NL1019823C2 - Verlichtingsinrichting. - Google Patents

Description

* - 1 -

5 VERLICHTINGSINRICHTING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verlichten van een (driedimensionaal) 10 object in een meetinrichting.

Er zijn verschillende meetinrichtingen bekend waarin een object wordt verlicht en de door het object gereflecteerde straling wordt geanalyseerd of het gereflecteerde beeld wordt onderzocht. Analyse van de gereflecteer-15 de straling houdt met name in dat wordt bepaald welke golflengten door het object geabsorbeerd worden. Een voorbeeld van een inrichting waarin de door een object gereflecteerde straling wordt geanalyseerd is een beeldvormende spectro-graaf.

2 0 Het is bekend om voor het verlichten van het object in beeldvormende spectografen gebruik te maken van halogeenlampen, vaak in combinatie met glasvezels en line arrays (glasvezelbundel waarin alle glasvezels naast elkaar gepositioneerd zijn). Halogeenlampen hebben echter het 25 nadeel dat de spectrale emissie in het gebied tussen 400 en 450 nm zeer laag is. Voor verschillende toepassingen bijvoorbeeld het meten aan bloemen (siergewassen) is het gewenst in dit spectrale gebied de reflectie te kunnen meten.

30 Er zijn LED's (licht emiterende dioden) beschik baar die deze golflengten uitstralen. De intensiteit van LED's is echter zeer laag. Met één LED kan alleen een zeer klein object egaal verlicht worden. Bij toepassing van een rij LED's wordt geen egale verlichting verkregen. Soms 35 wordt voor een rij LED's matglas geplaatst, wat echter het nadeel heeft dat licht geabsorbeerd wordt.

·’ ' / 'j - 2 -

Er bestaat derhalve behoefte aan inrichting die een verlichting met een geëgaliseerde intensiteit van een object met een oppervlak tot bijvoorbeeld 10 x 2 cm geeft.

Volgens de uitvinding wordt in die behoefte 5 voorzien door een inrichting voor het verlichten van een (driedimensionaal) object in een meetinrichting, omvattende een rij van meerdere lampen, een spiegeltunnel die twee planparallelle spiegels omvat, waarbij de ene spiegel boven de andere is geplaatst 10 en de spiegelende oppervlakken van de spiegels naar elkaar toegekeerd zijn, en een cilinderlens, waarbij de rij lampen aan de achterrand van de spiegels tussen de spiegels is geplaatst en de lens evenwijdig bij 15 de voorrand van de spiegels is geplaatst, zodanig dat het door de planparallelle spiegels weerkaatste licht van de lampen door de lens als een vrijwel evenwijdige bundel licht op het te verlichten object gericht wordt.

Door toepassing van de inrichting van de uitvin-20 ding wordt een verlichting met een geëgaliseerde intensiteit verkregen. De verkregen verlichting heeft een egaal verlopende intensiteitsverdeling in de drie dimensies x, y en z waar bij de z-richting de richting van de uit de inrichting komende bundel is en de x- en de y-richting 2 5 loodrecht op elkaar staan en in een vlak loodrecht op de richting van de lichtbundel liggen. De y-richting staat loodrecht op een vlak evenwijdig aan de parallelle spiegels .

De inrichting van de uitvinding maakt het mogelijk 30 een aantal relatief zwakke lampen te combineren zo dat een verlichting met een voldoende intensiteit wordt verkregen.

De term lamp verwijst naar een tot verlichting dienend voorwerp. In de inrichting van de uitvinding worden bij voorkeur licht emiterende dioden (LED's) gebruikt. De 35 vakman zal op basis van zijn vakkennis weten of inzien welke typen lampen voor toepassing bij de uitvinding geschikt zijn.

- 3 -

De in de inrichting van de uitvinding te gebruiken cilinderlens is een positieve lens, dat wil zeggen een lens die invallende stralen convergeert. In de onderhavige beschrijving en conclusies verwijst cilinderlens niet 5 alleen naar enkelassige sferische lenzen, maar ook naar enkelassige asferische lenzen. De in de inrichting van de uitvinding gebruikte lens kan ook een deel van een cilinder zijn. Met andere woorden, de cilinderlens van de inrichting van de uitvinding is een positieve lens met ten minste één 10 brekend oppervlak dat een deel is van een cilindervlak waarbij een cilindervlak verwijst naar een vlak dat beschreven wordt door rechte lijnen die elk evenwijdig zijn aan een rechte lijn en door een bepaalde kromme gaan. Deze kromme is niet beperkt tot cirkelvormige krommen.

15 Bij gebruik van een cilinderlens zal in het algemeen de afstand tussen het uiteinde van de spiegeltun-nel en de as van de cilinderlens iets groter zijn dan de brandpuntsafstand van de lens. De optimale positie van de lens, dat wil zeggen de positie die een zo evenwijdig 20 mogelijke bundel geeft is experimenteel zeer eenvoudig vast te stellen.

Figuur 1 is een schematische weergave van een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. In figuur 1 verwijst 1 naar een LED 2 5 van een rij LED's die is ingeklemd tussen een bovenste spiegel 2 en een onderste spiegel 3, die op respectievelijk de onder- en bovenzijde zijn voorzien van een spiegelend oppervlak en die samen een spiegeltunnel vormen. Na een aantal reflecties in de spiegeltunnel is de intensiteits-30 verdeling van het van de lampen afkomstige licht geëgaliseerd in de x- en y-richting. Het uit de spiegeltunnel tredende licht wordt door een staaflens (cilinderlens) 4 waarvan het brandpunt buiten de spiegeltunnel is gelegen, geleid om een evenwijdige bundel te vormen zodat ook in de 35 z-richting een egale intensiteitsverdeling wordt verkregen.

De spiegels vormen de boven- en onderwand van de spiegeltunnel. De voorzijde van de spiegeltunnel is open.

iOi ·;„32 3 - 4 -

De achterzijde van de tunnel wordt afgesloten door de rij lampen. De zijwanden van de spiegeltunnel zijn bij voorkeur dicht. Het oppervlak van de zijwanden is bij voorkeur niet spiegelend. De grootste voorkeur hebben mat zwarte zijwan-5 den. De spiegels zijn in het algemeen rechthoekig van vorm. De lengte van de spiegel, de afstand tussen lampen en voorzijde, is aanzienlijk groter dan de hoogte van de spiegeltunnel, de afstand tussen de spiegels.

De breedte van de spiegel hangt af van de gewenste 10 breedte die verlicht moet worden. Indien een groter ver-lichtingsvlak is gewenst, kan men het aantal LED's in de rij vergroten.

De hoogte van de spiegeltunnel wordt bepaald door de diameter van de LED's. Het is mogelijk meerdere boven 15 elkaar geplaatste rijen LED's te gebruiken. Bij een verdubbeling van de hoogte wordt echter het effect van de spiegeltunnel gehalveerd. Het is dan in het algemeen wenselijk de spiegeltunnel tweemaal zolang te maken. Vergroting van de hoogte van de spiegeltunnel heeft ook gevolgen voor de 20 lensdiameter, objectafstand en evenwijdigheid van de bundel. Lichtsterke LED's met een zeer kleine diameter hebben daarom de voorkeur.

Door de inrichting van de uitvinding te combineren met halogeenverlichting kan een geëgaliseerde intensiteits-25 verdeling over een breed golflengtegebied woren verkregen. Men kan ook een aantal inrichtingen met LED's met aansluitend emissiespectrum combineren.

De aard van het object is in feite onbeperkt. Dankzij de geëgaliseerde intensiteitsverdeling van de 30 lichtbundel verkregen met de inrichting van de uitvinding is het niet nodig dat het object vlak is.

De onderhavige uitvinding kan bijvoorbeeld toegepast worden voor het verlichten van vruchten, planten, bloemen of zaden, bijvoorbeeld in een industriële sorteer-35 inrichting.

- 5 -

De vakman zal op basis van zijn algemene vakkennis inzien voor welke andere verlichtingstoepassingen de inrichting van de uitvinding kan worden toegepast.

Voorbeeld 5 Tussen een spiegeltunnel die bestond uit twee op een afstand van 5 mm van elkaar geplaatste planparallelle spiegels met een breedte van 125 mm van 1 mm dik materiaal werden 50 helder blauw licht uitzendende LED's (van Agilent, type HLMP-DB25-P0000) met een intensiteit van 100 mcd 10 en een openingshoek van 25 ° en een lengte van 8,71 mm cm geplaatst waarbij de midden van de LED's zich op 5 0 mm afstand van de voorrand van de spiegels bevond. Op een afstand van 20 mm van de voorrand van de spiegels werd een staaflens in de vorm van een kunststof (perspex) cilinder 15 met een diameter van 50 mm en een lengte van 130 mm gemonteerd, zodanig dat de as van de cilinder evenwijdig met de voorrand van de spiegeltunnel liep en gelegen was in een vlak evenwijdig aan de spiegels. De spiegels en lens werden gemonteerd in een kunststof doos.

20 Figuur 2 geeft de intensiteitsverdeling weer die verkregen worden met het hierboven voorbeeld van een inrichting van de uitvinding. De reflectiewaarden op een witte achtergrond werden gemeten met een digitale camera. Het reflectiepatroon verkregen met de inrichting van de 25 uitvinding is onderaan afgebeeld. Ter vergelijking is boven aan het ref lectiepatroon van een enkele rij LED's afgebeeld.

Figuur 3 geeft een grafische voorstelling van de intensiteitsverdeling weer die verkregen worden met het 30 hierboven voorbeeld van een inrichting van de uitvinding gemeten met een digitale camera. De x- en y-as zijn de ruimtelijke assen in een vlak dat loodrecht in de bundel geplaatst is en geven pixels (beeldpunten weer. het beeld is niet gekalibreerd, maar 1 pixel komt ongeveer overeen 35 met 1 mm2. De z-as stelt de intensiteit in grijswaarden voor. Met a is de intensiteitsverdeling die met de inrichting van het voorbeeld wordt verkregen aangeduid, terwijl b - 6 - verwijst naar de intensiteitsverdeling van een enkele rij LED's.

Figuur 4 geeft intensiteitsverdeling van figuur 3 in contourlijnen weer. De intensiteit is niet gekalibreerd, 5 maar weergegeven in grijswaarden, 40 grijswaarden per stap.

> r~·. .·.·· i i : -x

Claims (9)

1. Inrichting voor het verlichten van een (driedi-5 raensionaal) object in een meetinrichting, omvattende een rij van meerdere lampen, een spiegeltunnel die twee planparallelle spiegels omvat, waarbij de ene spiegel boven de andere geplaatst is en de spiegelende oppervlakken van de spiegels naar elkaar 10 toegekeerd zijn, en een cilinderlens, waarbij de rij lampen aan de achterrand van de spiegels tussen de spiegels is geplaatst en de lens evenwijdig aan de voorrand van de spiegels is geplaatst, zodanig dat het 15 door de planparallelle spiegels weerkaatste licht van de lampen door de lens als een vrijwel evenwijdige bundel op het te verlichten object gericht wordt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de lens een cilinderlens is.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de lampen LED's zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 3 , waarbij de LED's helder blauwe LED's zijn.

5. Meetinrichting omvattende een inrichting 25 volgens één van de conclusies 1 tot en met 4.

6. Meetinrichting omvattende een inrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 4 en een halo-geenverlichting.

7. Meetinrichting omvattende meerdere inrichtingen 3 0 volgens één van de conclusies 1 tot en met 4 waarbij de LED's van de verschillende inrichtingen verschillende emissiespectra hebben.

8. Meetinrichting volgens één van de conclusies 5 tot en met 7 die een beeldvormende spectrograaf is.

9. Werkwijze voor het verlichten van een object in een meetinrichting waarbij men het object verlicht met een inrichting volgens een van de conclusies 1 tot en met 4. -βίο . Werkwijze volgens conclusie 9 waarbij het object planten of plantmateriaal, zoals zaden, vruchten en bloemen, omvat. * ★ ★ ★ ★