheiten ausgehen. Bezugszeichenlis e

1 Primärlichtquelle

2 Reflektor

3 Lichtbündel

4 Streumedium

5 Grundplatte 6 Stelle der Streuebene

7 Bestrahlungsebene

8 Gebläse

9 Luftauslaß

11 Luftverteilungsklappe

12 Luftauslaß

13 Filterscheibe

14 Klarglasscheibe

15 Beleuchtungskegel 16 Streuebene

17 Klebeschicht

19 Luftkanal

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestrahlung von Flächen, Gegenständen oder Personen mit UV-Strahlung, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die von einer Primärlicht¬ quelle (1) emittierte UV-Strahlung von einem Reflektor (2) gebündelt wird, daß die Lichtbündel (3) unter einem solchen Winkel auf eine Streuebene (16) fallen, sodaß sie an der Streuebene (16) total gestreut werden und die total gestreute UV-Strahlung auf eine Bestrahlungs¬ ebene (7) fällt, auf der die zu bestrahlenden Gegen¬ stände und/oder Personen angeordnet sind.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Primärlichtquelle (1), einen Reflektor (2), der einen Teil der in alle Raumrichtungen emittierten Strahlung der Primärlichtquelle (1) in einen gegebenen Raumwinkel reflektiert und teilweise parallel bündelt, eine Streu¬ ebene (16), die in dem Raumwinkel angeordnet ist, in dem die vom Reflektor (2) reflektierte Strahlung abge¬ strahlt wird, sowie eine Halterung der Streuebene (16), mittels derer die Streuebene (16) so angeordnet werden kann, daß die vom Reflektor (2) abgestrahlte Strahlung derart auf die Streuebene (16) fällt, daß sie von der Streuebene (16) total reflektiert wird und die total reflektierte Strahlung auf eine Beleuchtungsebene (7) fällt, auf der die zu bestrahlenden Gegenstände und/- oder Personen angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Streuebene (16) aus einer formstabilen Grundplatte (5) sowie aus einem die Grundplatte (5) bedeckendem Streumedium (4) besteht, welches mittels UV-beständiger Befestigungselemente auf der Grundplatte (5) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Befestigungselemente als Klebeschicht (17), insbesondere als Klebeschicht (17) von Fluorpolymerlacken, ausgeführt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Streu¬ ebene (16) derart geformt ist, daß in Abhängigkeit von der räumlichen Abstrahlcharakteristik des Reflektors (2) der Primärlichtquelle (1) jedes auf die Bestrah¬ lungsebene (7) projezierte Flächenelement der Streuebe¬ ne (16) mit der gleichen Intensität bestrahlt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem

Raumwinkel, in dem die von der Primärlichtquelle (1) emittierte und von der Streuebene (16) reflektierte IR- Strahlung abgestrahlt wird, ein IR-Absorber angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Raumwinkel, in den die von der Primärlichtquelle (1) emittierte und von der Streuebene (16) reflektierte IR- Strahlung abgestrahlt wird, in der die Streuebene (16) tragenden Halterung ein IR-Austrittsfenster angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Streu¬ ebene (16) mit Kühleinrichtungen zur Verringerung der von der Streuebene (16) emittierten langwelligen IR- Strahlung versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie als Sonnenbank ausgebildet ist bzw. mehrere zusammengefaßt sind und als Sonnenbank ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß zwischen Reflektor (2) und

Streuebene (16) eine Filterscheibe (13) und eine Klar¬ glasscheibe (14) so angeordnet sind, daß zwischen bei¬ den Scheiben ein Luftkanal (19) entsteht und daß ein Gebläse (8) sowie Luftverteilungsklappen (11) vorgese- hen sind, mittels derer Luft gegen die Unterseite der formstabilen Grundplatte (5) und/oder durch den Luftka¬ nal (19) geführt werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß die Filterscheibe (13) aus einem Material besteht, dessen Temperaturabhängigkeit der UV-Transmissionskante dergestalt ist, daß sie unter den Betriebsbedingungen der Sonnenbank durch die Zufuhr von Kühlluft verschoben werden kann, und daß so die Bräunungsleistung der Sonnenbank regelbar ist.