WO2011061058A1 - Temperaturstrahler mit selektiver spektraler filterung - Google Patents

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WO2011061058A1
WO2011061058A1 PCT/EP2010/066781 EP2010066781W WO2011061058A1 WO 2011061058 A1 WO2011061058 A1 WO 2011061058A1 EP 2010066781 W EP2010066781 W EP 2010066781W WO 2011061058 A1 WO2011061058 A1 WO 2011061058A1
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layer
radiator according
radiation
filter
thermal
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PCT/EP2010/066781
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Inventor
Werner Halbritter
Wolfgang Seitz
Christoforos Kazazis
Reinhard Schaefer
Reinhold Wittkoetter
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/28—Envelopes; Vessels
    • H01K1/32—Envelopes; Vessels provided with coatings on the walls; Vessels or coatings thereon characterised by the material thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/281—Interference filters designed for the infrared light

Definitions

  • the invention relates to a temperature radiator, in particular an incandescent lamp or an incandescent halogen lamp, according to the preamble of claim 1.
  • the invention particularly relates to a thermal source, which is suitable as a therapeuti ⁇ shear infrared heat radiator due filtered out radiation components.
  • thermal radiator is to be understood to mean a radiation source which, due to its material temperature (surface temperature), emits electromagnetic radiation substantially in accordance with Plank's law of radiation.
  • incandescent lamps and halogen incandescent lamps also apply as temperature radiators in this sense.
  • Water filtering reduces the radiation components within the infrared A (approx. 780 to 1400 nm) in characteristic riste manner (water bands) and also reduces the longer-wave radiation components greater than 1400 nm (infrared B and C ranges).
  • the useful spectrum remaining within the infrared A predominantly represents radiation with good penetration into the tissue of the human skin layers and, compared to unfiltered infrared radiation, allows an increased energy input into deeper tissue with simultaneously lower thermal stress on the upper skin layers.
  • a therapeutic lighting ⁇ tion arrangement is known, is filtered in the radiation of a light bulb by means of a water-filled cuvette (water filter). The water filter leaving Strah ⁇ development is thus less unwanted radiation components for therapeutic purposes.
  • this known lighting arrangement has the disadvantage that the cuvette must be cooled by means of a cooling ring due to the high furnishedbelas ⁇ tion by the radiation.
  • the cuvette may further, for example, currency rend transportation or shipment of the therapeutic illumination arrangement to strong thermal shock and no cold degrees be exposed, otherwise Be ⁇ damage to the cuvette by a change in the physical state of the water or by volume changes of the water may occur.
  • the Be ⁇ woman on top of a cuvette as a water filter in combination with the lighting arrangement is increased equipment complexity. Presentation of the invention
  • the object of the present invention is to develop a technology with which an infrared illumination arrangement for therapeutic purposes is provided, which is economical to produce and is able to exert a water filter effect, without complex and expensive arrangements, as in ⁇ example, a cuvette with water, are necessary.
  • a thermal radiator insbesonde re ⁇ an incandescent lamp or a halogen lamp, a home terferenzfilter for filtering the light emitted by the thermal radiators radiation.
  • the interference filter has about the effect of a water filter.
  • the temperature radiator has no external, cost-intensive and temperature-sensitive cuvette as a water filter - as explained in the input prior art - has.
  • the temperature radiator can be used for example as a compact and excellenti ⁇ ge therapeutic lamp.
  • the interference filter has a water filter effect in a spectral range of radiation between 600 and 1400 nm.
  • the interference filter may be formed as a layer system of a plurality of layers.
  • the interference filter can be applied with minimal device complexity as an interference coating on at least one component of the thermal radiator.
  • the at least one component is / are a lamp bulb, a reflector, a windscreen and / or an external plane filter.
  • the thermal radiator is designed as an incandescent lamp or halogen incandescent lamp, with a suitably shaped and interference-coated lamp bulb, heat can be radiated back onto the lamp filament. As a result, the lamp filament is heated, whereby an electrical input power can be reduced while keeping a temperature of the lamp filament constant (power saving).
  • one layer of the layer system ⁇ is made of a material with a low refractive index and a layer of a material with a high refractive index alternated.
  • the layer of the low refractive index material may comprise a material consisting of an oxide or a nitride or an oxynitride of one of the metals Si, Zr, Al, Sn, ZN and mixtures thereof (for example Si0 2 , Zr0 2 , AI2O3).
  • a preferred material for the layer of a low refractive index material is SiO 2.
  • the material of the high-refractive-index layer includes, for example, a material of an oxide or a nitride or an oxynitride of one of the metals Nb, Ti, Ta, Hf, and mixtures thereof (for example, b2Ü5, T1O2, Hf0 2 ) proved to be advantageous to use b 2 Ü 5 as a layer.
  • the layer system has, for example, at least 30 and at most 100 layers or 40 to 50 layers or 46 layers. It has proved to be advantageous in practice if a thickness of the individual layers of a material with a low refractive index in the range between 5 nm to 300 nm and of a material with a high refractive index in Be ⁇ rich between 5 nm to 250 nm.
  • An overall thickness of the layer system comprising the interference layers is advantageously in the lower micrometer range, preferably in a range of 1 to 100 ⁇ m, the total thickness being particularly preferred in a range of 2 to 10 ⁇ m.
  • the layer system may comprise alternating layers of S1O 2 and b 2 Ü 5 with a layer number of 46.
  • the actual water filter effect is accomplished by the applied on the lamp envelope interference coating.
  • the thermal source is used in particular as a therapeuti ⁇ shear infrared radiator, or in the field of wound healing and defense against infection.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of the erfindungsge ⁇ MAESSEN temperature radiator according to a first Aus ⁇ management example.
  • Fig. 2 is a graph of transmission curves of the thermal radiator according to the invention compared to spectra of a conventional incandescent lamp, and a conventional incandescent lamp with a cuvette as a water filter;
  • FIG. 3 is a schematic side view of the erfindungsge ⁇ MAESSEN temperature radiator according to a second Aus ⁇ management example.
  • Fig. 4 is a schematic side view of the erfindungsge ⁇ MAESSEN temperature radiator according to a third Aus ⁇ management example. Detailed description of the present invention
  • FIG. 1 shows a side view of a thermal radiator 1 designed as a halogen incandescent lamp 1 according to a first exemplary embodiment.
  • the Halogenglühlam ⁇ pe 1 is, for example, the halogen lamp manufactured by Osram under the product designation "DECO STAR 41870FL / 12 V / 50 W" basis.
  • the halogen incandescent lamp 1 has an Inter ⁇ ference filter 2, which has the effect of initially explained in the prior art water filter.
  • the interference filter 2 will emit from the halogen incandescent lamp 1 oriented electromagnetic radiation in the red and infraro ⁇ th wavelength range from about 600 nm to about 1400 nm by means of a special interference coating such filtered so that the resulting effective radiation has a spectrum of the spectrum Temperature emitter after passing through an initially explained in the prior art water filter (water cuvette) corresponds.
  • the interference filter 2 is applied as an interference coating 3 at least in sections on a surface of a Lam ⁇ penkolbens 4 made of quartz glass. This is taken with a left in Figure 1 section in an approximately circular cylindrical base portion 6 of a reflector 8.
  • the reflector 8 surrounds the entire lamp envelope 4 with a substantially hemispherical reflector section 10.
  • an incandescent filament 12 is accommodated in the lamp envelope 4. This is electrically connected via two power supply lines 14, contacts 16, which are led out of the lamp bulb supply ⁇ compacted and 4 are cantilevered from the base portion 6 to the left in FIG.
  • the applied on the bulb 4 Interferenzbe- coating 3 has a water filter effect in areas of the spectrum ⁇ ranging from about 600 to 1400 nm, whereby the light emitted by the incandescent spiral- ⁇ 12 Interferenzbe- radiation from the laminate 3 is filtered.
  • the interference coating 3 is constructed as a layer system of interference layers, wherein in each case one layer of a material of low refractive index and a layer of a material of high refractive index alternate.
  • the first applied directly on the lamp envelope 4 layer is a high-refractive and the last in front of the air ⁇ passes a low-refractive layer.
  • This layer ⁇ design forms an effective interference filter 2 for the filtering out of radiation components from a red and infrared range.
  • the layer system comprises, for example, at least 30 and at most 100 layers. It has proved to be particularly advantageous if the layer system comprises 40 to 50, in particular 46 layers.
  • the water filtering effect is achieved by the interference coating 3, which is a multiple layer system.
  • the interference coating 3 is a multiple layer system.
  • the desired ge ⁇ expression of the reflection spectrum as co- tenlage and width of the absorption regions of a single layer interference coating 3 may already lead to the desired success.
  • FIG. 2 shows a graphical representation of transmission curves of a temperature radiator according to the invention or halogen incandescent lamp 1 with an interference filter 2, see Figure 1, compared to spectra of a conventional halogen light bulb, as well as a conventional Halo ⁇ genglühlampe with a cuvette as water filters, which is a ⁇ gangs explained in the prior art is shown.
  • On an ordinate of the graph is shown a relative proportion of radiation between 0 and 100 ⁇ 6 at egg ner total radiation.
  • An abscissa shows a wavelength between 400 nm and 1700 nm.
  • a spectrum ei ⁇ ner unfiltered radiation of the halogen incandescent lamp between 400 nm and 1700 nm is provided ⁇ with the top in Figure 2 about evenly extending transmission curve 18.
  • the spectrum of the halogen incandescent lamp having the Kü ⁇ vette as a water filter discloses a second transmission curve 20.
  • a third transmission curve 22 shows the spectrum of the halogen incandescent lamp 1 Inventive ⁇ according to the interference filter 2 of Figure 1 with effect in the wavelength range 600 nm to 1400 nm.
  • the curve shape 22 can be varied and adapted even more precisely to the curve shape 20.
  • the range of 600 to 920 nm results in the characteristic orange ⁇ reddish thermal light in both cases.
  • a front screen 24 (lens or front glass) is arranged on the approximately hemispherical reflector 8 of the halogen incandescent lamp 1 on its annular end face. This is approximately circular and extends approximately perpendicular to the plane of the figure 1.
  • the front screen 24 has an additional filter coating 26, which is designed as an edge filter and substantially wavelengths of radiation of the halogen incandescent lamp 1, which is less than 600 nm (yellow filter ) are absorbed.
  • the edge filter can be applied to the lamp envelope 4 with the interference coating 3 in addition to or instead of the filter coating 26.
  • Fil ⁇ terbe At the inner surface of the reflector 8 is a further Fil ⁇ terbe slaughterung 28 applied, which absorbs substantially wavelengths of the radiation of the halogen incandescent lamp 1, which are greater than 1400 nm (IR filter). Conversely, it is conceivable that the filter coating 28 absorbs the wavelengths of the radiation smaller than 600 nm and the filter coating 26 absorbs the wavelengths greater than 1400 nm.
  • an edge filter attached thereto or one of these upstream can be arranged, which absorbs substantially wavelengths of the radiation below 600 nm and / or above 1400 nm. This is formed, for example, from a plane glass pane with a suitable coating.
  • the incandescent lamp according to the invention is outstandingly suitable as an infrared heat radiator.
  • the heat radiation has a high penetration capacity into a tissue of the human skin with low thermal stress of upper skin layers. It is produced in the tissue a therapeutically usable heat ⁇ field.
  • the infrared heat radiator is preferably used in the field of wound healing and infection defense.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a temperature radiator according to the invention as a halogen incandescent lamp 30 according to a second embodiment.
  • the halogen incandescent lamp 30 has an elongate lamp bulb 32 which has a pinch region 34, 36 at its two end sections. In these, the non-illustrated electrical contacts for the present in the lamp bulb 32 not shown filament are arranged.
  • the pinch regions 34, 36 each made of ceramic base member 38, 40 is attached, which serve for holding and contacting the lamp bulb 32 in a lamp holder, not shown.
  • three interference coatings 42 are applied one above the other.
  • the first interference coating 42 serves to reduce the radiation below a wavelength of 600 nm and the second interference coating 42 to reduce the radiation above a wavelength of 1400 nm.
  • the third interference coating 42 modifies the useful spectrum of the radiation in the wavelength range between 600 nm and 1400 nm (see also transmission curve 22 from FIG. 2).
  • ⁇ th such as reflector, external filter disc etc.
  • Figure 4 illustrates in a schematic side view of an incandescent halogen lamp 44 according to a third execution ⁇ for example. This is based on the halogen incandescent lamp of the type "XIR 64292 / 22.8 V / 150 W" from Osram.
  • an incandescent filament 50 is arranged, which is contacted and held over two into the crimping portion 48 leading into power supply lines 52, 54.
  • the power supply lines 52 and 54 are each connected via introduced in the crimping portion 48 molybdenum foils 56 and 58 with projecting from the crimp portion 48 PLEASE CONTACT ⁇ stanchions 60 and 62 respectively.
  • At least the upper piston portion 46 has on its surface three interference coatings 64 which correspond to those interference coatings 42 of Figure 3.
  • a temperature radiator in particular an incandescent lamp or halogen lamp, which has a Interferenzbe- coating which causes a water filter effect in the spectral range between 600 nm to 1400 nm, so that a useful light is particularly suitable for therapeutic Heat Treatment ⁇ development of the skin.

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Abstract

Offenbart wird ein Temperaturstrahler, insbesondere eine Glühlampe oder Halogenglühlampe, der eine Interferenzbeschichtung aufweist, die im Spektralbereich zwischen 600 nm bis 1400 nm einen Wasserfiltereffekt bewirkt, so dass ein Nutzlicht besonders für therapeutische Wärmebehandlung der Haut geeignet ist.

Description

Beschreibung
Temperaturstrahler mit selektiver spektraler Filterung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Temperaturstrahler, insbesondere eine Glühlampe oder eine Halogenglühlampe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung be- trifft insbesondere einen Temperaturstrahler, der aufgrund herausgefilterter Strahlungsanteile als therapeuti¬ scher Infrarot-Wärmestrahler geeignet ist.
Unter dem Begriff Temperaturstrahler soll in diesem Zusammenhang eine Strahlungsquelle verstanden werden, die aufgrund ihrer Materialtemperatur (Oberflächentemperatur) elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen nach dem Plankschen Strahlungsgesetz emittiert. Als Temperaturstrahler in diesem Sinne gelten insbesondere auch Glühlampen sowie Halogenglühlampen.
Stand der Technik Eine auf der Erde ankommende elektromagnetische Sonnen¬ strahlung im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Spektralbereich wird durch Wasserdampf in der Erdatmosphäre gefiltert, was als Wasserfilterung bezeichnet wird. Durch diese Wasserfilterung werden Strahlungsantei- le der Sonnenstrahlung speziell im Infrarotbereich gemindert, die ansonsten durch Wechselwirkung mit Wassermolekülen in menschlichen Hautschichten eine unerwünschte thermische Belastung verursachen würden.
Die Wasserfilterung vermindert die Strahlungsanteile in- nerhalb des Infrarot A (ca. 780 bis 1400 nm) in charakte- ristischer Weise (Wasserbanden) und reduziert auch die längerwelligen Strahlungsanteile größer als 1400 nm (Infrarot B und C Bereiche) . Das innerhalb des Infrarot A verbleibende Nutzspektrum stellt überwiegend Strahlung mit gutem Eindringvermögen in das Gewebe der menschlichen Hautschichten dar und erlaubt gegenüber ungefilterter Infrarotstrahlung einen erhöhten Energieeintrag in tieferes Gewebe bei gleichzeitig geringerer thermischer Belas¬ tung der oberen Hautschichten. Aus der DE 101 16 763 Cl ist eine therapeutische Beleuch¬ tungsanordnung bekannt, bei der Strahlung einer Glühlampe mittels einer mit Wasser gefüllten Küvette (Wasserfilter) gefiltert wird. Die den Wasserfilter verlassende Strah¬ lung ist somit um für therapeutische Zwecke unerwünschte Strahlungsanteile vermindert.
Diese bekannte Beleuchtungsanordnung birgt allerdings den Nachteil, dass die Küvette aufgrund der hohen Wärmebelas¬ tung durch die Strahlung mittels eines Kühlrings gekühlt werden muss. Die Küvette darf ferner, beispielsweise wäh- rend eines Transports oder Versands der therapeutischen Beleuchtungsanordnung, keinem starken Temperaturwechsel sowie keinen Kältegraden ausgesetzt sein, da sonst Be¬ schädigungen der Küvette durch einen Wechsel des Aggregatszustands des Wassers oder durch Volumenänderungen des Wassers auftreten können. Darüber hinaus stellt die Be¬ reitstellung einer Küvette als Wasserfilter in Kombination mit der Beleuchtungsanordnung einen erhöhten apparativen Aufwand dar. Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie zu entwickeln, mit der eine Infrarot-Beleuchtungsanordnung für therapeutische Zwecke zur Verfügung gestellt wird, die ökonomisch herstellbar ist und in der Lage ist, einen Wasserfilter-Effekt auszuüben, ohne dass komplizierte und kostenintensive Anordnungen, wie bei¬ spielsweise eine Küvette mit Wasser, notwendig sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Temperaturstrahler, insbesondere in Form einer Glühlampe oder Halogenglühlam- pe, gemäß Patentanspruch 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß weist ein Temperaturstrahler, insbesonde¬ re eine Glühlampe oder eine Halogenglühlampe, einen In- terferenzfilter zum Filtern der von dem Temperaturstrahler emittierten Strahlung auf. Der Interferenzfilter hat dabei etwa die Wirkung eines Wasserfilters.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass der Temperaturstrahler keine externe, kostenintensive und temperaturempfindliche Küvette als Wasserfilter - wie im Eingang erläuterten Stand der Technik - aufweist. Dadurch kann der Temperaturstrahler beispielsweise als kompakte und kostengünsti¬ ge therapeutische Leuchte eingesetzt werden.
Mit Vorteil hat der Interferenzfilter einen Wasserfilter- effekt in einem Spektralbereich der Strahlung zwischen 600 bis 1400 nm. Der Interferenzfilter kann als ein Schichtsystem aus einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet sein.
Der Interferenzfilter ist mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand als Interferenzbeschichtung auf zumindest einer Komponente des Temperaturstrahlers aufbringbar.
Vorzugsweise ist/ sind die zumindest eine Komponente ein Lampenkolben, ein Reflektor, eine Frontscheibe und/ oder ein externes Planfilter. Wenn der Temperaturstrahler als Glühlampe oder Halogenglühlampe ausgebildet ist, kann bei geeignet geformtem und interferenzbeschichtetem Lampenkolben Wärme auf die Lampenwendel zurückgestrahlt werden. Hierdurch wird die Lampenwendel aufgeheizt, womit unter Konstanthaltung einer Temperatur der Lampenwendel eine elektrische Eingangsleistung reduziert werden kann (Leis- tungseinsparung) .
Bevorzugterweise ist jeweils eine Schicht des Schichtsys¬ tems aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex und eine Schicht aus einem Material mit hohem Brechungsindex abgewechselt . Die Schicht aus dem Material mit niedrigem Brechungsindex kann ein Material umfassen, das aus einem Oxid oder einem Nitrid oder aus einem Oxinitrid aus einem der Metalle Si, Zr, AI, Sn, ZN sowie aus Mischungen derselben besteht (beispielsweise Si02, Zr02, AI2O3) . Ein bevorzugtes Mate- rial für die Schicht aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex ist Si02- Das Material der Schicht mit hohem Brechungsindex umfasst beispielsweise ein Material aus einem Oxid oder aus einem Nitrid oder aus einem Oxinitrid aus einem der Metalle Nb, Ti, Ta, Hf, sowie Mischungen derselben (beispielsweise b2Ü5, T1O2, Hf02) · Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, b2Ü5 als Schicht zu verwenden.
Das Schichtsystem hat zum Beispiel mindestens 30 und höchstens 100 Schichten oder 40 bis 50 Schichten oder 46 Schichten . Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Dicke der einzelnen Schichten aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex im Bereich zwischen 5 nm bis 300 nm und aus einem Material mit hohem Brechungsindex im Be¬ reich zwischen 5 nm bis 250 nm liegt. Eine Gesamtdicke des Schichtsystems aus den Interferenz¬ schichten liegt mit Vorteil im unteren Mikrometerbereich, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 100 ym, wobei die Gesamtdicke in einem Bereich von 2 bis 10 ym besonders bevorzugt ist. Das Schichtsystem kann abwechselnde Schichten aus S1O2 und b2Ü5 mit einer Schichtanzahl von 46 umfassen.
Alternativ ist/ sind auf einer Oberfläche des Lampenkol¬ bens eine zusätzliche Interferenzbeschichtung zur im Wesentlichen Absorption von Wellenlängen etwa unterhalb von 600 nm der Strahlung (Gelbfilter) und/ oder eine zusätzliche Interferenzbeschichtung zur im Wesentlichen Absorption von Wellenlängen etwa oberhalb von 1400 nm der Strahlung (IR-Filter) aufgebracht. In der Zusammenwirkung emittiert der dergestalt ausgeführte Temperaturstrahler eine therapeutisch nutzbare Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich 600 bis 1400 nm, reduziert um die unerwünschten Strahlungsanteile kleiner als 600 nm und/ oder größer als 1400 nm. Der eigentliche Wasserfiltereffekt wird dabei durch die auf dem Lampenkolben aufgebrachte Interferenzbeschichtung bewerkstelligt .
Der Temperaturstrahler wird insbesondere als therapeuti¬ scher Infrarot-Strahler, oder auf dem Gebiet der Wundheilung und Infektionsabwehr eingesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsge¬ mäßen Temperaturstrahlers gemäß einem ersten Aus¬ führungsbeispiel;
Fig. 2 eine graphische Darstellung von Transmissionskurven des erfindungsgemäßen Temperaturstrahlers im Vergleich zu Spektren einer herkömmlichen Glühlampe, sowie einer herkömmlichen Glühlampe mit einer Küvette als Wasserfilter;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des erfindungsge¬ mäßen Temperaturstrahlers gemäß einem zweiten Aus¬ führungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des erfindungsge¬ mäßen Temperaturstrahlers gemäß einem dritten Aus¬ führungsbeispiel . Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
In Figur 1 ist in einer Seitenansicht ein als Halogenglühlampe 1 ausgebildeter Temperaturstrahler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Halogenglühlam¬ pe 1 liegt beispielsweise die Halogenglühlampe der Firma Osram mit der Produktbezeichnung „DECOSTAR 41870FL / 12 V / 50W" zu Grunde. Die Halogenglühlampe 1 hat einen Inter¬ ferenzfilter 2, der die Wirkung eines eingangs im Stand der Technik erläuterten Wasserfilters aufweist. Mit dem Interferenzfilter 2 wird von der Halogenglühlampe 1 emit- tierte elektromagnetische Strahlung im roten und infraro¬ ten Wellenlängenbereich von ca. 600 nm bis ca. 1400 nm mittels einer speziellen Interferenzbeschichtung dergestalt gefiltert, dass die resultierende Nutzstrahlung ein Spektrum aufweist, das dem Spektrum eines Temperatur- Strahlers nach Durchgang durch ein eingangs im Stand der Technik erläuterten Wasserfilter (Wasserküvette) entspricht .
Der Interferenzfilter 2 ist als Interferenzbeschichtung 3 zumindest abschnittsweise auf einer Oberfläche eines Lam¬ penkolbens 4 aus Quarzglas aufgebracht. Dieser ist mit einem in der Figur 1 linken Abschnitt in einem etwa kreiszylinderförmigen Sockelabschnitt 6 eines Reflektors 8 aufgenommen. Der Reflektor 8 umgreift den gesamten Lampenkolben 4 mit einem im Wesentlichen halbkugelförmigen Reflektorabschnitt 10. In dem Lampenkolben 4 ist eine Glühwendel 12 aufgenommen. Diese ist elektrisch über zwei Stromzuführungen 14, 16 kontaktiert, die aus dem abge¬ dichteten Lampenkolben 4 geführt sind und aus dem Sockelabschnitt 6 nach links in der Figur 1 auskragen. Die auf dem Lampenkolben 4 aufgebrachte Interferenzbe- schichtung 3 hat einen Wasserfiltereffekt im Spektralbe¬ reich von etwa 600 bis 1400 nm, womit die von der Glüh¬ wendel 12 emittierte Strahlung von der Interferenzbe- Schichtung 3 gefiltert wird.
Die Interferenzbeschichtung 3 ist als Schichtsystem aus Interferenzschichten bzw. Schichten aufgebaut, wobei sich jeweils eine Schicht aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex und eine Schicht aus einem Material mit hohem Brechungsindex abwechseln. Üblicherweise ist dabei die erste unmittelbar auf dem Lampenkolben 4 aufgebrachte Schicht eine hoch brechende und die letzte vor dem Luft¬ übertritt eine niedrig brechende Schicht. Dieses Schicht¬ design bildet einen effektiven Interferenzfilter 2 für die Herausfilterung von Strahlungsanteilen aus einem Rot- und Infrarotbereich.
Das Schichtsystem umfasst beispielsweise mindestens 30 und höchstens 100 Schichten. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Schichtsystem 40 bis 50, insbesondere 46 Schichten umfasst.
In der vorliegenden Erfindung wird der Wasserfiltereffekt durch die Interferenzbeschichtung 3, die ein multiples Schichtsystem darstellt, erzielt. In Abhängigkeit der ge¬ wünschten Ausprägung des Reflektionsspektrums , wie Mit- tenlage und Breite der Absorptionsbereiche, kann bereits eine einzige Schicht der Interferenzbeschichtung 3 zu dem gewünschten Erfolg führen.
In der Figur 2 ist eine graphische Darstellung von Transmissionskurven eines erfindungsgemäßen Temperaturstrah- lers bzw. Halogenglühlampe 1 mit einem Interferenzfilter 2, siehe Figur 1, im Vergleich zu Spektren einer herkömmlichen Halogenglühlampe, sowie einer herkömmlichen Halo¬ genglühlampe mit einer Küvette als Wasserfilter, die ein¬ gangs im Stand der Technik erläutert ist, gezeigt. Auf einer Ordinate der graphischen Darstellung ist dabei ein relativer Strahlungsanteil zwischen 0 und 100 ~6 an ei ner Gesamtstrahlung gezeigt. Eine Abszisse zeigt eine Wellenlänge zwischen 400 nm und 1700 nm. Ein Spektrum ei¬ ner ungefilterten Strahlung der Halogenglühlampe zwischen 400 nm und 1700 nm ist mit der in der Figur 2 obersten etwa gleichmäßig verlaufenden Transmissionskurve 18 dar¬ gestellt. Das Spektrum der Halogenglühlampe mit der Kü¬ vette als Wasserfilter (siehe Stand der Technik) offenbart eine zweite Transmissionskurve 20. Eine dritte Transmissionskurve 22 zeigt das Spektrum der erfindungs¬ gemäßen Halogenglühlampe 1 mit dem Interferenzfilter 2 aus Figur 1 mit Wirkung im Wellenlängenbereich 600 nm bis 1400 nm.
Aus Figur 2 geht eindeutig hervor, dass die Transmissi¬ onskurve 22 der erfindungsgemäßen Halogenglühlampe 1 etwa im Bereich zwischen 600 nm bis 1400 nm einen gleichartigen Verlauf wie die Transmissionskurve 20 der Halogen¬ glühlampe mit der Küvette als Wasserfilter hat. Somit ist gezeigt, das der Interferenzfilter 2 die gleichartige op¬ tische und damit auch therapeutische Wirkung wie die ex¬ terne Küvette aufweist. Die Transmissionskurve 20, die der bekannten Halogenglühlampe mit Küvette als Wasserfil¬ ter entspricht, sowie die Transmissionskurve 22, die der erfindungsgemäßen Halogenglühlampe 1 aus Figur 1 mit ei¬ nem Schichtsystem entspricht, zeigen im charakteristi¬ schen Wellenlängenbereich von 600 bis 1400 nm einen nahe- zu übereinstimmenden Kurvenverlauf. Wie dem Fachmann geläufig ist, kann durch Variation der Interferenzschichten die Kurvenform 22 variiert und noch genauer an die Kurvenform 20 angepasst werden. Der Bereich von 600 bis 920 nm ergibt in beiden Fällen das charakteristische orange¬ rötliche thermische Licht. Im NIR-Bereich von 920 bis 1050 nm sowie im NIR-Bereich von 1050 bis 1370 nm zeigen sich in beiden Fällen zwei charakteristische Wasser- Absorptionspeaks . Im IR-Bereich von 1370 bis 2200 nm er- folgt die vollständige Wasserabsorption, die bei der er¬ findungsgemäßen Glühlampe durch eine zusätzliches Inter- ferenzbeschichtung (Kantenfilter) bewerkstelligt wird, was im Folgenden erläutert ist. Ebenso wird die Strahlung unterhalb von 600 nm durch eine zusätzliche Interferenz- beschichtung (Kantenfilter) gefiltert. Daraus folgt, dass die erfindungsgemäße Halogenglühlampe 1 die gleichen Was¬ serfilterungseigenschaften aufweist wie eine Halogenglühlampe, bei der ein zusätzlicher Wasserfilter in Form einer wassergefüllten Küvette eingesetzt ist. In der Figur 1 ist an den etwa halbkugelförmigen Reflektor 8 der Halogenglühlampe 1 an seiner Ringstirnfläche eine Frontscheibe 24 (Abschlussscheibe bzw. Frontglas) angeordnet. Diese ist etwa kreisförmig ausgebildet und erstreckt sich etwa senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1. Die Frontscheibe 24 weist eine zusätzliche Filterbe- schichtung 26 auf, die als Kantenfilter ausgestaltet ist und im Wesentlichen Wellenlängen der Strahlung der Halogenglühlampe 1, die kleiner als 600 nm (Gelbfilter) sind, absorbiert. Der Kantenfilter kann zusätzlich oder anstel- le der Filterbeschichtung 26 auf den Lampenkolben 4 mit der Interferenzbeschichtung 3 aufgebracht werden. An der inneren Oberfläche des Reflektors 8 ist eine weitere Fil¬ terbeschichtung 28 aufgebracht, die im Wesentlichen Wellenlängen der Strahlung der Halogenglühlampe 1 absorbiert, die größer als 1400 nm (IR-Filter) sind. Es ist denkbar, dass umgekehrt die Filterbeschichtung 28 die Wellenlängen der Strahlung kleiner als 600 nm und die Filterbeschichtung 26 die Wellenlängen größer als 1400 nm absorbiert .
Zusätzlich oder alternativ zur Filterbeschichtung 26 der Frontscheibe 24 ist ein auf dieser befestigter oder ein dieser vorgelagerter Kantenfilter anordbar, der im Wesentlichen Wellenlängen der Strahlung unter 600 nm und/ oder über 1400 nm absorbiert. Dieser ist beispielsweise aus einer Planglasscheibe mit einer geeigneten Beschich- tung gebildet.
Die erfindungsgemäße Glühlampe eignet sich hervorragend als Infrarot-Wärmestrahler. Die Wärmestrahlung weist ein hohes Eindringvermögen in ein Gewebe der menschlichen Haut bei geringer thermischer Belastung von oberen Haut- schichten auf. Es wird ein therapeutisch nutzbares Wärme¬ feld im Gewebe erzeugt.
Der Infrarot-Wärmestrahler wird bevorzugt auf dem Gebiet der Wundheilung und Infektionsabwehr eingesetzt.
Figur 3 stellt in einer schematischen Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Temperaturstrahler als Halogenglühlampe 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar. Diese entspricht dabei weitestgehend dem Typen „HALOLINE 64701 / 230 V / 300W" der Firma Osram. Die Halogenglühlampe 30 hat einen länglichen Lampenkolben 32, der an seinen beiden Endabschnitten jeweils eine Quetschbereich 34, 36 aufweist. In diesen sind die nicht dargestellten elektrischen Kontaktierungen für die in dem Lampenkolben 32 befindliche nicht dargestellte Glühwendel angeordnet. An den Quetschbereichen 34, 36 ist jeweils aus Keramik bestehendes Sockelelement 38, 40 befestigt, die zur Halterung und Kontaktierung des Lampenkolbens 32 in einer nicht dargestellten Lampenfassung dienen. Auf eine Oberfläche des Lampenkolbens 32 sind drei Inter- ferenzbeschichtungen 42 übereinander aufgebracht. Die erste Interferenzbeschichtung 42 dient zur Reduzierung der Strahlung unterhalb einer Wellenlänge von 600 nm und die zweite Interferenzbeschichtung 42 zur Reduzierung der Strahlung oberhalb einer Wellenlänge von 1400 nm. Die dritte Interferenzbeschichtung 42 modifiziert das Nutzspektrum der Strahlung im Wellenlängebereich zwischen 600 nm und 1400 nm (siehe auch Transmissionskurve 22 aus der Figur 2). Damit ist eine reflektorlose Halogenglühlampe realisiert, die auch ohne Zuhilfenahme externer Komponen¬ ten, wie Reflektor, externer Filterscheibe etc. eine the¬ rapeutische wirksame Strahlung, wie oben beschrieben, emittiert .
Die Figur 4 stellt in einer schematischen Seitenansicht eine Halogenglühlampe 44 gemäß einem dritten Ausführungs¬ beispiel dar. Diese basiert auf der Halogenglühlampe des Typs „64292 XIR / 22.8 V / 150 W" der Firma Osram.
Diese hat einen Lampenkolben 45 mit einem etwa kugelförmigen in der Figur 4 oberen Kolbenabschnitt 46 und eine flach ausgebildeten unteren Quetschabschnitt 48. In dem Kolbenabschnitt 46 ist eine Glühwendel 50 angeordnet, die über zwei in den Quetschabschnitt 48 hineinführende Stromzuführungen 52, 54 kontaktiert und gehaltert ist. Die Stromzuführungen 52 und 54 sind jeweils über im Quetschabschnitt 48 eingebrachte Molybdänfolien 56 bzw. 58 mit aus den Quetschabschnitt 48 auskragende Kontaktie¬ rungen 60 bzw. 62 verbunden.
Zumindest der obere Kolbenabschnitt 46 weist auf seiner Oberfläche drei Interferenzbeschichtungen 64 auf, die den denen Interferenzbeschichtungen 42 aus Figur 3 entsprechen .
Offenbart wird ein Temperaturstrahler, insbesondere eine Glühlampe oder Halogenglühlampe, der eine Interferenzbe- schichtung aufweist, die im Spektralbereich zwischen 600 nm bis 1400 nm einen Wasserfiltereffekt bewirkt, so dass ein Nutzlicht besonders für therapeutische Wärmebehand¬ lung der Haut geeignet ist.

Claims

Ansprüche
1. emperaturstrahler, insbesondere eine Glühlampe oder eine Halogenglühlampe, mit einem Interferenzfilter (2; 42; 64) zum Filtern der von dem Temperaturstrahler (1; 30; 44) emittierten Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Interferenzfilters (2; 42; 64) et¬ wa derjenigen eines Wasserfilters entspricht.
2. Temperaturstrahler nach Anspruch 1, wobei der Interferenzfilter (2; 42; 64) einen Wasserfiltereffekt in einem Spektralbereich der Strahlung etwa zwischen 600 bis 1400 nm hat.
3. Temperaturstrahler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Interferenzfilter (2; 42; 64) als ein Schichtsystem (26, 28; 42; 64) aus einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet ist.
4. Temperaturstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Interferenzfilter als Interferenzbe- schichtung (3; 26; 28) auf zumindest einer Komponente (4, 8, 24; 32; 45) des Temperaturstrahlers (1; 30; 44) aufgebracht ist.
5. Temperaturstrahler nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine Komponente ein Lampenkolben (4; 32; 45), ein Reflektor (8), eine Frontscheibe (24) und/ oder ein ex¬ ternes Planfilter ist/ sind.
6. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich jeweils eine Schicht des SchichtSystems (26, 28; 42; 64) aus einem Material mit niedrigem Brechungs¬ index und eine Schicht aus einem Material mit hohem Brechungsindex abwechseln.
Temperaturstrahler nach Anspruch 6, wobei die Schicht aus dem Material mit niedrigem Brechungsindex ein Mate¬ rial umfasst, das aus Si02, Zr02, A1203 und Mischungen daraus besteht.
8. Temperaturstrahler nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Schicht aus dem Material mit hohem Brechungsindex ein Material umfasst, das aus Nb205, Ti02, Hf02 und Mi¬ schungen daraus besteht.
9. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Schichtsystem (26, 28; 42; 64) mindestens 30 und höchstens 100 Schichten oder 40 bis 50 Schichten oder 46 Schichten umfasst.
10. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Dicke einer einzelnen Schicht aus dem Mate¬ rial mit niedrigem Brechungsindex zwischen 5 bis 300 nm liegt .
11. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei eine Dicke einer einzelnen Schicht aus dem Mate¬ rial mit hohem Brechungsindex zwischen 5 bis 250 nm liegt .
12. emperaturstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei eine Gesamtschichtdicke des Schichtsystems (26, 28; 42; 64) in einem Bereich von 1 bis 100 ym liegt.
13. emperaturstrahler nach Anspruch 12, wobei die Gesamt- schichtdicke in einem Bereich von 2 bis 10 ym liegt.
14. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei das Schichtsystem (26, 28; 42; 64) abwechselnde Schichten aus Si02 und Nb205 mit einer Schichtanzahl von 46 umfasst.
15. Temperaturstrahler nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei auf einer Oberfläche des Lampenkolbens (4; 32; 45) eine zusätzliche Interferenzbeschichtung (42; 64) zur im Wesentlichen Absorption von Wellenlängen etwa unterhalb von 600 nm der Strahlung und/ oder eine zu- sätzliche Interferenzbeschichtung (42; 64) zur im Wesentlichen Absorption von Wellenlängen etwa oberhalb von 1400 nm der Strahlung aufgebracht ist/ sind.
16. Temperaturstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieser als therapeutischer Infrarot- Strahler eingesetzt ist, insbesondere auf dem Gebiet der Wundheilung und Infektionsabwehr.
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