DE10129972A1 - Illumination device has light emitting diodes as light source arranged adjacent to each other to illuminate object opposite surface with concave curvature occupied by light emitting diodes - Google Patents

Illumination device has light emitting diodes as light source arranged adjacent to each other to illuminate object opposite surface with concave curvature occupied by light emitting diodes

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Abstract

The device has a number of light emitting diodes (1) as the light source arranged adjacent to each other to illuminate an object (2) e.g. tube or pipe, opposite the surface (3) occupied by the light emitting diodes. The surface has a concave curvature, at least over part of its extent. It can be curved in a semicircular shape in a cross-section in one dimension and extend in a tunnel shape perpendicular to the plane of curvature.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 297 07 694 ist eine Hintergrundleuchte mit an einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses angeordneten Diffusorscheibe und einer im Gehäuse angeordneten, parallel und im Abstand hierzu verlaufenden Leiterplatte bekannt, wobei auf dieser Leiterplatte lichtemittierende Dioden flächig angeordnet sind. Diese lichtemittierenden Dioden durchstrahlen die Diffusionsscheibe und dienen der Beleuchtung eines Objekts, beispielsweise zu Foto-, Film- oder anderen optischen Auswertezwecken. From the German utility model 297 07 694 is a backlight with one Housing opening of a housing arranged diffuser disc and one in the housing arranged, parallel and at a distance from it known circuit board, whereby on this circuit board light-emitting diodes are arranged flat. These light emitting Diodes shine through the diffusion disk and serve to illuminate an object, for example for photo, film or other optical evaluation purposes.

Das deutsche Gebrauchsmuster G 88 02 740 zeigt einen Kameraträger mit einer Ausleuchtvorrichtung, wobei das Objektiv der Kamera von einer Vielzahl, das Objekt beleuchtender lichtemittierender Dioden umgeben ist. Auch diese lichtemmitierenden Dioden sind in einer ebenen Fläche um das Objektiv der Kamera angeordnet. Die DE 196 51 140 zeigt eine Leuchte mit geringem Stromverbrauch unter Verwendung lichtemittierender Dioden, die ebenfalls in einer ebenen Fläche angeordnet sind. Die DE 40 11 842 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung für Objekte, die von einer Kamera aufgenommen werden, welche ein Leuchtdioden-Array aufweist, dessen Dioden selektiv von der Steuereinheit mit wenigstens einem Impuls variabler Breite während jeder Bildperiode beaufschlagt werden. Auch bei dieser Beleuchtungseinrichtung sind die lichtemittierenden Dioden in einer ebenen Fläche angeordnet. Die DE 36 22 025 beschreibt eine Infrarotleuchte, wobei die Infrarotstrahlung durch lichtemittierende Dioden erzeugt wird, welche ebenfalls in einer ebenen Fläche angeordnet sind. Schließlich zeigt die DE 29 09 061 eine Anordnung zum Prüfen von bewegten Gegenständen mittels einer Fernsehkamera, welche eine Blitzeinrichtung unter Verwendung von Lumineszenzdioden aufweist; auch hier sind die Lumineszenzdioden in einer ebenen Fläche angeordnet. The German utility model G 88 02 740 shows a camera carrier with a Illumination device, the lens of the camera of a variety, the object illuminating light-emitting diodes is surrounded. These light emitting diodes too are arranged on a flat surface around the camera lens. DE 196 51 140 shows a lamp with low power consumption using light emitting Diodes, which are also arranged in a flat surface. DE 40 11 842 shows one Illumination device for objects which are recorded by a camera, which has a light-emitting diode array, the diodes of which are selectively used by the control unit at least one variable width pulse is applied during each image period. In this lighting device, too, the light-emitting diodes are in a plane Arranged area. DE 36 22 025 describes an infrared lamp, the Infrared radiation is generated by light emitting diodes, which are also in a flat surface are arranged. Finally, DE 29 09 061 shows an arrangement for Inspection of moving objects using a television camera, which one Flash device using luminescent diodes; they are here too Luminescent diodes arranged in a flat surface.

Nachteilig sind die genannten Beleuchtungseinrichtungen bei der Beleuchtung gekrümmter Oberflächen, beispielsweise bei der Qualitätssicherung von rohrförmigen oder schlauchförmigen Gegenständen. Hier müssen mehrere Beleuchtungseinrichtungen in geeigneter Weise um das zu beleuchtende Objekt angeordnet werden und selbst dann ist die erzeugte Beleuchtung inhomogen und weist ein hartes, reflexreiches Licht auf. The above-mentioned lighting devices are disadvantageous when lighting more curved Surfaces, for example in the quality assurance of tubular or tubular objects. Here several lighting devices must be in appropriately arranged around the object to be illuminated and even then the generated lighting inhomogeneous and has a hard, reflective light.

Es ist ebenfalls bekannt, über geeignete Reflexions- oder Diffusortechniken gleichmäßige Ausleuchtungen über einen großen Raumwinkel zu erzielen, beispielsweise über das Prinzip der Ulbrichtkugel. Diese Techniken sind jedoch vergleichsweise aufwendig und erfordern eine sehr exakte optische Justierung. It is also known to be uniform using suitable reflection or diffuser techniques To achieve illumination over a large solid angle, for example using the principle the integrating sphere. However, these techniques are comparatively complex and require a very precise optical adjustment.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Beleuchtungseinrichtung so weiterzubilden, daß sie auch für schwierige, insbesondere gekrümmte Oberflächen geeignet ist. There is therefore the task of developing a lighting device so that it also is suitable for difficult, especially curved surfaces.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar. This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen: An embodiment of the invention is described below with reference to FIG accompanying drawings, which show:

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung; FIG. 11 is a perspective view of a lighting device according to the invention;

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer Markierung einer Zone aus lichtemmitierenden Dioden; FIG. 2 shows a representation according to FIG. 1 with a marking of a zone made of light-emitting diodes;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 mit zusätzlicher Diffusor- oder Filterfolie vor den lichtemittierenden Dioden; und 3 shows a cross section through a lighting device according to Figures 1 and 2 with an additional diffuser or filter film before the light-emitting diodes..; and

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 mit CCD-Kamera und beleuchtetem Objekt. FIG. 4 shows a representation according to FIG. 3 with a CCD camera and an illuminated object.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung perspektivisch dargestellt. Eine Vielzahl lichtemittierender Dioden 1 ist regelmäßig auf einer Fläche 3 angeordnet, nämlich auf einer flexiblen Leiterplatte 4. Die flexible Leiterplatte 4 ist eindimensional halbkreisförmig gekrümmt und in der hierzu senkrechten Richtung ungekrümmt, verläuft also im wesentlichen tunnelförmig. Die flexible Leiterplatte 4 mit den lichtemittierenden Dioden 1 wird von einer Gehäuseschale 5 im wesentlichen gleicher Grundform umschlossen und ist in dieser Gehäuseschale 5 fixiert. An ihrer (dem Gehäuse abgewandten) Innenseite ist die flexible Leiterplatte 4 mit einer diffus reflektierenden Beschichtung versehen. Die Gehäuseschale 5 und die flexible Leiterplatte 4 weisen - sowohl über den Querschnitt als auch über die Längsausdehnung der Beleuchtungseinrichtung gesehen - etwa in der Mitte eine kreisrunde Öffnung 8 auf, in die ein Objektiv 9 einer Fernsehkamera 10, beispielsweise einer CCD-Kamera einführbar ist. Diese Kamera 10 befindet sich außerhalb der Beleuchtungseinrichtung, also auf der konvexen Seite der Gehäuseschale 5. In Fig. 1 the basic structure of a lighting device according to the invention is shown in perspective. A large number of light-emitting diodes 1 are regularly arranged on a surface 3 , namely on a flexible printed circuit board 4 . The flexible printed circuit board 4 is one-dimensionally curved in a semicircle and is non-curved in the direction perpendicular thereto, that is to say it runs essentially in the shape of a tunnel. The flexible circuit board 4 with the light-emitting diodes 1 is enclosed by a housing shell 5 of essentially the same basic shape and is fixed in this housing shell 5 . On its inside (facing away from the housing), the flexible printed circuit board 4 is provided with a diffusely reflective coating. The housing shell 5 and the flexible printed circuit board 4 have a circular opening 8 approximately in the center, into which a lens 9 of a television camera 10 , for example a CCD camera, can be inserted, as seen both over the cross section and over the longitudinal extent of the lighting device. This camera 10 is located outside the lighting device, that is to say on the convex side of the housing shell 5 .

Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1, wobei hier eine aus neun lichtemittierenden Dioden 1 bestehende Zone 7 besonders hervorgehoben ist. Damit wird verdeutlicht, daß die lichtemittierenden Dioden 1 gruppen- bzw. zonenweise angeordnet sein können, wobei einzelne Zonen 7 getrennt ansteuerbar sind. FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1, a zone 7 consisting of nine light-emitting diodes 1 being particularly emphasized here. This makes it clear that the light-emitting diodes 1 can be arranged in groups or zones, individual zones 7 being controllable separately.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2, wobei hier zusätzlich gegenüber der Lichtaustrittsflächen der lichtemittierenden Dioden 1 eine Diffusor- oder Filterfolie 6 angeordnet ist. Diese verläuft im wesentlichen parallel zu der Gehäuseschale 5 bzw. der flexiblen Leiterplatte 4. In Fig. 3 sind auch die Lichtaustrittskegel der lichtemittierenden Dioden 1 dargestellt, ebenso (mit Pfeilen) das diffus gestreute Licht von der diffus reflektierenden Beschichtung der flexiblen Leiterplatte 4. Fig. 3 shows a cross section through the lighting device according to Fig. 1 and 2, wherein a diffuser or filter film 6 is arranged here in addition opposite to the light exit surfaces of the light emitting diodes 1. This runs essentially parallel to the housing shell 5 or the flexible printed circuit board 4 . In Fig. 3, the light exit cone of the light emitting diodes 1 are shown as well (with arrows) the diffusely scattered light from the diffusely reflective coating of the flexible circuit board 4.

Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung (und gleichzeitigen optischen Aufnahme) eines Objekts 2 ist in Fig. 4 dargestellt. Das Objekt 2, beispielsweise ein Rohr oder ein Schlauch, befindet sich etwa im Brennpunkt des konkav gekrümmten Gehäuses 5 auf einem ebenen Untergrund und kann dort entweder fixiert sein oder die tunnelförmige Beleuchtungseinrichtung in einzelnen Schritten oder kontinuierlich durchlaufen. Fig. 4 zeigt auch eine CCD-Kamera 10 mit einem aufgesetzten Objektiv 9, welches in die Öffnung 8 gemäß Fig. 1 und 2 ragt. The use of an illumination device according to the invention for illuminating (and simultaneously optically recording) an object 2 is shown in FIG. 4. The object 2 , for example a tube or a hose, is located approximately at the focal point of the concavely curved housing 5 on a flat surface and can either be fixed there or pass through the tunnel-shaped lighting device in individual steps or continuously. FIG. 4 also shows a CCD camera 10 with an attached lens 9 , which projects into the opening 8 according to FIGS. 1 and 2.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung erzeugt durch ihre Krümmung und damit ihre Anpassung an die Form des zu beleuchtenden Objekts 2 sowie aufgrund des konstanten Abstandes der lichtemittierenden Dioden 1 zu jedem Punkt auf der Oberfläche des Objekts 2eine homogene, weiche und reflexarme Ausleuchtung über einen sehr großen Raumwinkel, im vorliegenden Fall 180°. Due to its curvature and thus its adaptation to the shape of the object 2 to be illuminated and the constant distance of the light-emitting diodes 1 from each point on the surface of the object 2, the lighting device according to the invention produces homogeneous, soft and low-reflection illumination over a very large solid angle, in the present case 180 °.

Durch den halbtunnelförmigen Aufbau der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ergibt sich nicht nur eine optimale Beleuchtung des Objekts 2, sondern gleichzeitig auch eine Abschirmung vor unerwünschtem Fremdlicht. The semi-tunnel-shaped construction of the lighting device according to the invention not only results in an optimal illumination of the object 2 , but at the same time also shields it from unwanted external light.

Die Beleuchtungseinrichtung kann entweder mit einfarbigen lichtemittierenden Dioden oder mit Dioden unterschiedlicher Abstrahlfarben- und charakteristika bestückt werden. Sie ist im Gleichspannungsbetrieb mit 12 V oder 24 V zu betrieben, und zwar entweder im kontinuierlichen Betrieb oder im Blitzbetrieb. Die Helligkeit ist hierbei über die Länge der Blitzzeit verstellbar. Darüber hinaus kann die Beleuchtungseinrichtung auch im Zonenblitzbetrieb betrieben werden, wobei einzelne Zonen gleichzeitig unterschiedlich hell oder zu unterschiedlichen Zeiten geblitzt werden können. Bei Verwendung verschiedenfarbiger Leuchtdioden (RGB-Prinzip) lassen sich Farben im Gleichspannungsbetrieb beliebig mischen. Im Blitzbetrieb erfolgt dies durch entsprechende Ansteuerung der Blitzzeiten. The lighting device can either use single-color light-emitting diodes or can be equipped with diodes with different emission colors and characteristics. It is in DC operation with 12 V or 24 V to operate, either in continuous operation or in flash mode. The brightness is over the length of the Flash time adjustable. In addition, the lighting device can also Zone flash mode can be operated, with individual zones simultaneously having different brightness or can be flashed at different times. Using Different colored light emitting diodes (RGB principle) can be used in colors Mix DC voltage operation as required. In flash mode, this is done by appropriate Control of flash times.

In anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist die die lichtemittierenden Dioden tragende Fläche anderweitig konkav gekrümmt, wobei auch nur ein Teil der Fläche gekrümmt sein kann. Ferner besteht die Möglichkeit einer zweidimensionalen Krümmung, wodurch beispielsweise eine innenbeleuchtete Halbkugel oder ein Rotationsparaboloid entsteht. In other, not shown, embodiments of the invention is the light-emitting diode-bearing surface is otherwise concavely curved, with only one Part of the surface can be curved. There is also the possibility of a two-dimensional one Curvature, which creates, for example, an internally illuminated hemisphere or a Paraboloid of revolution arises.

Claims (10)

1. Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl lichtemittierender Dioden (1) als Leuchtmittel, welche flächig nebeneinander angeordnet sind, zur Beleuchtung eines dieser Fläche (3) gegenüberliegenden Objekts (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (3) wenigstens über einen Teilbereich konkav gekrümmt ausgebildet ist. 1. Illumination device with a plurality of light-emitting diodes ( 1 ) as illuminants, which are arranged flat next to one another, for illuminating an object ( 2 ) opposite this surface ( 3 ), characterized in that the surface ( 3 ) is concavely curved at least over a partial region is. 2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (3) im Querschnitt halbkreisförmig eindimensional gekrümmt ist und sich senkrecht zur Krümmungsebene tunnelförmig erstreckt. 2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the surface ( 3 ) is semicircularly one-dimensionally curved in cross section and extends tunnel-shaped perpendicular to the plane of curvature. 3. Beleuchtungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Dioden (1) auf einer flexiblen Leiterplatte (4) angeordnet sind. 3. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes ( 1 ) are arranged on a flexible printed circuit board ( 4 ). 4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (4) in einer Gehäuseschale (5) im wesentlichen gleicher Form angeordnet ist. 4. Lighting device according to claim 3, characterized in that the flexible circuit board ( 4 ) in a housing shell ( 5 ) is arranged substantially the same shape. 5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Diffusor- oder Filterfolie (6), welche zwischen den lichtemittierenden Dioden (1) und dem zu beleuchtenden Objekt (2) und im wesentlichen parallel zu der die lichtemittierenden Dioden (1) aufweisenden Fläche (3) angeordnet ist. 5. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized by a diffuser or filter film ( 6 ) which between the light-emitting diodes ( 1 ) and the object to be illuminated ( 2 ) and substantially parallel to the surface having the light-emitting diodes ( 1 ) ( 3 ) is arranged. 6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Dioden (1) in verschiedene, getrennt schalt- und/oder regelbare Zonen (7) unterteilt sind, wobei jede Zone (7) mindestens eine lichtemittierende Diode (1) aufweist. 6. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes ( 1 ) are divided into different, separately switchable and / or controllable zones ( 7 ), each zone ( 7 ) having at least one light-emitting diode ( 1 ) , 7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) mindestens eine Öffnung (8) zur Aufnahme des Objektivs (9) einer Kamera (10) aufweist. 7. Lighting device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the housing ( 5 ) has at least one opening ( 8 ) for receiving the lens ( 9 ) of a camera ( 10 ). 8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (8), bezogen auf den Querschnitt der Beleuchtungseinrichtung und/oder deren Tiefe, symmetrisch angeordnet ist. 8. Lighting device according to claim 7, characterized in that the opening ( 8 ), based on the cross section of the lighting device and / or its depth, is arranged symmetrically. 9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Dioden (1) im Blitzbetrieb betrieben werden. 9. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes ( 1 ) are operated in flash mode. 10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die lichtemittierenden Dioden (1) tragende Fläche (3) mit einer diffus reflektierenden Beschichtung versehen ist. 10. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes ( 1 ) carrying surface ( 3 ) is provided with a diffusely reflective coating.
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