File:WIRA-Wiki-GH-017B-de-Spektren-wIRA-Sonne-Halogenstrahler.png

Messungen mit einer spektralen Auflösung von 1 nm und einer Schrittweite von 1 nm im Spektralbereich 290–2000 nm. Extrapolationen des spektralen Verlaufs im Spektralbereich 2000–4500 nm durch Berechnung mit einer Stützstellenweite von 5 nm.

(1) Spektrum der Bestrahlungsstärke eines wIRA-Strahlers (Hydrosun^®-Strahler, Typ 750 mit 7 mm Wasserschichtdicke und Orangefilter, Typ BTE-31) mit einer Gesamtbestrahlungsstärke von 2000 W m^-2 (200 mW cm^-2), davon gerundet 1454 W m^-2 (72,7 %) im Teilbereich Infrarot A (IR-A, 780–1400 nm) und gerundet 7 W m^-2 (0,3 %) im Teilbereich Infrarot B (IR-B, 1400–3000 nm). Keine Emission im ultravioletten Bereich (UV, ≤ 400 nm) und im Teilbereich Infrarot C (IR-C, 3000 nm–1 mm). Bestrahlungsstärke im sichtbaren Bereich (VIS, 400–780 nm) gerundet 539 W m^-2 (27,0 %).

(2) Spektrum der solaren Bestrahlungsstärke an der Erdoberfläche in Meeresspiegelhöhe nach Messung auf der Insel Teneriffa/Spanien bei wolkenlosem Himmel am Mittag des 04. Juni 2001 (Sonnenhöhe über dem Horizont etwa 82°). Gesamtbestrahlungsstärke etwa 937 W m^-2 (93,7 mW cm^-2), davon 307 W m^-2 (32,8 %) IR-A und 59 W m^-2 (6,3 %) IR-B. Keine Emission im IR-C. Bestrahlungsstärke im UV etwa 49 W m^-2 (5,2 %) und im VIS etwa 522 W m^-2 (55,7 %).

(3) Spektrum der Bestrahlungsstärke eines Halogenstrahlers (mit Rotfilter, jedoch ohne Wasserfilterung) für therapeutische und Wellnessanwendungen (Korrelierte Farbtemperatur (CCT) etwa 3000 K): Gesamtbestrahlungsstärke 900 W m^-2 (90 mW cm^-2), davon gerundet 388 W m^-2 (43,1 %) IR-A, 379 W m^-2 (42,1 %) IR-B und 69 W m^-2 (7,7 %) IR-C. Keine Emission im UV. Bestrahlungsstärke im VIS gerundet 64 W m^-2 (7,1 %).

(4) Spektrum der Bestrahlungsstärke eines Halogenstrahlers (ohne Farbfilter und ohne Wasserfilterung) für therapeutische und Wellnessanwendungen (CCT etwa 1750 K): Gesamtbestrahlungsstärke 900 W m^-2 (90 mW cm^-2), davon gerundet 168 W m^-2 (18,7 %) IR-A, 597 W m^-2 (66,3 %) IR-B und 127 W m^-2 (14,1 %) IR-C. Keine Emission im UV. Bestrahlungsstärke im VIS gerundet 8 W m^-2 (0,9 %).

Im Unterschied zum Spektrum der Solarstrahlung an der Erdoberfläche (im Folgenden kurz „Sonneneinstrahlung“) enthalten die Spektren des wIRA-Strahlers und der ausgewählten Halogenstrahler keine UV-Anteile. Der Beitrag des sichtbaren Spektralbereiches (VIS) zur Gesamtbestrahlungsstärke hängt beim wIRA-Strahler von der spektralen Transparenz des verwendeten Farbfilters ab. Bei den Halogenstrahlern hängen die relativen Beiträge der Teilbereiche VIS, IR-A, IR-B und IR-C von der Korrelierten Farbtemperatur ab.
Während die Emission infraroter Strahlung aus den Teilbereichen IR-B und IR-C im Fall des wIRA-Strahlers mit 0,33 % vernachlässigbar ist bzw. bei der Sonneneinstrahlung mit etwa 6,3 % klein ausfällt, liefern die Teilbereiche IR-B und IR-C für die zwei Halogenstrahler je nach Farbtemperatur mit Beträgen von etwa 50 % bzw. etwa 80 % relevante bzw. dominante Beiträge zur Gesamtbestrahlungsstärke.
Hierzu im Unterschied werden die thermischen Wirkungen der Sonneneinstrahlung und des wIRA-Strahlers durch den Teilbereich IR-A dominiert, dessen Anteile an der Gesamtbestrahlungsstärke sich auf etwa 33 % für die Sonne und auf etwa 73 % für den wIRA-Strahler belaufen. Übereinstimmend zeigen beide Strahlungsquellen dabei verminderte Bestrahlungsstärken in den Bereichen der Wasserabsorptionsbanden.

Der unter den gegebenen Messbedingungen im Teilbereich IR-A gefundene Betrag der Sonneneinstrahlung von 307 W m^-2 entspricht bereits annähernd 74,7 % seiner extraterrestrischen Größe. Die angegebenen Bestrahlungsstärken für den wIRA-Strahler und für die zwei Halogenstrahler führen beim Menschen zu einer äquivalenten Erwärmung der Hautoberfläche auf etwa 43 °C (temperaturbezogene Äquivalenz der Bestrahlungen). Die Relationen zwischen den vier dargestellten Spektren sind somit realistisch. Jedoch liegt die Bestrahlungsstärke der Sonneneinstrahlung außerhalb der Tropen/Subtropen wie auch außerhalb des Hochsommers wie auch außerhalb der Mittagszeit niedriger. Ebenso finden Anwendungen infraroter Strahlung auf den Menschen im therapeutischen Bereich – außerhalb spezieller Formen der Ganzkörperhyperthermie – wie auch für Wellnesszwecke üblicherweise mit wesentlich niedrigeren Bestrahlungsstärken statt.

Relevante Strahlungsanteile im Übergangsbereich Rot/Infrarot ermöglichen die Anregung gesundheitlich bedeutsamer nicht-thermischer Effekte (Hoffmann 2012, s.u.). Unter Berücksichtigung der dargestellten temperaturbezogenen Äquivalenz gestattet wIRA wesentlich größere Bestrahlungsstärken und damit größere Energieeinträge im Übergangsbereich Rot/Infrarot in das Gewebe als die zwei beispielhaft ausgewählten Halogenstrahler. Bei der Wellenlänge 820 nm beschränkt sich die anwendbare Bestrahlungsstärke beispielsweise auf etwa 16 % für den Halogenstrahler 3 (3000 K) und auf etwa 3 % für den Halogenstrahler 4 (1750 K) im Vergleich zu dem für den wIRA-Strahler möglichen Betrag.

Die Abbildung existiert in den Varianten WIRA-Wiki-GH-017A-de-Spektren-wIRA-Sonne-Halogenstrahler.png (Darstellung des Bereichs 200–2000 nm, Wasserdampf- und Wasserabsorptionsbanden sind eingezeichnet) und WIRA-Wiki-GH-017B-de-Spektren-wIRA-Sonne-Halogenstrahler.png (Darstellung des Bereichs 200–4000 nm ohne eingezeichnete Wasserdampf- und Wasserabsorptionsbanden).

Anmerkung: Da die beiden Spektralbereiche UV und VIS nicht disjunkt definiert sind – UV (≤ 400 nm) und VIS (≥ 380 nm) – wurde die Grenze zwischen UV und VIS für die hier vorgenommenen Berechnungen (auch von prozentualen spektralen Anteilen) bei 400 nm festgesetzt.