DE202014007579U1 - Luminaires and lighting systems to extend and improve the visual evaluation and evaluation of surfaces and excited fluorescence - Google Patents
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Abstract
Leuchten und Leuchtensysteme, die über Strahlenquellen verfügen, die unterschiedliche elektromagnetische Strahlungen im sichtbaren-, ultravioletten- und/oder infraroten Bereich emittieren und kombinieren können, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben Strahlenquellen, Gehäusen, Bedienelementen, optischen Systemen, Kühlelementen und primären Leistungssteuerungen für die jeweiligen Strahlungsquellen, die sichtbares Licht emittiert, über je mindestens eine Steuer- und Regeleinheit verfügen, die in der Lage ist zumindest diese in der Art zu regeln, dass die Lichtleistung den gesamten Bereich von 0 bis 100% und 100% bis 0% der möglichen oder eingestellten Maximalleistung, auch im Dunkeln, für das menschliche Sehen stufenlos, ohne wahrnehmbare Helligkeitssprünge, hoch- beziehungsweise runterregeln kann.Luminaires and lighting systems that have radiation sources that can emit and combine different electromagnetic radiation in the visible, ultraviolet and / or infrared range, characterized in that, in addition to radiation sources, housings, controls, optical systems, cooling elements and primary power controls for the respective radiation sources that emit visible light each have at least one control and regulating unit that is able to regulate at least this in such a way that the light output covers the entire range from 0 to 100% and 100% to 0% of the possible or set maximum power, even in the dark, for human vision, continuously, without perceptible jumps in brightness, can regulate up or down.
Description
Die Erfindung betrifft Leuchten und Leuchten-Systeme die eine oder mehrere Anregungsstrahlungen und Weißlicht in Kombination emittieren können, welche unter anderem für optische und visuelle Inspektionen von Oberflächen und angeregten Fluoreszenzen, zur Detektion von Verunreinigungen oder bei der fluoreszierenden Magnetpulverprüfung sowie Eindringprüfung eingesetzt werden.The invention relates to luminaires and luminaire systems which can emit one or more excitation radiation and white light in combination, which are used inter alia for optical and visual inspections of surfaces and excited fluorescence, for the detection of impurities or in the fluorescent magnetic particle inspection and penetration test.
Die Anregungsstrahlung wird bereits für verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel zur Anregung von Fluoreszenz, Desinfektion, Aushärtung, Trocknung und/oder Bleichen genutzt.The excitation radiation is already being used for various applications, such as fluorescence excitation, disinfection, curing, drying and / or bleaching.
Das Weißlicht dient der Erzeugung von Helligkeit oder dem Energieeintrag in Materie.The white light is used to generate brightness or the energy input in matter.
Die visuelle Auswertung von angeregten Fluoreszenzen wird in der Praxis meist im Dunkeln, bei weniger als 20 Lux Beleuchtungsstärke in der Umgebung durchgeführt, um die höhere Kontrastempfindlichkeit in der visuellen Wahrnehmung des Menschen beim mesoptischen Sehen (Dämmerungssehen) und skotopischen Sehen (Nachtsehen) zu nutzen sowie technisch ein höheres Kontrastverhältnis zwischen der inspizierten Oberfläche und den angeregten Fluoreszenzen zu erzeugen.The visual evaluation of excited fluorescence is usually performed in the dark, at less than 20 lux illuminance in the environment, to exploit the higher contrast sensitivity in human visual perception in mesoptic vision (dusk vision) and scotopic vision (night vision) and technically to produce a higher contrast ratio between the inspected surface and the excited fluorescences.
Die Anregungsstrahlung kann nicht sichtbare ultraviolette Strahlung, infrarote Strahlung und/oder blauviolettes Licht oder eine Kombination dieser sein, sie besteht aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer Kombination elektromagnetischer Strahlungen im Bereich zwischen 200 nm (Nanometer) und 490 nm und/oder 780 nm bis 50 μm (Mikrometer) beziehungsweise einer Frequenz von 1.500 THz (Terahertz) bis 612 THz und/oder 385 THz bis 300 GHz (Gigahertz).The excitation radiation may be non-visible ultraviolet radiation, infrared radiation and / or blue-violet light or a combination of these, consisting of electromagnetic radiation or a combination of electromagnetic radiation in the range between 200 nm (nanometers) and 490 nm and / or 780 nm to 50 μm (micrometers) or a frequency of 1500 THz (terahertz) to 612 THz and / or 385 THz to 300 GHz (gigahertz).
Das Weißlicht ist das für den Menschen sichtbare Licht, also eine elektromagnetische Strahlung oder eine Kombination elektromagnetischer Strahlungen zwischen 380 und 780 nm beziehungsweise einer Frequenz von 789 THz bis 384 THz.The white light is the visible light for humans, ie an electromagnetic radiation or a combination of electromagnetic radiation between 380 and 780 nm or a frequency of 789 THz to 384 THz.
Zur Erzeugung der Anregungsstrahlung und des Weißlichts können Entladungslampen, teilweise mit Filter oder LEDs (lichtemittierende Halbleiter-Dioden, die die jeweils benötigten Strahlungen emittieren können) verwendet werden.In order to generate the excitation radiation and the white light, it is possible to use discharge lamps, partly with filters or LEDs (semiconductor light-emitting diodes which can emit the respectively required radiations).
Zum effizienten Betrieb von LEDs werden Konstantstromsteuerungen auf Basis von elektrischen und elektronischen Schalt- und Regelkreisen verwendet. Diese Steuerungen messen den Betriebsstrom der jeweilige LED oder des LED-Schaltkreises und halten diesen in engen Grenzen konstant. Gängige LED-Steuerungen können diesen Konstantstrom aus einer Wechsel- und/oder Gleichspannung erzeugen. Die Steuerungen verfügen teilweise über temperaturabhängige Regelungen, die die Leistung der LEDs und der Steuerung reduzieren oder sie komplett abschalten, um die LEDs und/oder die Steuerung vor Überhitzung zu schützen. Es gibt auch Steuerungen, die die Anschaltung von Lüftern ermöglichen. Diese Funktionen sind in dem Regelkreis der Steuerung integriert.Constant current control based on electrical and electronic switching and control circuits is used for the efficient operation of LEDs. These controllers measure the operating current of the respective LED or LED circuit and keep it within narrow limits constant. Common LED controllers can generate this constant current from an AC and / or DC voltage. Some of the controllers have temperature-dependent controls that reduce the power of the LEDs and the controller, or shut them down completely to protect the LEDs and / or the controller from overheating. There are also controls that allow the connection of fans. These functions are integrated in the control loop of the controller.
Die Leistungssteuerungen für die Strahlenquellen erlauben die Einstellung beziehungsweise Regelung (Dimmung) der emittierten Strahlungsleistung. Bei der Anregungsstrahlung spricht man von Intensität, bei sichtbarem Licht von Beleuchtungsstärke. Bei LEDs erfolgt die Leistungsregelung durch die Veränderung des Betriebsstromes oder wird das Pulsen der LEDs in einer bestimmten Frequenz und Pulsbreite realisiert. Der Dimm- beziehungsweise Regelbereich liegt zwischen 1 und 100%.The power controls for the radiation sources allow the adjustment or regulation (dimming) of the emitted radiation power. In the excitation radiation is called intensity, with visible light of illuminance. For LEDs, the power control is done by changing the operating current or the pulses of the LEDs is realized in a specific frequency and pulse width. The dimming or control range is between 1 and 100%.
Die gewünschte Leistung kann durch den Anwender, den Verarbeiter oder den Hersteller eingestellt werden. Die Kombination der Anregungsstrahlung und des Weißlichts kann durch vielfältige Kombination von unterschiedlichen Strahlen- und Lichtquellen erfolgen, wie sie beispielweise in
Der Anwender nimmt bei diesen Schaltvorgängen unterschiedliche Bilder wahr, die aufgrund der Physiologie des menschlichen Sehens sowie der visuellen Wahrnehmung des Menschen, nur sehr eingeschränkt in Bezug zu einander gesetzt werden können. Faktisch ist der Mensch nicht in der Lage, einzelne Bilder beziehungsweise Sehmomente zu speichern und im Nachhinein zu vergleichen.During these switching processes, the user perceives different images which, due to the physiology of human vision and the visual perception of the human being, can only be set to a limited extent in relation to each other. In fact, humans are not able to store individual images or moments and to compare them in retrospect.
Plötzliche, starke Helligkeitsänderungen, wie sie durch das Zu- und Abschalten des Weißlichtes zur Anregungsstrahlung beziehungsweise das Umschalten zwischen Weißlicht und Anregungsstrahlung, insbesondere bei geringer Umgebungshelligkeit, entstehen können, werden als sehr unangenehm wahrgenommen und können die Augen, insbesondere bei häufiger und relativ stark wahrgenommener Helligkeitsänderung, schädigen.Sudden, strong changes in brightness, such as those caused by the switching on and off of the white light to excitation radiation or switching between white light and excitation radiation, especially at low ambient brightness, are perceived as very unpleasant and can eyes, especially with frequent and relatively strongly perceived Brightness change, damage.
Je nach Helligkeitsniveau und Größe der Änderung werden objektiv physikalisch kleine Helligkeitsänderungen, aufgrund der logarithmischen Proportionalität der objektiven Bestrahlungsstärke zu dem subjektiven Helligkeitsempfinden, als sehr drastisch wahrgenommen werden. Dieses, durch die Stevenssche Potenzfunktion sowie das Weber-Fechtner-Gesetz beschrieben Phänomen ist beispielweise der Grund warum bei Kino- und Theater-Vorführungen das Licht im unteren Helligkeitsbereich sehr langsam und im oberen Helligkeitsbereich schneller gedimmt wird. Vor der Vorstellung sollen die Gäste nicht in die vorübergehende völlige Finsternis versetzt werden und nach der Vorstellung sollen die Augen der Gäste nicht überstrapaziert oder gar verblitzt werden.Depending on the brightness level and magnitude of the change, objectively physically small changes in brightness, due to the logarithmic proportionality of the objective irradiance to the subjective perception of brightness, will be perceived as very drastic. This, by the Stevens's power function and the Weber-Fechtner law described phenomenon is the reason why in cinema and theater performances the light in the lower brightness range is dimmed very slowly and more rapidly in the upper brightness range. Before the performance, the guests should not be put in the temporary total darkness and after the performance, the eyes of the guests should not be overused or even burned.
Für Arbeiten im Dunkeln, beispielweise bei einer Beleuchtungsstärke, die kleiner als 5 Lux ist, kann der kleinste mögliche Einschaltwert bei einer Einstellbarkeit des Weißlichtes im Bereich zwischen 1 und 100%, 5 und 100% oder 10 und 100% schon sehr drastisch wahrgenommen werden. Bei einer Beleuchtungsstärke von 1.500 Lux bei 100% entsprechen 1% 15 Lux, 5% 75 Lux und 10% 150 Lux. Bei einer objektiven, physikalischen Betrachtung entspricht dies einer Verdreifachung, Verfünfzehnfachung oder gar Verdreißigfachung der vorhandenen Beleuchtungsstärke. Das Einschalten des Weißlichts auf diese niedrigstmöglichen Werte wird bei einer niedrigen Umgebungshelligkeit besonders drastisch, wie durch die oben genannten Gesetzmäßigkeiten beschrieben, subjektiv wahrgenommen. Der Blitzeffekt kann bereits bei niedrigen objektiven Helligkeitsänderungen wahrgenommen werden und verstärkt sich exponentiell je größer der Unterschied in der Beleuchtungsstärke im Verhältnis zu dem jeweiligen Helligkeitsniveau ist.For work in the dark, for example, at an illuminance of less than 5 lux, the smallest possible switch-on value can be perceived very drastically with a tunability of the white light in the range between 1 and 100%, 5 and 100% or 10 and 100%. At 1,500 lux at 100%, 1% equals 15 lux, 5% is 75 lux and 10% is 150 lux. In an objective, physical view, this equates to a tripling, fivefold or even thirtyfold increase in the existing illuminance. Switching the white light on to these lowest possible values is particularly drastically perceived at a low ambient brightness, as described by the abovementioned laws. The lightning effect can already be perceived at low objective changes in brightness and increases exponentially the greater the difference in illuminance in relation to the respective brightness level.
Die Leuchten und Leuchtensysteme können als Handleuchten beziehungsweise Handleuchtensysteme oder fest installierte Leuchten beziehungsweise Leuchtensysteme ausgeführt sein, welche für den mobilen und/oder stationären Einsatz genutzt werden können.The lights and lighting systems can be designed as hand lamps or furniture systems or permanently installed lights or lighting systems, which can be used for mobile and / or stationary use.
Die Leuchten und Leuchtensysteme können aus Gehäusen mit integrierten Bedieneinheiten oder aus einem Verbund von Gehäusen, Schaltschränken und/oder externen Bedieneinheiten bestehen, die die benötigte Technik beherbergen. Die Stromversorgung des Systems kann durch externe oder integrierte Gleich- und/oder Wechselstromquellen erfolgen.The luminaires and luminaire systems can consist of housings with integrated operating units or of a combination of housings, control cabinets and / or external operating units that house the required technology. The system can be powered by external or integrated DC and / or AC power sources.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gerät herzustellen, das die Vergleichbarkeit und Auswertbarkeit von angeregten Fluoreszenzen und Oberflächen für die visuellen Wahrnehmung des Menschen erweitert und eine wenig anstrengende Nutzung von Weißlicht in Verbindung mit einer Anregungsstrahlung ermöglicht.Based on this prior art, the object of the present invention is to produce a device that extends the comparability and evaluability of excited fluorescence and surfaces for the visual perception of humans and allows a little strenuous use of white light in conjunction with an excitation radiation.
Das Ziel wird dadurch erreicht, dass das Gerät Weißlicht emittiert, das in Abhängigkeit von der Anregungsstrahlung für den Seheindruck des Anwenders einen dynamischen, sanften Übergang zwischen den unterschiedlichen Beleuchtungs- beziehungsweise Helligkeitsniveaus ermöglicht. Dadurch treten keine völlig unterschiedlichen Seheindrücke mehr auf, die der Betrachter bei plötzlichen sprunghaften Änderungen des Helligkeitsniveaus wahrnimmt, sondern der Übergang von einem Seheindruck zum anderen wird ähnlich einem Film, der diesen Übergang zeigt, wahrgenommen.The goal is achieved by the device emits white light, which allows a dynamic, smooth transition between the different levels of illumination or brightness depending on the excitation radiation for the visual impression of the user. As a result, completely different visual impressions no longer occur, which the viewer perceives in the event of sudden sudden changes in the brightness level, but the transition from one visual impression to the other is perceived similarly to a film showing this transition.
Eine Möglichkeit der technischen Umsetzung ist die Dimmung des Weißlichtes beziehungsweise die Überblendung des Weißlichtes mit der Anregungsstrahlung in der Form, dass dies für die visuelle Wahrnehmung des Anwenders stufenlos, ohne sprunghafte Änderung der Beleuchtungsstärke, insbesondere im unteren Beleuchtungsstärkebereich ohne einen wahrnehmbaren Ein- beziehungsweise Abschalteffekt erfolgt.One possibility of the technical implementation is the dimming of the white light or the cross-fading of the white light with the excitation radiation in the form that this takes place continuously for the visual perception of the user, without a sudden change in illuminance, especially in the lower illuminance range without a perceptible switch-on or switch-off effect ,
Die Erfindung wir anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention will be described with reference to an embodiment.
Das Ausführungsbeispiel ist ein mögliches Handleuchten-System.The embodiment is a possible handlamp system.
Das Handleuchten-System besteht beispielweise aus einem Gehäuse (
In dem Gehäuse (
Die Frontscheibe (
Auf der Leiterplatte (
An dem Griff (
Auf der Rückseite des Gehäuses (
Es ist ein Schalter (
It is a switch (
Es sind zwei Taster (
Es sind zwei Taster (
Es ist ein Taster (
Es ist ein Drehregler (
Das Dimmen des Weißlichtes und der Anregungsstrahlung erfolgt in der Art, dass die Veränderung der Helligkeit für die visuelle Wahrnehmung des Anwenders stufenlos, ohne wahrnehmbare Sprünge oder abrupte Änderung des Helligkeitsniveaus erfolgt.The dimming of the white light and the excitation radiation takes place in such a way that the change of the brightness for the visual perception of the user takes place continuously, without noticeable jumps or abrupt change of the brightness level.
Über die Versorgungsleitung (
Die Energieversorgung kann über das Stromnetz, elektrische Netzteile oder portable Energiequellen, wie Batterien oder Akkumulatoren erfolgen.The power supply can be via the mains, electrical power supplies or portable energy sources, such as batteries or accumulators.
Vorteilhaft beim der Verwendung solcher Systeme für die visuelle Auswertung ist ein sanfter Abfall der Anregungsstrahlung und des Weißlichtes. am Rande des ausgeleuchteten Bereiches.An advantage of using such systems for visual evaluation is a gentle drop in excitation radiation and white light. on the edge of the illuminated area.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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