CN1894538A - 作业灯系统 - Google Patents

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CN1894538A CNA2004800375882A CN200480037588A CN1894538A CN 1894538 A CN1894538 A CN 1894538A CN A2004800375882 A CNA2004800375882 A CN A2004800375882A CN 200480037588 A CN200480037588 A CN 200480037588A CN 1894538 A CN1894538 A CN 1894538A
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托马斯·J·里德
杜南·C·里查德森
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Abstract

一种作业灯组件(10)，包括能够在光输入(13)和光输出(14)端之间传输光的长柔性光纤元件(12)；位于该光纤元件的光输入端的光源(16)；以及用于支承该光源和该光纤元件的光输入端并允许该光纤元件在存储位置和伸出的使用位置之间移动的绕线架组件(18)，其中在该存储位置处，该光纤元件的光输出端被支承在该存储位置内，在该伸出的使用位置处，该光纤元件的光输出端位于远离该存储位置的工作点处。

Description

作业灯系统
发明领域
本发明涉及能够容易地移动以照亮工作区域的光源(此处称作作业灯)。
背景技术
当工作区域(例如，汽车的下面或车厢)处的环境光不足时，可以用作业灯来照亮工作区域。通常使用的作业灯包括从配电系统供电的便携式灯具(有时称作“故障灯”)，这些灯具包括白炽灯泡或荧光灯管，以及手电筒。白炽灯泡可以提供直接的光源，但是在使用期间会变热，由此它们可能使热敏材料燃烧或使该作业灯的使用者烧伤。同时，这种灯泡里的灯丝即使在轻微的撞击下也可能断裂。荧光灯管比白炽灯泡产生较少的热量，并且比白炽灯泡更耐撞击，然而它们产生的光散射较多，而且也不直接到达工作区域。手电筒提供直接的光源，但是需要频繁的更换它们的电池或进行充电。除非进行特别的设计，否则所有这些作业灯都可能成为工作区域内的易燃汽化物的点火源。
发明内容
本发明提供了一种作业灯，其提供直接光源，在使用期间不会变热，受到撞击不会损坏，并且不会成为工作区域内的易燃汽化物的点火源。
根据本发明，提供了一种作业灯组件，其包括能够在其第一和第二端之间传输光的长柔性光纤元件；位于该光纤元件的第一端或光输入端的光源；以及用于支承该光源和该光纤元件的光输入端并且允许该光纤元件在存储位置和伸出的使用位置之间移动的装置，其中在该存储位置处，该光纤元件的第二端或光输出端被支承在该存储位置内，在该伸出的使用位置处，该光纤元件的光输出端位于远离该存储位置的工作点处。
用于支承该光源和该光纤元件的光输入端并且允许该光纤元件在存储位置和使用位置之间移动的装置由绕线架组件提供。该绕线架组件包括：盘芯(hub)；用于将该盘芯支承在一支承元件上的装置；以及安装用于在该盘芯上旋转的绕线架。该光源和该光纤元件的光输入端被安装在该绕线架组件上，并且在该存储位置处，该光纤元件超过百分之八十的长度被卷绕在该盘芯的大体圆柱形周边表面周围。该盘芯的大体圆柱形周边表面应具有至少12英寸或30.5cm、并且优选地至少18英寸或45.7cm的直径，以便于当该光纤元件缠绕在该绕线架的周边表面周围时限制其曲率，由此限制了该光纤元件中的急剧弯折，急剧弯折可能会导致光泄漏，并且可能使该光纤元件断裂。该绕线架组件包括：(1)用于使该绕线架偏移，沿第一方向旋转的装置，在沿第一方向旋转时，该光纤元件能够被卷绕在该绕线架的周边表面周围；(2)用于允许该绕线架沿第二方向旋转以使该光纤元件克服用于偏移的该装置的作用从该绕线架的周边表面周围展开的装置；以及(3)可松开保持装置，其位于该盘芯和该绕线架之间，用于在相对于该盘芯与用于偏移的该装置相对的多个位置之一处以可松开的方式保持该绕线架，通过施加和释放沿该光纤元件的拉伸力，该可松开保持装置能够接合和松开。
盘芯可被安装到支承元件上，该支承元件例如可以位于汽车修理设备的升高位置处。位于该设备内的工人可以从该绕线架周围拉出所需要的长度的光纤元件，以便于将该光纤元件的光输出端带到工作位置，该工作位置能够被该光源从该光纤元件的光输出端发出的光照明。提供这样的照明，而不会在被照明的工作区域处设置易燃汽化物的点火源。如果需要的话，则通过该光纤元件的光输出端而照明的该工作区域的形状和尺寸可以通过利用诸如在美国专利号5,631,994(Appeldorn等人)；5,845,038(Lundin等人)；6,259,855(Lundin)；6,267,492(Reid等人)；6,367,941(Lea等人)；6,535,667(Gozum等人)；以及6,612,729(Hoffman)中描述的光提取装置或机构而进行修改。
光源可以为白炽灯泡或卤素灯泡，并且用于支承的装置可以将该光源以及该光纤元件的光输入端支承在该绕线架上。在将该光纤元件展开和重新卷绕到该绕线架的周边期间，为了防止绕线架突然开始旋转和停止旋转时灯泡内的灯丝断裂，灯泡可以为工作在小于48伏的电压和至少50瓦下、或更(优选地在24伏或更小的电压和250瓦或更高的功率下)类型的灯泡，因为这种灯泡中的灯丝比工作在110伏下的普通灯泡能够承受大得多的撞击而不断裂。
附图说明
本发明将参考附图进行进一步的描述，其中在全文的几附图中，类似的附图标记表示类似的或对应的部件，并且其中：
图1是示出安装在支承元件上的根据本发明的作业灯组件的第一侧的透视图；
图2是同样示出图1所示的安装在该支承元件上的作业灯组件的与该第一侧相对的第二侧的透视图；
图3是近似沿图2的线3-3所得到的局部截面图；
图4是近似沿图1的线4-4所得到的放大的局部截面图。
具体实施方式
现在参考附图，描绘根据本发明的作业灯组件，其通常用附图标记10来表示。通常，作业灯10包括伸长柔性光纤元件12，该光纤元件12能够在其第一(光输入)和第二(光输出)端13和14之间传输光；位于该光纤元件12的第一端或光输入端13处的光源16；以及用于支承该光源16和该光纤元件12的光输入端13并允许该光纤元件12在存储位置和伸出的使用位置之间移动的装置，在该存储位置处，该光纤元件12的第二端或光输出端14被支承在该存储位置内，在该伸出的使用位置处，该光纤元件12的第二端或光输出端14位于远离该存储位置的工作点处。
在该作业灯组件10内，用于支承该光源16和该光纤元件12的光输入端13并允许该光纤元件12在存储位置和使用位置之间移动的装置包括绕线架组件18。该绕线架组件18包括：具有轴向延伸贯穿的开口的盘芯20；呈安装支架19的形式的装置，其用于将该盘芯20支承在一支承元件22上；安装用于在该盘芯20上旋转的绕线架24；以及具有滚子衬孔(roller lined orifice)的导引部件21，该光纤元件12穿过该滚子衬孔延伸，以便于将该光纤元件12从该绕线架24处导引下来或将其导引到该绕线架24上。距光纤元件12的光输出端14一段较短的距离处，在该光纤元件12周围夹有止挡部件17，该止挡部件17不穿过该导引部件21的滚子衬孔。该止挡部件17与该导引部件21之间的接触限定了该光纤元件12的存储位置，在该存储位置处，该光纤元件12的位于其光输出端14和止挡部件17之间的较短的长度的一段能够被使用者抓住，以从该绕线架24抽出该光纤元件12。
光源16和光纤元件12的光输入端13被安装在绕线架24上。在光纤元件12的存储位置处，该光纤元件12超过百分之八十的长度被卷绕在该绕线架24的大体圆柱形周边表面25周围(见图3)。绕线架24的圆形侧凸缘23的周边部分突出超过该周边表面25的相对侧。绕线架24的周边表面25具有至少12英寸或30.5cm、并且优选地至少18英寸或45.7cm的直径，以便于在光纤元件12被绕在该周边表面25周围时提供相对较大的曲率半径，由此限制光纤元件12内的急剧弯折，急剧弯折可能会导致光泄漏，并且可能会使光纤元件12断裂。
绕线架组件18包括：(1)弹簧装置，位于盘芯20和绕线架24之间，使绕线架偏移，以便沿第一方向(图1中观察时的逆时针方向)旋转，在沿第一方向旋转时，光纤元件12能够被缠绕在绕线架24的周边表面25周围；(2)用于允许该绕线架24沿第二方向(图1中观察时的顺时针方向)旋转以使该光纤元件12克服用于偏移的所述装置而从该绕线架24的周边表面25周围展开的装置；以及(3)可松开保持装置，其位于该盘芯20和该绕线架24之间，用于在相对于该盘芯20与用于偏移的所述装置相反的多个位置之一处以可松开的方式保持该绕线架24，通过施加和释放沿该光纤元件12的拉伸力，该可松开保持装置能够接合和松开。这种弹簧装置、用于允许绕线架24旋转的装置以及可松开保持装置是绕线架组件领域中公知的，此处不进行详细描述。包括那些装置的合适的绕线架组件18可以通过对下列设备进行修改而得到：“Heavy Duty Hose Reel”，商业上可从美国北卡罗来纳州夏洛特的Alemite公司得到的7235-B型；以及在标题为“ServiceGuide”的文献中描述的、可从Alemite Corporation得到的SER 7234-B(修订版(7-97))。对用于在本发明中使用的“Heavy Duty Hose Reel”，7235-B型的改进应当包括：卸下并抛弃部件No.393539-99“SwivelAssembly，Medium-Pressure”，并且改变或更换其绕线架，以便提供具有至少12英寸或30.5cm、并且优选地至少18英寸或45.7cm的直径的大体圆柱形周边表面25的绕线架24，光纤元件12卷绕在其周围。该周边表面25由在绕线架24的凸缘23(见图3)之间延伸的圆柱形板26形成，该圆柱形板26具有开口27，光纤元件12邻近其光输入端13的端部从该纤维光学元件12的围绕该圆柱形周边25的最内圈顺畅地延伸穿过该开口27。该端部借助于一有衬垫的软管夹28而被连接到其中一个凸缘23的内表面上，并且穿过位于该凸缘23内的伸长槽29延伸到该凸缘23的外表面。一伸长大体圆柱形的金属套管30通过向该套管30的内部突出的定位螺钉31(见图4)而被固定到该端部上，并且套管30的一端32与光纤元件12的光输入端13对齐。该套管30具有位于其周边周围、距其端部32一段较短距离的环形凹槽34。套管30与其端部32相邻的部分适合于以可松开的方式接合在卡圈36内，该卡圈36被固定在壳体38的侧面上，在该壳体38内装有光源16。在该卡圈36内安装了弹簧加载的滚珠锁销37，并且当套管30在预定位置处接合到该卡圈36内时，该滚珠锁销37将在该套管30内与该环形凹槽34接合，从而以可松开的方式将该套管30保持在该卡圈36内，同时光纤元件12的光输入端13相对于壳体38内的光源16处于一预定位置处。
壳体38内的光源16包括将与绕线架24一起移动的卤素灯泡40。为了防止该灯泡40内的灯丝在将光纤元件12展开或重新缠绕在绕线架24的周边表面25周围期间由于绕线架24突然开始转动或者停止而断裂，灯泡40为工作在48伏或更小(例如48，24或12伏)的电压和至少50瓦或更大(例如，150至250瓦)的功率下类型的灯泡，因为这种灯泡中的灯丝比工作在110伏下的普通灯泡能够承受大得多的撞击而不断裂。将这样电压下的电力从传统的110伏电源通过降压变压器或开关电源42而供到灯泡40。电力通过集电环组件43而连接到该灯泡40，该集电环组件43包括：固定到被安装在盘芯20的一端上的壳体44内的第一部件；和可相对于位于该壳体44内的固定部件转动的第二部件，这些部件之一具有在另一部件内倾斜靠着同心环状集电环的电触点，使得在该降压变压器或开关电源42和固定在该壳体44内的第一部件之间延伸的电线41不会随绕线架24旋转，而穿过位于该盘芯20内的轴向延伸的开口在该可转动部件和该灯泡40之间延伸的电线45随绕线架24旋转。用于这种使用的合适的集电环组件43是可从美国加利福尼亚州卡尔斯巴德的Mercotac公司得到的称作“model330”的集电环组件。灯泡40的冷却风扇46被安装在壳体38的一端(例如，可从德国St.Georgen的Papst Motoren得到的称作“TYP8500N”的24伏冷却风扇)，并且壳体38具有便于空气从风扇46围绕灯泡40运动的多个开口47。灯泡40包括反射器48，或者与反射器48一起使用，该反射器48使来自灯泡40的光穿过阻热和吸热玻璃滤光片50而聚焦到光纤元件12的光输入端13，该阻热和吸热玻璃滤光片50通过支架52的凸起51而保持并偏移在适当位置处，该支架52还接纳并使该反射器48和灯泡40定位。作为一个例子，灯泡40和反射器48可以为由Ushio America公司，美国加州可得到的MR-16尺寸的具有集成式反射器的24伏、250瓦的卤素灯泡。在150-250瓦之间范围内的、具有适当地聚焦到光纤元件12的光输入端13(例如，在距灯泡40大约5cm处)的集成式反射器的这种卤素灯泡40能够在光纤元件12的光输出端14提供优于从传统的作业灯系统的光输出光的光输出。
光纤元件12能够由各种不同的商业上可提供的光纤材料制成。虽然光纤元件12可以由多根光纤制成，但是该光纤元件12优选地是单根实芯光纤(例如，(甲基)丙烯酸聚合物)，其每单位直径传输光的能力比由相同材料的多根光纤制成的光纤元件12传输光的能力要强。如在美国专利No.6535667中所进一步描述的，形成光纤元件12的单根或多根光纤应当具有外包覆层以有助于将光保持在该单根或多根光纤内，该外包覆层由具有比构成该光纤芯的材料的折射率低的折射率的合适的聚合物材料制成(例如，氟化乙烯丙烯，通常缩写为FEP)，并且该单根或多根光纤可以可选地具有外层或外护套(例如，由诸如聚乙烯或PVC的热塑性材料制成)，用以保护该单根或多根光纤及其包覆层在光纤元件12的使用期间免受磨损。该光纤元件12应当具有在大约10mm至14mm范围之间的直径；和适于容易地达到绕线架24和需要光的工作区域之间的长度(例如，至少为大约15英尺或4.5米，诸如大约50英尺或15米)。对于光纤元件12而言，大约12mm的直径是在载光能力和易于操作之间良好的折衷。用于在作业灯10中使用的合适的光纤元件12的材料可从澳大利亚Burleigh的Poly OpticsAustralia Pty有限公司得到。
可以在光纤元件的光输出端14处提供装置，用于使来自光纤元件12的光按照预定的图案分布。例如，如果较小直径的光纤元件有用于为小空间提供光，或者如果两个或更多光纤元件有用于照亮工作点的若干分离开的部分，那么可以将较小直径的光纤元件或这些光纤元件通过适用于将光纤元件12与该元件或这些元件的相邻端保持在一起的可拆卸的耦合器而联接到光纤元件12的光输出端14上。而且，如果希望具有从光纤元件的一侧或多侧辐射状发射的光，取代或除从光纤元件12的端部的光之外，那么具有提取元件的专门设计的、提供这种辐射状发射的光的光纤元件可以以同样的方式联接到该光纤元件的光输出端14上。而且，各种其它光学元件中的任一种，诸如用于聚焦来自光纤元件12的光的透镜，可以以类似的方式联接到该光纤元件12的光输出端14上，或者通过该光纤元件12的光输出端14而被照亮的区域的形状和尺寸可以通过利用如美国专利号5,631,994(Appeldorn等人)；5,845,038(Lundin等人)；6,259,855(Lundin)；6,267,492(Reid等人)；6,367,941(Lea等人)；6,535,667(Gozum等人)；以及6,612,729(Hoffman)中描述的光提取元件、装置或机构而进行修改。
盘芯20可以被安装在诸如支承部件22的支承部件上，该支承部件例如可以位于汽车修理设备的提升点(例如，高于地板大于6英尺)处。在该设备内的工人可以从该绕线架24周围拉出该光纤元件12所需要的长度，以便于将其光输出端14带到工作点处，该工作点能够借助于来自该光源16从该纤维光学元件12的光输出端14发出的光照明。提供这样的照明，而不会在该被照明的工作区域设置易燃汽化物的点火源。
现在已经参照一个实施例描述了本发明。本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以对所描述的实施例进行许多改变。例如，可以使两个或更多分离开的光纤元件缠绕在该绕线架周围，其每一个都接收来自相同的或单独的光源的光，这些光源例如在两个或更多个间隔开的工作点处需要光的情况下可能会有用。而且，光源可以安装在绕线架的盘芯上，这将允许使用包含传统110伏灯泡的光源，并且然后可以在盘芯上的光纤元件的一小部分和围绕或从该绕线架延伸出的大部分光纤元件之间设置一旋转耦合器。而且，光源可以包括发光二极管或电子放电装置，取代白炽灯泡或卤素灯泡；或者所使用的灯泡可以为金属卤化物型而不是卤素型的灯泡。金属卤化物灯泡比卤素灯泡产生更多白光并具有更小的发热量，但是金属卤化物灯泡及其相关电子器件的成本使其比卤素系统的费效比要低。从而，本发明的范围不应当局限于本申请中所描述的结构和方法，而是仅由权利要求书及其等同物的语言所描述的结构和方法限定。

Claims (10)

1、一种作业灯组件，包括：
具有相对的光输入端和光输出端的伸长柔性光纤元件；
位于所述光纤元件的光输入端的光源；以及
用于支承所述光源和所述光纤元件的所述光输入端并且允许所述光纤元件在一存储位置和一伸出的使用位置之间移动的装置，其中在该存储位置处，所述光纤元件的光输出端被支承在存储位置内，在该伸出使用位置处，所述光纤元件的光输出端位于远离所述存储位置的工作位置处；
用于支承所述光源和所述光纤元件的光输入端并允许所述光纤元件在所述存储位置和使用位置之间移动的所述装置包括绕线架组件，所述绕线架组件包括：
盘芯、用于将所述盘芯支承在一支承部件上的装置以及以可转动的方式安装在所述盘芯上的绕线架，所述绕线架具有直径为至少12英寸或30.5cm的大体圆柱形周边，所述光源和所述光纤元件的所述光输入端被安装在所述绕线架组件上，在所述存储位置处，所述光纤元件超过百分之八十的长度被卷绕在所述绕线架的周边周围，且所述绕线架组件包括：
(1)用于使该绕线架偏移以便于沿第一方向旋转的装置，在沿第一方向旋转期间，所述光纤元件能够被缠绕在所述绕线架的周边周围；
(2)用于允许所述绕线架沿第二方向旋转、以使该光纤元件克服所述偏移装置的作用从该绕线架的周边周围展开的装置；以及
(3)可松开保持装置，该可松开保持装置位于所述盘芯和所述绕线架之间，用于在相对于所述盘芯与所述偏移装置相对的多个位置之一处以可松开的方式保持所述绕线架，借助于施加和释放沿所述光纤元件的张紧力，所述可松开保持装置能够接合和松开。
2.根据权利要求1的作业灯组件，其中所述绕线架的所述大体圆柱形周边具有至少18英寸或45.7cm的直径。
3.根据权利要求1的作业灯组件，其中用于支承的所述装置将所述光源和所述光纤元件的所述光输入端支承在所述绕线架上，并且所述光源是工作在48伏或更低的电压和至少50瓦的功率下的白炽灯泡或卤素灯泡。
4.根据权利要求1的作业灯组件，其中用于支承的所述装置将所述光源和所述光纤元件的所述光输入端支承在所述绕线架上，并且所述光源是工作在24伏或更低的电压和至少250瓦的功率下的白炽灯泡或卤素灯泡。
5.根据权利要求1的作业灯组件，其中用于支承的所述装置将所述光源和所述光纤元件的所述光输入端支承在所述绕线架上，并且通过安装在所述盘芯上的集电环组件提供所述光源用的电源。
6.根据权利要求1的作业灯组件，其中用于支承的所述装置沿所述绕线架的凸缘的外表面支承所述光源，所述绕线架具有若干开口，与所述光输入端相邻的所述光纤元件的一部分从围绕所述周边表面的所述光纤元件的最内圈穿过这些开口延伸到沿所述绕线架的所述凸缘的外表面的一位置处，并且所述作业灯组件包括连接器装置，该连接器装置用于在相对于所述光源的一预定位置处将所述光纤元件的光输入端以可松开的方式连接在所述绕线架上。
7.根据权利要求6的作业灯组件，其中用于支承的所述装置包括沿所述绕线架的所述凸缘的外表面固定的壳体，所述光源被安装在所述壳体内，并且用于在相对于所述光源的一预定位置处将所述光纤元件的光输入端以可松开的方式连接在所述绕线架上的所述连接器装置包括：安装在所述壳体上的所述连接器装置的一部分；和安装在与所述光输入端相邻的所述光纤元件上的所述连接器装置的一部分。
8.根据权利要求1的作业灯组件，其中所述光纤元件具有在大约10mm至14mm之间范围内的直径。
9.根据权利要求1的作业灯组件，其中所述光纤元件具有至少大约15英尺或4.5米的长度。
10.根据权利要求1的作业灯组件，其中还包括位于所述光纤元件的光输出端的装置，该装置用于以预定图案分布来自该光纤元件的光。
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