DE60128549T2

DE60128549T2 - Kombination einer uv-inspektionslampe mit einer taschenlampe

Info

Publication number: DE60128549T2
Application number: DE60128549T
Authority: DE
Inventors: Victor J. St. Clair Shores SHANLEY; Kenneth J. Birmingham KRANZ
Original assignee: Corrosion Consultants Inc Roseville; Corrosion Consultants Inc
Current assignee: Corrosion Consultants Inc Roseville; Corrosion Consultants Inc
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP2003535315A; WO2001069126A9; EP1264135A4; EP1264135A1; DE60128549D1; AU2001249162A1; WO2001069126A1; EP1264135B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Ultraviolett (UV- oder Schwarzlicht-)-Lampen einer Art, die von Technikern bei der Durchführung von Inspektionen zur Erfassung undichter Stellen eingesetzt werden, indem mögliche undichte Stellen beleuchtet werden, um das Vorhandensein fluoreszierender Tracer-Farbstoffe zu erfassen. Dies geschieht für gewöhnlich bei der Wartung von Klimaanlagen-Gefriersystemen, Komponenten von KFZ-Klimaanlagen, hydraulischen Maschinen, usw.
Üblicherweise werden die Farbstoffe mit einem kompatiblen Öl vermischt und in das System eingespritzt. Falls undichte Stellen vorhanden sind, wird eine Spur der Mischung aus Farbstoff und Öl auf äußere Flächen fließen. Diese Leckflüssigkeit fluoresziert, wenn sie mit UV-Licht und gelegentlich mit Blaulicht beleuchtet wird, und emittiert sichtbares Licht, das von dem Techniker gesehen werden kann.
Derartige UV-Lampen, die speziell an Wartungseinsätze zur Erfassung undichter Stellen angepasst sind, wurden in den letzten Jahren weiterentwickelt, wobei Filter mit selektiver Reflexion verwendet werden, die gelegentlich als "dichroitische" Filter bezeichnet werden und ultraviolette Wellenlängen durchlassen und sichtbares Licht reflektieren, um die Fähigkeit des Benutzers, eine etwaige auftretende Fluoreszenz zu sehen, auf ein Maximum zu bringen. Verglichen mit den meisten anderen Anwendungen von UV-Lampen, erfordern derartige Lampen als UV-Quelle Leuchtmittel mit hoher Wattleistung, die folglich eine beträchtliche Wärmeenergie abgeben. Die Verwendung von reflektierenden oder "dichroitischen" Filtern ist gegenüber absorbierenden Filtern, die in der Vergangenheit selektiv verwendet wurden und sichtbares Licht aus dem Licht hoher Intensität, das von den Leuchtmitteln abgegeben wurde, absorbierten, eine erhebliche Verbesserung, da schon allein die Filter überhitzten, wenn die Lampe über längere Zeiträume benutzt wurde, und gelegentlich während dieser Nutzung Risse bekamen.
Aus diesem Grund wurden die dichroitischen Filter so entwickelt, dass sie Infrarotstrahlung sowie UV-Strahlung durchlassen, um ein Überhitzen des dichroitischen Filters und anderer Komponenten zu verhindern. Dies ist in der parallelen US-Anmeldung 08/964,839 , eingereicht am 5. November 1997 (jetzt US-Patent Nr. 6,762,419 ) und in dem US-Patent Nr. 5,905,268 beschrieben. In diesen Lampen wird das sichtbare Licht in das Gehäuse zurückreflektiert, so dass es zu einer ziemlichen Erwärmung des Inneren der Lampe kommt.
Bei anderen Prüfarten wird gefärbter Rauch verwendet, um eine undichte Stelle zunächst einmal zu lokalisieren, wobei dann eine Taschenlampe erforderlich ist, um den Rauch zu erfassen. Ferner ist es häufig nützlich, an abgedunkelten Stellen in Gebäuden, an denen Anlagen gewartet werden, eine Taschenlampe zur Verfügung zu haben. Die bisherigen UV-Lampen konnten nicht als gewöhnliche Taschenlampe eingesetzt werden.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine UV-Lampe vorzusehen, die trotz Verwendung eines Leuchtmittels hoher Intensität als leistungsstarke UV-Lichtquelle weder zu einer Überhitzung der Lampe noch spezifisch der optischen Bestandteile führt, die das sichtbare Licht eliminieren, und die einen sehr hohen Anteil des UV-Lichts abgibt, das von dem Leuchtmittel erzeugt wird.
Ein weiteres Ziel ist es, eine solche UV-Lampe vorzusehen, die praktischerweise auch als Taschenlampe verwendet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben genannten Ziele sowie weitere, die beim Studium der folgenden Beschreibung und der Ansprüche deutlich werden, werden dadurch erreicht, dass ein Reflektor statt eines dichroitischen Filters verwendet wird, um selektiv zu wirken und so einen UV-Lichtstrahl zu erzeugen, während gleichzeitig die sichtbare Strahlung und die IR-Strahlung aus der Lampe geleitet wird.
Der Reflektor reflektiert selektiv nur von der Lampe emittiertes UV-Licht, während er sichtbare Strahlung und IR-Strahlung durchlässt. Ein derartiger dichroitischer Reflektor ist aus dem Stand der Technik allgemein als "Kaltlichtspiegel" bekannt. Der Kaltlichtspiegel-Reflektor steht in einem Winkel zum Leuchtmittel mit hoher Wattleistung, so dass der UV-Lichtstrahl durch ein erstes Fenster, das auf der einen Seite der Lampe ausgebildet ist, aus einem Lampengehäuse herausgelenkt wird.
Andererseits werden sichtbares Licht und Infrarotlicht durch den Kaltlichtspiegel-Reflektor durchgelassen und aus einem zweiten Fenster in dem vorderen Ende des Lampengehäuses ausgesendet.
Ein abnehmbare Abdeckung kann über dem zweiten Gehäusefenster angebracht sein, um optional den sichtbaren Lichtstrahl/IR-Lichtstrahl daran zu hindern, aus dem Lampengehäuse auszutreten.
Ein Erhitzen des Kaltlichtspiegel-Reflektors wird auf ein Minimum herabgesetzt, da keine der Wellenlängen von diesem optischen Element absorbiert werden, noch anderswo innerhalb des Lampengehäuses zurückgehalten werden, wenn die Abdeckung entfernt wird.
Gleichzeitig kann die Lampe auf zweifache Art verwendet werden, d.h. als reine UV-Lichtquelle und auch als Taschenlampe, wodurch ihre Brauchbarkeit für den Benutzer erhöht wird, insbesondere wenn Rauchtests mit Tracern gemacht werden sollen.
Die erfindungsgemäße Lampe ist ferner kompakt und kann kostengünstig hergestellt werden.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren zeigen:
1 eine perspektivische Außenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lampe,
2 einen Teilquerschnitt durch die in 1 gezeigte Lampe,
3 eine Draufsicht auf den Teilquerschnitt der 2,
4 einen Teilquerschnitt durch die Mitte der Lampe, der die Reflektorbefestigung zeigt,
5 einen vergrößerten Teilquerschnitt durch den Kopfabschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird aus Gründen der Klarheit eine bestimmte spezifische Terminologie verwendet und ein besonderes Ausführungsbeispiel gemäß den Anforderungen von Titel 35 USC 112 beschrieben, aber es versteht sich, dass dieses nicht einschränkend sein soll und auch nicht als solches ausgelegt werden soll, da die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche viele Formen und Variationen annehmen kann.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 umfasst die UV-Lampe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 11, das aus einem länglichen Griff 12 und einem Kopfabschnitt 14 besteht, die beide aus einem geeigneten Formkunststoff hergestellt sind.
Ein Fenster 16 für einen UV-Lichtstrahl befindet sich auf einer Seite der Lampe 10, während ein Fenster für sichtbares Licht und Infrarot-Licht, das sich am Ende der Lampe 10 befindet, mit einer Kunststoffabdeckung 18 bedeckt gezeigt ist.
Die 2 zeigt die inneren Details der UV-Lampe 10. Ein Leuchtmittel 20 mit 12 Volt und 100 Watt, das eine leistungsstarke Quelle für UV-Strahlung und sichtbare Strahlung ist, mit einer Leistung, die viel höher ist, als bei der Art, die in einer Standard-Taschenlampe verwendet wird. Die Lampe 20 kann der Art Xenon sein, mit einer hohen Farbtemperatur (3500K), die im Wesentlichen langwellige Ultraviolett-Emissionen erzeugt. Der Kolben besteht aus Quarz, das selbst gegenüber langwelligem Ultraviolett, d.h. 340–380 nm, hochdurchlässig ist. Ein derartiges Leuchtmittel ist bei Osram Sylvania unter der Teilenummer FCR 64625 HLX erhältlich.
Das Leuchtmittel 20 ist am ungefähren Brennpunkt eines Parabolspiegels 22 angeordnet, der auf einem präzise geformten Dorn aus rostfreiem Stahl galvanoplastisch aus Nickel hergestellt wurde. Eine Brennweite von 0,187 Zoll ermöglicht, dass das Leuchtmittel 20 ungefähr am Brennpunkt angeordnet ist, um die Strahlenkonzentration auf ein Maximum zu bringen.
Wie in der parallelen US-Patentanmeldung 09/491,413 , eingereicht am 26. Januar 2000, und in der US-Patentanmeldung 08/964,839 , eingereicht am 5. November 1997, beschrieben, ist der Parabolspiegel 22 vorzugsweise beschichtet, um eine störende Interferenz auszuschalten, welche die Intensität des reflektierten UV-Lichts verringern würde.
Auf der Oberfläche des Parabolspiegels 22 ist eine Vielzahl von Beschichtungen aufgebracht, eine aus Aluminium und eine aus Siliziumdioxid. Die Grenzfläche zwischen Siliziumdioxid und Luft sowie zwischen Siliziumdioxid und Aluminium erzeugt eine Doppelbrechung in entgegengesetzter Richtung, die sich gegenseitig ausgleichen, um die mögliche störende Interferenz auszuschalten, die andernfalls auftreten könnte.
Die erste Beschichtung besteht aus Aluminium, während die zweite Beschichtung aus Siliziumdioxid besteht. Die Stärke des Siliziumdioxids sollte gleichmäßig und präzise gehalten werden, um diese Wirkung zu erzielen, wobei die Stärken durch das "Lambda-Viertel- Stapel"-Prinzip festgelegt werden.
Der Brechungsindex jeder Grenzfläche, d.h. das Siliziumdioxid und die Luft, das Siliziumdioxid und das Aluminium, bestimmt die effektive Phasenverschiebung des reflektierten Lichts. Eine Aluminiumstärke von 0,57 Mikrometern und eine Siliziumdioxidstärke von 0,066 Mikrometern wurde erfolg reich für diesen Zweck verwendet. Die Grenzfläche zwischen Siliziumdioxid und Luft verursacht eine voreilende Phasenverschiebung von ungefähr 13 Grad, und die Grenzfläche aus Siliziumdioxid und Aluminium eine nacheilende Phasenverschiebung von 13 Grad, wodurch sie sich gegenseitig aufheben.
Bisher wurden Siliziumdioxidbeschichtungen einfach dazu verwendet, das Substrat vor Kratzern und Oxidation zu schützen, aber sie waren weder ausreichend gleichmäßig noch hatten sie die richtige Stärke, um eine verbesserte Reflexion ultravioletter Wellenlängen zu erzielen.
Ein beschichteter Parabolspiegel, der sich für diese Verwendung eignet, ist bei American Galvano, 312 N. Cota St., Unit I, Corona, Kalifornien 91720 erhältlich.
Das Leuchtmittel 20 kann aus einer 12-Volt-Stromquelle, wie z. B. einer Fahrzeugzigarettenanzünder-Steckdose durch Verwendung eines Steckers 24, verbunden über Kabel 26 und einem Zugbelastungs-Anschlussstück 28 am Eintritt zum Griff 12, gespeist werden. Ein Ein-Aus-Schalter 30 verbindet eine Leitung mit dem Leuchtmittel 20, wobei ein Verbindungselement 32 die andere Leitung verbindet. Batterien oder eine Wechselstromquelle können ebenfalls verwendet werden.
Eine Leuchtmittelfassung 34 ist auf herkömmliche Weise mit elektrischen Anschlüssen versehen.
Ein selektiver dichroitischer Reflektor 36 ist innerhalb des Kopfabschnittes 14 gegenüber dem Reflektor 30 und dem Leuchtmittel 20 angebracht, geneigt um 45°, um so UV-Licht, das von dem Leuchtmittel 20 und dem Parabolspiegel 22 emittiert wird, umzulenken, hinaus durch das Fenster 16 auf einer Seite des Gehäuses 11. Der selektive Reflektor 36 dienst als Strahlteiler und lässt sichtbares Licht und Infrarot-Licht durch, während er UV-Licht reflektiert, um so einen reinen UV-Strahl durch das Linsenfenster 16 hinauszulenken. Das Fenster 16 kann mit einer Fensterlinse abgedeckt sein, die aus Borosilikatglas hergestellt ist, von dem man annimmt, dass es kürzere UV-Licht-Wellenlängen nicht durchlässt, die für die Augen gefährlich sein könnten, d.h. um 320 nm und weniger.
Der Kaltlichtspiegel-Reflektor 36 ist vorzugsweise dichroitischer Ausführung, mit einer Reihe von Beschichtungen vorgegebener Stärke, um die selektive Reflexion zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist auf eine derartige Ausführung solcher Beschichtungen gerichtet, die eine selektive Reflexion von UV-Licht erzeugt, statt eines Durchlasses von UV-Licht, wie im US-Patent Nr. 5,905,268 beschrieben, so dass ein UV-Lichtstrahl durch das auf der Seite befindliche Fenster 16 hinausgelenkt wird.
Gleichzeitig sind die Beschichtungen so ausgeführt, dass sichtbares Licht durch den Reflektor 36 durchgelassen wird, statt reflektiert zu werden, so dass ein Strahl von sichtbarem Licht durch das von der Abdeckung 18 bedeckte Fenster 38 hinausgelenkt wird. Das Fenster 38 ist ebenfalls vorzugsweise mit einer klaren Linsenabdeckung abgedeckt, die aus Borosilikatglas hergestellt ist, um jegliches ferne UV-Licht zu blockieren.
Wie dies in US Aktenzeichen Nr. 09/491,413 , eingereicht am 26. Januar 2000 beschrieben ist, werden dichroitische optische Elemente von ZC & R Coatings for Optics, Inc. aus Torrance, Kalifornien bevorzugt, da sie Beschichtungen aus Tantalpentoxid aufweisen, die kein UV-Licht absorbieren.
Ein geeigneter Kaltlichtspiegel mit der Teilenummer CM-UV-350 ist im Handel bei ZC & R erhältlich.
Dieser besondere Kaltlichtspiegel hat einen hohen Grad an Reflexionsvermögen und einen niedrigen Durchlässigkeitsgrad von Wellenlängen im Bereich von 350 nm bis 450 und einen hohen Durchlässigkeitsgrad von Wellenlängen von 600 nm bis 1200 nm und höher. Fernes UV-Licht, d.h. unter 340 nm, wird weitgehend durchgelassen.
Dies führt dazu, dass sowohl sichtbares als auch Infrarot-Licht aus der Lampe 10 herausgelassen werden, um ein Erhitzen auf ein Minimum herabzusetzen und einen sichtbaren Strahl zur Verwendung bei anderen Tests sowie als Taschenlampe zu erzeugen.
Die Beschichtungen des Kaltlichtspiegelreflektors 36 können von ZC & R auch so aufgebracht werden, dass sie blaues sichtbares Licht bei Wellenlängen von über 400 nm dort auf ein Minimum herabzusetzen, wo die Tracer-Farbstoffe nicht in Antwort auf derartiges blaues Licht fluoreszieren, so dass keine "B laublocker"- Sonnenbrillen benötigt werden, die dann erforderlich sind, wenn der UV-Lichtstrahl auch blaues Licht enthält.
Die Eliminierung von blauem Licht im UV-Strahl ist vorteilhaft bei einigen Anwendungen zum Prüfen auf undichte Stellen, wie sie in der oben bezeichneten parallelen Anmeldung beschrieben sind.
Der Kaltlichtspiegel-Reflektor 36 kann ein rechteckiges Stück eines beschichteten Borosilikatglases umfassen, wie es in den 3 und 4 zu sehen ist. Eine darin ausgebildete Nut 40 hält den Reflektor 36 im Kopf 14 in einem 45° Winkel am Platz.
Die Abdeckung 18, die ebenfalls aus Formkunststoff, wie z. B. Silikon, ist, kann opak sein, um das sichtbare Licht zu blockieren, oder die Abdeckung 18 kann entfernt werden, um die Lampe 10 als Taschenlampe zu verwenden. Wenn das sichtbare Licht die Beobachtung der Fluoreszenz nicht stört, da es im 90° Winkel zum UV-Strahl gerichtet ist, kann die Abdeckung entfernt werden, wobei die Lasche 42 beim Abnehmen hilft, um so das Gehäuseinnere maximal zu kühlen.
Alternativ dazu können nach vorne zeigende Lamellen 44 Entlüftungsöffnungen 46 abschirmen, um die Kühlung zu verbessern, wenn die Abdeckung 18 am Platz ist.

Claims

Kombination aus einer Taschenlampe und einer Lampe zur Verwendung bei der Überprüfung undichter Stellen und dergleichen, umfassend: ein Gehäuse mit einem vorderen Ende; eine Lampe, die in dem Gehäuse angebracht ist und starke UV-Strahlung, sichtbare Strahlung und Infrarot-Strahlung aussendet, wenn die Lampe eingeschaltet wird; eine Energiequelle zur Speisung der Lampe; eine Schaltersteuerungsverbindung der Energiequelle zu der Lampe zum Steuern der Speisung der Lampe; einen dichroitischen Kaltlichtspiegel, der an dem Gehäuse so vor der Lampe angebracht und dieser zugewandt ist, dass er durch seine Position im Wesentlichen die gesamte Lampenstrahlung aufnimmt, die zum vorderen Ende des Gehäuses gerichtet ist, wobei der dichroitische Kaltlichtspiegel bezogen auf die zum vorderen Ende des Gehäuses gerichtete Lampenstrahlung geneigt ist und wobei der dichroitische Kaltlichtspiegel so beschichtet ist, dass er UV-Licht von der Lampe seitlich reflektiert, während er sichtbares und Infrarotlicht durchlässt; wobei das Gehäuse ein erstes Fenster hat, das so angeordnet ist, dass es den durch den dichroitischen Kaltlichtspiegel seitlich reflektierten UV-Strahl aufnimmt, damit er aus dem Gehäuse austreten kann, und ein zweites Fenster, das mit der Lampe und dem dichroitischen Kaltlichtspiegel ausgerichtet angeordnet ist, damit das sichtbare und das Infrarotlicht durch dasselbe hindurch aus dem Gehäuse austreten können.
UV-Lampe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine abnehmbare Abdeckung auf dem zweiten Fenster.
UV-Lampe nach Anspruch 2, ferner umfassend Lüftungsöffnungen in dem Gehäuse hinter dem dichroitischen Kaltlichtspiegel.
UV-Lampe nach Anspruch 3, ferner umfassend Lamellen, die dem zweiten Fenster zugewandt sind.
UV-Lampe nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Parabolspiegel, wobei die Lampe ungefähr im Brennpunkt desselben angeordnet ist und der Parabolspiegel das aus der Lampe ausgesandte Licht bündelt und es zu dem dichroitischen Kaltlichtspiegel leitet.
UV-Lampe nach Anspruch 1, wobei im ersten und im zweiten Fenster jeweils eine Fensterlinse angeordnet ist, welche aus Borosilikatglas hergestellt ist, um UV unter etwa 320 nm nicht durchzulassen.
UV-Lampe nach Anspruch 1, wobei der dichroitische Kaltlichtspiegel einen hohen Prozentsatz an Licht im Bereich zwischen 350 und 450 nm reflektiert und Licht, das länger ist als 450 nm, durchlässt.
UV-Lampe nach Anspruch 1, wobei der dichroitische Kaltlichtspiegel einen hohen Prozentsatz an Licht im Bereich zwischen 320 und 380 nm reflektiert und einen hohen Prozentsatz an Licht, das länger ist als 400 nm, durchlässt.