DE19700215B4

DE19700215B4 - Leuchte zur visuellen Inspektion von Oberflächen

Info

Publication number: DE19700215B4
Application number: DE1997100215
Authority: DE
Inventors: Achim Dr.-Ing. Willing
Original assignee: Forchheim & Willing GmbH
Current assignee: FORCHHEIM & WILLING GMBH, 09221 NEUKIRCHEN, DE
Priority date: 1997-01-04
Filing date: 1997-01-04
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2017-01-05
Also published as: DE19700215A1

Abstract

Leuchte zur Inspektion von Oberflächen mit einem optischen System mit einachsig gekrümmtem oder aus Abschnitten zusammengesetztem Reflektor, der eine Bündelung des Lichts einer oder mehrerer parallel zur Reflektorachse angeordneter lang gestreckter Lampen, insbesondere Leuchtstofflampen, in Ebenen quer zur Symmetrieachse bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System auf einer Seite durch einen Reflektorabschnitt (1) begrenzt ist, der das Licht der Lampenanordnung (2) in Richtung einer Hauptstrahlrichtung (H) bündelt, dass der Licht bündelnde Reflektorabschnitt (1) in der Nähe der Lampenanordnung (2) in einen Licht sammelnden Reflektorabschnitt (R) übergeht, der um die Lampenanordnung (2), diese teilweise umschließend, herum angeordnet ist, und dass das optische System auf der anderen, dem Licht bündelnden Reflektorabschnitt im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite durch eine zwischen dem Licht sammelnden Reflektorabschnitt (R), sich an diesen anschließende, und der Lichtaustrittsfläche angeordnete Blende (B) mit Licht absorbierender Oberfläche begrenzt ist, die im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung (4) ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leuchten, die zur Inspektion von Oberflächen, insbesondere glänzenden Oberflächen z. B. an lackierten Karosserien benutzt werden können und die zu einer Ausleuchtung eines gesamten Raumes geeignet sind.
Die lichttechnischen Anforderungen an derartige Leuchten ergeben sich aus der Zuordnung von Beobachtungsrichtung und Beleuchtungsrichtung bei der Abmusterung von Oberflächen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 196 33 806 A1 wird deshalb die Verwendung von senkrecht angeordneten Leuchten oder leuchtenden Wänden vorgeschlagen, die – in horizontalen Ebenen gemessen – schräg, vorzugsweise unter 45°, auf die senkrechten Abmusterungsfläche strahlen.
In der Patentanmeldung wird von einer Leuchte mit einachsig gekrümmtem Reflektor ausgegangen, der das Licht einer oder mehrerer parallel zur Reflektorachse angeordneter langgestreckter Lampen – vorzugsweise Leuchtstofflampen – in Ebenen quer zur Symmetrieachse bündelt. Je nach Anforderungen an die Bündelung des Lichtes, an die Form und Lichtverteilung der Lampen und an die Minimierung von Verlusten durch auf absorbierende Leuchtenflächen fallende Lichtströme ergeben sich im wesentlichen, zumindest abschnittsweise parabolische oder elliptische Reflektorformen.
Die Reflektorkurve kann kontinuierlich geformt sein oder sich durch ebene oder gekrümmte Streifen zusammensetzen.
Die Oberfläche kann hochglänzend oder zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Lichtabstrahlung strukturiert sein.
Um Blendung und unerwünschte Abbildungen auf der abzumusternden Oberfläche zu vermeiden werden Lamellen parallel zur Hauptstrahlrichtung mit Licht absorbierenden oder stark streuender Oberfläche im Strahlengang, insbesondere vor der Leuchte angeordnet.
In einer weiteren Anmeldung DE 196 44 907 A1 wird eine mittig im Reflektor angeordnete Lamelle vorgeschlagen, die auf Grund ihrer absorbierenden oder streuenden Oberfläche eine Abschirmung für Winkel außerhalb der vom Reflektor bewirkten Lichtverteilung dadurch bewirkt, daß die Blende unmittelbar an die Oberfläche der vorderen Lampe anschließt.
Eine Analyse dieses Systems ergibt, daß bei schrägem Einblick in die Leuchte aus Richtungen außerhalb der Hauptstrahlrichtung sich für beide Seiten des Reflektors unterschiedliche Abschirmungsbedingungen ergeben. Ein Einblick auf die Lampe ist auf der dem Beobachter zugewandten Reflektorhälfte noch immer möglich, wenn bereits die abgewandte Reflektorhälfte dunkel erscheint.
Aus diesem Grund wird in einer weiteren Anmeldung DE 196 50 469 A1 vorgeschlagen, die mangelnde Abschirmeigenschaft der dem Beobachter zugewandten Reflektorhälfte durch ein zusätzliches Lamellenpaket, das nur in dieser Reflektorhälfte angeordnet ist zu verbessern.
Diese Maßnahme verbessert zwar die Entblendung erheblich, jedoch wird auch der Leuchtenwirkungsgrad vermindert.
Weiterhin stellt sich heraus daß in allen bisherigen Lösungsvorschlägen relativ große Bautiefen erreicht werden, die eine Installation in praktischen Anwendungen erschwert.
EP 0638764 B1 offenbart eine Deckenleuchte mit einem langgestreckten Reflektor aus einem Dachspiegel und gekrümmten Seitenflächen.
DE 1194345 A beschreibt einen Scheinwerfer mit einem Reflektor, der aus einer Halbkugel und einem Halb-Hyperboloit zusammen gesetzt ist, und bei dem die Lichtquelle im Mittelpunkt der Halbkugel angeordnet ist.
Erfindungsaufgabe ist es für eine Leuchte zur Inspektion von Oberflächen, unter Beibehaltung des bekannten Wirkungsprinzips der Leuchte eine modifizierte optische Anordnung zu finden, die einen Einblick auf die Lampe aus Richtungen außerhalb der vom Reflektor erzeugten Lichtverteilung vermeidet, insbesondere aus Beobachtungsrichtungen denen die Mittenblende des Reflektors zugewandt ist und die Bautiefe vermindert.
Die Anzahl der Lamellen soll möglichst auf eine begrenzt sein.
Unter Bautiefe wird der benötigte maximale Abstand der Lichtaustrittsfläche von einer Montagefläche bei schräger Anordnung – unter 45° – verstanden.
Dieser Abstand bestimmt die verbleibende frei verfügbare Fläche in einem Raum nach Installation der Leuchten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei wird die dem Beobachter zugewandte Reflektorhälfte durch einen lichtsammelnden Reflektor ersetzt, der an der in der Leuchte befindlichen Kante der ursprünglichen Mittenlamelle ansetzt und der die Lampe teilweise umgibt.
Die Mittenlamelle ist auf der dem Reflektor zugewandten Seite erfindungsgemäß absorbierend ausgebildet.
Eine Analyse der Sehaufgabe bei schräger Bestrahlung ergibt, daß die Lichtausstrahlung auf der dem Beobachter abgewandten Seite nicht begrenzt werden muß. Aus diesem Grunde kann erfindungsgemäß die Leuchte mit einer asymmetrischen Lichtverteilung ausgestattet sein, die auf der dem Beobachter zugewandten Seite scharf abgeschnitten ist und auf der dem Beobachter abgewandten Seite beliebig breit strahlen darf.
Der – eine Reflektorhälfte ersetzende – lichtsammelnde Reflektor kann entweder das Licht zurück in die Lampe schicken mit der Wirkung einer kleinen Grundstreuung des Systems jedoch kleinerem Wirkungsgrad, oder aber die Lampe umgehen mit der Wirkung einer größeren Grundstreuung und eines höheren Wirkungsgrades.
Das Reflektormaterial ist vorzugsweise hochglänzend mit möglichst hohem Reflexionsgrad der gerichteten Reflexion.
Eine leichte, die Lichtstrahlen in geringem Maße streuende Oberfläche kann für eine gleichmäßige Ausleuchtung günstig sein
Die Abschlußflächen der Leuchten sind vorzugsweise zumindest näherungsweise quer zur Hauptstrahlrichtung auszurichten, um störende Reflexionen an der Oberfläche der Abdeckscheiben zu vermeiden.
Vorzugsweise sind die Abschlußscheiben nicht streuend ausgeführt. Um weiche Übergänge zwischen den Lichtverteilungen benachbarter Leuchten zu erreichen, kann es günstig sein, die Abschlußscheiben leicht streuend auszuführen. In Sonderfällen kann eine starke Streuung gewählt werden, wenn die Blendungsbegrenzung von weniger wichtiger Bedeutung ist.
Die Erfindung ist in den Bildern 1 bis 5 dargestellt.
Bild 1 zeigt die prinzipielle erfinderische Anordnung der optischen Elemente bestehend aus linkem Reflektor 1, Lampe 2, Mittenblende B und lichtsammelnden Reflektor R, der erfindungsgemäß eine rechte Reflektorhälfte ersetzt.
Die Lichtquelle 2 ist in dem Beispiel eine röhrenförmige Leuchtstofflampe, sie könnte auch aus mehreren zueinander parallel ausgerichteten Lampen bestehen, für die die optischen Randbedingungen dann sinngemäß gelten.
Die Probelichtstrahlen aus der Richtung L_probe erfüllen die gewünschten Abschirmbedingungen indem sie auf die Blende B treffen. Die Richtung der Probelichtstrahlungen liegt außerhalb der durch die von der Lampe stammenden Lichtstrahlen entstehenden Lichtverteilung L des Reflektors 1.
Ein direkter Einblick auf die Lampe aus Richtungen, denen die Außenseite der Mittenblende zugewandt ist, ist nicht möglich.
Der Reflektor R sammelt das Lampenlicht und reflektiert in die Lampe, so daß sich deren mittlere Leuchtdichte erhöht. Die Grundstreung des Systems, die sich aus der Größe der Lampe ergibt, bleibt erhalten.
Bild 2 zeigt eine Vielzahl erfinderischer Leuchten die schräg aneinander gereiht sind – mit der Hauptstrahlrichtung H in Richtung 45° zur Montagefläche M. Die Bautiefe d wird erfindungsgemäß nur durch eine Reflektorhälfte bestimmt und ist dadurch klein. Es sind zwei Versionen, mit und ohne Abdeckglas A dargestellt. Beide Versionen unterscheiden sich weiterhin in ihrer Tiefe, wobei der Reflektor nicht zwangsläufig durch das Abschlußglas begrenzt sein muß. Vorzugsweise ist die Abdeckung quer zur Hauptstrahlrichtung ausgerichtet, um unerwünschte Reflexionen zwischen der Oberfläche der Abdeckscheibe und dem Reflektorsystem zu vermeiden.
Bild 3 zeigt die Möglichkeit einer optischen Vergrößerung der Lampe mit Hilfe des Reflektors R. Dieser ist so geformt, daß Lichtstrahlen L1 die in einem gewissen Bereich hinter der Lampe und Lichtstrahlen L2 die vor der Lampe auf den Reflektor R treffen nach Spiegelung auf die Lampe treffen. Dadurch wird die Lampe scheinbar vergrößert und eine größere Grundstreuung des Reflektors erzielt.
Da die Lichtstrahlen nicht in die Lampe zurück gespiegelt und somit nicht absorbiert werden können, besitzt dieser Reflektor einen hohen Wirkungsgrad.
Die Form des Reflektors im vorderen Teil wird zweckmäßigerweise so bestimmt, daß eine geschlossene Ausleuchtung zwischen L1 und L2 entsteht und vorzugsweise so, daß alle Lichtstrahlen am Anfangspunkt der Blende B_Anfang vorbei gespiegelt werden. Der Reflektor R wiederum wird vorzugsweise so weit um die Lampe herum angeordnet, daß die Blende B von der Lampe nicht bestrahlt wird.
Der Punkt B_Ende kann beliebig im Schatten des Reflektors R angeordnet werden, sollte aber unmittelbar an den lichtsammelnden Reflektor R anschließen.
Anstelle einer Lampe können bei sinngemäßer Veränderung des Reflektors auch zwei Lampen oder mehr parallel zueinander angeordnet sein.
Bild 4 zeigt den Abblendmechanismus für die Lichtstrahlen L2, L3 und L4.
Diese berühren zwar den Reflektor R, werden aber ohne die Lampe zu treffen wieder aus dem Reflektor hinaus geführt, so daß der Probelichtstrahl nicht die Leuchtdichte der Lampe annehmen kann. Die dunklen Probelichtstrahlen liegen außerhalb des Lichtbündels L1.
Bild 5 zeigt eine zusätzliche Blende zur Unterbrechung des Strahlenganges innerhalb des lichtsammelnden Reflektors R. Durch lichtabsorbierende Eigenschaften der Zusatzblende wird die Entblendung der Leuchte noch weiter verbessert.
Zur weiteren Optimierung der Leuchtenlichtverteilungen können quer zur Lampenachse an sich bekannte lichtabsorbierende Lamellen oder parabolisch gekrümmte gerichtet reflektierende Lamellen parallel zueinander quer zur Lampenachse vor dem Reflektor angeordnet oder besonders vorteilhaft im Reflektorinnenraum angeordnet sein. Je nach Anforderung können die Lamellen auch schräg bei gleichzeitiger Ausrichtung quer zur Lampenachse angeordnet sein. Dies ist vorteilhaft bei Überkopf, senkrecht angeordneten Leuchten deren nutzbarer Lichtstrom nach unten gerichtet ist.
Die Anwesenheit der Blenden bewirkt eine Ausblendung von Lichtstrahlen auch in Ebenen parallel zur Reflektorachse.
Die gleiche schräg strahlende Anordnung von nebeneinander errichteten erfindungsgemäßen Leuchten kann genutzt werden, um eine senkrechte Beleuchtungsstruktur herzustellen, die bei Betrachtung ihrer Abbildung auf einer glänzenden Oberfläche durch ihre Verzerrung auf Oberflächenfehler schließen läßt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, zwischen den Leuchten breitere lichttote Zonen anzuordnen, um die gewünschte Struktur zu erzeugen.
Als Lampen kommen in erster Linie Leuchtstofflampen in Frage. Die optische Anordnung kann aus einem oder mehreren parallel zueinander angeordneten Röhren bestehen.
Es ist weiterhin vorteilhaft die Lampen dimmbar anzusteuern und ihren Lichtstrom über eine Regelungsschaltung im jeweils eingestellten Arbeitspunkt konstant zu halten.
Besonders wichtig für die Farbabmusterung ist die Auswahl von Lampen mit geeigneter spektraler Lichtverteilung.

Claims

Leuchte zur Inspektion von Oberflächen mit einem optischen System mit einachsig gekrümmtem oder aus Abschnitten zusammengesetztem Reflektor, der eine Bündelung des Lichts einer oder mehrerer parallel zur Reflektorachse angeordneter lang gestreckter Lampen, insbesondere Leuchtstofflampen, in Ebenen quer zur Symmetrieachse bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System auf einer Seite durch einen Reflektorabschnitt (1) begrenzt ist, der das Licht der Lampenanordnung (2) in Richtung einer Hauptstrahlrichtung (H) bündelt, dass der Licht bündelnde Reflektorabschnitt (1) in der Nähe der Lampenanordnung (2) in einen Licht sammelnden Reflektorabschnitt (R) übergeht, der um die Lampenanordnung (2), diese teilweise umschließend, herum angeordnet ist, und dass das optische System auf der anderen, dem Licht bündelnden Reflektorabschnitt im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite durch eine zwischen dem Licht sammelnden Reflektorabschnitt (R), sich an diesen anschließende, und der Lichtaustrittsfläche angeordnete Blende (B) mit Licht absorbierender Oberfläche begrenzt ist, die im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung (4) ausgerichtet ist.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht sammelnde Reflektorabschnitt (R) soweit um die Lampenanordnung (2) herum angeord net ist, dass die Blende (B) von dieser nicht bestrahlt wird.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht sammelnde Reflektorabschnitt (R) das Licht zumindest teilweise auf die Lampenanordnung (2) spiegelt.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht sammelnde Reflektorabschnitt (R) das Licht der Lampenanordnung (2) zumindest teilweise in den an die Lampenanordnung unmittelbar anschließenden Raum spiegelt.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht sammelnde Reflektorabschnitt (R) direkt auf der jeweiligen Lampe angebracht ist.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht bündelnde Reflektorabschnitt so gestaltet ist, dass die von der Lampenanordnung (2) und dem Licht sammelnden Reflektorabschnitt (R) ausgehenden Lichtstrahlen nicht auf die Blende (B) treffen.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte durch eine Abschlussscheibe abgeschlossen ist, die vorzugsweise quer zur Hauptstrahlrichtung (H) angeordnet ist.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe(n) Leuchtstofflampen sind.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lampen parallel zueinander angeordnet sind.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchten mit Licht absorbierenden oder gerichtet reflektierenden parabolisch geformten Lamellen quer zur Lampenachse versehen sind.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere optische Systeme parallel nebeneinander angeordnet sind.
Leuchte nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere optische Systeme parallel im Abstand nebeneinander angeordnet sind.