DE102008019084A1 - Linear lighting device for e.g. in optical examination of laminar glass substrate, has converter device converting lights rays coming parallel from LEDs into light rays whose angular distribution is mixed in imaginary plane - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Beleuchtungseinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung linienförmige Leuchten, wie sie beispielsweise zur automatischen Prozesskontrolle verwendet werden.The This invention relates generally to the field of lighting devices. In particular, the invention relates to linear lights, as for example used for automatic process control.
Linienlichter sind spezielle Beleuchtungeinrichtungen, welche einen schmalen, langgestrecken Bereich mit hoher Intensität beleuchten. Solche Linienlichter finden Verwendung in der automatischen Prozesskontrolle, wobei ein zu prüfender Gegenstand an einer Meßanordnung vorbeigeführt wird, welche einen linienförmigen Bereich des Gegenstands ausleuchtet und mit einer Zeilenkamera erfasst.line lights are special lighting devices, which have a narrow, long range illuminate area with high intensity. Such line lights find use in automatic process control, taking a to be tested Object on a measuring arrangement past which is a linear Illuminated area of the subject and captured with a line scan camera.
Es sind Linienlichter bekannt, welche in Form einer Aneinanderreihung einer Vielzahl von Lichtquellen aufgebaut sind. Wird bei der automatischen Prozesskontrolle von der Zeilenkamera das Streulicht aufgenommen, ist die Ausleuchtung dabei ausreichend homogen. Ein Problem ergibt sich allerdings, wenn der zu prüfende Gegenstand in Reflexion vermessen oder durchleuchtet wird. In diesem Fall kann es zur Abbildung der einzelnen Lichtquellen auf der Sensor-Zeile der Kamera kommen. Wünschenswert wäre daher eine linienförmige Lichtquelle mit absolut gleichmäßiger Helligkeitsverteilung entlang der Längsrichtung. Eine solche gleichmäßige Helligkeitsverteilung kann zwar beispielsweise mit einer Fluoreszenzröhre erzielt werden, allerdings ist die Leuchtdichte von Fluoreszenzröhren nicht sehr hoch. Hohe Leuchtdichten sind wiederum wünschenswert, um gerade auch kleine und geringfügige Fehler im Material oder auf der Oberfläche des zu prüfenden Gegenstands erkennen zu können.It Line lights are known, which in the form of a juxtaposition a plurality of light sources are constructed. Used in automatic process control the stray light is received by the line scan camera, the illumination is while sufficiently homogeneous. A problem arises, however, if the one to be tested Measure object in reflection or be illuminated. In this Case it may be to picture the individual light sources on the sensor line come to the camera. Desirable would be therefore a line-shaped Light source with absolutely uniform brightness distribution along the longitudinal direction. Such a uniform brightness distribution Although, for example, can be achieved with a fluorescent tube, however the luminance of fluorescent tubes is not very high. Height Luminances are in turn desirable to especially small and minor Defects in the material or on the surface of the object to be inspected to be able to recognize.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine linienförmige Lichtquelle bereitzustellen, die eine hohe Leuchtdichte mit einer hohen Homogenität der Leuchtdichte entlang der Längsrichtung der Lichtquelle vereint. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.Of the The invention is therefore based on the object, a linear light source to provide a high luminance with a high homogeneity of luminance along the longitudinal direction united the light source. The solution This object is achieved by the subject matter of the independent claims. advantageous Embodiments and further developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
Demgemäß sieht die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl von nebeneinander auf einem ebenen Träger entlang einer Linie in einer oder mehreren Reihen angeordneten Leuchtdioden vor, wobei in einem Abstand zu den Leuchtdioden eine sich entlang der Linie erstreckende und entlang dieser Linie langgestreckte Konvertereinrichtung vorgesehen ist, welche parallel von den Leuchtdioden ausgehenden Lichtstrahlen durch eine Vielzahl von lichtablenkenden oder fluoreszierenden Elementen zumindest in der gedachten Ebene, welche sich entlang der Linie und senkrecht zum Träger erstreckt, in Lichtstrahlen konvertiert, deren Winkelverteilung in dieser Ebene durchmischt ist. Dabei variiert bei lichtablenkenden Elementen die Ablenkung mit dem Auftreffort. Als lichtablenkende Elemente kommen insbesondere streuende, brechende oder diffraktive Elemente in Betracht. Streuende und/oder brechende ablenkende Elemente können insbesondere diffraktiv wirkende Strukturen, sowie über die Konvertereinrichtung verteilte Linsen oder Prismen sein. Auch streuende Partikel können eingesetzt werden. Letztere sind zwar einfach zu realisieren, allerdings kommt es bei Streuung an Partikeln auch zu einer Rückstreuung in Richtung auf die Leuchtdioden, was nachteilig für die Intensität ist.Accordingly, see the invention a lighting device with a variety of next to each other on a flat support along a line in one or more rows arranged light emitting diodes, wherein at a distance to the light emitting diodes one along the line extending and elongated along this line converter device is provided, which emanate parallel from the LEDs Light rays through a plurality of light-deflecting or fluorescent elements at least in the imaginary plane, which is along the line and extends perpendicular to the carrier, converted into light rays whose angular distribution in this plane is mixed. In the case of light-deflecting elements, this varies Distraction with the place of impact. As light-deflecting elements come in particular scattering, refractive or diffractive elements into consideration. In particular, scattering and / or refractive deflecting elements can be used diffractive structures, as well as the converter device be distributed lenses or prisms. Also scattering particles can be used become. The latter are easy to realize, but come it also scatters to particles in a backscatter towards the LEDs, which is detrimental to the intensity.
Vorzugsweise ist die Variation der Lichtablenkung in Längsrichtung von der Periode der Leuchtdioden-Anordnung entkoppelt, so daß eine quasi-zufällige Ablenkung in Längsrichtung erzielt wird. Damit wird eine direkte Sichtbarkeit der einzelnen Leuchtdioden bei Betrachtung mit einer Kamera vermieden.Preferably is the variation of the light deflection in the longitudinal direction of the period the LED array decoupled, so that a quasi-random deflection longitudinal is achieved. This becomes a direct visibility of the individual LEDs are avoided when viewed with a camera.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Konvertereinrichtung eine Diffusorfolie oder Diffusorplatte mit Strukturen, welche das Licht in der Ebene, welche sich entlang der Linie und senkrecht zum Träger erstreckt, streut und in der Ebene senkrecht dazu die Winkelverteilung im wesentlichen unverändert lässt. Um eine derartige Wirkung zu erzielen, können insbesondere diffraktiv oder refraktiv wirkende langgestreckte Elemente der Folie vorgesehen werden, die sich senkrecht zur Längsrichtung der Beleuchtungseinrichtung, beziehungsweise senkrecht zur Linie, entlang der die Leuchtdioden aneinandergereiht sind, erstrecken. Die Folie ist vorzugsweise fein- oder mikrostrukturiert, um die Lichtablenkung zu erreichen.According to one preferred embodiment of In the invention, the converter device comprises a diffuser film or Diffuser plate with structures showing the light in the plane, which extends along the line and perpendicular to the carrier, scatters and in the plane perpendicular to the angular distribution is substantially unchanged. Around To achieve such an effect, in particular diffractive or provided refractive effect elongated elements of the film Be perpendicular to the longitudinal direction the illumination device, or perpendicular to the line, along which the light emitting diodes are lined up extend. The Film is preferably fine or microstructured to the light deflection to reach.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Konvertereinrichtung eine Hologrammfolie als Diffusorfolie. Dies stellt eine besonders einfache, kostengünstige und auch platzsparende Möglichkeit dar, eine Diffusorfolie zu realisieren.According to one preferred embodiment of the invention comprises the converter device a hologram foil as diffuser foil. This is a special simple, inexpensive and also space-saving option to realize a diffuser film.
Im Falle einer durch Fluoreszenz wirkenden Konvertereinrichtung sieht die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl von nebeneinander auf einem ebenen Träger entlang einer Linie in einer oder mehreren Reihen angeordneten, blau oder ultraviolett emittierenden Leuchtdioden vor. Es ist ein sich entlang der Linie erstreckender zweiter Träger als Konvertereinrichtung vorgesehen, welcher einen Fluoreszenzfarbstoff, beispielsweise in Form von fluoreszierenden Partikeln und/oder in einer fluoreszierenden Schicht trägt, der unter Einwirkung des Lichts der blau oder ultraviolett emittierenden Leuchtdioden Licht längerer Wellenlängen abgibt, so daß Licht mit einer von der Farbe der Leuchtdioden abweichenden Farbe erzeugt wird, wobei der Fluoreszenzfarbstoff entlang der Längsrichtung des Trägers über die Leuchtdioden hinweg durchgehend homogen verteilt ist. Der Fluoreszenzfarbstoff, beziehungsweise dessen Partikel oder Moleküle, welche die Vielzahl von fluoreszierenden Elementen darstellen, ist in einem Abstand von der Oberfläche der Leuchtdioden angeordnet, so daß insbesondere im Übergangsbereich zwischen zwei Leuchtdioden, vorzugsweise auch mittig über einer Leuchtdiode der Fluoreszenzfarbstoff gleichzeitig durch das Licht wenigstens zweier, vorzugsweise mehrerer Leuchtdioden angeregt wird. Damit wird entlang der Längsrichtung eine im wesentlichen homogene Leuchtdichte des Lichts der Leuchtdioden am Ort des Fluoreszenzfarbstoffes erreicht.In the case of a fluorescence acting converter device, the invention provides a lighting device with a plurality of side by side on a flat support along a line arranged in one or more rows, blue or ultraviolet emitting light emitting diodes. A second carrier extending along the line is provided as the converter device which carries a fluorescent dye, for example in the form of fluorescent particles and / or in a fluorescent layer which emits light of longer wavelengths under the action of the light of the blue or ultraviolet emitting light emitting diodes that light off with one of the color of the LEDs color is produced, wherein the fluorescent dye along the longitudinal direction of the carrier across the light emitting diodes away throughout is homogeneously distributed. The fluorescent dye, or its particles or molecules, which represent the plurality of fluorescent elements, is arranged at a distance from the surface of the light emitting diodes, so that in particular in the transition region between two light emitting diodes, preferably also centrally above a light emitting diode of the fluorescent dye at least by the light two, preferably several light-emitting diodes is excited. Thus, a substantially homogeneous luminance of the light of the light-emitting diodes is achieved at the location of the fluorescent dye along the longitudinal direction.
Auf diese Weise wird mit diskreten Leuchtdioden, deren Leuchtflächen beabstandet sind, beziehungsweise zwischen denen sich nicht leuchtende Lücken befinden, eine homogen leuchtende linienförmige Lichtquelle geschaffen. Die Linie muss nicht unbedingt geradlinig verlaufen. Je nach Anwendungsfall können auch gekrümmte oder abschnittsweise gerade verlaufende, homogen leuchtende linien- oder streifenförmige Beleuchtungen mit der Erfindung geschaffen werden.On This is done with discrete LEDs, their luminous surfaces spaced are or between which there are non-luminous gaps, a homogeneous luminous line-shaped Light source created. The line does not necessarily have to be straightforward run. Depending on the application can also be curved or sections of straight, homogeneously luminous line or strip Illuminations are provided with the invention.
Durch diese Ausführungsform der Erfindung ergibt sich ein Intensitätsvorteil gegenüber einer Anordnung mit weissen Leuchtdioden und einer davor angeordneten Streuscheibe. Wird eine Streuscheibe verwendet, so würde etwa der Blauanteil des Primärlichts zweimal gestreut, einmal nämlich am Phosphor und dann zusätzlich an Streuscheibe. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind daher auch alle vor den Leuchtflächen der Leuchtdioden angeordneten lichttransmittierenden Elemente bis gegebenenfalls auf den FLuoreszenzfarbstoff klar transparent, so dass außer gegebenenfalls am Fluoreszenzfarbstoff eine zusätzliche Lichtstreuung vermieden wird.By this embodiment The invention results in an intensity advantage over one Arrangement with white LEDs and arranged in front of it Lens. If a lens is used, it would be about the blue portion of the primary light twice, once on the phosphor and then in addition on diffuser. According to a preferred Design are therefore all in front of the illuminated areas of the Light-emitting diodes arranged light-transmitting elements to optionally on the fluorescent dye clear transparent, so except where appropriate on the fluorescent dye an additional Light scattering is avoided.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird mit der Beleuchtungseinrichtung eine Weisslichtquelle geschaffen. Dabei erzeugt der geeignet gewählte und vom Primärlicht der Leuchtdioden angeregte Fluoreszenzfarbstoff zusammen mit dem Licht der Leuchtdioden weisses Licht. Beispielsweise können dazu blaue Leuchtdioden mit gelb emittierenden Fluoreszenzfarbstoffen, wie Cer-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat kombiniert werden.In Particularly preferred embodiment of the invention is with the illumination device created a white light source. The suitably selected and generates from the primary light the light-emitting diode excited fluorescent dye together with the Light of the LEDs white light. For example, you can do that blue light emitting diodes with yellow emitting fluorescent dyes, such as cerium-doped yttrium-aluminum garnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Träger eine Folie, welche den Fluoreszenzfarbstoff trägt oder in welcher der Fluoreszenzfarbstoff eingebettet ist, wobei die Folie in einem Abstand zur Oberfläche der Leuchtdioden angeordnet ist. Durch den Abstand der Folie, beziehungsweise des Fluoreszenzfarbstoffes wird erreicht, daß insbesondere im Bereich der Lücken zwischen den Leuchtflächen der Leuchtdioden eine Anregung des Farbstoffs und damit eine möglichst homogene Leuchdichte erreicht wird.According to one embodiment According to the invention, the second carrier comprises a foil which comprises the Carries fluorescent dye or in which the fluorescent dye is embedded, wherein the film is arranged at a distance from the surface of the light-emitting diodes is. By the distance of the film, or the fluorescent dye is achieved in particular in the area of gaps between the illuminated areas the LEDs an excitation of the dye and thus a possible homogeneous luminous density is achieved.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung werden die Leuchtdioden auf dem Träger in einer Kunststoffmasse mit dem Fluoreszenzfarbstoff vergossen. Diese Ausführungsform ist besonders einfach zu realisieren. Insbesondere können die Leuchtdioden mit Silikon vergossen werden, so daß das Silikon den zweiten Träger für den Fluoreszenzfarbstoff bildet.According to one more embodiment According to the invention, the light-emitting diodes on the carrier are in a plastic compound potted with the fluorescent dye. This embodiment is very easy to realize. In particular, the light-emitting diodes with silicon so that the silicone is the second carrier for the fluorescent dye forms.
Für viele Anwendungen, insbesondere für Prüfzwecke ist es zweckmäßig, wenn der ausgeleuchtete Bereich auf einem Substrat, wie etwa einem Prüfkörper möglichst schmal ist. Je nach Aufbau der Prüfanordnung ist jedoch ein gewisser Abstand der Beleuchtungseinrichtung zum Prüfkörper erforderlich. Um bei einer beabstandeten Beleuchtungseinrichtung einen schmalen ausgeleuchteten Bereich zu erzielen, kann ein als Kondensor wirkendes zylindrisch fokussierendes Element, beziehungsweise zylindrisch fokussierendes Linsenelement angeordnet werden. Mit einem zylindrisch fokussierenden Element ist insbesondere ein Element bezeichnet, welches in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung der linienförmigen Leuchtfläche fokussiert. Um eine gute Fokussierung und Sammeleffizienz zu erzielen, kann dazu vor dem Träger ein zylindrisch fokussierendes Element in einem Abstand von der Konvertereinrichtung, beziehungsweise vom Fluoreszenzfarbstoff oder den ablenkenden, wie etwa streuenden oder brechenden Elementen angeordnet werden. Das Element fokussiert dabei in der Ebene senktrecht zur Linie, entlang welcher die Leuchtdioden angeordnet sind, fokussiert. Wird ein Fluoreszenzfarbstoff in der Konvertereinrichtung eingesetzt, so stellt die Konvertereinrichtung selbst eine Lichtquelle dar. In diesem Fall bietet es sich an, die Breite des zylindrisch fokussierendes Elements senkrecht zur Längsrichtung der linienförmigen Beleuchtungseinrichtung größer zu wählen, als die Breite des in Aufsicht betrachteten Streifens mit Fluoreszenzfarbstoff.For many Applications, in particular for testing purposes it is useful if the illuminated area on a substrate, such as a specimen as possible narrow. However, depending on the structure of the test arrangement is a certain Distance of the illumination device to the specimen required. To be at a spaced lighting device a narrow illuminated To achieve range, acting as a condenser cylindrical focusing element, or cylindrically focusing Lens element can be arranged. With a cylindrically focusing Element is in particular an element referred to, which in the Direction perpendicular to the longitudinal direction the linear light area focused. To achieve a good focus and collection efficiency, can do so in front of the wearer a cylindrically focusing element at a distance from the Converter device, or from the fluorescent dye or the distracting, such as scattering or refractive elements arranged become. The element focuses in the plane perpendicular to the line, along which the light emitting diodes are arranged focused. Becomes a fluorescent dye is used in the converter device, Thus, the converter device itself is a light source. In this case, it makes sense to choose the width of the cylindrically focusing Elements perpendicular to the longitudinal direction the linear Lighting device to choose larger than the width of the fluorescent dye strip viewed in plan.
Das Linsenelement kann eine refraktiv wirkende Zylinderlinse, eine Fresnellinse oder eine Hologrammfolie umfassen. Eine Fresnellinse und ganz besonders auch eine Hologrammfolie ermöglicht einen sehr flachen und einfachen Aufbau der Anordnung.The Lens element may be a refractive cylindrical lens, a Fresnel lens or a hologram foil. A Fresnel lens and very special also a hologram foil allows a very flat and simple structure of the arrangement.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger eine Platine oder Leiterplatte, wobei die Vielzahl von Leuchtdioden in Chip-on-Board Technologie auf der Leiterplatte montiert sind.In preferred embodiment of the invention, the carrier is a Circuit board or printed circuit board, wherein the plurality of light-emitting diodes in Chip-on-board technology is mounted on the circuit board.
Bei der sonst in der Mikroelektronik eingesetzten Chip-on-Board-Technologie („Chip auf der Platte„) werden die ungehäusten Halbleiter-Elemente, erfindungsgemäß also insbesondere ungehäuste Leuchtdioden direkt auf die Leiterplatte geklebt. Der elektrische Anschluss an die Leiterplatte kann vorzugsweise durch Drahtbonden erfolgen. Der Schritt des Bestückens und Klebens solcher Bauteile auf den Träger wird als Chipbonden bezeichnet. Anschließend erfolgt das Drahtbonden. Dabei werden Drähte zwischen den Anschlussstellen der Leuchtdioden und korrespondierenden Anschlussstellen auf dem Träger gelegt und mit den Anschlussstellen verbunden. Zum Verbinden der Drähte kann dabei Thermokompressionsbonden, Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden und Ultraschall-Wedge-Wedge-Bonden eingesetzt werden. Beim Thermokompressionsbonden und Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden wird üblicherweise Golddraht verwendet. Das Ultraschall-Wedge-Wedge-Bonden wird oft mit Aluminium bzw. Aluminium-Silizium-Draht (AlSi1) durchgeführt.In the otherwise used in microelectronics chip-on-board technology ("chip on the Plate ") are the unhoused semiconductor elements, according to the invention thus in particular unencapsulated light-emitting diodes glued directly to the circuit board. The electrical connection to the circuit board can preferably be done by wire bonding. The step of mounting and bonding such components to the carrier is referred to as chip bonding. Subsequently, the wire bonding takes place. In this case, wires are placed between the connection points of the LEDs and corresponding connection points on the support and connected to the connection points. Thermo-compression bonding, Thermosonic ball wedge bonding and ultrasonic wedge-wedge bonding can be used to connect the wires. Thermo-compression bonding and Thermosonic ball wedge bonding typically use gold wire. Ultrasonic wedge-wedge bonding is often performed with aluminum or aluminum-silicon wire (AlSi1).
Als Träger für die Chip-on-Board-Technik eignen sich insbesondere Metallsubstrat-Leiterplatten, Keramik-Träger, Flexprint-Träger.When carrier for the Chip-on-board technology is particularly suitable for metal substrate printed circuit boards, Ceramic carrier, Flex print carrier.
Schließlich kann zur Verkapselung ein Chip-Verguss eingesetzt werden. Dabei werden die kontaktierten Chips in eine transparente Kunststoffmasse eingegossen. Hier bietet es sich für den Zweck der Erfindung auch an, eine Kunststoffmasse einzusetzen, in welche der Fluoreszenzfarbstoff eingelagert ist. Besonders ist hierbei auch an das bereits oben erwähnte Silikon als Vergussmasse gedacht.Finally, can be used for encapsulation, a chip-casting. It will be the contacted chips are poured into a transparent plastic compound. Here it is suitable for the purpose of the invention also to use a plastic compound, in which the fluorescent dye is incorporated. Especially is in this case also to the above-mentioned silicone as potting compound thought.
Die Chip-on-Board-Technik ermöglicht neben einer kostengünstigen Fertigung auch eine sehr effektive Kühlung, da die einzelnen Halbleiterelemente direkt mit einem größeren Träger verbunden sind, so dass sich die Wärme schnell auf einer größeren Fläche verteilen kann. Auch sind mit der Chip-on-Board-Technik geringere Übergangswiderstände verbunden, da sich die Anzahl der Kontaktstellen reduziert.The Chip-on-board technology allows in addition to a cost-effective Manufacturing also a very effective cooling, since the individual semiconductor elements directly connected to a larger carrier are, so the heat distribute quickly over a larger area can. Also, lower contact resistance is associated with the chip-on-board technology, because the number of contact points is reduced.
Noch ein besonderer Vorteil liegt darin, daß die einzelnen Leuchtdioden sehr dicht aneinandergereiht werden können. Damit können die Zwischenräume zwischen den Leuchtdioden sehr klein gehalten werden.Yet a particular advantage is that the individual LEDs can be strung together very tightly. So that can interspaces be kept very small between the LEDs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Leuchtdioden in Form von SMD-Bausteinen (SMD = „Surface Mount Device„) nebeneinander in einer oder mehreren Reihen auf einer Leiterplatte als Träger aufgelötet. Auch mit SMD-Bausteinen kann eine sehr dichte Aneinanderreihung der Leuchtdioden erzielt werden.According to one another embodiment The invention LEDs are in the form of SMD components (SMD = "Surface Mount Device ") next to each other soldered in one or more rows on a circuit board as a carrier. Also with SMD components can achieve a very tight juxtaposition of the LEDs become.
Hinsichtlich des Abstands des Fluoreszenzfarbstoffs zu den Leuchtflächen der Leuchtdioden ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Konverterelement, insbesondere die lichtablenkenden oder fluoreszierenden Elemente in einem Abstand von der Leuchtfläche der Leuchtdioden angeordnet ist, welcher zumindest halb so groß, vorzugsweise zumindest so groß wie die Breite des Zwischenraum zwischen den Leuchtflächen benachbarter Leuchtdioden ist. Ist der Fluoreszenzfarbstoff räumlich entlang der Abstrahlrichtung senkrecht zu den Leuchtflächen der Leuchtdioden verteilt, so kann in diesem Fall der Schwerpunkt oder Mittelpunkt dieser Verteilung oberhalb der Leuchtfläche mindestens die oben genannten Abstände aufweisen.Regarding the distance of the fluorescent dye to the luminous surfaces of the Light-emitting diodes is provided in development of the invention that the converter element, in particular the light-deflecting or fluorescent Elements arranged at a distance from the luminous surface of the LEDs which is at least half as large, preferably at least so as big as the width of the space between the luminous surfaces adjacent Is light-emitting diodes. Is the fluorescent dye spatially along the emission direction perpendicular to the illuminated areas the light-emitting diodes distributed, so can in this case the focus or center of this distribution above the luminous area at least the above distances exhibit.
Weiterhin ist es für die Lichteffizienz und einen kompakten Aufbau aber günstig, wenn der Abstand ablenkenden Elemente kleiner als der sechzehnfache, vorzugsweise kleiner als der achtfache Mittenabstand benachbarter Leuchtdioden ist.Farther is it for the light efficiency and a compact construction but favorable if the distance deflecting elements smaller than sixteen times, preferably less than eight times the center distance of adjacent ones Is light-emitting diodes.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind außerdem sich seitlich entlang der aneinandergereihten Leuchtdioden erstreckende, vorzugsweise unterhalb des Fluoreszenzfarbstoffs angeordnete Reflektorelemente vorgesehen. Diese Reflektorelemente führen nicht nur zu einer verbesserten Effizienz, auch wird durch die Umlenkung von Lichtstrahlen an den Reflektorelementen eine weiter verbesserte Mischung des Lichts erzielt. Werden Reflektorelemente verwendet, so kann der Fluoreszenzfarbstoff weiter entfernt von den Leuchtflächen angeordnet werden, ohne dass sich ein wesentlicher Lichtverlust ergibt. Dann kann der Fluoreszenzfarbstoff oder der Schwerpunkt von dessen räumlicher Verteilung oberhalb der Leuchtflächen auch mindestens um einen Abstand von den Leuchtflächen beabstandet werden, welcher der Breite der Leuchtflächen der Leuchtdioden entlang der Längsrichtung oder sogar zumindest dem Abstand der zueinanderweisenden Kanten von Leuchtflächen übernächster Nachbarn von Leuchtdioden entspricht. Bei solchen Abständen wird selbst bei einem Ausfall einzelner Leuchtdioden die Homogenität der Lichtintensität entlang der Längsrichtung nur wenig beeinflusst.According to one Further development of the invention are also laterally along the juxtaposed LEDs extending, preferably below provided the fluorescent dye arranged reflector elements. These reflector elements lead Not only to improved efficiency, but also by the diversion of light rays at the reflector elements a further improved Mixture of light achieved. If reflector elements are used, Thus, the fluorescent dye can be arranged further away from the luminous surfaces be without causing a significant loss of light. Then For example, the fluorescent dye or the center of gravity of the latter may be spatial Distribution above the illuminated areas be spaced at least a distance from the luminous surfaces, which the width of the illuminated areas the LEDs along the longitudinal direction or even at least the distance of the facing edges of illuminated areas next neighbors of LEDs corresponds. At such intervals, even at one Failure of individual LEDs along the homogeneity of the light intensity along the longitudinal direction only slightly influenced.
Als Anwendung ist eine Prüfvorrichtung zur optischen Prüfung von Substraten, insbesondere flächigen Substraten vorgesehen, welche eine Zeilenkamera und eine Beleuchtungseinrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, vorgesehen. Dabei sind die Beleuchtungseinrichtung und die Sensorzeile der Kamera so in Bezug auf ein gehaltertes oder geführtes Substrat angeordnet, dass von der Oberfläche reflektiertes Licht der Beleuchtungseinrichtung oder durch das Substrat transmittiertes Licht, insbesondere ohne Streuung, auf die Kamerazeile fällt. Im Allgemeinen ist es dabei sinnvoll, wenn die Längsrichtung der Beleuchtungseinrichtung und die Längsrichtung der Zeilenkamera parallel verlaufen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erzielen. Dies gilt insbesondere, wenn planparallele Substrate, oder Substrate mit ebener Oberfläche zu prüfen sind.As an application, a test apparatus for optical testing of substrates, in particular planar substrates is provided which a line scan camera and a lighting device, as described above, is provided. In this case, the illumination device and the sensor line of the camera are arranged with respect to a supported or guided substrate, that light reflected by the surface of the illumination device or transmitted through the substrate light, in particular without scattering, falls on the camera line. In general, it makes sense if the longitudinal direction of the illumination device and the longitudinal direction of the line scan camera are parallel in order to achieve a uniform illumination. This applies to special, if plan-parallel substrates, or substrates with a flat surface are to be examined.
Um zu vermeiden, daß aufgrund des Primärlichts der Leuchtdioden nach wie vor die einzelnen Leuchtdioden sichtbar bleiben und die Messung beeinflussen, kann die Messanordnung der Prüfvorrichtung das Primärlicht der Leuchtdioden auch ausfiltern. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist, bereits eine Kamerazeile einzusetzen, die unempfindlich auf das Primärlicht der Leuchtdioden ist. Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn ultraviolett-emittierende Leuchtdioden eingesetzt werden und die Kamerazeile nur im sichtbaren Spektralbereich empfindlich ist. Auch kann ein Filter eingesetzt werden, welcher das kurzwelligere Primärlicht ausfiltert.Around to avoid that due of the primary light the LEDs still visible the individual LEDs and affect the measurement, the measuring arrangement of the Tester the primary light the light-emitting diodes also filter out. This can be done in different ways happen. A possibility is already using a camera line that insensitive to the primary light the light-emitting diodes is. This is for example given if ultraviolet-emitting light emitting diodes are used and the Camera line is sensitive only in the visible spectral range. Also a filter can be used which filters out the shorter-wave primary light.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ist in Weiterbildung der Erfindung ausgebildet zum Erkennen von Fehlern in oder auf Folien, wie insbesondere Stippen oder Blasen in Folien, in oder auf Beschichtungen, wie insbesondere in Lacken, in oder auf Glasscheiben, wie insbesondere Blasen im Glas oder Kratzer auf der Glasoberfläche.The Inventive test device is formed in development of the invention for detecting Defects in or on slides, such as specks or bubbles in films, in or on coatings, in particular in paints, in or on glass panes, such as in particular bubbles in the glass or scratches on the glass surface.
Auch für andere Einsatzzwecke lässt sich eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung verwenden. Allgemein ist an Anwendungen im Bereich von Machine-Vision gedacht, unter den auch die vorstehen beschriebene Prüfvorrichtung fällt. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Scanner zur digitalen Erfassung der Struktur der Substrate.Also for others Purpose leaves to use a lighting device according to the invention. In general, applications in the area of machine vision are intended, under which also the above-described test apparatus falls. Another one Field of application are scanners for digital acquisition of the structure the substrates.
Ebenfalls kann die Beleuchtungseinrichtung aber auch als Hintergrundbeleuchtung eingesetzt werden. Gedacht ist hierbei insbesondere an Hintergrundbeleuchtungen für Displays, wie etwa Flüssigkristallanzeigen. Da die Leuchtdioden sehr energieeffizient sind, eignet sich die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besonders auch als Hintergrundbeleuchtung für Displays portabler Vorrichtungen. Solche portablen Vorrichtungen können Laptops, PDAs, Mobiltelefone oder auch GPS-Empfänger sein.Also but the lighting device can also be used as a backlight be used. This is especially intended for backlighting for displays, such as liquid crystal displays. Since the LEDs are very energy efficient, the Lighting device according to the invention especially as a backlight for portable device displays. Such portable devices can Laptops, PDAs, mobile phones or GPS receivers.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen auf gleiche oder entsprechende Teile.The Invention will be described below by means of embodiments and below Reference to the accompanying drawings explained in more detail. there Reference numerals in the drawings refer to the same or corresponding parts.
Es zeigen:It demonstrate:
Seitlich
neben den Leuchtdioden
Gemäß noch einer
Variante des in
Die
Folie
Aufgrund
des Abstands der Folie, beziehungsweise des Fluoreszenzfarbstoffs
zu den Leuchtflächen
der Leuchtdioden
Vorzugsweise
wird der Fluoreszenzfarbstoff so gewählt, daß eine weiß leuchtende Lichtquelle geschaffen
wird. Geeignet ist unter anderem Cer-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat
in Verbindung mit blau emittierenden Leuchtdioden
In
Im
Unterschied zu der in
Bei
der in
Wesentlich
kritischer ist dies jedoch bei Konfigurationen, wie sie nachfolgend
beispielhaft anhand der
In
Mit
einer solchen Anordnung lassen sich Fehler im oder auf dem Substrat
erkennen, welche mit der Auflicht-Konfiguration gemäß
Ein
besonders geeignetes Anwendungsfeld der in
Anders
als bei der in
Auch
diese Anordnung ist geeignet, um beispielsweise leichte Verformungen
auf den Seiten
Auch
die Reflexionsanordnung gemäß
Zwar ist bei der Dunkelfeld-Anordnung eine Sichtbarkeit einzelner Leuchtdioden wie gesagt weniger kritisch, allerdings kann mit den oben genannten Vorteilen auch eine Umschaltung zwischen einer Hell- und Dunkelfeldanordnung vorgesehen werden, ohne dass verschiedene Lichtquellen benötigt werden.Though is in the dark field arrangement, a visibility of individual LEDs as I said less critical, however, with the above advantages also a switch between a light and dark field arrangement be provided without the need for different light sources.
Die
Umschaltung kann insbesondere durch Bewegung zumindest einer der
Komponenten Kamera, Beleuchtungseinrichtung, Substrat und/oder durch
Einschaltung eines Umlenkelements für das Licht erfolgen. Beispielsweise
kann die Kamera
Um
bei den Prüfvorrichtungen
Das
in
Der
Zwischenraum zwischen der Folie
Anstelle
der sphärisch
oder asphärisch
gekrümmten
Zylinderlinse
In
Die
Beleuchtungseinrichtung
Als Basis ist ein Kühlkörper
The base is a heat sink
Die
Kühlleistung
kann durch zusätzliche
Gebläsekörper
Die
Leuchtdioden
Allgemein
kann die Länge
der linienförmigen Anordnung
der Leuchtdioden ohne Beschränkung auf
das in
Wie
in den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können wiederum
blaue Leuchtdioden eingesetzt werden. Die Leuchtdioden
In einem Abstand zu den Leuchtdioden, beziehungsweise zu deren Leuchtflächen ist ein Konverterelement angeordnet. Gemäß einem Beispiel beträgt der Abstand des Konverterelements kleiner als 1 cm und der Mittenabstand zwischen den Leuchtdioden kleiner als 0,5 cm.In a distance from the LEDs, or to their luminous surfaces arranged a converter element. According to one example, the distance is of the converter element is less than 1 cm and the center distance between the light emitting diodes smaller than 0.5 cm.
Dementsprechend ist der Abstand des Konverterelements kleiner als der sechzenfache, insbesondere auch kleiner als der achtfache Mittenabstand der Leuchtdioden. Um eine gute Diffusor-Wirkung zu erreichen, wird der Abstand aber vorzugsweise zumindest halb so groß, vorzugsweise zumindest so groß wie die Breite des Zwischenraums zwischen den Leuchtflächen benachbarter Leuchtdioden gewählt.Accordingly, the distance of the converter element is less than six times, esp especially smaller than eight times the center distance of the LEDs. In order to achieve a good diffuser effect, however, the distance is preferably selected to be at least half as large, preferably at least as great as the width of the gap between the luminous surfaces of adjacent light-emitting diodes.
Bei
dem in
Die
Hologrammfolie
Über der
Folie ist die Linse
Vorzugsweise
ist die Linse
Die
Linse
Wie
bei dem in
Neben einer Verwendung in Maschine-vision Anwendungen, etwa zur Inspektion von Glassubstraten eignet sich die Beleuchtungseinrichtung auch zum Scannen von Bahnenwaren (Papierfolien, Tapeten, etc.).Next a use in machine-vision applications, such as for inspection of glass substrates, the lighting device is also suitable for Scanning of sheet goods (paper foils, wallpaper, etc.).
Durch die kleinen Abstände der LED-Chips und durch Verwendung der Chip-on-Board-Technologie, in Verbindung mit der in Längsrichtung aufweitenden Folie wird erreicht, dass mit der Kamera direkt in die Beleuchtung hineingeschaut werden kann, ohne dass einzelne Leuchtdioden aufgelöst werden.By the small distances the LED chips and by using the chip-on-board technology, in conjunction with the longitudinal direction expanding film is achieved with the camera directly in the lighting can be looked inside without having individual light emitting diodes disbanded become.
Allgemein
kann über
den Abstand der Linse
Es
ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die
vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern
vielmehr in vielfältiger
Weise im Rahmen des Gegenstands der Ansprüche geändert werden kann. Insbesondere
können
die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele
auch miteinander kombiniert werden. So kann bei dem in
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