Bestrahlungslampe zur Erhöhung des Vitamin D3-Spiegels einer Person

Abstract

 Eine Bestrahlungslampe zur Erhöhung des Vitamin D3-Spie­gels einer Person hat die Form einer Leuchtstofflampe. Deren Leuchtstoffgemisch enthält einen ersten Leuchtstoff zur Erzeugung einer ersten stärker ausgeprägten Bande (5) über 340 nm und einen zweiten Leuchtstoff zur Erzeu­gung einer zweiten Bande (6) unter 320 nm. Eine Lücke (8) erstreckt sich zumindest zwischen 320 und 340 nm.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Bestrahlungslampe zur Erhöhung des Vitamin D3-Spiegels einer Person. Vita­min D3 hat Einfluß auf den Calciumstoffwechsel, das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung sowie zahlreiche andere Körperfunktionen. Neuere Untersuchungen berichten auch von einer Verminderung des Krebsrisikos in Abhängig­keit vom Vitamin D3-Spiegel. Es ist bekannt, daß man den Vitamin D3-Spiegel einer Person durch eine UV-Be­strahlung erhöhen kann. Schon vor Jahrzehnten wurden hierfür Quecksilber-Hochdruckbrenner verwendet, wie sie auch zur Bräunung eingesetzt wurden.

[0002] Bräunungslampen gibt es in zahlreichen Ausführungen. Neben den Hochdruckbrennern sind in den letzten Jahren auch mit Niederdruck arbeitende Leuchtstofflampen verwen­det worden. Bei der aus DE-PS 31 21 689 bekannten Lampe erstreckt sich das UV-Emissionsspektrum durchgehend über einen Bereich von etwa 300 nm bis über 400 nm. Ein kleiner Teil der Energie wird im UVB-Bereich abge­geben, der von 295 bis 315 nm geht; er dient dazu, in der Haut den Pigmentstoff Melanin zu erzeugen. Der über­ wiegende Teil der Energie wird im UVA-Bereich, der von 315 bis 400 nm reicht, abgegeben; er dient dazu, das erzeugte Melanin zu dunkeln und dadurch die erwünschte Bräunung hervorzurufen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrah­lungslampe der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die unter Beibehaltung der Bräunungswirkung zu einem höheren Vitamin D3-Spiegel im Blut der bestrahlten Person führt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leuchtstofflampe mit einem Leuchtstoffgemisch, das einen ersten Leuchtstoff zur Erzeugung einer ersten stärker ausgeprägten Bande über 340 nm und einem zweiten Leucht­stoff zur Erzeugung einer zweiten Bande unter 320 nm enthält, wobei das Emissionsspektrum eine Lücke hat, die sich zumindest zwischen 320 und 340 nm erstreckt.

[0005] Diese Lücke führt zu einer Verminderung der Degenera­tion des Vitamin D3 im Blut und daher zu einem höheren Vitamin D3-Spiegel, wie dies später im Zusammenhang mit den Fig. erläutert wird. Außerdem wird die Erythem-­Wirksamkeit herabgesetzt, so daß längere Bestrahlungs­zeiten zur Erzeugung des Vitamin D3 möglich sind. Bei alledem braucht die Bräunungswirkung nicht zu leiden, weil sich eine ausreichende UVA-Strahlung im Bereich oberhalb 340 nm erzeugen läßt.

[0006] Damit einerseits eine für die Vitamin D3-Bildung ausrei­chende UVB-Strahlungsenergie und andererseits eine für die Bräunung ausreichende UVA-Strahlungsenergie zur Verfügung steht, sollte das Maximum der zweiten Bande 4 bis 20 %, vorzugsweise 8 bis 10 %, des Maximums der ersten Bande betragen. Ferner empfiehlt es sich, daß die abgegebene Strahlungsenergie der zweiten Bande 1/40 bis 1/90, vorzugsweise 1/60 bis 1/80, der abgegebenen Strahlungsenergie der ersten Bande ist. Für die Bräu­nungsvorbereitung genügt ein sehr viel geringerer Anteil an UVB-Strahlung.

[0007] Besonders günstig ist es, daß der zweite Leuchtstoff dem ersten Leuchtstoff so angepaßt ist, daß das Verhält­nis der Strahlungsenergie der beiden Banden über eine Betriebszeit von wenigstens 1000 Stunden aufrechterhalten bleibt. Dies erfordert die Wahl eines speziellen Leucht­stoffs, der es dann ermöglicht, die hohe Vitamin D3-Er­zeugung über die ganze Lebensdauer der Leuchtstofflampe beizubehalten.

[0008] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Leuchtstoff Strontiumborat, aktiviert mit Europium, und der zweite Leuchtstoff Magnesiumborat, aktiviert mit Gadolinium. Bei einem bevorzugten zweiten Ausfüh­rungsbeispiel ist der erste Leuchtstoff Strontiumborat, aktiviert mit Europium, und der zweite Leuchtstoff Stron­tiummagnesiumaluminat, aktiviert mit Cerium. In beiden Fällen haben die zweiten Leuchtstoffe den angestrebten geringen Strahlungsrückfall.

[0009] Die Menge des zweiten Leuchtstoffes sollte zwischen 20 und 40 Gew.-% des Leuchtstoffgemisches liegen und vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-% des Leuchtstoffgemisches betragen. Eine Begrenzung nach unten ist erforderlich, damit eine ausreichende UVB-Strahlung abgegeben wird. Eine Begrenzung nach oben ist notwendig, damit UVA-Strah­lung in ausreichendem Maße abgegeben wird.

[0010] Da der UVA-Bereich an den Blaulicht-Bereich grenzt, erzeugt die erste Bande in der Regel auch einen gewissen Blaulicht-Anteil, der zu Müdigkeit, verminderter Aktivi­tät und dergleichen führt. Daher ist es empfehlenswert, daß das Leuchtstoffgemisch einen dritten Leuchtstoff zur Erzeugung einer Strahlung im Orange-Rot-Bereich, also zwischen 590 und 760 nm, enthält. Dieses Rotlicht führt zu einer Anregung des Sympathikus und daher zu einer Aktivierung. Für den Benutzer ergibt sich ein Gleichgewichtszustand, der als normal empfunden wird und die erwähnten Nebenerscheinungen aufhebt.

[0011] Als dritter Leuchtstoff empfiehlt sich Calciumhalo­phosphat und besonders Yttrium.

[0012] Die Menge des dritten Leuchtstoffes kann insbesondere 2 bis 4 Gew.-% des Leuchtstoffgemisches betragen.

[0013] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in einem Diagramm über der Wellenlänge im UVA- und UVB-Bereich die Intensität der dort vom Leuchtstoffgemisch ausgehenden Strahlung sowie Aktionskurven für die Synthese des Vitamins D3, seine Degeneration und die Erythemwirksamkeit und

Fig. 3 in einem Diagramm über der Wellenlänge die Inten­sität der gesamten vom Leuchtstoffgemisch aus­gehenden Strahlung.

[0014] Die Leuchtstofflampe 1 der Fig. 1 weist einen Glasmantel 2 auf, der als Filter für unerwünschte UV-Strahlung unterhalb 295 nm dient. Er besteht aus Natron-Kalk-Glas mit geringen Spuren von Eisen. Der Mantel trägt an seiner Innenseite eine Leuchtstoffschicht 3, die aus einem Gemisch von drei Leuchtstoffen besteht. Der Innenraum 4 ist in üblicher Weise mit nicht veranschaulichten Elektroden versehen, so daß im Betrieb im Innenraum eine Quecksilber-Niederdruck-Gasentladung erfolgen kann, deren Strahlung das Leuchtstoffgemisch zur Emission anregt.

[0015] Bei einem ersten Ausführungsbeispiel besteht das Leucht­stoffgemisch aus 70 % Strontiumborat, aktiviert mit Europium, als erstem Leuchtstoff, 27 % Magnesiumborat, aktiviert mit Gadolinium, als zweitem Leuchtstoff und 3 % Calciumhalophosphat als drittem Leuchtstoff.

[0016] Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Leuchtstoffgemisch aus 70 Gew.-% Strontiumborat, aktiviert mit Europium, 27 Gew.-% Strontiummagnesiumalu­minat, aktiviert mit Cerium, und 3 Gew.-% Yttrium. Bei diesem Ausführungsbeispiel betrug die Strahlungsenergie im Bereich von 295 bis 320 nm 0,166 mW/cm² und die Strah­lungsenergie von 320 nm bis 400 nm 12,61 mW/cm². Dies entspricht einem Verhältnis der Strahlungsenergie von 1:76, was auch annähernd dem Verhältnis der Strahlungs­energie der beiden Banden entspricht.

[0017] Insbesondere können die Mischungsverhältnisse so gewählt sein, daß sich etwa die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Strahlungsintensitäten ergeben.

[0018] Die Fig. 2 und 3 zeigen über der Wellenlänge die relative Intensität des Emissionsspektrums. Es gibt eine erste Bande 5, die vom ersten Leuchtstoff erzeugt wird. Das Maximum liegt zwischen 365 und 375 nm, vorzugsweise bei etwa 368 bis 370 nm; der Fußbereich beginnt zwischen 340 und 350 nm und erstreckt sich bis über 400 nm. Die 50 %-Breite beträgt weniger als 30 nm, insbesondere nur etwa 20 nm.

[0019] Die zweite Bande 6 wird vom zweiten Leuchtstoff erzeugt. Das Maximum liegt bei etwa 315 nm. Sie beginnt oberhalb 300 nm und endet unterhalb 320 nm. Die Breite beträgt nur etwa 10 nm. Das Maximum liegt zwischen 10 und 20 % des Maximums der ersten Bande 5. Die abgegebene Strah­lungsenergie der Bande 6 beträgt nur etwa 1 bis 2 % der abgegebenen Strahlungsenergie der Bande 5.

[0020] Der dritte Leuchtstoff erzeugt eine Strahlungsemission 7 im Orange-Rot-Bereich, hier zwischen 600 und 700 nm. Die Strahlungsenergie ist mit Bezug auf die Bande 5 so ausgewogen, daß sich für den Benutzer ein als angenehm empfundener Gleichgewichtszustand ergibt.

[0021] In Fig. 2 sind außerdem noch folgende Aktionskurven A eingezeichnet:
- Aktionskurve A1 betrifft die Synthese, also die Er­zeugung des Vitamins D3 in Abhängigkeit von der Wel­lenlänge.
- Aktionskurve A2 beschreibt die Degeneration des Vita­mins D3 im Blut in Abhängigkeit von der Wellenlänge.
- Aktionskurve A3 beschreibt die Erythemwirksamkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wie sie aufgrund neuerer Untersuchungen vom Bundesgesundheitsamt be­rücksichtigt wird.

[0022] Zwischen den beiden Banden 5 und 6 ist eine von Strahlung freie Lücke 8 vorhanden, die mindestens den Bereich von 320 bis 340 nm überdeckt. Diese Lücke führt zu dem folgenden Effekt:

[0023] In dem Bereich, in welchem die Aktionskurve A 1 verläuft, kann durch UV-Strahlung in der Epidermis ein Vorvitamin D3 erzeugt werden, das als Vitamin D3 in die Blutbahn übergeht. Damit ist die Erzeugung einer bestimmten Menge des Vitamins D3 gegeben. Die Aktionskurve A2 belegt eine Degeneration des in der Blutbahn befindlichen Vita­min D3 bis hin zu höheren Wellenlängen. Da aber nur das bis nahe an die Hautoberfläche gelangende Blut von der UV-Strahlung getroffen wird, also nicht die gesamte Menge des Vitamins D3 degeneriert, führt dieser Anta­gonismus dazu, daß sich im Blut ein bestimmter Vitamin D3-Spiegel einstellt.

[0024] Die Lücke 8 sorgt dafür, daß die Degeneration im wesent­lichen auf denjenigen Teil des Spektrums beschränkt wird, in dem auch Vitamin D3 erzeugt wird. Dies führt im Endeffekt zu einer entsprechenden Erhöhung des Vitamin D3-Spiegels im Blut.

[0025] Die Lücke 8 macht eine Verlagerung der UVA-Strahlung in den Bereich größerer Wellenlängen notwendig. Dort ist aber, wie die Aktionskurve A3 zeigt, die Erythem-­Wirksamkeit vermindert. Bis zur Erreichung der Erythem-­Schwelle kann daher eine größere Dosis an Vitamin D3 erzeugende UVB-Strahlung aufgebracht werden.

[0026] Die Erfindung läßt sich auch bei Leuchtstofflampen mit Innenreflektor und bei solchen mit kleinerem Durchmesser (z.B. 16 mm) anwenden, obwohl dort die Wärmebelastung größer ist als bei den üblichen Leuchtstofflampen. Denn die angegebenen Leuchtstoffe haben eine hohe Wärme­stabilität.

Ansprüche

1. Bestrahlungslampe zur Erhöhung des Vitamin D3-Spiegels einer Person in Form einer Leuchtstofflampe (1) mit einem Leuchtstoffgemisch, das einen ersten Leuchtstoff zur Erzeugung einer ersten stärker ausgeprägten Bande (5) über 340 nm und einen zweiten Leuchtstoff zur Erzeugung einer zweiten Bande (6) unter 320 nm ent­hält, wobei das Emissionsspektrum eine Lücke (8) hat, die sich zumindest zwischen 320 und 340 nm er­streckt.

2. Bestrahlungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Maximum der zweiten Bande (6) 4 bis 20 %, vorzugsweise 8 bis 10 %, des Maximums der ersten Bande beträgt.

3. Bestrahlungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgegebene Strahlungsenergie der zweiten Bande 1/40 bis 1/90, vorzugsweise 1/60 bis 1/80, der abgegebenen Strahlungsenergie der ersten Bande ist.

4. Bestrahlungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leuchtstoff dem ersten Leuchtstoff so angepaßt ist, daß das Verhältnis der Strahlungsenergie der beiden Banden über eine Betriebszeit von wenigstens 1000 Stunden aufrechterhalten bleibt.

5. Bestrahlungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der erste Leuchtstoff Strontiumborat, aktiviert mit Europium, und der zweite Leuchtstoff Magnesiumborat, aktiviert mit Gadolinium, ist.

6. Bestrahlungslampe nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der erste Leuchtstoff Strontiumborat, aktiviert mit Europium, und der zweite Leuchtstoff Strontiummagnesiumaluminat, akti­viert mit Cerium, ist.

7. Bestrahlungslampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zweiten Leuchtstof­fes zwischen 20 und 40 Gew.-% des Leuchtstoffge­misches liegt.

8. Bestrahlungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Menge des zweiten Leuchtstoffes 25 bis 35 Gew.-% des Leuchtstoffgemisches beträgt.

9. Bestrahlungslampe nach den Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtstoffgemisch einen dritten Leuchtstoff zur Erzeugung einer Strahlung in Orange-Rot-Bereich enthält.

10. Bestrahlungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der dritte Leuchtstoff Calciumhalo­phosphat ist.

11. Bestrahlungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der dritte Leuchtstoff Yttrium ist.

12. Bestrahlungslampe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dritten Leucht­stoffes 2 bis 4 Gew.-% des Leuchtstoffgemisches beträgt.

Zeichnung