DE102004043295B4

DE102004043295B4 - Handleuchte, insbesondere zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung

Info

Publication number: DE102004043295B4
Application number: DE200410043295
Authority: DE
Inventors: Nathanael Riess; Michael Loesener; Adreij Ivankov
Original assignee: HELLING GmbH
Current assignee: HELLING GmbH
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: DE102004043295A1

Abstract

Handleuchte, insbesondere zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, mit einem Gehäuse (1) mit einem Vorderteil (3) und mit einem seitlichen Handgriff (2) mit Betätigungsschalter (4, 5) zum Ein- und Ausschalten von im vorderen Bereich (3) des Gehäuses (1) angeordneten Leuchtmitteln (7, 10), wobei die Leuchtmittel rasterartig in einer Ebene auf einem Träger (11) angeordnete UV-Leuchtdioden (10) sind, der im Vorderteil (3) des Gehäuses (1) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäuseansatz (6) aufweist, in dem eine Anordnung von Leuchtdioden (7) zur Weißlichtabstrahlung aufgenommen ist, die unabhängig von der Ein- und Ausschaltung der UV-Leuchtdioden (10) im Vorderteil des Gehäuses schaltbar sind, wobei der Gehäuseansatz (6) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und die Leuchtdioden (7) des Gehäuseansatzes in gleicher Richtung ausgerichtet sind, wie die Leuchtdioden (10) im Vorderteil des Gehäuses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Handleuchte, insbesondere zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Handleuchten bekannt, die batteriebetrieben eine große Helligkeit entwickeln und ein Gehäuse mit einem Kopfteil aufweisen sowie einen seitlichen Handgriff enthalten, der einen Betätigungsschalter zum Ein- und Ausschalten der Leuchtmittel aufweist. Solche Handleuchten werden insbesondere in Werkstätten, auf Baustellen oder auch im Privatbereich verwendet. Solche Handleuchten strahlen Weißlicht ab.
In jüngerer Zeit sind auch Taschenleuchten bekannt geworden, die statt Glühlampen Leuchtdioden enthalten. Ihre Lichtstärke ist allerdings geringer als bei üblichen Glühlampen. Solche Taschenlampen können auch Leuchtdioden enthalten, die bis in den nahen Ultraviolett-Bereich Licht abstrahlen. Solche Leuchtdioden arbeiten in der Regel bei Wellenlängen von ≥ 395 nm.
In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden seit Jahren UV-Leuchten im spektralen Bereich von 300–400 nm verwendet. Insbesondere ist der Bereich von 365–380 nm von Bedeutung. Solche UV-Leuchten werden verwendet, um fluoreszierende Magnetpulverteilchen anzustrahlen, wie auch fluoreszierende Penetrieröle, die sich an Fehlstellen eines Werkstücks konzentrieren oder in Risse eindringen und die Teilchen mit Hilfe eines Entwicklers an die Oberfläche transportieren. Damit sind feine Haarrisse im Werkstück erkennbar, die bei Bestrahlung mit Weißlicht nicht in Erscheinung treten.
Zur Zeit auf dem Markt erhältliche UV-Leuchten zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung arbeiten in der Regel an einer Netzspannung von 230 V Wechselspannung. Die dabei verwendeten Halogen-Metalldampflampen erfordern eine Zündspannung von ca. 180 V, um UV-Licht erzeugen zu können. Zum Erreichen der vollen UV-Intensität benötigen solche Halogen-Metalldampflampen eine Vorbereitungszeit von ca. 8–15 Minuten. Es ist ferner ein hoher Apparateaufwand erforderlich, um das UV-Licht auf den interessierenden Wellenlängenbereich zu beschränken und Reststrahlung in schädlichen Bereichen zu eliminieren. Ferner sind hohe Verlustleistungen abzuführen, die eine entsprechende Kühlung erfordern. Die Benutzung solcher UV-Leuchten ist außerdem zeitaufwendig, da sowohl die o. g. Einschaltzeit zu berücksichtigen ist als auch Abkühlzeiten von ca. 10 Minuten einzuhalten sind. Anlagen, die die gesetzlichen Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit und spektralen Analyse erfüllen, sind daher entsprechend aufwendig und kostenintensiv.
Es sind zwar auch Handleuchten im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bekannt, die aber ebenfalls mit hoher Zündspannung arbeiten, die elektronisch erzeugt wird. Solche Handleuchten sind zwar sofort betriebsbereit, jedoch ist das Ausfallrisiko sehr hoch.

Aus der US 2002/0093649 A1 ist eine taschenlampenartige Leuchte mit LED's bekannt, die bis in den UV-Bereich Lichtenergie abstrahlen kann. Eine solche Leuchte kann auch in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung verwendet werden.

Die LED's sind dabei im vorderen Bereich des mit einem Betätigungsschalter versehenen Gehäuses rasterartig auf einem Träger angeordnet.

In der US 6,357,893 B1 ist eine ähnliche Leuchte angegeben, die es erlaubt, das abgestrahlte Licht zu fokussieren und in unterschiedlichen Wellenlängen abzustrahlen.

Aus der DE 203 06 789 U1 ist schließlich eine Handleuchte mit LED's bekannt geworden, bei der neben UV-Leuchtdioden als weiteres Leuchtmittel LED's verwendet werden, die Weißlicht abstrahlen, die getrennt voneinander schaltbar sind.

In der Praxis hat es sich gezeigt, dass vorhandene UV-Leuchtdioden sehr lichtschwach sind, so dass insbesondere zur Werkstoffprüfung eine hohe Zahl von UV-LED's erforderlich ist, die eng konzentriert sein sollten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Handleuchte, insbesondere zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, anzugeben, die eine hohe UV-Lichtleistung erzeugt, die einfach und flexibel zu handhaben ist, unmittelbar betriebsbereit ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung geht aus von einer Handleuchte, die ein Gehäuse mit einem Vorderteil und einem seitlichen Handgriff mit Betätigungsschalter zum Ein- und Ausschalten von im Vorderteil des Gehäuses angeordneten Leuchtmitteln enthält. Die Leuchtmittel sind dabei rasterartig in einer Ebene auf einem Träger angeordnete UV-Leuchtdioden, der im vorderen Bereich des Gehäuses aufgenommen ist.

Erfindungsgemäß weist das Gehäuse einen Gehäuseansatz auf, in dem eine Anordnung von Leuchtdioden zur Weißlichtabstrahlung aufgenommen ist, die unabhängig von der Ein- oder Ausschaltung der UV-Leuchtdioden im Vorderteil des Gehäuses schaltbar sind. Der Gehäuseansatz ist fest mit dem Gehäuse verbunden, wobei die Leuchtdioden des Gehäuseansatzes in gleicher Richtung ausgerichtet sind, wie die UV-Leuchtdioden im Vorderteil des Gehäuses. In bevorzugter Ausführungsform kann der Gehäuseansatz über ein Gelenk am Gehäuse befestigbar sein, um die Abstrahlrichtung der Weißlichtdioden unabhängig von den UV-Leuchtdioden ausrichten zu können.

Die UV-Leuchtdioden weisen vorzugsweise eine Hauptwellenlänge von 350–400 nm auf, insbesondere 380 oder 365 nm.

Durch die Erfindung ist eine Handleuchte geschaffen, die aufgrund der Verwendung von UV-Leuchtdioden nur eine geringe Verlustleistung aufweist, und daher auch bei hoher Packungsdichte der einzelnen Leuchtdioden sich verhältnismäßig gering erwärmt und damit auch eine hohe Lebensdauer aufweist. Die Ein- und Ausschaltzeiten sind zu vernachlässigen.

Vorzugsweise sind die Leuchtdioden auf einer als Träger ausgebildeten Schaltungsplatine aufgelötet, die im Vorderteil der Handleuchte oder alternativ am vorderen Ende des Gehäuses der Handleuchte befestigt ist. Die matrixförmig angeordneten Leuchtdioden können durch ein Schutzglas abgedeckt sein, das im Vorderteil des Gehäuses befestigbar ist. Das Schutzglas kann Filtereigenschaften aufweisen, um die gewünschten Wellenlängen noch stärker zu selektieren bzw. ungewünschte Sekundär-Wellenlängen auszufiltern, die u. U. gesundheitsschädlich sein könnten.

Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil der Leuchtdioden eine von den übrigen Leuchtdioden abweichende Hauptwellenlänge aufweist. Diese sind vorzugsweise selektiv ein- oder ausschaltbar, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform einerseits UV-Licht erzeugt werden kann und andererseits z. B. Weißlicht schaltbar ist, um die Beleuchtung eines Objekts mit unterschiedlichen Wellenlängen zu ermöglichen. Die unterschiedlichen Wellenlängen können auch ausschließlich im UV-Bereich liegen, um ein Werkstück bei verschiedenen Wellenlängen zu betrachten, was in einigen Fällen die Erkennbarkeit von Fehlern verbessert.

Um die Fokussierung der Leuchtdioden beeinflussen zu können, kann das Vorderteil des Gehäuses eine Halterung zur Aufnahme einer Fokussierlinse, insbesondere einer Fresnelllinse, aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Leuchtdioden, wenn sie einen sehr kleinen Lichtstrahlöffnungswinkel aufweisen, so ausgerichtet sind, dass ihre Längsachse gegenüber der Mittelachse des Gehäuses jeweils so ausgerichtet ist, dass die Gesamtheit der Leuchtdioden in einer Entfernung von 20–50 cm vor der Ebene der Anordnung der Leuchtdioden fokussiert ist. Damit lässt sich die Leuchtstärke auf einem Werkstück in einer bestimmten Entfernung konzentrieren.

Um die Leuchtstärke in einer bestimmten Entfernung über eine größere Fläche sehr gleichmäßig zu halten, kann auch vorgesehen sein, dass die jeweilige Leuchtdichte einzelner oder Gruppen von Leuchtdioden selektiv so gewählt ist, dass die Beleuchtungsstärke auf einer von der Leuchte bestrahlten Fläche über den gesamten Durchmesser der Leuchtfläche auf der Ebene im Wesentlichen homogen ist.

Um die Leuchte kühl zu halten, und insbesondere die Verletzungsgefahr der Bedienungsperson zu verringern, ist die Rückseite des Trägers vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung versehen. Diese kann ein Ventilator oder ein Konvektionskühler sein, wobei das Gehäuse vorzugsweise Luftdurchtrittsöffnungen aufweist.

Um den Betrieb der Leuchte den jeweiligen Prüfverhältnissen anpassen zu können, kann auch eine Zwei- oder Mehrstufenschaltung vorgesehen sein, um in einem ersten Betriebszustand eine volle Leistung aller Leuchtdioden einzuschalten und in anderen Betriebszuständen die Handleuchte mit verringerter Leistung zu betreiben.

Die Erfindung lässt sich vorteilhaft in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und auch im Bereich der Polizei- und Kriminaltechnik (Spurensuche) oder in der Klebetechnik verwenden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handleuchte.
Die in der Figur dargestellte Leuchte enthält ein kegelförmiges hohles Gehäuse 1, an dessen Vorderseite ein abnehmbares ringförmiges Vorderteil 3 befestigbar ist. An einer Seite des Gehäuses 1 befindet sich ein Handgriff 2, der zwei Taster 4 und 5 aufweist, über die die Leuchtmittel der Handleuchte ein- und ausschaltbar sind.
Zwischen dem Griff 2 und dem Gehäuse 1 befindet sich noch ein Gehäuseansatz 6, in dem mehrere, insbesondere acht, Leuchtdioden 7 zur Abstrahlung von Weißlicht aufgenommen sind. Der Gehäuseansatz 6 ist mit einem Schutzglas 8 abgedeckt. Die Leuchtdioden 7 strahlen in Axialrichtung des Gehäuses 1 Weißlicht ab, sobald der Taster 5 an der Rückseite des Griffs 2 betätigt wird.
Im vorderen Bereich des Gehäuses 1 ist ein Träger 11 angeordnet, der beispielsweise als Platine ausgebildet ist und im rechten Winkel zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist und auf dem rasterartig etwa 100 Leuchtdioden dicht gepackt befestigt sind. Ihre Strahlrichtung liegt in Axialrichtung des Gehäuses. Die Leuchtdioden sind UV-Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 380 nm, wodurch eine UV-Intensität von 3000–3500 μW/cm² erreicht werden kann. Dies entspricht der Risikoklasse 2, die eine UV-Intensität von weniger als 4000 μW/cm² fordert.
Auf der Rückseite des Trägers 11 ist über zwei Stützen 13 und 14 noch eine Platine 12 befestigt, die einerseits eine Kühleinrichtung, wie einen Konvektionskühler oder einen Ventilator enthalten kann, und auf der auch Stromregelschaltungen 15 für den Betrieb der Leuchtdioden vorgesehen sein können. Die Einschaltung der Leuchtdioden 10 erfolgt mittels des Tasters 4 an der Vorderseite des Griffs 2.
Zum Schutz der Leuchtdioden gegen Beschädigung von außen bzw. zur Einhaltung eines Abstandes zwischen Leuchtdiode und einem Prüfobjekt weist das Vorderteil 3 ein Schutzglas 9 auf, das auch als Wärmeschutzglas oder Filterglas für bestimmte Wellenlängen ausgebildet sein kann.
Die Zahl der Leuchtdioden hängt von der gewünschten Intensität und den zur Verfügung stehenden Leistungen der Leuchtdioden ab, um eine bestimmte Leuchtstärke auf einem Objekt erreichen zu können. Die Anordnung der Leuchtdioden kann nicht nur in einem Kreis, sondern auch in beliebigen anderen geometrischen Flächen ausgebildet sein. Es ist auch möglich, die Leuchtdioden auf einem dreidimensional geformten Träger aufzubauen, wobei die Abstrahlrichtung unterschiedlich ist. Beispielsweise kann der Träger bei entsprechender Anpassung des Gehäuses eine U-Form erhalten, wodurch eine leichtere Beleuchtung von rohr- oder stangenförmigen Werkstücken möglich ist.

1: Gehäuse
2: Griff
3: Vorderteil
4: Taster
5: Taster
6: Gehäuseansatz
7: Leuchtdioden (Weißlicht)
8: Schutzglas
9: Schutzglas
10: Leuchtdioden (UV)
11: Träger
12: Platine
13: Stütze
14: Stütze
15: Stromregelung

Claims

Handleuchte, insbesondere zur Verwendung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, mit einem Gehäuse (1) mit einem Vorderteil (3) und mit einem seitlichen Handgriff (2) mit Betätigungsschalter (4, 5) zum Ein- und Ausschalten von im vorderen Bereich (3) des Gehäuses (1) angeordneten Leuchtmitteln (7, 10), wobei die Leuchtmittel rasterartig in einer Ebene auf einem Träger (11) angeordnete UV-Leuchtdioden (10) sind, der im Vorderteil (3) des Gehäuses (1) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäuseansatz (6) aufweist, in dem eine Anordnung von Leuchtdioden (7) zur Weißlichtabstrahlung aufgenommen ist, die unabhängig von der Ein- und Ausschaltung der UV-Leuchtdioden (10) im Vorderteil des Gehäuses schaltbar sind, wobei der Gehäuseansatz (6) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und die Leuchtdioden (7) des Gehäuseansatzes in gleicher Richtung ausgerichtet sind, wie die Leuchtdioden (10) im Vorderteil des Gehäuses.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseansatz (6) über ein Gelenk am Gehäuse (1) befestigt ist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Leuchtdioden (10) eine Hauptwellenlänge von 350–400 nm aufweisen.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) eine Schaltungsplatine ist, auf der die UV-Leuchtdioden (10) aufgelötet sind.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Leuchtdioden (10) durch ein im Vorderteil (3) befestigtes Schutzglas (9) abgedeckt sind.
Handleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (9) Filtereigenschaften zur Selektion ausgewählter Wellenlängen aufweist.
Handleuchte nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der UV-Leuchtdioden (10) eine von den übrigen Leuchtdioden (10) abweichende Hauptwellenlänge aufweist.
Handleuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe von UV-Leuchtdioden (10), die eine gemeinsame Hauptwellenlänge aufweist, selektiv ein- und ausschaltbar ist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderteil (3) eine Halterung zur Aufnahme einer Fokussierlinse, insbesondere eine Fresnellinse, aufweist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Leuchtdioden (10) jeweils einen Lichtstrahl-Öffnungswinkel < 15° aufweisen und dass die Längsachsen der Leuchtdioden gegenüber der Mittelachse des Gehäuses jeweils so ausgerichtet sind, dass die Gesamtheit der UV-Leuchtdioden (10) in einer Entfernung von 20–50 cm vor der Ebene der Anordnung der Leuchtdioden fokussiert ist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Leuchtdioden (10) in einer Kreisfläche angeordnet sind.
Handleuchte nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Leuchtdichte der einzelnen UV-Leuchtdioden (10) so gewählt ist, dass die Beleuchtungsstärke auf einer von der Leuchte bestrahlten Ebene über den gesamten Durchmesser der Leuchtfläche auf der Ebene im Wesentlichen homogen ist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite des Trägers (11) mit einer Kühleinrichtung versehen ist.
Handleuchte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung ein Ventilator oder ein Konvektionskühler ist.
Handleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zweistufenschaltung vorgesehen ist, um in einem ersten Betriebszustand nur einen Teil der UV-Leuchtdioden einzuschalten oder die UV-Leuchtdioden mit verringerter Leistung zu betreiben und in einem zweiten Betriebszustand alle UV-Leuchtdioden einzuschalten oder diese mit voller Leistung zu betreiben.