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Diese Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Prioritätspatentanmeldung
JP 2013-156010 eingereicht am 26. Juli 2013 in Anspruch, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingebunden wird.
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HINTERGRUND
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Festkörperleuchtsystem und ein Bewitterungsprüfgerät, wobei jedes einen Lichtquellenabschnitt mit Festkörperleuchtelementen aufweist.
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Ein Bewitterungsprüfgerät ist ein Apparat, der von einer Lichtquelle (einer künstlichen Lichtquelle) abgestrahltes Licht als Ersatz der Sonne auf diverse Proben unter fördernden Umgebungsbedingungen (unter beschleunigenden Prüfbedingungen) anwendet, um dadurch eine Größe, wie zum Beispiel einen Grad der Abnutzung dieser Proben (z. B. Materialien), zu beurteilen oder zu bestimmen (z. B. eine Bewitterungsprüfung auszuführen). Beispielsweise wird auf die
japanischen Patente 3945784 ,
3924592 und
3195078 Bezug genommen.
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Im Allgemeinen wird ein typisches Bewitterungsprüfgerät mit einer Xenongasentladungslampe, einer Sonnen-Kohlenstoffbogenlampe, einer Ultraviolett-Kohlenstoffbogenlampe, einer Metallhalogenidlampe, einer Fluoreszenzlampe oder dergleichen als Lichtquelle innerhalb eines Prüfbehälters ausgestattet, in dem Faktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit einstellbar sind. Außerdem sind solche Bewitterungsprüfgeräte mit einem ringförmigen Probeeinspannrahmen ausgestattet, der um die Lichtquelle rotiert und die Proben sind an dem Probeeinspannrahmen befestigt, wobei eine Prüfung, die zwischen einigen zehn Stunden und einigen eintausend Stunden andauern kann, kontinuierlich unter den oben beschriebenen fördernden Umgebungsbedingungen durchgeführt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Im Allgemeinen besteht ein Bedarf zur Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit auf dem Gebiet der Bewitterungsprüfgeräte. Eine solche Nachfrage trifft auch für andere Vorrichtungen und Systeme als die Bewitterungsprüfgeräte zu. Es ist daher erwünscht, eine Technik vorzuschlagen, die die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit ermöglicht.
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Es ist gewünscht ein Bewitterungsprüfgerät und ein Festkörperleuchtsystem bereitzustellen, dass jeweils im Stande ist, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
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Ein Bewitterungsprüfgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: einen Lichtquellenabschnitt, der eine Vielzahl von Festkörperleuchtelementen aufweist, in dem die Festkörperleuchtelemente sich in der Art voneinander unterscheiden und geeignet sind Lichtstrahlen zu emittieren, die jeweils voneinander unterschiedliche Wellenlängenbereiche haben; einen Lichtempfänger, der geeignet ist, die von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlten Lichtstrahlen für jede der Wellenlängenbereiche individuell zu empfangen; und eine Steuerung, die die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente basierend auf aus dem Lichtempfänger abgeleiteten empfangenen Lichtmengen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell steuert, und daher die Bestrahlungsstärke auf einer Probenoberfläche für jeden der Wellenlängenbereiche steuert und so ein Ausführen einer beschleunigten Prüfung einer Probe ermöglicht.
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Ein Festkörperleuchtsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: einen Lichtquellenabschnitt, der eine Vielzahl von Festkörperleuchtelementen aufweist, in dem die Festkörperleuchtelemente sich in der Art voneinander unterscheiden und geeignet sind Lichtstrahlen zu emittieren, die jeweils voneinander unterschiedliche Wellenlängenbereiche haben; einen Lichtempfänger, der geeignet ist, die von den Lichtquellenabschnitten abgestrahlten Lichtstrahlen für jede der Wellenlängenbereiche individuell zu empfangen; und eine Steuerung, die die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente basierend auf aus dem Lichtempfänger abgeleiteten empfangenen Lichtmengen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell steuert, und daher die Bestrahlungsstärke auf einer Probenoberfläche für jeden der Wellenlängenbereiche steuert und so ein Ausführen einer beschleunigten Prüfung einer Probe ermöglicht. Das Festkörperleuchtsystem wird in einem Bewitterungsprüfgerät eingesetzt.
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Die Begriffe ”Bestrahlungsstärke” und ”Strahlungsintensität” wie sie hier benutzt werden, sind so beabsichtigt, dass sie für jeden Wellenlängenbereich einen Wert von 0 (Null) einschließen. Diese Definition soll auch auf die folgende Beschreibung angewandt werden.
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In dem Bewitterungsprüfgerät und dem Festkörperleuchtsystem gemäß den jeweils oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden die Strahlungsintensitäten der sich in ihrer Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente im Lichtquellenabschnitt, individuell gesteuert, und daher ist die Bestrahlungsstärke auf der Probenoberfläche für jeden der Wellenlängenbereiche gesteuert, um ein Ausführen einer beschleunigten Prüfung der Probe zu ermöglichen. Es ist daher, anders als im Fall mit einem festgelegten Verhältnis der Bestrahlungsstärken jedes Wellenlängenbereichs, möglich, eine spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung frei anzupassen. Die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente werden ebenfalls basierend auf aus den Lichtempfängern für die jeweiligen Wellenlängenbereiche gewonnenen empfangenen Lichtmengen gesteuert. Damit ist eine Rückkopplungssteuerung der Strahlungsintensität für jeden der Wellenlängenbereiche möglich. Daher ist es möglich die Steuerung der Strahlungsintensität für jeden der Wellenlängenbereiche, sowie ihre Betriebsführung und Aufrechterhaltung präziser durchzuführen.
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Vorteilhafterweise kann die Steuerung basierend auf den empfangenen Lichtanteilen die Strahlungsintensität der jeweiligen Festkörperleuchtelemente individuell steuern, um ein Aufrechterhalten einer in dem Lichtquellenabschnitt festgelegten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform wird eine gewünschte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung daher aufrechterhalten, dies ermöglicht es, eine beabsichtigte Prüfung einfach auszuführen und eine weitere Verbesserung des Bedienkomforts zu erreichen.
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Vorteilhafterweise kann die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkenverteilung auf eine Beleuchtungsstärke schließen lässt, die im Wesentlichen in allen Wellenlängenbereichen gleich ist. In dieser Ausführungsform ist es möglich, im Gegensatz zu einem Fall in dem eine Lampe oder dergleichen als Lichtquelle benutzt wird (ein Fall, in dem eine Lichtquelle benutzt wird, die eine spezifische spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung hat mit unterschiedlichen Beleuchtungsstärken für die jeweiligen Wellenlängenbereichen), bei der Messung einer Abnutzung einer Probe den einer spektralen Bestrahlungsstärkenverteilung einer Lichtquelle zuzuschreibenden Einfluss eines Unterschied in der Beleuchtungsstärke, z. B. beim Durchführen einer spektralen Alterungsprüfung, auszuschließen. In anderen Worten ist es möglich, einen Abnutzungsfaktor einer Probe auf einen Wellenlängenfaktor einzugrenzen und dadurch einen Wellenlängenfaktor von einem Beleuchtungsstärkefaktor zu unterscheiden. Daher ist es möglich eine genauere spektrale Alterungsprüfung auszuführen.
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Vorteilhafterweise kann die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkenverteilung eine Verteilung sein, in der die Beleuchtungsstärke in jedem der Wellenlängenbereiche größer ist als eine Beleuchtungsstärke in jedem Wellenlängenbereich einer spektralen Bestrahlungsstärkenverteilung von Sonnenlicht. In dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Beschleunigung bei der Ausführung einer Bewitterungsprüfung weiter zu fördern, während die Verteilung einer spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung von Sonnenlicht angenähert wird.
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Vorteilhafterweise ist die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung eine Verteilung in der die Beleuchtungsstärke in einem Ultraviolettbereich vergleichsweise höher als eine Beleuchtungsstärke in jedem anderen der Wellenlängenbereiche ist. In dieser Ausführungsform, in der die Beleuchtungsstärke in dem Ultravioletten Bereich vergleichsweise höher ist, ist es möglich die Beschleunigung der Ausführung einer Bewitterungsprüfung weiter zu fördern.
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Vorteilhafterweise kann der Lichtempfänger umfassen: eine oder mehrere lichtempfangende Elemente und eine Vielzahl von wellenlängenselektiven Transmissionsfiltern, die auf einer lichtempfangenden Oberflächenseite der einen oder mehreren lichtempfangenden Elemente bereitgestellt sind, bei denen sich die wellenlängenselektiven Transmissionsfilter voneinander unterscheiden und geeignet sind, die von dem Lichtquellenabschnitt ausgestrahlte Lichtstrahlen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell durch diese zu transmittieren. Alternativ kann das Bewitterungsprüfgerät ein zum spektralen Zerlegen des von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlten Lichtstrahls in die jeweiligen Wellenlängenbereiche geeignetes Beugungsgitter umfassen und der Lichtempfänger kann die durch das Beugungsgitter spektral zerlegten Lichtstrahlen empfangen, um die von dem Lichtquellenabschnitt ausgestrahlten Lichtstrahlen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell zu empfangen.
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Vorteilhafterweise kann die Steuerung eine oder mehrere aus einer Gruppe von: der Anzahl an Festkörperleuchtelemente zum Emittieren der Lichtstrahlen; eine Emissionsintensität von einem oder mehrerer der Festkörperleuchtelemente; und Emissionszeiten von einem oder mehreren der Festkörperleuchtelemente steuern, um die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente individuell zu steuern.
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Vorteilhafterweise kann jedes der Festkörperleuchtelemente eine Leuchtdiode (LED), ein organisches Elektrolumineszens (EL) Element, eine Laserdiode (LD) oder jede andere geeignete Halbleiterleuchtvorrichtung sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Das Bewitterungsprüfgerät oder das Festkörperleuchtsystem steuert, gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente, um so die Bestrahlungsstärke für jede der Wellenlängenbereiche zu steuern und es so ermöglicht eine beschleunigte Prüfung einer Probe durchzuführen. Daher ist es möglich eine spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung beliebig einzustellen und dadurch die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen.
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Es versteht sich, das obige allgemeine Beschreibung und die nachfolgende ausführliche Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu dienen sollen, eine weitergehende Erläuterung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu geben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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Die beiliegenden Zeichnungen, die hier enthalten sind, um ein weitergehendes Verständnis der Erfindung zu vermitteln und in diese Patentschrift aufgenommen sind und einen Teil davon darstellen, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu die Grundlagen der Erfindung zu erläutern.
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1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Querschnittkonfiguration wie sie in 1 in Pfeilrichtung entlang der Linie II-II angedeutet ist.
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3A ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Detailstruktur eines in 1 und 2 dargestellten Lichtquellenabschnitts zeigt.
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3B ist eine perspektivische Ansicht der Detailstruktur des Lichtquellenabschnitts aus den 1 und 2.
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4 ist eine schematische Darstellung zum Beschreiben der Grundzüge eines Beispiels der Steueroperationen des Lichtquellenabschnitts unter Verwendung eines Lichtempfängers und einer Steuerung.
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5A stellt schematisch ein Beispiel einer in dem Lichtquellenabschnitt festgelegten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung dar.
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5B stellt ein weiteres Beispiel der in dem Lichtquellenabschnitt festgelegten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung schematisch dar.
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5C stellt ein weiteres Beispiel der in dem Lichtquellenabschnitt festgelegten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung schematisch dar.
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6 stellt ein Beispiel einer Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) gemäß einer ersten Modifikation schematisch dar.
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7 stellt ein Beispiel einer Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) gemäß einer zweiten Modifikation schematisch dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden eine Ausführungsformen der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Beschreibung ist in der folgenden Reihenfolge gegeben.
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1. Ausführungsform (ein Beispiel für ein Bewitterungsprüfgerät in dem Proben um einen Lichtquellenabschnitt rotiert werden)
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2. Modifikationen
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Erste Modifikation (ein Beispiel eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) in dem ein Beugungsgitter zur spektralen Beugung des Lichts verwendet wird)
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Zweite Modifikation (ein Beispiel eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) in dem es schaltbar ist, ob ein Beugungsgitter benutzt wird oder nicht)
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3. Weitere Modifikationen
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[1. Ausführungsform]
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[Konfiguration]
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1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts (Bewitterungsprüfgerät 1) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Konfiguration (X-Y-Querschnittskonfiguration) wie sie in 1 in Pfeilrichtung entlang der Linie II-II angedeutet ist
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Das Bewitterungsprüfgerät 1 ist zum Ausführen einer Bewitterungsprüfung unter Umgebungsbedingungen an Proben (Probestücken) 9 geeignet, die eine in einem Prüfbehälter 10 angeordnete Vielzahl an Materialien umfasst. Das Bewitterungsprüfgerät 1 kann in dem Prüfbehälter 10, der Einflussgrößen wie die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit anpassen kann, einen Lichtquellenabschnitt 11, ein Paar von Probeeinspannrahmen 12a und 12b, eine Vielzahl von Probehaltern 13, einen Lichtempfänger 14 und ein Schwarztafelthermometer 15 umfassen. Das Bewitterungsprüfgerät 1 kann außerdem eine rotierende Welle 120, einen Schleifring 121 und eine wie in 1 dargestellte Steuerung 16 umfassen. Unter diesen Elementen können der Lichtquellenabschnitt 11, der Lichtempfänger 14 und die Steuerung 16 einem nicht beschränkenden Beispiel eines „Festkörperleuchtsystems” gemäß einem der Ausführungsformen der Erfindung entsprechen.
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[Lichtquellenabschnitt 11]
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Der Lichtquellenabschnitt 11 kann in dem Prüfbehälter 10 in der Nähe des Zentrums angeordnet sein und auf einer sich in einer Z-Achsen-Richtung erstreckenden Halterung vorgesehen sein. Der Lichtquellenabschnitt 11 ist geeignet in dem Prüfbehälter 10 rings um einen Bereich (in einer X-Y-Ebenen Richtung) Strahlungslicht Lout abzustrahlen, wie in den 1 und 2 dargestellt.
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3A ist eine Querschnittsansicht (X-Y-Querschnitt), die ein Beispiel einer Detailstruktur eines in 1 und 2 dargestellten Lichtquellenabschnitts 11 zeigt. 3B ist eine perspektivische Ansicht der Detailstruktur des Lichtquellenabschnitts 11 aus 3A.
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Mit Bezug auf die 3A und 3B kann der Lichtquellenabschnitt 1 einen sich in Z-Achsen Richtung erstreckenden säulenartigen Sockel und einen oder eine Vielzahl (4 in der vorliegenden Ausführungsform) von um den Sockel 110 angeordneten Lichtquelleneinheiten 111 umfassen. Beispielsweise können diese 4 Lichtquelleneinheiten 111 rechteckig sein und nebeneinander in vorgegebenen Intervallen (in Intervallen die einen 90° Winkel bilden in der vorliegenden Ausführungsform) in einem Kreis um den Sockel 110 angeordnet zu sein.
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Wie schematisch zum Beispiel in 4 dargestellt ist, umfasst jede der Lichtquelleneinheiten 111 eine Vielzahl von sich in der Art voneinander unterscheidenden Festkörperleuchtelementen 111a bis 111e (5 Arten in der vorliegenden Ausführungsform), die geeignet sind Lichtstrahlen der sich voneinander unterscheidenden jeweiligen Wellenlängenbereiche zu emittieren. Beispielsweise kann das Festkörperleuchtelement 111a Strahlungslicht (Emissionslicht) La mit einem Wellenlängenbereich im Bereich von etwa 250 nm bis etwa 350 nm, das Festkörperleuchtelement 111b Licht Lb mit einem Wellenlängenbereich im Bereich von etwa 350 nm bis etwa 500 nm emittieren und das Festkörperleuchtelement 111c Strahlungslicht Lc mit einem Wellenlängenbereich im Bereich von etwa 500 nm bis etwa 800 nm emittieren. Außerdem kann beispielsweise das Festkörperleuchtelement 111d Strahlungslicht Ld mit einem Wellenlängenbereich im Bereich von etwa 800 nm bis etwa 1000 nm und das Festkörperleuchtelement 111e Strahlungslicht Le mit einem Wellenlängenbereich im Bereich von etwa 1000 nm bis etwa 1200 nm emittieren. In der vorliegenden Ausführungsform können die Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e in einer Reihenfolge von einer Seite mit kurzen Wellenlängen zu einer Seite mit langen Wellenlängen des dabei emittierten Strahlungslicht geordnet sein, wie durch den Pfeil P1 in 4 angedeutet. Diese Teile des Strahlungslichtes La bis Le werden emittiert, wobei das Strahlungslicht Lout von jeder der Lichtquelleneinheiten 111 (des Lichtquellenabschnitts 11), wie in 4 dargestellt, emittiert wird.
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Beispielsweise kann jedes der Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e eine Leuchtdiode (LED), ein organisches Elektrolumineszenz (EL) Element, eine Laserdiode (LD) oder jede andere geeignete Halbleiterleuchtvorrichtung sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Außerdem wird der Lichtemissionsbetrieb der jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e gemäß einem von der später beschriebenen Steuerung 16 bereitgestellten Steuersignal CTL (Steuersignale CTLa bis CTLe) individuell gesteuert.
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Die in 1 dargestellten Probeeinspannrahmen 12a und 12b können jeder ein ringförmiger Rahmen sein, die so in einer X-Y Ebene angeordnet sind, dass der Lichtquellenabschnitt 11 in deren Zentrum platziert ist. Durch Rotation der rotierenden Welle 120 in einer Rotationsrichtung R1 wie in 1 dargestellt, ist jeder der Probeeinspannrahmen 12a und 12b geeignet einen Rotationsvorgang in einer Rotationsrichtung R2, die dieselbe Richtung ist wie die Rotationsrichtung R1, um den Lichtquellenabschnitt 100 (der als Zentrum der Rotation dient) bei einer konstanten Geschwindigkeit auszuführen. Daher ist auch jeder der später beschriebenen Probenhalter 13 zum Ausführen des in 2 illustrierten Rotationsvorgangs in der Rotationsrichtung R2 um den Lichtquellenabschnitt 11 geeignet.
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Die Probenhalter 13 sind jeder so an den Probeeinspannrahmen 12a und 12b angebracht, dass sie den Probeeinspannrahmen 12a mit dem Probeeinspannrahmen 12b verbinden, und sind an die Probeeinspannrahmen 12a und 12b ansteckbar und von ihnen abnehmbar. Jeder der Probehalter 13 umfasst Probebefestigungsoberflächen S1 bis S3 in der Reihenfolge von der Seite des Probeeinspannrahmen 12a zu der Seite des Probeeinspannrahmen 12b. Die Probebefestigungsoberflächen S1 bis S3 zeigen zum Lichtquellenabschnitt 11. Wie in 2 gezeigt ist die Probe 9 oder das später beschriebene Schwarztafelthermometer 15 auf jedem der Probebefestigungsoberflächen S1 bis S3. Solche Probehalter 13 können im Ganzen eine Polygonform bilden, die beispielsweise der Anzahl der in 2 dargestellten Probenhalter 13 in der X-Y-Ebene entspricht. In anderen Worten sind die Probenhalter 13 so an den oben beschriebenen Probeeinspannrahmen 12a und 12b angeordnet, dass sie darauf ein Polygon bilden.
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[Lichtempfänger 14]
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Die Lichtempfänger 14 (Illuminometer) dienen zur Messung der Bestrahlungsstärke des von den Lichtquellenabschnitten 11 abgestrahlten Strahlungslichts Lout und können wie in den 1 und 2 dargestellt an den Probeeinspannrahmen 12a und 12b angebracht sein. Beispielsweise kann der Lichtempfänger 14 auf dem Probenhalter 13 an den Probeeinspannrahmen 12a und 12b vorgesehen sein, auf dem keine Probe 9 angebracht (keine Probe 9 angeordnet) ist. In der vorliegenden Ausführungsform können die aus den Lichtempfänger 14 gewonnenen Lichtempfangsdaten (Lichtempfangswert) D1 an die später beschriebene Steuerung 16 mittels einer in 1 und 2 dargestellten drahtlosen Kommunikation gesendet werden.
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Der Lichtempfänger 14 ist geeignet das von einer der Lichtquelleneinheiten 111 (Lichtquellenabschnitt 11) herkommende Strahlungslicht Lout für jeden der oben beschriebenen Wellenlängenabschnitte individuelle zu empfangen. Wie schematisch in 4 gezeigt, kann der Lichtempfänger 14 beispielsweise eine Vielzahl von Lichtempfangssensoren 14a bis 14e umfassen, die von unterschiedlicher Art sind (fünf Arten in der vorliegenden Ausführungsform) und geeignet sind das einfallende Strahlungslicht Lout für jeden der Wellenlängenbereiche zu empfangen. Beispielsweis kann der Lichtempfangssensor 14a selektiv das Strahlungslicht La mit einem Wellenlängenbereich in dem Bereich von etwa 250 bis etwa 300 nm, der Lichtempfangssensor 14b selektiv das Strahlungslicht Lb mit einem Wellenlängenbereich in dem Bereich von etwa 350 bis etwa 500 nm, der Lichtempfangssensor 14c selektiv das Strahlungslicht Lc mit einem Wellenlängenbereich in dem Bereich von etwa 500 bis etwa 800 nm des einfallenden Strahlungslichts Lout empfangen. Außerdem kann in dem einfallenden Strahlungslicht Lout der Lichtempfangssensor 14d selektiv das Strahlungslicht Ld mit einem Wellenlängenbereich in dem Bereich von etwa 800 bis etwa 1000 nm und der Lichtempfangssensor 14e selektiv das Strahlungslicht Le mit einem Wellenlängenbereich in dem Bereich von etwa 1000 bis etwa 1200 nm empfangen. In der vorliegenden Ausführungsform können die Lichtempfangssensoren 14a bis 14e in einer Abfolge von einer Seite mit kurzen Wellenlängen zu einer Seite mit langen Wellenlängen des empfangbaren Strahlungslichts geordnet sein, wie durch den Pfeil P2 in der 4 angedeutet.
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Die Lichtempfangssensoren 14a bis 14e können jeder eine Stapelstruktur haben, in der in einer Abfolge von der Rückseite zu einer Licht empfangenden Oberflächenseite, wie beispielsweise in 4 dargestellt, ein Lichtempfangselement (photoelektrisches Umwandlungselement) 141, ein wellenlängenselektiver Transmissionsfilter 142 und eine Streulinse 143 geschichtet sind. In dieser Konfiguration dient die Streulinse 143 zum Streuen des einfallenden Strahlungslichts Lout in eine Einfallsebene, um in der Ebene eine gleichförmige Lichtintensität herbeizuführen. Die wellenlängenselektiven Transmissionsfilter 142 ermöglichen ein individuelles Transmittieren des aus dem Lichtquellenabschnitt 11 herkommenden Strahlungslichts Lout durch diese für die jeweiligen Wellenlängenbereiche. Beispielsweise kann der wellenlängenselektive Transmissionsfilter 142 in dem Lichtempfangssensor 14a ein selektives Transmittieren des Strahlungslichts La mit dem oben beschriebenen Wellenlängenbereich ermöglichen, der wellenlängenselektive Transmissionsfilter 142 in dem Lichtempfangssensor 14b ein selektives Transmittieren des Strahlungslichts Lb mit dem oben beschriebenen Wellenlängenbereich ermöglichen und der wellenlängenselektive Transmissionsfilter 142 in dem Lichtempfangssensor 14c ein selektives Transmittieren des Strahlungslichts Lc mit dem oben beschriebenen Wellenlängenbereich ermöglichen. Außerdem kann der wellenlängenselektive Transmissionsfilter 142 in dem Lichtempfangssensor 14d ein selektives Transmittieren des Strahlungslichts Ld mit dem oben beschriebenen Wellenlängenbereich ermöglichen und beispielsweise der wellenlängenselektive Transmissionsfilter 142 in dem Lichtempfangssensor 14e ein selektives Transmittieren des Strahlungslichts Le mit dem oben beschriebenen Wellenlängenbereich ermöglichen. Teile der Lichtempfangsdaten (Lichtempfangswere) D1a bis D1e werden individuell von den jeweiligen Lichtempfangssensoren 14a bis 14e ausgegeben und jeweils wie oben beschrieben als Lichtempfangsdaten D1 der Steuerung 16 zugeführt.
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Das Schwarztafelthermometer 15 ist an einen der Probehalter 13 (an irgendeinem der Probefestigungsoberflächen S1 bis S3) wie in 2 dargestellt befestigt und dient als Thermometer zum Ermitteln von Temperaturinformation der Proben 9. Die Temperaturinformation kann eine Energie des Strahlungslichts Lout in Bezug auf Temperatur anzeigende Komponente und eine Umgebungstemperatur anzeigende Komponente in dem Prüfbehälter 10 aufweisen. Das Schwarztafelthermometer kann einen wärmeempfindlichen Körper, wie zum Beispiel ein Bimetall, ein Platinwiderstand, einen Thermistor oder ein Thermoelement aufweisen.
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[Steuerung 16]
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Die Steuerung 16 ist geeignet ein Steuersignal CTL basierend auf den aus den Lichtempfängern 14 gewonnenen Lichtempfangsdaten D1 zu erzeugen und unter Verwendung des Steuersignals CTL eine Strahlungsintensität des Lichtquellenabschnitts 11 (die Bestrahlungsstärke des Strahlungslichts Lout) zu steuern, wie in 1 und 4 dargestellt. Beispielsweise steuert die Steuerung 16 eine Entladeleistung des Lichtquellenabschnitts 11 so, dass ein Wert (der Bestrahlungsstärke) der Lichtempfangsdaten D1 im Wesentlichen gleich (wünschenswerterweise gleich) einem vorgegebenen Prüfbedingungswert ist. Demzufolge steuert die Steuerung 16 eine auf die Probe 9 (eine Probenoberfläche) oder eine bestrahlte Oberfläche auf dem Probenhalter 13 angewandte Bestrahlungsstärke. Beispiel für ein Verfahren zum Steuern einer solchen Entladeleistung können beispielsweise einen PID (proportional integral derivative) Regler umfassen.
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Wie in der in 4 dargestellten Ausführungsform gezeigt, ist die Steuerung 16 geeignet die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e zu steuern, und daher kann die Steuerung 16 die Bestrahlungsstärke bei den Proben 9 beispielsweise für jeden der oben beschriebenen Wellenlängenbereiche (für jeden der Teile des Strahlungslichts La bis Le) steuern. Durch derartiges Ausführen der Regelung steuert die Steuerung 116 die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e basierend auf den von den Lichtempfängern 14 für die oben beschriebenen jeweiligen Wellenlängenbereiche erhaltenen empfangenen Lichtmengen (die Werte der jeweiligen Teile der Lichtempfangsdaten D1a bis D1e) individuell. Beispielsweise kann die Steuerung 16 durch eine Vorrichtung wie einen Mikrocomputer so konfiguriert werden. Eine durch die Steuerung 16 ausgeführte Steueranweisung wird später näher spezifiziert.
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[Funktion und Effekt]
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[A. Basisbetrieb]
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In dem Bewitterungsprüfgerät 1 wird in den Prüfbehälter 10 das Strahlungslicht Lout von dem Lichtquellenabschnitt 11 abgestrahlt. Auch die Probeeinspannrahmen 12a und 12b, an die der Lichtempfänger 14 und die Probenhalter 13 befestigt sind, führen jeder die Rotationsoperation um den Lichtquellenabschnitt 11 aus. Dadurch wird jede der Proben auf den Probehaltern 13 mit dem Strahlungslicht Lout bestrahlt. Die sukzessive Anwendung des Strahlungslichts Lout, oder eine auf einem periodischen (zyklischen) Betrieb basierende Anwendung, die auf einer Bestrahlungsphase und einer Nicht-Bestrahlungsphase basiert, kann kontinuierlich während der festgelegten Prüfzeit von zum Beispiel einigen 10 Stunden bis einigen 1000 Stunden ausgeführt werden, wodurch eine Bewitterungsprüfung ausgeführt wird.
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In einem solchen Betrieb erzeugt die Steuerung 16 ein Steuersignal CTL auf Basis der von dem Lichtempfänger 14 erhaltenen Lichtempfangsdaten D1 und steuert die Strahlungsintensität des Lichtquellenabschnitts 11 unter Verwendung des Steuersignals CTL, um dadurch die auf die Probe 9 angewandte Bestrahlungsstärke zu steuern. Dadurch kann die Entladeleistung des Lichtquellenabschnitts 11 so gesteuert werden, dass der Wert der Lichtempfangsdaten D1 im wesentlichen gleich (wünschenswerterweise gleich) dem vorgegebenen Prüfbedingungswert ist, was einen stabilen Betrieb der Bestrahlung durch das Bestrahlungsglicht Lout gewährleistet.
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[B. Steueroperation der Strahlungsintensität des Lichtquellenabschnitts 11]
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Als nächstes wird eine detaillierte Beschreibung des durch die Steuerung 16 durchgeführten Steuerungsverfahrens der Strahlungsintensität des Lichtquellenabschnitts 11 (Betriebssteuerung der auf die Probe 9 angewandten Bestrahlungsstärke) mit Bezug auf die 4, 5A, 5B und 5C gegeben.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerung 16 zunächst die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111b individuell, und steuert dadurch die Bestrahlungsstärke bei der Probe 9 für jede der Wellenlängenbereiche (beispielsweise für jedes der Teile des Strahlungslichts La bis Le), wie in 4 dargestellt. In so einem Verfahren kann die Steuerung 16 einen oder mehrere aus einer Gruppe von: Anzahl an emittierenden Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e; eine Emissionsintensität von einem oder mehreren der Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e; eine Emissionszeit von einem oder mehreren der Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e; steuern, um die Bestrahlungsintensitäten beispielsweise individuell zu steuern.
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Auf diese Weise werden die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e des Lichtquellenabschnitts 11 individuell gesteuert, und so wird die Bestrahlungsstärke bei der Probe 9 für jeden der Wellenlängenbereiche gesteuert. Daher ist es möglich, anders als in einem Fall in dem ein Verhältnis der Bestrahlungsstärke für jede Wellenlängenbereich festgelegt ist, wie in einem Beispiel in dem eine Lampe oder dergleichen als Lichtquelle verwendet wird, eine spektrale Bestrahlungsstärkenverteilung bei der Probe 9 frei einzustellen (in einer beliebigen Art und Weise).
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Auch in einem solchen Verfahren erzeugt die Steuerung 16 die Steuersignale CTLa bis CTLe basierend auf den aus dem Lichtempfänger 14 für die oben beschriebenen jeweiligen Wellenlängenbereiche erhaltenen empfangenen Lichtmengen (die Werte der jeweiligen Teile der Lichtempfangsdaten D1a bis D1e), um die Bestrahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e individuell zu steuern, wie in 4 dargestellt. Beispielswiese kann die Steuerung 16 ein Steuersignal CTLa auf der Basis der aus dem Lichtempfangssensor 14a erhaltenen Lichtempfangsdaten D1a des Bestrahlungslicht La generieren, um die Bestrahlungsintensität des Festkörperleuchtelements 111a zu steuern. Außerdem kann die Steuerung 16 ein Steuersignal CTLb auf der Basis der aus dem Lichtempfangssensor 14b erhaltenen Lichtempfangsdaten D1b des Bestrahlungslicht Lb generieren, um die Bestrahlungsintensität des Festkörperleuchtelements 111b zu steuern. Die Steuerung 16 kann ein Steuersignal CTLc auf der Basis der aus dem Lichtempfangssensor 14c erhaltenen Lichtempfangsdaten D1c des Bestrahlungslicht Lc generieren, um die Bestrahlungsintensität des Festkörperleuchtelements 111c zu steuern. Die Steuerung 16 kann ein Steuersignal CTLd auf der Basis der aus dem Lichtempfangssensor 14d erhaltenen Lichtempfangsdaten D1d des Bestrahlungslicht Ld generieren, um die Bestrahlungsintensität des Festkörperleuchtelements 111d zu steuern. Die Steuerung 16 kann ein Steuersignal CTLe auf der Basis der aus dem Lichtempfangssensor 14e erhaltenen Lichtempfangsdaten D1e des Bestrahlungslicht Le generieren, um die Bestrahlungsintensität des Festkörperleuchtelements 111e zu steuern.
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Auf diese Weise wird die Steuerung der Strahlungsintensitäten auf Basis der aus dem Lichtempfänger 14 für die jeweiligen Wellenlängenbereiche empfangenen Lichtmengen (die Werte der jeweiligen Teile der Lichtempfangsdaten D1a bis D1e) ausgeführt, was ein Ausführen einer Feedbacksteuerung der Bestrahlungsstärke für jeden der Wellenlängenbereiche ermöglicht. Daher ist es möglich, die Steuerung der Bestrahlungsstärke für jeden der Wellenlängenbereiche und ihre Betriebsführung und Beibehaltung präziser auszuführen.
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Außerdem kann die Steuerung 16 auf diese Weise die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e auf Basis der wie oben beschriebenen empfangenen Lichtmengen individuell steuern, um die in den Lichtquellenabschnitt 11 festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkenverteilung, wie in den 5A, 5B und 5C beispielsweise dargestellt, beizubehalten (um die spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung im Wesentlichen konstant zu halten und zu ermöglichen dieselbe nicht zu variieren). Da eine gewünschte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung dadurch beibehalten wird, ist es möglich, eine beabsichtigte Prüfung so einfach wie unten beschrieben zu erreichen und außerdem eine Verbesserung in der Benutzerfreundlichkeit zu erreichen.
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5A stellt ein Beispiel dar, in dem die in dem Lichtquellenabschnitt 11 (bezeichnet durch P31) festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung auf eine Beleuchtungsstärke schließen lässt, die in allen Wellenlängenbereichen im Wesentlichen gleich ist (vorzugsweise gleich). Vorteilhafterweise macht man sich eine solche spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung bei einer spektralen Alterungsprüfung zunutze, wie beispielsweise in den später beschriebenen ersten und zweiten Modifikationen beschrieben.
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5B zeigt ein Beispiel, in dem die in dem Lichtquellenabschnitt 11 (bezeichnet mit P32 und P33) festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung eine Verteilung ist, die der spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung von Sonnenlicht sehr naher kommt. Die Verwendung einer solchen spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung vereinfacht das Reproduzieren der spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung von Sonnenlicht auf eine einfache und authentische Weise.
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Besonders wenn die Beleuchtungsstärke der festgelegten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung in jedem Wellenlängenbereich größer (zum Beispiel n mal größer, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist) gemacht wird als die Beleuchtungsstärke in jedem Wellenlängenbereich der spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung von Sonnenlicht, wie durch P33 angezeigt, ist dies dahingehend vorteilhaft, dass eine Beschleunigung der Ausführung der Bewitterungsprüfung weiter gefördert wird, während die Verteilung der spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung des Sonnenlichts nahe kommt.
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Weiter zeigt 5C ein Beispiel, in dem die in dem Lichtquellenabschnitt 11 festgelegte spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung (bezeichnet als P34) eine Verteilung ist, in der die Beleuchtungsstärke in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich Δλ (in diesem Beispiel ein ultravioletter Bereich) vergleichsweise größer ist als die Beleuchtungsstärke in jedem anderen Wellenlängenbereich der Wellenlängenbereiche. Da die Beleuchtungsstärke in dem ultravioletten Bereich in diesem Beispiel vergleichsweise größer gemacht wird, kann eine solche spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung benutzt werden, um eine Beschleunigung beim Durchführen der Bewitterungsprüfung weiter zu fördern. Es sei darauf hingewiesen, dass die Beleuchtungsstärke in jedem anderen Wellenlängenbereich einen festgelegten Wert größer als 0 (Null) in diesem Beispiel hat, es ist aber nicht darauf beschränkt. Die Beleuchtungsstärke in jedem anderen Wellenlängenbereich kann auch zu Null gesetzt werden.
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In der vorliegenden oben beschriebenen Ausführungsform sind die Strahlungsintensitäten der sich in der Art voneinander unterscheidenden jeweiligen Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e individuell gesteuert, um die Bestrahlungsstärke bei der Probe 9 für jeden der Wellenlängenbereiche individuell zu steuern. Daher ist es möglich die spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung frei anzupassen und dadurch die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
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Außerdem wird eine solche Steuerung basierend auf für die jeweiligen Wellenlängenbereiche empfangenen Lichtmengen (Werten der jeweiligen Teile der Lichtempfangsdaten D1a bis D1e) ausgeführt. Daher ist es möglich die spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung frei anzupassen während man eine Feedbacksteuerung verwendet.
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Da die Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e in dem Lichtquellenabschnitt 11 als Lichtquellen verwendet werden, ist es außerdem möglich einen reduzierten Stromverbrauch zu erreichen, im Vergleich zu einem Fall in dem Lampen als Lichtquellen verwendet werden.
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[2. Modifikationen]
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Im Folgenden werden einige Modifikationen (erste und zweite Modifikation) der oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass gleiche oder ähnliche Elemente wie in den oben beschriebenen Beispielausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht detailliert beschrieben werden.
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[Erste Modifikation]
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6 zeigt schematisch ein Beispiel einer Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) 1A gemäß einer ersten Modifikation. Das spektrale Alterungsprüfgerät 1A dient zum Ausführen einer Prüfung zum Messen eines Grads an Verschlechterung einer Probe für jeden Wellenlängenbereich (führt eine spektrale Alterungsprüfung aus) und kann einen Lichtquellenabschnitt 11, ein Beugungsgitter 17, einen einzelnen Probenhalter (nicht dargestellt) zum Anbringen von Proben 9, einen Lichtempfänger 14 und die Steuerung 16 umfassen. Der Lichtquellenabschnitt hat die Lichtquelleneinheit 111, die die wie oben beschriebenen sich in der Art voneinander unterscheidenden Festkörperleuchtelemente 111a bis 111e umfasst.
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Das Beugungsgitter 17 ist geeignet das von dem Lichtquellenabschnitt 11 (der Lichtquelleneinheit 111) für jeden der Wellenlängenbereiche emittierte Strahlungslicht Lout (die Teile des Strahlungslichts La bis Le) spektral zu zerstreuen und ermöglicht spektral zerstreutem Strahlungslicht (Teile des gebeugten Lichts Ld1, Ld2...Ldn – 1 und Ldn) von dort zur Probe 9 hin zu verlassen.
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ie so das Beugungsgitter 17 verlassenden Teile des gebeugten Lichts Ld1 bis Ldn werden individuell auf die jeweiligen Lichtempfangsbereiche A1, A2, A3, ..., A(n – 1) und An auf einer Probeoberfläche der Probe 9 angewandt. Auch der in der Nähe 1 der Probe 9 angeordnete Lichtempfänger 14 empfängt solche Teile des gebeugten Lichts Ld1 bis Ldn um das Strahlungslicht Lout für jeden der Wellenlängenbereiche zu empfangen. In der vorliegenden Modifikation können die jeweiligen Teile des gebeugten Lichts Ld1 bis Ldn so auf der Probenoberfläche und dem Lichtempfänger 14 einfallen, angeordnet von einer Seite kurzer Wellenlänge zu einer Seite langer Wellenlängen, wie durch den Pfeil B4 in 6 angezeigt.
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Die vorliegende Modifikation mit der oben beschriebenen Struktur erreicht aufgrund von grundsätzlich ähnlichen Funktionen wie die oben beschriebenen Beispielsausführungsformen ähnliche Wirkungen wie die oben beschriebenen Beispielausführungsformen.
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Auch in der vorliegenden Modifikation erreicht die Verwendung der beispielsweise in 5A gezeigten spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung (die auf eine in allen Wellenlängenbereichen im Wesentlichen gleiche Beleuchtungsstärke schließen lassende Verteilung), die folgenden Effekte: nämlich anderes als in dem Fall wo eine Lampe oder ähnliches als Lichtquelle verwendet wird (ein Fall sich andeutet, in dem eine Lichtquelle mit einer spezifischen spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung mit unterschiedlichen Beleuchtungsstärken für die jeweiligen Wellenlängenbereiche verwendet wird), ist es möglich den Einfluss eines Unterschiedes in der Stärke der Beleuchtungsstärke einer spektralen Bestrahlungsstärkeverteilung einer Lichtquelle durch Messen der Verschlechterung einer Probe 9 durch Ausführen der spektralen Alterungsprüfung zu eliminieren. In anderen Worten ist es möglich die Verschlechterungsfaktoren der Probe 9 auf einen Wellenlängenfaktor einzuschränken und dadurch eine Unterscheidung zwischen einem Wellenlängenfaktor und einem Beleuchtungsstärkefaktor zu ziehen. Daher ist es möglich eine genauere spektrale Alterungsprüfung auszuführen.
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[Zweite Modifikation]
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Strukturskizze eines Bewitterungsprüfgeräts (eines spektralen Alterungsprüfgeräts) 1B gemäß der zweiten Modifikation. Das spektrale Alterungsprüfgerät 1B kann den Lichtquellenabschnitt 11, zwei Probenhalter 13A und 13B, drei konkave Spiegel 181a, 181b, und 181c, einen Spalt 19, einen ebenen Spiegel 182, ein Beugungsgitter 17, zwei Lichtempfänger 14 und die Steuerung 16 umfassen. Unter diesen Elementen sind der Lichtquellenabschnitt 11 und die konkaven Spiegel 181a und 181b in einer Dunkelkammer 10B vorgesehen. Die Lichtempfänger 14 sind in der Nähe der jeweiligen Probenhalter 13A und 13B angeordnet, um die Teile der Lichtempfangsdaten D1 der Steuerung 16 bereitzustellen.
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Die konkaven Spiegel 181a und 181b dienen jeder zum Reflektieren des von dem Lichtquellenabschnitt 11 emittierten Strahlungslichts Lout, um das Strahlungslicht Lout von innerhalb der Dunkelkammer 10a durch den Spalt 19 in die Dunkelkammer 10b zu lenken.
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Der Spalt 19 ist eine Öffnung, die die Dunkelkammern 10a, 10b miteinander in Verbindung bringt und stellt einen optischen Pfad für das Strahlungslicht Lout bereit.
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Der ebene Spiegel 182 ist geeignet das Strahlungslicht Lout zu reflektieren und wie durch den Pfeil P5 in 7 angezeigt gemäß eines von einem nicht dargestellten Antriebsabschnitt ausgeführten Antriebs bewegbar (verschiebbar). Beispielsweise ist der ebene Spiegel 182 geeignet in den optischen Pfad eingeschoben und aus dem optischen Pfad des Strahlungslichts Lout entfernt zu werden und daher in seiner Position variieren kann, wie in 7 durch eine durchgezogene Linie und eine unterbrochene Linie angezeigt. Daher wird das Strahlungslicht Lout, dass durch den Spalt hindurch tritt wenn der ebene Spiegel 182 an der durch die durchgezogenen Linien angezeigten Position (Position außerhalb des optischen Pfads des Strahlungslichts Lout) aufgestellt ist, zu dem konkaven Spiegel 181c laufen, da er nicht von dem ebenen Spiegel 182 reflektiert wird. Ist der ebene Spiegel 182 andererseits an der durch die unterbrochene Linie angezeigte Position (die Position in dem optischen Pfad des Strahlungslichts Lout) aufgestellt, so wird das durch den Spalt 19 einfallende Strahlungslicht Lout durch den ebenen Spiegel 181 reflektiert und auf den Probenhalter 13B gelenkt.
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Der konkave Spiegel 181c dient zum Reflektieren des durch den Spalt 19 einfallenden Strahlungslichts Lout und lenkt das Strahlungslicht Lout auf das Beugungsgitter 17.
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Das Beugungsgitter 17 in diesem Beispiel kann geeignet sein das vom konkaven Spiegel 181c einfallende Strahlungslicht Lout spektral für jede der Wellenlängenbereiche zu zerlegen und ermöglicht dem Strahlungslicht (Teilen des gebeugten Lichts) von dort zum Probenhalter 13A hin zu verlassen.
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Die vorliegende Modifikation mit der oben beschriebenen Struktur erlaubt ein Umschalten des optischen Pfads des Strahlungslichts Lout gemäß den Position (Verschiebeoperation) des ebenen Spiegels 182. Beispielsweise kann ein Umschalten zwischen dem Lenken des Strahlungslichts Lout zum Probenhalter 13 ohne Reflektieren des Strahlungslichts Lout durch den ebenen Spiegel 182 (erster Fall) und Lenken des Strahlungslichts Lout zu dem Probenhalter 13B durch Reflektieren des Strahlungslichts Lout am ebenen Spiegel 182 (letzterer Fall) ermöglicht sein. In dem ersten Fall ist die Probe 9 an dem Probenhalter 13A angebracht und wird mit dem durch das Beugungsgitter 17 spektral zerlegten Strahlungslicht Lout bestrahlt, wodurch eine Realisierung einer spektralen Alterungsprüfung, wie in der vorhergehend beschriebenen ersten Modifikation, möglich ist. Im letzteren Fall ist die Probe an dem Probenhalter 13B angebracht und wird direkt mit dem Strahlungslicht Lout bestrahlt, ohne eine Zwischenschaltung des Beugungsgitters 17 (es wurde nicht spektral zerlegt), wodurch eine Implementation einer regulären Bewitterungsprüfung ermöglicht wird. Demnach ist es in der vorliegenden Modifikation möglich, eine Bewitterungsprüfung und eine spektrale Alterungsprüfung in einem (einzigen) Apparat unter Verwendung von einem (gemeinsamen) Lichtquellenabschnitt 11, durch Umschalten von einer Bewitterungsprüfung auf eine spektrale Alterungsprüfung und umgekehrt, innerhalb des Prüfgeräts auszuführen.
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[3. Weitere Modifikation]
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Auch wenn die Erfindung im Vorhergehenden beispielsweise mit Bezug auf einige Beispielausführungsformen und Modifikationen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt und kann in einer unterschiedlichsten Art und Weise modifiziert werden.
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Beispielsweise können Größen wie Form, Anordnung der Position, die Anzahl der Elemente, die ein Lichtquellenabschnitt umfasst, der Probeeinspannrahmen, der Probenhalter, der Lichtempfänger, das Lichtempfangselement und das Schwarztafelthermometer sind nicht darauf beschränkt, wie sie in den vorhergehenden Beispielausführungsformen und Modifikationen beschrieben wurden und jede andere Form, Anordnung oder Position und Anzahl können angewandt werden. Beispielsweise kann der ringförmige Probeeinspannrahmen von einem feststehenden Typ sein (feststehend um die Lichtquelle angeordnet) im Gegensatz zu denen (des rotierenden Typs) die eine Rotationsbewegung um die Lichtquelle ausführen. Auch die Lichtquelle selbst ist nicht auf den feststehenden Typ beschränkt. Beispielsweise kann die Lichtquelle vom rotierenden Typ sein. In anderen Worten können die Probeeinspannrahmen und die Lichtquelle jede von dem feststehenden Typ oder dem rotierenden Typ sein, diese Kombination stellen vier Typen von Ausführungsformen (2 × 2 = 4 Muster) für Probeeinspannrahmen und Lichtquelle dar.
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Außerdem sind Größen wie Form, angeordnete Position und die Anzahl der Elemente, die die Lichtquelleneinheit umfasst, und die Festkörperleuchtelemente in dem Lichtquellenabschnitt nicht auf die im vorhergehenden beschriebenen Beispielausführungsformen und Modifikationen beschränkt, jede andere Form, Position und Anzahl kann angewandt werden. Beispielsweise kann die Lichtquelleneinheit 111 in einem Kreis um die Basis 110 angeordnet sein und eine Vielzahl von solchen Sätzen von Lichtquelleneinheiten 111 können sich auf einer Ausfahrrichtung der Basis 110 (z-Achsen-Richtung) erstrecken. Außerdem können beispielsweise die Vielzahl von Festkörperleuchtelementen über die Basis 110 verteilt sein, um im Ganzen eine einzige Lichtquelleneinheit 111 zu bilden. In so einer Ausführungsform können die Festkörperleuchtelemente, die das jeweilige Licht mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren, gemeinsam in Kreisen um die Basis 110 oder beispielsweise in der Ausfahrrichtung der Basis 110 angeordnet sein. Zudem kann die Anzahl und Art der in den individuellen Lichtquelleneinheiten enthaltenen Festkörperleuchtelemente für jede der Lichtquelleneinheiten unterschiedlich sein und für jede der Lichtquelleneinheiten können beliebig viele und/oder jede Art von Festkörperleuchtelementen festgelegt sein. Beispielsweise können eine sichtbare Lichtquelleneinheit, die eine oder mehrere Arten von Licht im sichtbaren Bereich emittierenden Festkörperleuchtelementen umfasst, ein Infrarot-Lichtquelleneinheit, die eine oder mehrere Arten von Licht im Infrarotbereich emittierenden Festkörperleuchtelementen umfasst, und eine Ultraviolett-Lichtquelleneinheit, die eine oder mehrere Arten von Licht im Ultraviolettbereich emittierenden Festkörperleuchtelementen umfasst, separat in einer Ausführungsform vorgesehen sein.
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Auch wenn einige der oben beschriebenen Beispielausführungsformen und Modifikationen LEDs und organische EL Elemente als Beispiele der Festkörperleuchtelemente angeben, sind dies nicht einschränkende Beispiele und jedes andere Festkörperleuchtelement kann benutzt werden. Beispiele für Festkörperleuchtelemente können eine Leuchtdiode (LED), ein organisches Elektro-Lumineszenz (EL) Element, eine Laserdiode (LD) und jede andere geeignete Halbleiterleuchtvorrichtung umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt.
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Zusätzlich, auch wenn in einigen Beispielausführungsformen und Modifikationen mit besonderem Bezug auf verschiedene von der Steuerung ausgeführte Steueroperationen und Prüfungsmethoden beschrieben sind, sind dies nicht einschränkende Beispiele und jede andere Technik kann zum Ausführen der Steueroperationen und Prüfungen angewandt werden. Auf diese Weise können andere Parameter als die Anzahl der Festkörperleuchtelemente, die Emissionsintensität und die Emissionszeit der Festkörperleuchtelemente zum Steuern der Strahlungsintensität (Bestrahlungsstärke) für jede der Wellenlängenbereiche gesteuert werden. Auch die Feedbacksteuerung kann so ausgeführt werden, dass sie eine andere spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung als die in dem vorhergehenden Beispielausführungsformen und Modifikationen beschriebenen spektralen Bestrahlungsstärkeverteilungen beibehält. Außerdem kann in einer Ausführungsform eine Stoppoperation des gesamten Bewitterungsprüfgeräts bei Auftreten eines Fehlers (Betriebsstörung) oder ähnlichem, beispielsweise bei einem Bauteil (einer Vielzahl von Bauteilen einschließlich der Festköperleuchtelemente) in dem Bewitterungsprüfgerät, ausgeführt werden. Zusätzlich kann beispielsweise anstelle des für alle Wellenlängenbereiche von dem Lichtquellenabschnitt individuell empfangenen Strahlungslichts zum Ausführen der Feedback-Steuerung eine Feedback-Steuerung basierend auf einer Vermutung, ohne Empfang von Strahlungslicht in Teilen der Wellenlängenbereiche, in einer Ausführungsform ausgeführt werden. Genauer gesagt kann eine Feedbacksteuerung so ausgeführt sein, dass das Strahlungslicht lediglich in einem bestimmten Wellenlängenbereich empfangen wird und die gesamte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung, die die Wellenlängenbereiche neben dem speziellen Wellenlängenbereich umfassen, kann aufgrund des empfangenen Lichtmenge aus dem speziellen Wellenlängenbereich vermutet werden. Weiter kann in einigen Fällen der Lichtemissionsbetrieb der Festkörperleuchtelemente ohne Ausführen der Feedback-Steuerung ausgeführt werden.
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Auch das Verfahren zum Senden der Lichtempfangsdaten von dem Lichtempfänger zur Steuerung ist nicht auf die in den vorhergehenden Beispielen und Modifikationen beschriebenen beschränkt und jedes andere Verfahren kann verwendet werden, um die Daten zu senden.
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Weiter kann die in den vorhergehenden Beispielausführungsformen und Modifikationen beschriebene Folge von Steuerungen basierend auf Hardware (Schaltkreis) oder Software (Programm) ausgeführt werden. In einer Ausführungsform, in der die Steuerung durch Software ausgeführt wird, kann die Software durch ein Programmpaket konfiguriert werden, das bewirkt, dass ein Computer die oben beschriebenen jeweiligen Funktionen ausführt (zum Beispiel ein Mikrocomputer). Jedes Programm kann auf dem Computer vorinstalliert sein, oder es wird beispielsweise aus dem Netzwerk auf dem Computer installiert oder von einem Datenträger oder ähnlichem.
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Auch wenn einige Beispielausführungsformen und Modifikationen oben mit Bezug auf Referenzbeispiele mit Festkörperleuchtsystemen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf ein Bewitterungsprüfgerät oder ein spektrales Alterungsprüfgerät angewandt werden, sind dies nicht einschränkende Beispiele. Das Festkörperleuchtsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann auf jeden möglichen anderen Apparat oder jedes mögliche andere System angewandt werden. Beispielsweise kann das Festkörperleuchtsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf ein System zum Pflanzenwachstum, ein Desinfektionssystem, ein Gesundheitsförderungssystem oder ähnlichem angewandt werden.
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Außerdem umfasst die Erfindung jede mögliche Kombination einiger oder aller der verschiedenen Ausführungsformen, die hier beschrieben oder eingegliedert sind.
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Es ist möglich wenigstens die folgenden Strukturen aus den oben beschriebenen Beispielausführungsformen der Erfindung zu gewinnen.
- (1) Ein Bewitterungsprüfgerät, das aufweist:
einen Lichtquellenabschnitt, der eine Vielzahl von Festkörperleuchtelementen aufweist, wobei sich die Festkörperleuchtelemente in der Art voneinander unterscheiden, und geeignet sind Lichtstrahlen mit sich voneinander unterscheidenden Wellenlängenbereichen abzustrahlen;
ein Lichtempfänger, der geeignet ist die von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlten Lichtstrahlen für die jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell zu empfangen; und
eine Steuerung, die geeignet ist die Strahlungsintensität der jeweiligen Festkörperleuchtelemente basierend auf von dem Lichtempfänger abgeleiteten empfangenen Lichtmengen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell zu steuern und damit die Bestrahlungsstärke auf einer Probenoberfläche für jeden der Wellenlängenbereiche so zu steuern, dass ein Ausführen einer beschleunigten Prüfung einer Probe ermöglicht wird.
- (2) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß (1), wobei die Steuerung die Strahlungsintensitäten der jeweiligen Festkörperleuchtelemente basierend auf den empfangenen Lichtmengen steuert, um ein Beibehalten einer in dem Lichtquellenabschnitt festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung zu ermöglichen.
- (3) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß (2), wobei die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung auf eine Beleuchtungsstärke schließen lässt, die im Wesentlichen in allen Wellenlängenbereichen gleich ist.
- (4) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß (2) und (3), wobei die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung eine Verteilung ist in der die Beleuchtungsstärke in jeder der Wellenlängenbereiche größer als die Beleuchtungsstärke in jedem Wellenlängenbereich einer spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung von Sonnenlicht ist.
- (5) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß (2) bis (4), wobei die festgelegte spektrale Bestrahlungsstärkeverteilung eine Verteilung ist, in der die Beleuchtungsstärke in einem ultravioletten Bereich vergleichsweise höher ist als eine Beleuchtungsstärke in jedem anderen Wellenlängenbereich der Wellenlängenbereiche.
- (6) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (5), wobei der Lichtempfänger aufweist:
eine oder mehrere Lichtempfangselemente; und
eine Vielzahl von wellenlängenselektiven Transmissionsfiltern, die auf einer lichtempfangenden Oberflächenseite des einen oder der mehreren Lichtempfangselemente bereitgestellt sind, die wellenlängenselektiven Transmissionsfilter (142) unterscheiden sich in der Art voneinander und sind geeignet von den Lichtquellenabschnitten abgestrahlte Lichtstrahlen individuell für die jeweiligen Wellenlängenbereiche durch sie zu transmittieren.
- (7) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (6), das weiterhin ein Beugungsgitter umfasst, das geeignet ist die von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlten Lichtstrahlen spektral in die jeweiligen Wellenlängenbereiche zu zerlegen, wobei der Lichtempfänger die von dem Beugungsgitter spektral zerlegten Lichtstrahlen für die jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell empfängt.
- (8) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (7), wobei die Steuerung einen oder mehrere aus einer Gruppe von: der Anzahl von Festkörperleuchtelementen; eine Emissionsintensität von einem oder mehreren der Festkörperleuchtelemente; und eine Emissionszeit der einen oder mehreren der Festkörperleuchtelemente steuert, um die Strahlungsintensität der jeweiligen Festkörperleuchtelemente individuell zu steuern.
- (9) Das Bewitterungsprüfgerät gemäß einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (8), wobei jedes der Festkörperleuchtelemente eines aus: einer Leuchtdiode und einem organischen Elektrolumineszenzelement ist.
- (10) Ein Festkörperleuchtsystem, das aufweist:
einen Lichtquellenabschnitt, der eine Vielzahl von sich in der Art voneinander unterscheidenden Festkörperleuchtelementen aufweist und geeignet sind Lichtstrahlen mit sich voneinander unterscheidenden Wellenlängenbereichen abzustrahlen;
ein Lichtempfänger, der geeignet ist, die von dem Lichtquellenabschnitt abgestrahlten Lichtstrahlen individuell für die jeweiligen Wellenlängenbereiche zu empfangen; und
eine Steuerung, die geeignet ist die Strahlungsintensität der jeweiligen Festkörperleuchtelemente basierend auf aus dem Lichtempfänger abgeleiteten empfangenen Lichtmengen der jeweiligen Wellenlängenbereiche individuell zu steuern und so die Bestrahlungsstärke auf einer Probenoberfläche für jeden der Wellenlängenbereiche zu steuern, um das Ausführen einer beschleunigten Prüfung einer Probe zu ermöglichen,
wobei das Festkörperleuchtsystem auf ein Bewitterungsprüfgerät angewandt wird.
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Obgleich die Erfindung in Form beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Es ist einzusehen, dass der Fachmann die beschriebenen Ausführungsformen variieren kann ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Die Einschränkungen in den Ansprüchen sind auf Grundlage der in den Ansprüchen verwendeten Sprache weit auszulegen und sind nicht auf die vorliegende Beschreibung oder während der Weiterverfolgung der Anmeldung beschriebenen Beispiele beschränkt, wobei diese Beispiele als nicht ausschließlich auszulegen sind. Zum Beispiel ist in dieser Offenbarung der Ausdruck „bevorzugt” nicht abschließend und meint bevorzugt aber nicht eingeschränkt auf. Die Verwendung der Begriffe „erster”, „zweiter” und dergleichen bedeutet keine bestimmte Reihenfolge, sondern die Begriffe „erster”, „zweiter” und dergleichen werden verwendet um einzelne Objekte voneinander zu unterscheiden. Weiterhin ist kein Element oder keine Komponente in dieser Offenbarung dazu gedacht der Öffentlichkeit gewidmet zu sein, unabhängig davon ob das Element oder die Komponente explizit in den Ansprüchen erwähnt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-156010 [0001]
- JP 3945784 [0003]
- JP 3924592 [0003]
- JP 3195078 [0003]
