CN106954982B - 紫外宝石展示盒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种展示具有天然存在的荧光体的宝石的荧光的展示盒。所述盒具有上部分，该上部分与下部分铰接。紧凑式紫外LED组件以一安装角度安装在上部分的腔中的插入件中。所述LED组件具有：LED电路；设置在LED电路上的3瓦特365纳米的紫外LED二极管；以及具有将发射的LED辐射聚焦到小于15°扩散的抛物形透镜的光准直器。所述下部分的凹处设置有用于给LED组件供电的紧凑式电池。中央保持器/面板将宝石保持在LED组件的发射的准直的LED辐射的直接路径中。在操作中，坐落在中央保持器/面板中的宝石发射强的可见荧光的光晕，而同时看不到紫外辐射和LED组件。

Description

紫外宝石展示盒
技术领域
本发明涉及向具有天然存在的磷光体的宝石提供高能、聚焦的紫外辐射从而以醒目并耀眼的方式展示宝石的荧光的装置。
背景技术
多年来珠宝商和宝石学家已知某些宝石(例如，钻石)中存在磷光体。就钻石来说，磷光体可以以氮、氢和硼的杂质原子的形式出现。这些磷光体在自然光条件下大部分不可检测。然而，在紫外光下，磷光体可在橙色、蓝色、黄色或绿色的色调(shades)中发荧光。荧光指在被暴露到UV辐射源时，物质通过吸收的UV辐射而发光的性质。美国宝石学院已经估计钻石中的约25％到35％具有一定程度的荧光。
如图1，包含不同浓度磷光体的钻石在自然光(A)中实际上不能彼此区分，但是在暴露于紫外辐射(B)时却不同地发荧光。荧光显现为直接从宝石发出流明。
当以高浓度出现时，这些磷光体的存在已经与有缺陷或低品质石头关联。因此，荧光已经被珠宝商和宝石学家用作分级和描述性工具。紫外检查光一般在遮挡了外部光的实验室条件下使用。这样的紫外光一般不在存在消费者时或在一般具有明亮的环境照明的店铺场景中使用。另外，发荧光石头的感知的负值已经意味着珠宝商已经试图向消费者隐瞒该特征或者淡化该特征。具有中蓝或强蓝或超强蓝荧光等级的石头以非常大的折扣交易，有些时候多达百分之三十至四十。
该效应还未用于其中特别地凸显或推销宝石的磷光体包含的性质的展示环境中。
一般的珠宝盒和展示通过在环境光中对其展示或借助从宝石或珠宝件反射开的展示照明来凸显宝石或珠宝件的美丽。然而，尽管现有的盒可用于为珠宝件提供美化环境或背景，但是它们简单地操作为静态保持器，它们自身与主动推销或刺激珠宝件以将其自身显示给买家或接受者毫无关系。
提供用于主动地展现具有天然存在的磷光体的宝石的荧光将是可取的，以便允许消费者以一般仅被珠宝商和珠宝学家“看到”的方式看到这样的石头的稀有性和唯一性。
发明内容
提供了一种用于展示具有天然存在的荧光体的宝石的荧光的展示盒。所述盒具有上部分，该上部分具有内部腔。插入件设置成安装在上部分的内部腔中。紧凑式紫外LED组件以一安装角度安装在插入件中。所述LED组件具有：LED电路、设置在LED电路上的3瓦特365纳米的紫外LED二极管以及具有将发射的LED辐射聚焦到小于15°扩散的抛物形透镜的光准直器。盒的下部分以与上部分成铰接的关系设置。所述下部分具有用于包含给LED组件提供电力的紧凑式电池的凹处。中央保持器/面板在下部分中定位在电池上方，用于将宝石固定成宝石被固定在LED组件的发射的准直的LED辐射的直接路径中。所述盒被构造成在操作中坐落在中央保持器/面板中的宝石发射强的可见荧光的光晕而同时看不到紫外辐射和LED组件。
优选地，紧凑式电池是锂离子电池。更优选地，紧凑式电池是具有至少1000毫安培小时(mAh)的输出的锂离子电池。
优选地，LED组件的安装角度约为60°。优选地，LED组件的位置、尺寸和安装角度选择成避免在盒闭合时LED组件和宝石之间的接触。
光准直器优选地选择为将发射的辐射准直为具有(不大于)8-10°扩散。发射的辐射的这种聚焦用于尽可能直接地照射宝石而没有光谱分布的稀释。另外，抛物形透镜形状可选择成避免发射的紫外辐射照射盒的表面而不是宝石。
可编程芯片组优选用于与LED组件通信以进行热管理。
诸如压力开关的开关可设置在上和下部中的一个或另一个上，与LED组件通信，用于在盒闭合时关断到LED组件的电力。还可设置单独的循环开关与LED组件通信，用于在盒打开时产生展示效果。
附图说明
图1是展现不同程度天然磷光体的一组标准钻石的现有技术阵列。图的第二半示出在紫外光下发荧光的钻石。
图2A和2B为示出在自然光中(图2A)和在暗淡的氛围照明中由展示盒的隐藏的UVLED组件发荧光(图2B)的珠宝件的本发明展示盒(打开状态)的实施例的两个照片视图。
图3是本发明展示盒在闭合状态的实施例的前截面图。
图4是展示盒(闭合状态)的右侧截面视图。
图5是展示盒(打开状态)的右侧截面视图。
图5A是示出准直的UV辐射束(不可见)和宝石的可见荧光的角度的LED组件和珠宝件的详细视图。
图6是稍微成角度以示出本来隐藏的LED组件的展示盒(打开状态)的立体图。
图7是展示盒的分解部件视图。
图8和9是在用于尺寸比较的标准珠宝盒旁的本发明展示盒的实施例的两个照片视图(图8闭合状态，图9打开状态)。
具体实施方式
本发明展示盒进行操作以展示具有天然存在的磷光体的宝石的荧光。盒的结构利用隐藏的高强度LED组件和紫外二极管的(天然不可见)的发射的辐射，所述辐射以准直的形式被聚焦，以使得盒中的宝石能以唯一且醒目的形式来呈现其自身。当在紫外辐射的效果下时，宝石自身通过其荧光发射可见照明。当关闭辐射源时，该效果停止。
这允许展示盒给珠宝买家和接受者提供新的体验。通过展示盒的效果，但是没有立马可见的源，当盒打开时，宝石自发地出现以“跃”入观察者的注意中。
图2A和2B是示出珠宝件的本发明展示盒(打开状态)的实施例的两个照片视图。在图2A中，珠宝件(此处为钻石)在自然光中(UV LED被关闭)。在图2B中，珠宝件被示出为在暗淡的氛围照明中由于隐藏的UV LED组件而发荧光。如在这些“之前”和“之后”照片中可以看到的，在从隐藏在盒中LED发射的UV辐射的影响下，发荧光的石头的光谱效果相当强烈，并且在暗淡的氛围照明下甚至更醒目。在光晕中的石头自身显现为从其装配和盒保持器悬停开。
该效果甚至是与如在图1中示出的标准钻石中所见(现有技术)用于钻石分级的检查级别紫外光形成对比。通过针对宝石的瞄准的激励以紧密准直的形式使用在特定长波波长(365nm)下的高强度(3W)紫外辐射，在本发明中已经特别注重夸大和增强石头的荧光。
让我们通过开始检视本发明盒的结构来讨论如何取得这些效果。
图3中或许可见盒100的简单示意，图3示出了在闭合状态的前截面视图。如图所示，盒100具有两个一般部分—上部分100A和下部分100B。盒总体可为约2-3英寸的正方形，具有约3-4英寸的高度。上部分100A和下部分100B可以比一般的珠宝盒的尺寸更高/更深，以便容纳LED组件、电池和电子器件的嵌壁式部件。相对较深的蛤壳形盖以及盒相对有限的铰接角度(优选小于90°)还被设计为将环境光保持在外(不同于标准珠宝盒，其一般打开得较宽以允许较多的环境光或展示照明进入)。相比于标准珠宝盒在尺寸上的差别示意与图8和9中。
重要地，如在图3中可以清楚看到的，带有其宝石104A的珠宝件104在下部分100B的面板/插入件106中可定位成使得在两个半部闭合时珠宝件不接触安装在上部分100A中的插入件120中的LED组件122。
在图4中也可见到该间隙(珠宝件104的顶部边缘到LED组件122的底面之间的距离d1—一般小于0.5英寸)。LED组件122(被插入件120围绕)的安装角度还有助于珠宝件104和LED组件122之间的间隙。LED组件122作为整体安装成相对于盒盖的轴线成约60°的角。
LED组件122包括LED电路122C。该电路122C包括用于发射紫外辐射(最优选地，以365纳米(nm)的特定紫外波长)的发光二极管(数量不特定)。所述二极管是3瓦特的高功率二极管。由紧凑式电池提供电力，紧凑式电池优选为至少约1000mAh的锂离子电池。电池通过在盒的下部分和上部分的壁中的隐藏电线线槽(数量不特定)而电线连接到LED电路。
光准直器122A附接到电路122C并经固定以形成整体的紧凑式组件122。利用抛物形透镜122B，光准直器接收并窄缩由UV LED发射的UV辐射束。该准直束的路径最佳示出在图5中。盒的配置意味着LED组件122和宝石104A之间的距离(d2)较小(在盒打开时约2-3英寸)。该短距离允许最小的能量耗散。以这种方式，珠宝盒的形状因子还提供了从发射器到目标的一致的短距离路径，这甚至不同于一般的“检查”条件，其中一般地面板安装的UV源可定位成距离目标石头12-18英寸或以上。UV随着距离衰退，导致印象更淡薄地产生的荧光效果。
在被激励状态下，LED发射UV辐射的束，其经准直和聚焦(小于15°的角，并且更优选地不大于8-10°)以直接照射固定在下部分100B的面板/插入件106中的宝石。所述角度和在宝石区域上的特定聚焦还允许发射的UV主要地或仅照射除去盒表面的期望的目标(石头)。UV辐射可具有对许多材料的随时间而破坏的效果。
不可见UV能量以瓦特(此处，优选至少为3瓦特)计为辐射度的输出(即，功率输出的强度)。所述能量变成由宝石104A发射的可见荧光，如在图5A中概念性示意的。由宝石发射的荧光呈光度输出的形式，其取决于光对于人类观察者有多么明亮而一般以流明进行测量。
当在珠宝盒的狭小空间(小形状因子)中使用高强度紫外二极管时，存在对热管理的考虑。UV LED比其他波长的LED产生的热量多。因此，可以设置被动式热沉与LED电路(未示出)直接物理连通以从二极管散热。替代地，可编程芯片组126可用于通过在其被产生较多发射能量时进行热转换的反馈过程来管理温度。所述芯片组优选存储在盒100的下部分100B中，通过隐藏电线线槽与LED组件122电线连通。
图6是稍微成角度以示出安装在插入件120中的本来隐藏的LED组件的展示盒(打开状态)的立体图。(该“隐藏”在图2A中能被最佳地看到。)具有宝石104A的珠宝件104安装在面板/插入件106中。电池108和可编程芯片组隐藏在面板/插入件106的下方。
图6还示意了盒开关(此处为压力开关112)，该开关在被上部分100A的表面128接触时将从电池108到LED组件122的电力电路关闭。尽管被示出为打开，在商用实施例中，这可通过软织物或其他装填垫料的覆盖物(例如见图2A、2B)覆盖住以掩饰开关。该开关可以与电路板130和USB莫仕连接器(molex)132通信，如图7所示。所示莫仕连接器用于转换从USB源(5-7伏特)通过再充电端口110(由扣眼110A环绕)输入到再充电电池108的电力，并可用于在被再充电时同时对LED组件供电。可以设置其他形式的可再充电电力(例如，AC)。在连续操作中，申请人已经发现在此处使用的类型的电池(1000mAh锂离子)单次充电持续约10-12小时。
可选地，还可设置循环开关124(可通过接入端口124A接入)，其与可编程芯片组通信以允许在盒打开时切换展示效果(例如，定时的开-关顺序、在一时间段之后关断或渐进的强度的效果)。也就是说，UV LED(其在盒打开时默认为“开”(即，发射辐射))可以以其他方式被可编程芯片126控制以执行其他顺序。这是用于上述热管理的可编程芯片组126的相同可编程芯片组。
尽管参考了特定形式和实施例公开了本发明，但是将明了，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以做出大量的变化。例如，等效元件可以替代具体地公开的那些元件，并且本发明的某些特征可以独立于其他特征使用—所有这些都不脱离随附的权利要求限定的本发明。

Claims (10)

1.一种用于展示具有天然存在的荧光体的宝石的荧光的展示盒，所述展示盒包括：
具有内部腔的上部分；
安装在上部分的内部腔中的插入件；
在插入件中以一安装角度安装的紧凑式紫外LED组件，所述LED组件具有：
LED电路；
设置在LED电路上的3瓦特365纳米的紫外LED二极管；
具有将发射的LED辐射聚焦到小于15°扩散的抛物形透镜的光准直器；
与所述上部分成铰接关系的下部分，并且该下部分具有用于包含给LED组件供电的紧凑式电池的凹处；以及
在所述下部分中定位在电池上方的中央保持器/面板，其用于固定宝石以使得宝石被固定在LED组件的发射的准直的LED辐射的直接路径中；
以使得坐落在中央保持器/面板中的宝石发射强的可见荧光的光晕而同时看不到紫外辐射和LED组件。
2.根据权利要求1所述的展示盒，其中，紧凑式电池是锂离子电池。
3.根据权利要求2所述的展示盒，其中，锂离子电池具有至少1000mAh的输出。
4.根据权利要求1所述的展示盒，其中，LED组件的安装角度为60°。
5.根据权利要求1所述的展示盒，其中，发射的辐射被准直为具有8-10°扩散。
6.根据权利要求1所述的展示盒，进一步包括与LED组件通信以进行热管理的可编程芯片组。
7.根据权利要求1所述的展示盒，进一步包括在上部分和下部中的一个或另一个上的压力开关，该压力开关与LED组件通信，用于在盒闭合时关断到LED组件的电力。
8.根据权利要求1所述的展示盒，进一步包括与LED组件通信的循环开关，用于在盒打开时产生展示效果。
9.根据权利要求1所述的展示盒，其中，抛物形透镜的形状选择成避免发射的紫外辐射照射除了宝石之外的展示盒的表面。
10.根据权利要求1所述的展示盒，其中，LED组件的位置、尺寸和安装角度选择成在盒闭合时避免LED组件和宝石之间的接触。
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