LEDs zur Wundheilung und Hautverjüngung (komplexe Fragen)

Haben Sie produktspezifische Fragen ?

Moderator: T.Hoffmann

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Makemyday
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Di, 11.11.08, 18:32

Hi :)

Man wird LEDs bzw. man setzt LEDs bereits heute zur Wundheilung und Hautverjüngung ein.

http://www.suedapotheke-ingolstadt.de/a ... 04a85aea78

Die 2 Wissenschaftler aus Ulm sagen folgendes in ihrer Studie:

For this one of us irradiated the skin around the corner of the eyes with
light delivered by an array of LEDs (WARP 10, Quantum Devices,
Inc. WI). Operating in the range 600-720 nm (central wavelength
670 nm, 50% relative spectral output 660-680 nm), it covers a 10
cm2 area with an integral light intensity of 728 W m-2. To exclude
adverse effects, that is, inhibition of cellular functions,24 irradiation
times were adjusted to doses around 4 × 104 J m-2.

Wellenlänge ist also nicht das Problem, dafür mehr die Intensität. Beide schreiben, dass sie sich selbst so ein Gerät zusammengebaut haben, mit 660 nm glaub ich und einer Bestrahlungsstärke von 70 W/m².
Dieses Quantum Teil hat aber 740 W/m² und die werden auch benötigt, damit der Effekt auftritt. 70 W/m² sind zu wenig.
Mein Problem ist, ich weiss nicht, wie man die Intensität von LEDs berechnet. Leuchtkraft wird angegeben, Winkel auch, Wirkungsgrad nicht und Intensität auch nicht.

Kann mir jemand weiterhelfen bzw hat irgendjemand ne Idee wie man sich so ein Teil bauen könnte. In den USA kostet so ein Quantum Teil satte 700 Dollar, dafür, dass es 10-20 LEDs enthält. Problem ist halt die Bestrahlungsstärke. Gibt es Hersteller von LEDs mit sehr hoher Intensität oder LEDs die sich dafür eigenen könnten?

Prior to utilizing the WARP 10,
we irradiated the same facial zones according to the same protocol
for a consecutive period of three months using a home-built 660
nm LED array, delivering an intensity of 70 W m-2. Importantly,
the irradiation was ineffective, presumably because the intensity
was simply too small to produce a substantial change in the
interfacial water organization. Recently, we started complementary
experiments to explore light induced phase transitions in interfacial
water layers on a variety of substrates by monitoring their
rheological properties. We found clear observational evidence for
the existence of light intensity thresholds, that is, the capacity of
the light to change the order of interfacial water. It may be noted
that the WARP 10 operates in the wavelength window which has
been used for more than 40 years in wound healing, far from both
ultraviolet and infrared radiation. According to recent research27
high doses (360-720 × 104 J m-2) of infrared radiation (760-1440
nm) possibly contribute to photoaging.


Freue mich auf kompetente Antworten oder Diskussionen.

MfG

MMD
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John.S
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Di, 11.11.08, 20:03

Moin,

als erste Näherung kannst du die Dominante Wellenlänge mit diesem Diagramm umrechnen in Watt Strahlungsleistung:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hellempfindlichkeit

Sprich 1Watt Strahlungsleistung bei 627nm entspricht dabei ~200lm oder anders herum 200Lumen bei 627nm entspricht ungefähr 1W Strahlungsleistung. Damit bist du schon so genau dass der Fehler unter 10% liegt, hier völlig ausreichend.

Eine K2 strahlt bei 700mA 75lm ab, macht damit 75lm : 200lm/W=0,375W Strahlungsleistung.
Zur Sicherheit kannst du von 300mW ausgehen, wenn du die Leds so nah an die Haut hälst dass jede ca. 1cm² beleuchtet hast du eine Intensität von 0,3W : 0,0001m²=3000W/m²

Das ist mehr als das vierfache wie du merkst, dass heisst du kannst entweder die vierfache Fläche beleuchten indem du die Leds weiter entfernt hällst oder weniger Leds pro Fläche nimmst.

Eine Strahlungsdosis von 4 x 104J/m² entspricht bei einer Intensität von 740W/m² einer Beleuchtungsdauer von 416J/m² : 740W/m²= 0,56s

Empfelenswert ist dabei sich an der zu beleuchtenden Fläche und der Strahlungsleistung pro Led zu orientieren und nicht am Abstrahlwinkel usw.. Da du bei der grossen Intensität und kurzen Beleuchtungsdauer die Leds nah an die Haut halten kannst sodass der Abstrahlwinkel eh egal wird.
Makemyday
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Mi, 12.11.08, 10:20

Wow, was soll ich sagen, Danke! Echt bewundernswert, wie gut Du Dich in der Materie auskennst :D

Herr Haid geht allerdings von folgendem Problem aus (hoffe ich darf seine Meinung posten, ansonsten bitte löschen):

"Die Wellenlänge von 600-670nm wäre kein Problem, jedoch die dominante Wellenlänge von 660-680nm zeugt von einer sehr feinen Selektion, die mit unseren Standard-LEDs nicht garantiert werden kann.

Auch die Strahlungsintensität ist sehr hoch. Damit müssten entsprechende Highpower LEDs selektiert werden, was ein sehr kostenintensiver Faktor ist. Für die genaue Messung der Wellenlängen einer LED ist mit einem Betrag ab 150,- Euro je LED zu rechnen."

Siehst Du das ähnlich oder ist es nicht so, dass die Wellenlänge zwar wichtig aber die Strahlungsintensität eigentlich am wichtigsten ist?

Wie wäre es mit einer Seoul P4 und 108 lm? Man müsste den Abstand dann einfach etwas erhöhen. Wie würdest Du 4 Leds anordnen bzw. hast Du konkrete Bauempfehlungen?

LG

Werde das alles noch mit nem Elektrotechniker durchgehen aber den seh ich erst nächste Woche oder so.
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John.S
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Mi, 12.11.08, 14:56

Also ich bin kein Mediziner sondern ein Ingenieur/Molekularbiologe und muss bei der Frage zur richtigen Wellenlänge passen wobei aber man mit Sicherheit sagen kann dass die Intensität weitaus wichtiger sein wird als die passende Wellenlänge auf nm genau.
Ich werde mal gucken welchen Prof ich bei uns an der Uni dazu fragen kann, da ich an der Fakultät Lifesciences bin, wozu auch Medizintechnik zählt, finde ich sicher einen der bescheid weiss.

Was Herr Haid wohl meint sind eher normale Leds, eine gute 5mm Led mit 10mW Strahlungleistung erzeugt wenn man sie ganz nah an die Haut hällt und wir annehmen dass das Licht auf eine Fläche eines Kreises mit dem Durchmesser 5mm fällt schon eine Intensität von P/Pi*r²=509W/m²
Zwar fällt nicht alles Licht auf diese Fläche aber die Abschätzung müsste schon ziemlich genau sein.

Hällt man dagegen eine Luxeon K2 ganz nah an die Haut fällt das Licht auf etwa die selbe Fläche, da diese Jedoch 30mal mehr Strahlungsleistung hat hat man auch locker die 30fache Intensität was über 15KW/m² entspricht.

Wenn man mal eine Blaue HighPower Led voll aufdreht und seinen Finger auf die Linse legt merkt man das auch sofort durch den starken Schmerz der durch die Hitze entsteht.

Die Seoul scheint ziemlich gut zu sein, ich würde die 4 Leds dicht anordnen im Quadrat und dann einfach den Abstand varieren. Wie sich die Intensität mit der Entfernung verhält kann ich später ausrechnen, du kannst aber von unter 5cm ausgehen.

Ein Wort zur Selektion bzw Preis:
Nehmen wir mal Cree, die Selektion der Wellenlänge ist bei ihnen standardmässig auf 5nm genau, siehe Binning&Labeling Datenblatt. Dann soll eine Selektion die nur 1/4 Genauigkeit besitzt 150€/Led kosten? :mrgreen:
Makemyday
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Mi, 12.11.08, 20:03

Nochmal vielen Dank für das geballte Fachwissen.
Ich habe außerdem nicht vor eine Selektion durchführen zu lassen :D

Habe eben mit nem Freund gesprochen. Konkret sieht mein Plan jetzt so aus: Triple Rebel LXML rot, fertig auf der Platine. Konstantstromquelle mit 700 mA und keine Widerstände da überflüssig (?).

Worüber ich mir noch Gedanken mache, ist die geringe Bestrahlungsdauer die Du ausgerechnet hast. 0,56 Sekunden werd ich fast nicht schaffen :D, so schnell bin ich nicht, d.h. ich geh weiter weg. Du meintest was von 5 cm.

Auf jeden Fall nochmal super vielen Dank, 90% der Menschen würden sagen, geht nicht, kann nicht, k.A., deine zielstrebige, rationale und sehr zielstrebige Art ist da sehr erfrischend!
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John.S
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Mi, 12.11.08, 20:18

Erstmal vielen dank für die ganzen Komplimente.^^

Die Bestrahlungsdauer kommt so zustande: Es wird von einer Dosisleistung von 416J/m² gesprochen. Die Einheit J also Joule ist dabei definiert als Watt*Sekunde, also eine Leistung von 1Watt die 1s lang einwirkt leistet die Arbeit von 1J. Andersherum ist 1Watt Leistung dann eine Arbeit von 1 Joule pro Sekunde die geleistet wird.

Bei 740W/m² leistet die Lampe auch 740J/(m²*s), da 740W/m² fast "doppelt so gross" ist wie 416J muss du auch nur etwas über eine halbe Sekunde lang beleuchten um die Arbeit von 416J/m² zu verrichten.

Um das zu überprüfen können wir die Zeit von 0,56s einsetzen: 740J/(m²*s) * 0,56s =~416J/m² da die Einheit ja Joule durch m² und Sekunde ist und wir mit Sekunden multiplizieren fällt das durch die Sekunde weg und übrig bleibt unser J/m². Ich habe mit 0,56s etwas gerundet so dass in Wirklichkeit 414,4J/m² rauskommen würden aber das ist hier ja ziemlich egal...

Wenn du die Lampe weiter weghälst oder wenig Leds verwendest reduziert sich die Intensität also W/m² sodass du länger beleuchten musst um die selbe Energie auf die Haut zu übertragen.


http://de.wikipedia.org/wiki/Leistung_(Physik)
http://de.wikipedia.org/wiki/Arbeit_(Physik)


Ja bei der Verwendung einer KSQ brauchst du keine Widerstände mehr da die KSQ ja den Strom regelt.

Ich würd dir empfelen die Rebel auf einen eloxierten schwarzen Kühler direkt zu kleben und zwar so dass die plus und minuspole jeweils nebeneinander sind um die Leds in Reihe schliessen zu können. Dann nimsmt du einen Glasfaserstift oder ähnliches und kratzt den Lack auf der Rebeloberseite weg, sodass die Kontakte frei liegen. Dann kannst du sie zusammenlöten.
iRONICbOY
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Mo, 22.06.09, 19:10

Hallo!

Mich würd ja mal interessieren, was aus dem Projekt geworden ist!

Liebe Grüße!
ib
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unoptanium
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Mo, 22.06.09, 20:07

Nabend.


Das würde mich auch mal interessieren, vor allem was genau damit erreicht werden soll.
Ich habe schon von "Verfeinerung des Hautbildes" gehört, von
Wundheilung, Faltenglättung etc.

Was ist mit John.S ?
Hast Du da mal experimentiert?
Man könnte sich ja zweimal mit einer Nadel in die Hand stechen
und eine der Wunden immer mit nem roten Laser bestrahlen :D 8) :D



Gruß, unoptanium
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