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WO2018033251A2 - Tageslicht-handleuchte zur prüfung von lackierten oberflächen, insbesondere im rahmen von lackreparaturarbeiten an kraftfahrzeugen - Google Patents

Tageslicht-handleuchte zur prüfung von lackierten oberflächen, insbesondere im rahmen von lackreparaturarbeiten an kraftfahrzeugen Download PDF

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WO2018033251A2
WO2018033251A2 PCT/EP2017/000999 EP2017000999W WO2018033251A2 WO 2018033251 A2 WO2018033251 A2 WO 2018033251A2 EP 2017000999 W EP2017000999 W EP 2017000999W WO 2018033251 A2 WO2018033251 A2 WO 2018033251A2
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WO
WIPO (PCT)
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light
daylight
hand lamp
emitting diodes
inner edge
Prior art date
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PCT/EP2017/000999
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English (en)
French (fr)
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WO2018033251A3 (de
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Norbert Maier
Ewald Schmon
Peter Dettlaff
Sven Schulze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SATA GmbH and Co KG
Original Assignee
SATA GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of WO2018033251A3 publication Critical patent/WO2018033251A3/de
Priority to US16/278,491 priority patent/US20190178789A1/en
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    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
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    • G01N2201/06146—Multisources for homogeneisation, as well sequential as simultaneous operation
    • G01N2201/06153—Multisources for homogeneisation, as well sequential as simultaneous operation the sources being LED's

Definitions

  • the invention relates to a daylight hand lamp for testing painted surfaces, in particular in the context of paint repair work on motor vehicles, the daylight hand lamp having a luminous element, by means of which a light beam can be generated, which has a daylight-like light spectrum and high light intensity.
  • a series of painting jobs require a visual inspection of painted surfaces. This is especially true in the refinishing of motor vehicles. Thus, a visual color balance of the newly painted areas with original surface areas is necessary, because in spite of detailed mixing specifications of color lacquers by the paint industry can occur in practice color deviations. Furthermore, often before the painting process, a visual comparison of color cards, color plates or comparative plates with already painted surfaces to determine the correct color for the repainting.
  • a visual check is also used to determine further properties or defects of a painted surface.
  • unwanted cloudiness, crater formation, pinholes, organ skin, fish eyes, spark plugs, metallics or variations in layer thickness, etc. may be mentioned.
  • the invention has set itself the task of providing a daylight flashlight for testing of painted surfaces, with the help of which in the review in the artificial light of the daylight flashlight the visibility of differences in color or lack of painted surfaces is facilitated or improved. Description of the invention
  • the inventive daylight flashlight has a luminous element, by means of which a light beam or light beam can be generated, which forms a beam cross-sectional area at a distance of 30 cm ⁇ 0.5 cm from the luminous body along a beam axis, which runs perpendicular to the beam axis.
  • the distance of 30 cm ⁇ 0.5 cm from the luminous element is used, since it is a distance that lies in the distance range in which a painter usually guides a flashlight over the surface to be checked.
  • the properties of the beam cross-sectional area defined above correspond to a reference light spot resulting on a flat surface when the daylight flashlight of the present invention is positioned at a distance d of the illuminant of about 30 cm above the surface.
  • the luminaire is oriented in such a way that the light beam strikes the surface perpendicularly.
  • the flashlight in actual use, can be held against the surface to be tested so that the light beam hits the surfaces at any angle.
  • inclined irradiation is preferable.
  • the distance of 30 cm ⁇ 0.5 cm is measured from the outer surface of the last optical element of the filament that the light beam passes before it leaves the flashlight.
  • this may be a thin cover of the filament.
  • the thus defined beam cross-sectional area or the reference light spot has at least one central core area with an inner diameter of at least 16 cm up.
  • the light of the daylight flashlight according to the invention has a value for the general color rendering index (CRi value), which is greater than 95.
  • the illuminance in the entire core region is greater than 5000 Ix. Accordingly, with the daylight hand lamp at a distance of 30 cm, a bright light spot with a daylight-like light spectrum can be generated, which also has a sufficient extent (»16 cm).
  • the invention is based on the finding that a significant improvement in the detectability of paint defects occurs by optimizing the properties of the light generated in an inner edge region directly surrounding the core region in the manner according to the invention.
  • the inner edge region is therefore defined as the region which lies radially between the core region and the region in which the illuminance of 1000 Ix is undershot.
  • the inner edge region is consequently surrounded by an outer edge region in which the illuminance drops to the outer boundary of the beam cross-sectional area or of the light spot.
  • Decisive for the inventive daylight flashlight with surprisingly good properties for the control of painted surfaces is that the light spectrum across the beam cross-sectional area is at least so homogeneous that in a spectral range with a wavelength of 400 to 700 nm, a Ranlichtabweichungs mean in the core and inner edge area is less than 20%.
  • the light spectrum over the beam cross-sectional area is at least so homogeneously formed that in a spectral range with a wavelength of 400 to 700 nm, the mean value of a spectral Stability factor relative to the center of the beam in the core and inner edge region is less than 10%.
  • the daylight deviation mean or the spectral stability factor with respect to the core area center are values which differ in z. B. to the general color rendering index Ra for quantifying the homogeneity of the light impression, in particular color impression in the control of painted surfaces are particularly well suited.
  • This area is the spectral range that is essentially perceptible by the eye.
  • the general color rendering index Ra (CRi value) represents a characteristic number which describes the quality of the color reproduction of light sources of the same correlated color temperature.
  • the values of the first eight test colors according to DIN 6169 are included. In particular, the fact that differences or changes in individual test colors can compensate each other and therefore despite visually perceptible hue change the general color rendering index barely changes, the general color rendering index is not well suited to describe hue shift one and the same light source within a light spot.
  • the illuminance has already fallen sharply. Therefore, it could be surmised that this faint edge area has little impact on the validity of visual inspection results.
  • the light properties of the inner peripheral region due to the nature of the human eye, the light properties of the inner peripheral region, as expected, have a strong influence on the visual perceptibility of optical differences in the illuminated surface portion. Above all, it is from Significance that the light spectrum over the core area and the inner edge region of the invention is made homogeneous according to the invention.
  • the calculation of the daylight deviation average value of a location of the beam cross-sectional area takes place such that a light spectrum normalized to the maximum intensity is determined at this location. Then, the difference of the determined light spectrum is formed to a normalized to the maximum intensity daylight spectrum. Finally, the mean value of the difference amounts over the spectral range of 400 to 700 nm is formed.
  • the calculation of the mean value of the spectral stability factor with respect to the beam center of a location of the beam cross-sectional area is such that a light spectrum normalized to the maximum intensity is determined at the location.
  • a light spectrum normalized to the maximum intensity is determined at the location.
  • An inner diameter of 16 cm of the bright (> 5000 Ix) and daylight-like (CRi> 95) core region represents a minimum requirement for the producible light beam.
  • the core region has an inner diameter of at least 20 cm, preferably 24 cm.
  • the core area is made even brighter and the illuminance in the core area is greater than 6000 Ix, preferably greater than 7000 Ix, more preferably greater than 8000 Ix.
  • the light of the beam cross-sectional area or of the producible light spot is characterized by an even higher homogeneity, if the Ranlichtabweichungs- mean value in the core and inner edge region is less than 18%, in particular less than 16%.
  • an embodiment is distinguished in which, alternatively or additionally, the daylight deviation mean value in the core area and inner edge area changes by less than 6%, preferably by less than 4%. It is advantageous if the daylight deviation average is low in the core and inner border areas. However, it is also advantageous if the (low) daylight deviation mean value remains relatively constant, since this in turn represents a parameter for the light spectrum to change only as slightly as possible.
  • the mean value of the spectral stability factor with respect to the beam center in the core region and inner edge region is even less than 8%, in particular less than 6%.
  • the illuminance decreases in the inner edge region to 500 Ix, preferably to 300 Ix, while the inner edge region but still meets the requirements for the homogeneity of the light spectrum.
  • the producible light beam has a circular cross-section. In the circumferential direction, the intensity and the light spectrum are each constant.
  • the core area is circular.
  • the inner edge region is formed by an annular region surrounding the circular core region.
  • the inner edge region in the radial direction has a width of greater than 4 cm, preferably greater than 6 cm, more preferably greater than 8 cm.
  • This can be generated in particular by the daylight flashlight at a distance of 30 cm, a light spot, the core and inner edge region having a total diameter of at least 30 cm, preferably 40 cm, still preferably 50 cm.
  • Another parameter which serves to describe the color of an artificial light represents its color temperature.
  • the color temperature of the light at least in the core and inner edge region greater than 5500 K and / or less than 6500 K.
  • the illuminant of the luminous element is, for example, a low-cost halogen lamp into consideration.
  • the luminous element comprises one or more light emitting diodes as the light source.
  • Light-emitting diodes are characterized by short start-up times, low power consumption and a long service life.
  • a luminous body which comprises one or more light-emitting diodes as light-emitting means, which have a coloring luminescent material, preferably a phosphor-based coloring luminescent material.
  • a coloring luminescent material preferably a phosphor-based coloring luminescent material.
  • several different colored phosphorus can be used.
  • an embodiment of the invention is characterized in which a high homogeneity of the light intensity is achieved in that the luminous element comprises a plurality of light emitting diodes as the light source, wherein the light emitting diodes are each provided with a lens.
  • the luminous element comprises a plurality of light-emitting diodes, wherein all the light-emitting diodes are arranged in a plane, wherein a plurality, in particular nine, light-emitting diodes are distributed uniformly on an outer circular path and several, in particular three light-emitting diodes distributed uniformly on an inner circular path are arranged.
  • the daylight hand lamp is designed as a wireless, battery-operated lamp.
  • a painter can guide the flashlight unhindered by connecting cables along the surface to be examined.
  • the luminous intensity of the luminous element can be reduced.
  • the light intensity of the daylight hand lamp adjustable, dimmable at least in the range of 50 - 100% light intensity.
  • FIG. 1 is a side view of a daylight hand lamp including a schematic representation of the producible light beam
  • Fig. 3 is a schematic representation of the measuring device for
  • Fig. 4 the illuminance of the daylight hand lamp according to
  • Fig. 5 shows the illuminance as a function of the distance rM to
  • Fig. 6 shows a comparison of the normalized light spectrum
  • Hand lamp according to Figure 1 as a function of the distance rM to the beam center in percent
  • FIG. 10 is a front view of the head portion of the daylight hand lamp according to Figure 1.
  • FIG. 1 shows a daylight hand lamp 1 for checking painted surfaces, in particular as part of paint repair work on motor vehicles.
  • the hand lamp 1 has a head part 2, a handle part 3 and at the lower end of the handle part 3 a releasably secured accumulator 4, in particular Li-ion accumulator on.
  • the head part 2 has on its front side a light outlet opening 5, through which a light beam 6 can escape.
  • a luminous element 7 is arranged in the head part 2.
  • the head part 2 in the region of the light outlet opening 5 is shown partially cut away in order to show at least a part of the luminous body 7.
  • this optical element is a thin cover plate of the luminous element 7.
  • the circular beam cross-sectional area 11 is shown in a plan view.
  • the beam cross-sectional area 11 or their light properties correspond to the properties of a reference light spot, which forms with the aid of the flashlight 1 on a flat surface when the luminous body 7 of the flashlight 1 is maintained at a distance of 30 cm above the surface and the light beam. 6 is directed perpendicular to the surface.
  • the beam cross-sectional area 11 or the reference light spot can be subdivided into three areas. Starting from the beam center 12, the beam cross-sectional area 11 has a central circular core area 13, an annular, inner edge area 14 and an annular, outer edge area 15. The areas 13, 14, 15 are not shown strictly to scale in FIG.
  • the central core region 13 has, for example, an inner diameter of at least 16 cm. At least in the core region 13, the light has a value for the general color rendering index (CRi value) which is greater than 95. The illuminance in the entire core region 13 is greater than 5000 Ix.
  • CRi value general color rendering index
  • the core region 13 changes into the inner edge region 14 if the illuminance falls below the value of 5000 Ix.
  • the inner edge region 14 in turn passes into the very faint outer edge region 15 when the illuminance has decreased to at least 1000 Ix.
  • the color temperature of the light beam 6 is at least in the core and inner edge region 13, 14 greater than 5500 K.
  • the light generated by the flashlight 1 is characterized in that it is homogeneously formed at least in the core and inner edge region 13, 14 with respect to the light spectrum , This is shown by the fact that in a spectral range with a wavelength of 400 to 700 nm, a daylight deviation average in the core and inner edge regions 13, 14 is less than 20%.
  • the average value of a spectral stability factor based on the beam center in the core and inner edge region 13, 14 is less than 10%.
  • the following describes how the light beam 6 of the flashlight 1 is measured and finally the daylight deviation mean value (FIG. 7) and the mean value of the spectral stability factor with respect to the beam center 12 (FIG. 8) are determined from the measurement results.
  • FIG. 3 shows by way of example a measuring apparatus 20 by means of which the light properties of the flashlight 1 can be determined.
  • the flashlight 1 is preferably attached to a stand 22 at a distance d of 30 cm via a detector 21 (in particular the lens of the detector).
  • the detector 21 used was a tested and calibrated spectrometer MK350S from UPRtek, which has a CMOS linear image sensor (spectral bandwidth: approx. 12 nm (half bandwidth), receptor size: diameter 6.6 mm +/- 0.1 mm, measuring range: 20 - 70,000 Ix, wavelength range: 380 - 780 nm, integration period: 6 - 5,000 ms).
  • the receptor or the measuring field of the detector 21 is shown in FIG. 3 by way of example in two positions.
  • the receptor In the first position, the receptor is centered about the center 12 of the light beam 6. Consequently, the light properties in the beam center 12 are determined in this position.
  • the detector 21 is displaced by 2 cm on the flat support surface 23 radially outward. The light properties of this point of the beam cross-sectional area or of the reference light spot are determined. Thus, it is continued in 2 cm increments until a distance ⁇ of 24 cm from the center is reached, ie a point is measured which lies in a circular path around the center 12, which has a diameter of 48 cm.
  • the second position of the detector 21 is an example Position with a distance ⁇ of 24 cm to the beam center 12 shown.
  • the illuminance for a flashlight which has light emitting diodes as a light source, particularly gently runs out in the edge region. Such a gentle outlet is also z. B. to obtain with a halogen lamp.
  • the light of the halogen lamp in known luminaires in turn has the disadvantage that the edge region has a different light spectrum (eg reddish). This colored corona is disturbing when testing painted surfaces.
  • the illuminance in the exemplary flashlight 1 only drops to below 5000 Ix at a distance ⁇ of approximately 12 cm. Accordingly, in the case of a definition of the core region 13 in which an illuminance greater than 5000 lx prevails in the entire core region 13, a core region 13 having an inner diameter of approximately 24 cm results.
  • the flashlight 1 has a maximum illuminance - in the beam center 12 - of over 16000 Ix, in particular of over 20000 Ix.
  • FIGS. 4 and 5 show that in a definition in which the inner edge region 14 ends when the illuminance falls below 1000 lx, the inner edge region 14 ends at a distance r M to the beam center 12 of approximately 17 cm.
  • the inner edge region 14 is the region in which the illuminance decreases to 500 lx, preferably to 300 lx.
  • the inner edge region 14 extends to a distance r M of about 19 cm or 21 cm.
  • the inner edge region 14 may have a width of greater than 4 cm, preferably greater than 6 cm, more preferably greater than 8 cm.
  • FIG. 6 shows the light spectrums of the daylight and the light beam of the flashlight normalized to their maximum intensity in the beam center 12. It shows the good agreement with the daylight spectrum, which is also clear from the diagram shown in Figure 7.
  • FIG. 7 shows the difference in percent of the normalized spectra shown in FIG. 6 in the relevant range from 400 to 700 nm.
  • the mean value was formed over the range of 400 to 700 nm. This results in the daylight deviation Average value of the light beam 6 in the beam center 12 in percent.
  • the daylight deviation average value of the light beam 6 at the other measured distances r M to the beam center 12 is determined. The result is shown in FIG. 8, which shows the daylight deviation mean value as a function of the distance r M.
  • the daylight deviation average over the entire measured distance range is less than 20%, in particular even less than 18%. Up to a distance r M of about 22 cm, the daylight deviation average is less than 16%.
  • the daylight-deviation average changes by less than 6% over the entire measured distance range, in particular by less than 4%.
  • the mean value of a spectral stability factor with respect to the beam center 12 is shown in FIG.
  • the mean value of the spectral stability factor with respect to the beam center 12 is less than 8% up to a distance r M of about 20 cm, less than 6% up to my distance rM of about 14 cm.
  • FIGS. 8 and 9 show the high degree and the particular degree of the beam homogeneity of the light beam 6 generated by the flashlight 1.
  • the luminous element 7 has a plurality of light-emitting diodes as light-emitting means, which in each case emit light having the same light spectrum.
  • the LEDs can be COB LEDs act.
  • the LEDs have a coloring luminescent material, z. B. a phosphor-based coloring luminescent material.
  • FIG. 10 shows a front view of the head part 2 of the flashlight 1.
  • the front end face of the luminous element 7 with the light-emitting diodes 24, which are each provided with a lens, is easily recognizable.
  • the LEDs 24 are arranged in a plane.
  • Nine light emitting diodes 24 are arranged uniformly distributed on an outer circular path 25.
  • Three light-emitting diodes 24 are arranged uniformly distributed on an inner circular path 26. Thanks to this arrangement of the LEDs 24 results in a uniform intensity distribution of the generated light beam. 6
  • a common lens for each light-emitting diode can also be used for each light-emitting diode.
  • a luminous element may be provided which, in addition to a cover plate, also has one or more further optical elements (color filters, diaphragms, lenses), which are preferably interchangeable.
  • the optical effects can also be realized by a cover, which additionally serves to protect the inside of the head.
  • the flashlight can also be used as a stationary lighting means.
  • the flashlight to a stand, a holder on the Lackierkabinendecke or wall, a tripod, a handling device (robot) or the like Attachment system are attached.
  • the flashlight can also be connected by means of an adapter to the mains, which is connected for example instead of the accumulator to the flashlight.
  • the hand lamp can also be connected to a control system by cable or wirelessly (eg via Bluetooth).
  • the flashlight z. B. on and off or the light intensity can be adjusted.
  • the operation of the on / off switch and the light intensity adjusting device can be remotely controlled by suitable means.
  • the on / off switch can also remain in the set position (on or off), whereby the light intensity can be remotely controlled from 0% to 100%.
  • sensors eg color surface or distance sensors.
  • the settings of the hand lamp are made or regulated (eg, light intensity dependent on distance).
  • a separate tax system can also suggestions z. B.
  • This proposal can also be based on sensor data, eg. As a color, gloss level, distance or remplinraumaschines- recognition of the painted surface, take place.

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Abstract

Es wird eine Tageslicht-Handleuchte (1) zur Überprüfung von lackierten Oberflächen, insbesondere im Bereich der Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen beschrieben. Das Lichtspektrum ist derart homogen ausgebildet ist, dass bei einer Entfernung von 30 cm ± 0,5 cm in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm ein Tageslichtabweichungs-Mittelwert in einem Kern- und einem inneren Randbereich kleiner 20% ist bzw. der Mittelwert eines spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte in dem Kern- und inneren Randbereich kleiner 10 % ist.

Description

Tageslicht-Handleuchte zur Prüfung von lackierten Oberflächen, insbesondere im Rahmen von Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Tageslicht-Handleuchte zur Prüfung von lackierten Oberflächen, insbesondere im Rahmen von Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen, wobei die Tageslicht-Handleuchte einen Leuchtkörper aufweist, mittels dessen ein Lichtstrahl erzeugbar ist, der ein tageslichtähnliches Lichtspektrum und eine hohe Lichtstärke aufweist.
Stand der Technik
Bei einer Reihe von Lackierarbeiten ist eine visuelle Prüfung von lackierten Oberflächen erforderlich. Dies gilt insbesondere bei der Reparaturlackierung von Kraftfahrzeugen. So ist ein visueller Farbabgleich der neu lackierten Bereiche mit ursprünglichen Oberflächenbereichen notwendig, denn trotz detaillierte Mischvorgaben von Farblacken durch die Lackindustrie können in der Praxis Farbabweichungen auftreten. Des Weiteren erfolgt häufig vor dem Lackiervorgang ein visueller Abgleich von Farbtonkarten, Farbtonblechen oder Vergleichsblechen mit bereits lackierten Oberflächen, um den richtigen Farbton für die Neulackierung zu bestimmen.
Neben der Prüfung von Farbtönen dient eine visuelle Prüfung aber auch der Ermittlung weiterer Eigenschaften oder Mängel einer lackierten Oberfläche. Beispielhaft sind eine unerwünschte Wolkigkeit, Kraterbildung, Pinholes, Organgenhaut, Fischaugen, Sparklings, Metallics oder Schwankungen der Schichtdicke usw. zu nennen.
Im Falle von Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen ist zudem zu beachten, dass das lackierte Fahrzeug später vom Kunden im Freien unter natürlichem Licht bewertet bzw. abgenommen wird. Daher wird gefordert, dass eine Prüfung von lackierten Oberflächen an Kraftfahrzeugen durch den Lackierer im Freien unter natürlichem Tageslicht erfolgt. Da Lackierarbeiten insbesondere an
BESTÄTIGUNGSKOPIE Kraftfahrzeugen aber aus Umweltschutzgründen und zur Abschirmung des Lackiervorgangs in geschlossenen Räumen (Lackierkabinen) erfolgen, besteht der Bedarf einer zumindest vorläufigen Prüfung der lackierten Oberfläche unmittelbar im Lackier- oder Werkstattarbeitsbereich. Eine Prüfung in geschlossenen Räumen unter künstlichem Licht hat zudem den Vorteil, dass sie unter konstanten, reproduzierbaren (Licht-)Verhältnissen erfolgen kann. Dahingegen variieren die Lichtverhältnisse im Freien durch verschiedene Einflussfaktoren (Witterung, Tageszeit, Jahreszeit usw.). Aus diesem Grunde wurden Tageslicht-Handleuchten entwickelt, die ein dem Tageslicht möglichst ähnliches Licht mit einer relativ hohen Lichtstärke erzeugen können, so dass eine aussagekräftige Bewertung von lackierten Oberflächen durchgeführt werden kann. Nach Abschluss des Lackiervorgangs kann der Lackierer die lackierte Fläche mit der Handleuchte beleuchten, das Ergebnis seiner Arbeit überprüfen und gegebenenfalls Nachbesserungen bzw. Korrekturen durchführen.
Aus der DE 10 2014 018 940 A1 ist eine solche Tageslicht-Handleuchte zur Prüfung von lackierten Oberflächen im Kraftfahrzeugreparaturbereich bekannt, die sich durch ein tageslichtähnliches Lichtspektrum bei hoher Lichtstärke auszeichnet. Bei der Überprüfung mit einer solchen Handleuchte können eine Vielzahl von Lackiermängeln festgestellt werden. Trotz der hohen Lichtstärke können manche Mängel, Farbtonunterschiede usw. nicht oder nur sehr schwer im künstlichen Licht der vorbekannten Handleuchte erkannt werden.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Tageslicht-Handleuchte zur Prüfung von lackierten Oberflächen bereitzustellen, mit Hilfe derer bei der Überprüfung im künstlichen Licht der Tageslicht-Handleuchte die Erkennbarkeit von Farbtonunterschieden bzw. Mängeln an lackierten Oberflächen erleichtert bzw. verbessert wird. Beschreibung der Erfindung
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Tageslicht-Handleuchte mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Tageslicht-Handleuchte weist einen Leuchtkörper auf, mittels dessen ein Lichtstrahl bzw. Lichtbündel erzeugbar ist, der in einer Entfernung von 30 cm ± 0,5 cm vom Leuchtkörper entlang einer Strahlachse eine Strahlquerschnittsfläche ausbildet, die senkrecht zur Strahlachse verläuft.
Die Entfernung von 30 cm ± 0,5 cm vom Leuchtkörper wird herangezogen, da es sich um eine Entfernung handelt, die in dem Abstandsbereich liegt, in welchem üblicherweise ein Lackierer eine Handleuchte über die zu überprüfende Oberfläche führt. Damit entsprechen die Eigenschaften der oben definierten Strahlquerschnittsfläche einem Referenz-Lichtspot bzw. -Lichtfleck, der sich auf einer ebenen Oberfläche ergibt, wenn die erfindungsgemäße Tageslicht- Handleuchte mit einem Abstand d des Leuchtkörpers von ca. 30 cm über der Oberfläche angeordnet ist. Dabei ist die Leuchte derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl senkrecht auf die Oberfläche trifft.
Es versteht sich, dass im tatsächlichen Gebrauch die Handleuchte gegenüber der zu prüfenden Oberfläche so gehalten werden kann, dass der Lichtstrahl in einem beliebigen Winkel auf die Oberflächen trifft. Beispielsweise bei der Prüfung von Metallics, Sparklings usw. ist eine geneigte Einstrahlung zu bevorzugen.
Die Entfernung von 30 cm ± 0,5 cm bemisst sich ausgehend von der äußeren Fläche des letzten optischen Elements des Leuchtkörpers, das der Lichtstrahl passiert, bevor er die Handleuchte verlässt. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine dünne Abdeckscheibe des Leuchtkörpers handeln.
Die so definierte Strahlquerschnittsfläche bzw. der Referenz-Lichtspot weist zumindest einen mittigen Kernbereich mit einem Innendurchmesser von mindestens 16 cm auf. In dem Kernbereich besitzt das Licht der erfindungsgemäßen Tageslicht-Handleuchte einen Wert für den allgemeinen Farbwiedergabeindex (CRi-Wert), der größer 95 ist. Zudem ist die Beleuchtungsstärke in dem gesamten Kernbereich größer 5000 Ix. Demnach kann mit der Tageslicht-Handleuchte in einer Entfernung von 30 cm ein heller Lichtspot mit einem tageslichtähnlichen Lichtspektrum erzeugt werden, der zudem eine ausreichende Ausdehnung (» 16 cm) aufweist. Dies sind wichtige Voraussetzungen, damit die Tageslicht-Handleuchte für eine belastbare und aussagekräftige optische Überprüfung von lackierten Oberflächen verwendet werden kann.
Der Erfindung liegt nun aber die Erkenntnis zugrunde, dass eine signifikante Verbesserung der Erkennbarkeit von Lackiermängeln eintritt, indem die Eigenschaften des erzeugten Lichts in einem den Kernbereich direkt umgebenden inneren Randbereich auf erfindungsgemäße Weise optimiert werden. In dem inneren Randbereich nimmt die Beleuchtungsstärke bereits auf 1000 Ix ab. Der innere Randbereich ist demnach als derjenige Bereich definiert, der radial zwischen dem Kernbereich und demjenigen Bereich liegt, in welchem die Beleuchtungsstärke von 1000 Ix unterschritten wird. Der innere Randbereich wird folglich von einem äußeren Randbereich umgeben, in welchem die Beleuchtungsstärke bis zur äußeren Grenze der Strahlquerschnittsfläche bzw. des Lichtspots abfällt.
Maßgeblich für die erfindungsgemäße Tageslicht-Handleuchte mit überraschend guten Eigenschaften für die Kontrolle von lackierten Oberflächen ist, dass das Lichtspektrum über die Strahlquerschnittsfläche hinweg zumindest derart homogen ausgebildet ist, dass in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm ein Tageslichtabweichungs-Mittelwert im Kern- und inneren Randbereich kleiner 20% ist.
Alternativ oder ergänzend ist das Lichtspektrum über die Strahlquerschnittsfläche hinweg zumindest derart homogen ausgebildet, dass in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm der Mittelwert eines spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte im Kern- und inneren Randbereich kleiner 10 % ist.
Die Einschränkungen des Spektralbereichs zwischen Wellenlänge von 400 bis 700 nm resultiert aus der Erkenntnis, dass im Wesentlichen das Licht dieses Spektralbereichs den Farbeindruck der Lackieroberflächen beeinflusst.
Der Tageslichtabweichungs-Mittelwert bzw. der spektrale Stabilitätsfaktor bezogen auf die Kernbereichsmitte sind Werte, die sich im Unterschied z. B. zu dem allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra zur Quantifizierung der Homogenität des Lichteindrucks, insbesondere Farbeindrucks bei der Kontrolle von lackierten Oberflächen besonders gut eignen. Bei diesem Bereich handelt es sich um den im Wesentlichen vom Auge wahrnehmbaren Spektralbereich. Bekanntermaßen stellt der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra (CRi-Wert) eine Kennzahl dar, mit der die Qualität der Farbwiedergabe von Lichtquellen gleicher korrelierter Farbtemperatur beschrieben wird. Für den allgemeinen Farbwiedergabeindex werden die Werte der ersten acht Testfarben nach DIN 6169 einbezogen. Insbesondere dadurch, dass sich Unterschiede bzw. Änderungen bei einzelnen Testfarben gegenseitig kompensieren können und sich daher trotz visuell wahrnehmbarer Farbtonänderung der allgemeine Farbwiedergabeindex kaum ändert, ist der allgemeine Farbwiedergabeindex nicht gut geeignet, Farbtonverschiebung ein und derselben Lichtquelle innerhalb eines Lichtspots zu beschreiben.
In dem inneren Randbereich ist die Beleuchtungsstärke bereits stark abgesunken. Daher könnte vermutet werden, dass dieser lichtschwache Randbereich, keinen großen Einfluss, auf die Aussagekraft von visuellen Überprüfungsergebnissen hat. Es hat sich aber gezeigt, dass aufgrund der Beschaffenheit des menschlichen Auges die Lichteigenschaften des inneren Randbereichs wider Erwarten einen starken Einfluss auf die visuelle Wahrnehmbarkeit von optischen Unterschieden in dem ausgeleuchteten Oberflächenabschnitt nehmen. Vor allem ist es von Bedeutung, dass das Lichtspektrum über den Kernbereich und den inneren Randbereich hinweg erfindungsgemäß homogen ausgestaltet ist.
Vorzugsweise erfolgt die Berechnung des Tageslichtabweichungs-Mittelwerts einer Stelle der Strahlquerschnittsfläche derart, dass ein auf die Maximalintensität normiertes Lichtspektrum an dieser Stelle ermittelt wird. Dann wird die Differenz des ermittelten Lichtspektrums zu einem auf die Maximalintensität normierten Tageslichtspektrum gebildet. Schließlich wird der Mittelwert der Differenzbeträge über den Spektralbereich von 400 bis 700 nm gebildet.
Vorzugsweise erfolgt die Berechnung des Mittelwerts des spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte einer Stelle der Strahlquerschnittsfläche derart, dass ein auf die Maximalintensität normiertes Lichtspektrum an der Stelle ermittelt wird. Vorzugsweise wird bei der Normierung nur die Maximalintensität im sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm, weiter vorzugsweise nur ein Wellenlängenbereich zwischen 380 bis 580 nm berücksichtigt.
Dann wird die Differenz des ermittelten Lichtspektrums zu einem auf die Maximalintensität normierten Lichtspektrum gebildet, welches in der Strahlmitte ermittelt wurde. Schließlich wird der Mittelwert der Differenzbeträge über den Spektralbereich von 400 bis 700 nm berechnet. Dieser Mittelwert stellt den Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors dar. Ein Innendurchmesser von 16 cm des hellen (>5000 Ix) und tageslichtähnlichen (CRi > 95) Kernbereichs, stellt eine Mindestanforderung an den erzeugbaren Lichtstrahl dar. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Kernbereich einen Innendurchmesser von mindestens 20 cm, vorzugsweise 24 cm auf.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kernbereich noch heller ausgebildet und ist die Beleuchtungsstärke im Kernbereich größer 6000 Ix, vorzugsweise größer 7000 Ix, noch vorzugsweise größer 8000 Ix. Das Licht der Strahlquerschnittsfläche bzw. des erzeugbaren Lichtspots zeichnet sich durch eine noch höhere Homogenität aus, wenn der Tageslichtabweichungs- Mittelwert im Kern- und inneren Randbereich kleiner 18%, insbesondere kleiner 16% ist.
Durch den gleichen Vorteil zeichnet sich ein Ausführungsbeispiel aus, bei welchem alternativ oder zusätzlich der Tageslichtabweichungs-Mittelwert im Kernbereich und inneren Randbereich um weniger als 6%, vorzugsweise um weniger als 4% ändert. Es ist von Vorteil, wenn der Tageslichtabweichungs- Mittelwert im Kern- und inneren Randbereich niedrig ist. Es ist aber auch von Vorteil, wenn der (niedrige) Tageslichtabweichungs-Mittelwert relativ konstant bleibt, da dies wiederum einen Parameter dafür darstellt, dass sich das Lichtspektrum nur möglichst geringfügig ändert.
Des Weiteren ist bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte im Kernbereich und inneren Randbereich sogar kleiner 8%, insbesondere kleiner 6%. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt die Beleuchtungsstärke im inneren Randbereich auf 500 Ix, vorzugsweise auf 300 Ix ab, dabei erfüllt der innere Randbereich aber nach wie vor die Anforderungen an die Homogenität des Lichtspektrums. Um unerwünschte Störeffekte durch eine unsymmetrische Spotform bei der Überprüfung von Lackierproduktse zu vermeiden, weist der erzeugbare Lichtstrahl einen kreisförmigen Querschnitt auf. In Umfangsrichtung sind die Intensität- und das Lichtspektrum jeweils konstant. Der Kernbereich ist kreisförmig. Der innere Randbereich wird durch einen ringförmigen Bereich gebildet, der den kreisförmigen Kernbereich umgibt. An den ringförmigen inneren Randbereich, schließt sich in radialer Richtung ein ringförmiger, sehr lichtschwacher äußerer Randbereich an. Im Falle einer besonders bevorzugten Intensitätsverteilung weist der innere Randbereich in radialer Richtung eine Breite von größer 4 cm, vorzugsweise größer 6 cm, noch vorzugsweise größer 8 cm auf. Damit kann im Speziellen durch die Tageslicht-Handleuchte bei einen Entfernung von 30 cm ein Lichtspot erzeugt werden, dessen Kern- und innere Randbereich einen Gesamtdurchmesser von mindestens 30 cm, vorzugsweise 40 cm, noch vorzugsweise 50 cm aufweisen. Ein weiterer Parameter, der dazu dient, die Farbe eines künstlichen Lichts zu beschreiben, stellt dessen Farbtemperatur dar. Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Tageslicht-Handleuchte die Farbtemperatur des Lichts zumindest im Kern- und inneren Randbereich größer 5500 K und/oder kleiner 6500 K.
Als Leuchtmittel des Leuchtkörpers kommt beispielsweise eine kostengünstige Halogenlampe in Betracht.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Leuchtkörper als Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtdioden. Leuchtdioden zeichnen sich durch geringe Anlaufzeiten, geringen Stromverbrauch und eine lange Lebensdauer aus.
Zur Bildung des tageslichtähnlichen Lichtspektrums kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass wenigstens eine Leuchtdiode Licht mit einem Lichtspektrum emittiert, dass sich von dem Lichtspektrum einer anderen Leuchtdiode unterscheidet, so dass sich durch die Überlagerung der Lichtspektrum insgesamt ein möglichst tageslichtähnliche Gesamtspektrum ergibt. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Leuchtkörper als Leuchtmittel aber mehrere Leuchtdioden, wobei die jeweiligen Leuchtdioden Licht mit dem gleichen tageslichtähnlichen Lichtspektrum emittieren. Durch einen besonders kompakt bauenden Leuchtkörper zeichnet sich eine Variante der Erfindung aus, bei welcher als Leuchtmittel eine oder mehrere COB- Leuchtdioden bzw. COB-LEDs vorgesehen sind. Um eine hohe Ähnlichkeit des Lichtspektrums des erzeugbaren Lichts mit dem Tageslichtspektrum zu gewährleisten, hat sich in der Praxis ein Leuchtkörper bewährt, der als Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtdioden umfasst, die ein farbgebendes Lumineszenzmaterial aufweisen, vorzugsweise ein phosphorbasiertes farbgebendes Lumineszenzmaterial. Zur weiteren Verbesserung des Lichtspektrums können mehrere verschieden farbige Phosphoranteile eingesetzt werden.
Durch besonders gute optische Eigenschaften zeichnet sich eine Ausführungsform der Erfindung aus, bei welcher eine hohe Homogenität der Lichtintensität erzielt wird, indem der Leuchtkörper als Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden umfasst, wobei die Leuchtdioden jeweils mit einer Linse versehen sind.
Eine besonders homogene Intensitätsverteilung ergibt sich, indem der Leuchtkörper als Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden umfasst, wobei sämtliche Leuchtdioden in einer Ebene angeordnet sind, wobei mehrere, insbesondere neun, Leuchtdioden gleichverteilt auf einer äußeren Kreisbahn angeordnet sind und mehrere, insbesondere drei Leuchtdioden gleichverteilt auf einer inneren Kreisbahn angeordnet sind. Für die Handhabung der erfindungsgemäßen Tageslicht-Handleuchte ist es von Vorteil, wenn die Tageslicht-Handleuchte als kabellose, Akkumulator betriebene Leuchte ausgebildet ist. Ein Lackierer kann die Handleuchte ungehindert durch Anschlusskabel entlang der zu untersuchenden Oberfläche führen. Bei gewissen Anwendungen, z. b. bei der Überprüfung stark reflektierender oder hellen Oberflächen, ist es von Vorteil, wenn die Lichtstärke des Leuchtkörpers reduziert werden kann. Aus diesem Grunde ist bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die Lichtstärke der Tageslicht-Handleuchte einstellbar, wenigstens im Bereich von 50 - 100% Lichtstärke dimmbar.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Tageslicht-Handleuchte einschließlich einer schematischen Darstellung des erzeugbaren Lichtstrahls,
Fig. 2 die Strahlquerschnittsfläche des Lichtstrahls gemäß Figur 1 in einer schematischen Darstellung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Messvorrichtung zur
Vermessung des Lichtstrahls einer Tageslicht-Handleuchte,
Fig. 4 die Beleuchtungsstärke der Tageslicht-Handleuchte gemäß
Figur 1 in Abhängigkeit des Abstands DM zur Strahlmitte,
Fig. 5 die Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit des Abstands rM zur
Strahlmitte gemäß Figur 4 nur im äußeren Abstandsbereich, Fig. 6 einen Vergleich des normierten Lichtspektrums
Tageslichtes und des normierten Lichtspektrums Tageslicht-Handleuchte gemäß Figur 1 ,
Fig. 7 die Differenz der normierten Lichtspektren aus Figur 6,
Fig. 8 den Tageslichtabweichungs-Mittelwert der Tageslicht- Handleuchte gemäß Figur 1 in Abhängigkeit des Abstands rM zur Strahlmitte in Prozent, Fig. 9 den Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors der Tageslicht-
Handleuchte gemäß Figur 1 in Abhängigkeit des Abstands rM zur Strahlmitte in Prozent und
Fig. 10 eine Vorderansicht des Kopfteils der Tageslicht-Handleuchte gemäß Figur 1.
In Figur 1 ist eine Tageslicht-Handleuchte 1 zur Überprüfung von lackierten Oberflächen, insbesondere im Rahmen von Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen gezeigt. Die Handleuchte 1 weist ein Kopfteil 2, ein Griffteil 3 und am unteren Ende des Griffteils 3 einen lösbar befestigten Akkumulator 4, insbesondere Li-Ion-Akkumulator, auf. Das Kopfteil 2 besitzt an seiner Vorderseite eine Lichtauslass-Öffnung 5, durch welche ein Lichtstrahl 6 austreten kann. Zur Erzeugung des Lichtstrahls 6 ist in dem Kopfteil 2 ein Leuchtkörper 7 angeordnet. In Figur 1 ist das Kopfteil 2 im Bereich der Lichtauslass-Öffnung 5 teilweise geschnitten dargestellt, um zumindest einen Teil des Leuchtkörpers 7 zu zeigen.
An der Rückseite des Kopfteils 2 ist ein Bedienelement 8 vorgesehen, mittels dessen die Lichtstärke des erzeugten Lichtstrahls 6 beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 100 % der maximalen Lichtstärke einstellbar ist. Auf der dem Bedienelement 8 abgewandten Seite und unterhalb des Kopfteils 2 ist ein weiteres Bedienelement 9 zum Ein- und Ausschalten der Handleuchte 1 angeordnet. Des Weiteren ist in Figur 1 schematisch der durch die Handleuchte 1 erzeugbare Lichtstrahl 6 dargestellt, der sich entlang einer Strahlachse 10 ausbreitet. Der Lichtstrahl 6 bildet in einer Entfernung d von 30 cm ± 0,5 cm von dem Leuchtkörper 7 eine senkrecht zur Strahlachse 10 verlaufende Strahlquerschnittsfläche 11. Die Entfernung bemisst sich ausgehend von der äußeren Fläche des letzten optischen Elements des Leuchtkörpers 7, das der Lichtstrahl 6 passiert, bevor er die Handleuchte 2 verlässt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei diesem optischen Element um eine dünne Abdeckscheibe des Leuchtkörpers 7. In Figur 2 ist die kreisförmige Strahlquerschnittsfläche 11 in einer Draufsicht gezeigt. Die Strahlquerschnittsfläche 11 bzw. deren Lichteigenschaften entsprechen den Eigenschaften eines Referenz-Lichtspots, der sich mit Hilfe der Handleuchte 1 auf einer ebenen Oberfläche ausbildet, wenn der Leuchtkörper 7 der Handleuchte 1 in einer Entfernung von 30 cm über der Oberfläche gehalten wird und der Lichtstrahl 6 senkrecht auf die Oberfläche gerichtet ist.
Die Strahlquerschnittsfläche 11 bzw. der Referenz-Lichtspot lassen sich in drei Bereiche unterteilen. Ausgehend von der Strahlmitte 12 weist die Strahlquerschnittsfläche 11 einen mittigen kreisförmigen Kernbereich 13, einen ringförmigen, inneren Randbereich 14 und einen ringförmigen, äußeren Randbereich 15 auf. Die Bereiche 13, 14, 15 sind in Figur 2 nicht streng maßstabsgetreu gezeigt.
Der mittige Kernbereich 13 weist beispielsweise ein Innendurchmesser von wenigstens 16 cm auf. Zumindest in dem Kernbereich 13 weist das Licht einen Wert für den allgemeinen Farbwiedergabeindex (CRi-Wert) auf, der größer 95 ist. Die Beleuchtungsstärke ist in dem gesamten Kernbereich 13 größer 5000 Ix.
Im Falle einer beispielhaften Definition der Bereiche geht der Kernbereich 13 in den inneren Randbereich 14 über, wenn die Beleuchtungsstärke den Wert von 5000 Ix unterschreitet. Der innere Randbereich 14 geht wiederum in den sehr lichtschwachen äußeren Randbereich 15 über, wenn die Beleuchtungsstärke auf mindestens 1000 Ix abgenommen hat.
Die Farbtemperatur des Lichtstrahls 6 ist zumindest im Kern- und inneren Randbereich 13, 14 größer 5500 K. Das durch die Handleuchte 1 erzeugte Licht zeichnet sich dadurch aus, dass es zumindest im Kern- und inneren Randbereich 13, 14 bezüglich des Lichtspektrums homogen ausgebildet ist. Dies zeigt sich dadurch, dass in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm ein Tageslichtabweichungs-Mittelwert im Kern- und inneren Randbereich 13, 14 kleiner 20% ist.
Außerdem ist in dem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm auch der Mittelwert eines spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte im Kern- und inneren Randbereich 13, 14 kleiner 10 %.
Im Folgenden wird beschrieben, wie der Lichtstrahl 6 der Handleuchte 1 vermessen wird und aus den Messergebnissen schließlich der Tageslichtabweichungs-Mittelwert (Figur 7) und der Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte 12 (Figur 8) ermittelt wird.
In Figur 3 ist beispielhaft eine Messapparatur 20 dargestellt, mittels derer die Lichteigenschaften der Handleuchte 1 bestimmt werden können. Die Handleuchte 1 wird in einem Abstand d von 30 cm über einen Detektor 21 (im Speziellen der Linse des Detektors) bevorzugt an einem Stativ 22 befestigt.
Als Detektor 21 wurde ein geprüftes und kalibriertes Spektralmessgerät MK350S der Fa. UPRtek verwendet, das einen CMOS linearer Bildsensor (Spektralbandbreite: ca. 12 nm (halbe Bandbreite), Rezeptorgröße: Durchmesser 6,6 mm +/- 0,1 mm, Messbereich: 20 - 70.000 Ix, Wellenlängenbereich: 380 - 780 nm, Integrationszeitspanne: 6 - 5.000 ms) aufweist.
Der Rezeptor bzw. das Messfeld des Detektors 21 ist in Figur 3 beispielhaft in zwei Positionen gezeigt. In der ersten Position ist der Rezeptor zentriert zur Mitte 12 des Lichtstrahls 6 angeordnet. In dieser Position werden folglich die Lichteigenschaften in der Strahlmitte 12 ermittelt. Anschließend wird der Detektor 21 um 2 cm auf der ebenen Auflagefläche 23 radial nach außen verschoben. Die Lichteigenschaften dieser Stelle des Strahlquerschnittsfläche bzw. des Referenz- Lichtspots werden ermittelt. So wird in 2-cm-Schritten fortgefahren, bis ein Abstand ΓΜ von 24 cm von der Mitte erreicht wird, d. h. eine Stelle vermessen wird, die auf einer Kreisbahn um die Mitte 12 liegt, welche einen Durchmesser von 48 cm besitzt. In Figur 3 ist als zweite Position des Detektors 21 beispielhaft eine Position mit einem Abstand Γ von 24 cm zur Strahlmitte 12 dargestellt.
Sämtliche Messungen wurden bei einheitlichen Bedingungen in einem abgedunkelten Raum durchgeführt. Zwischen den Messungen wurde die Handleuchte 1 jeweils ausgeschaltet, um Messverfälschungen durch unterschiedliche Einschaltzeiten zu vermeiden.
In den Figuren 4 und 5 ist die so ermittelte Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit des Abstands ΓΜ der Messestelle von der Strahlmitte 12 (ΓΜ = 0 cm) gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die Beleuchtungsstärke kontinuierlich von der Strahlmitte 12 nach außen abnimmt. Für die Überprüfung von lackierten Oberflächen ist es von Vorteil, dass die Beleuchtungsstärke allmählich und nicht sprunghaft abnimmt.
Es ist zu erwähnen, dass die Beleuchtungsstärke für eine Handleuchte, welche als Leuchtmittel Leuchtdioden aufweist, besonders sanft im Randbereich ausläuft. Ein solcher sanfter Auslauf ist auch z. B. mit einer Halogenlampe zu erhalten. Das Licht der Halogenlampe weist aber bei bekannten Leuchten wiederum den Nachteil auf, dass der Randbereich ein anderes Lichtspektrum aufweist (z. B. rotstichig). Diese farbige Korona ist bei der Prüfung von lackierten Oberflächen störend.
Des Weiteren ist ersichtlich, dass die Beleuchtungsstärke bei der beispielhaften Handleuchte 1 erst bei einem Abstand ΓΜ von ca. 12 cm auf unter 5000 Ix abfällt. Demnach ergibt sich bei einer Definition des Kernbereichs 13, bei welcher im gesamten Kernbereich 13 eine Beleuchtungsstärke größer 5000 Ix herrscht, ein Kernbereich 13, der einen Innendurchmesser von ca. 24 cm aufweist.
Bei einer anderen Betrachtungsweise bzw. Definition des Kernbereichs 13 zeigt sich anhand Figur 4, dass bei der beispielhaften Handleuchte die Beleuchtungsstärke in einem Kernbereich 13 mit einem Durchmesser von 16 cm (rM = 8 cm) sogar größer 10000 Ix ist.
Vorteilhafterweise weist die Handleuchte 1 eine maximale Beleuchtungsstärke - in der Strahlmitte 12 - von über 16000 Ix, im Speziellen von über 20000 Ix auf.
Des Weiteren zeigen die Figuren 4 und 5, dass der innere Randbereich 14 bei einer Definition, bei welcher der innere Randbereich 14 endet, wenn die Beleuchtungsstärke 1000 Ix unterschreiten, bei einem Abstand rM zur Strahlmitte 12 von ca. 17 cm endet.
Es sind aber auch Definitionen anwendbar, bei welcher der innere Randbereich 14 derjenige Bereich ist, in welchem die Beleuchtungsstärke auf 500 Ix, vorzugsweise auf 300 Ix abnimmt. In diesem Fall reicht der innere Randbereich 14 bis zu einem Abstand rM von ca. 19 cm bzw. 21 cm. Demnach kann der innere Randbereich 14 eine Breite von größer 4 cm, vorzugsweise größer 6 cm, noch vorzugsweise größer 8 cm aufweisen. Zu Bestimmung des Tageslichtspektrums wurden Messungen des Tageslichts mit dem Detektor MK350S der Fa. UPRtek bei unterschiedlichen Witterungszuständen, Tageszeiten und Himmelrichtungen durchgeführt und ein über diese Messungen gemitteltes Tageslichtspektrum errechnet. Das so berechnete Tageslichtspektrum wurde mit den Werten des Normlichts der Klasse D (Daylight), insbesondere D65 (6500 K) des CIE-Normvalenzsystem verglichen. Es wurden lediglich geringfügige Abweichungen festgestellt, die keinen relevanten Einfluss auf die Parameter haben, die auf Basis des Tageslichtspektrums berechnet werden. In Figur 6 sind die jeweils auf ihre maximale Intensität normierten Lichtspektren des Tageslichts und des Lichtstrahls der Handleuchte in der Strahlmitte 12 dargestellt. Es zeigt sich die gute Übereinstimmung mit dem Tageslichtspektrum, die auch durch das in die Figur 7 gezeigte Diagramm deutlich wird. In Figur 7 ist die Differenz in Prozent der in Figur 6 gezeigten normierten Spektren im relevanten Bereich von 400 bis 700 nm zu entnehmen.
Auf Basis der gezeigten Differenzbeträge wurde der Mittelwert über den Bereich von 400 bis 700 nm gebildet. Es ergibt sich somit der Tageslichtabweichungs- Mittelwert des Lichtstrahls 6 in der Strahlmitte 12 in Prozent. In analoger Weise wird der Tageslichtabweichungs-Mittelwert des Lichtstrahls 6 bei den übrigen vermessenen Abständen rM zur Strahlmitte 12 ermittelt. Das Ergebnis ist Figur 8 zu entnehmen, welche den Tageslichtabweichungs-Mittelwert in Abhängigkeit des Abstands rM zeigt.
Der Tageslichtabweichungs-Mittelwert ist über den gesamten vermessen Abstandsbereich kleiner 20%, im Speziellen sogar kleiner 18%. Bis zu einem Abstand rM von ca. 22 cm ist der Tageslichtabweichungs-Mittelwert kleiner 16%.
Außerdem ändert sich der Tageslichtabweichungs-Mittelwert im gesamten vermessenen Abstandbereich um weniger als 6%, im Speziellen um weniger als 4%. Wie bereits erwähnt, ist in Figur 9 der Mittelwert eines spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte 12 gezeigt. Der spektrale Stabilitätsfaktor wird analog zu dem Tageslichtabweichungs-Mittelwert bestimmt, wobei aber nicht die Differenz mit dem normierten Tageslichtspektrum, sondern anstelle dessen mit dem normierten Lichtspektrum bei der Strahlmitte 12 gebildet wird. Folglich beträgt der Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors in der Mitte 12 (Abstand rM = 0 cm) gleich Null.
Der Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte 12 ist bis zu einem Abstand rM von ca. 20 cm kleiner 8%, bis zu meinem Abstand rM von ca. 14 cm kleiner 6%.
Alles in allem zeigen die Diagramme der Figuren 8 und 9 den hohen Grad und die besondere Ausprägung der Strahlhomogenität des durch die Handleuchte 1 erzeugten Lichtstrahls 6.
Zur Erzeugung des homogenen Lichtstrahls 6 weist der Leuchtkörper 7 als Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden auf, die jeweils Licht mit dem gleichen Lichtspektrum emittieren. Beispielsweise kann es sich um COB-Leuchtdioden handeln. Andere Bauformen sind jedoch ebenfalls denkbar. Vorzugsweise weisen die Leuchtdioden ein farbgebendes Lumineszenzmaterial auf, z. B. ein phosphorbasiertes farbgebendes Lumineszenzmaterial. In Figur 10 ist eine Vorderansicht des Kopfteils 2 der Handleuchte 1 dargestellt. Die vordere Stirnseite des Leuchtkörpers 7 mit den Leuchtdioden 24, die jeweils mit einer Linse versehen sind, ist gut erkennbar. Die Leuchtdioden 24 sind in einer Ebene angeordnet. Neun Leuchtdioden 24 sind gleichverteilt auf einer äußeren Kreisbahn 25 angeordnet. Drei Leuchtdioden 24 sind gleichverteilt auf einer inneren Kreisbahn 26 angeordnet. Dank dieser Anordnung der Leuchtdioden 24 ergibt sich eine gleichmäßige Intensitätsverteilung des erzeugten Lichtstrahls 6.
Beispielweise kann anstelle einzelner Linsen für jede Leuchtdiode auch eine gemeinsame Linse für alle Leuchtdioden eingesetzt werde. Es ist aber auch denkbar, teilweise einzelne Linsen und teilweise eine Linse für mehrere Leuchtdioden einzusetzen.
Es versteht sich, dass anhand der Figuren lediglich beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde. Andere Bauformen, insbesondere des Leuchtkörpers 7, welche die erfindungsgemäßen Anforderungen an die Lichteigenschaften erfüllen, sind denkbar und ergeben sich für den Fachmann bei der Lektüre der vorstehenden Ausführungen.
Beispielhaft sei erwähnt, dass ein Leuchtkörper vorgesehen sein kann, der zusätzlich zu einer Abdeckscheibe noch ein oder mehrere weitere optische Elemente (Farbfilter, Blenden, Linsen) aufweist, die vorzugsweise auswechselbar sind. Die optischen Effekte können aber auch durch eine Abdeckscheibe, die zusätzlich zum Schutze des Kopfinneren dient realisiert werden. Bei einem nicht gezeigten Anwendungsfall kann die Handleuchte auch als stationäres Beleuchtungsmittel genutzt werden. Beispielsweise kann die Handleuchte an einen Ständer, einen Halter an der Lackierkabinendecke oder -wand, ein Stativ, einer Handlingsvorrichtung (Roboter) oder einem ähnlichen Befestigungssystem angebracht werden. Anstelle der Stromversorgung mittels eines Akkumulators kann die Handleuchte auch mittels eines Adapters an das Stromnetz angeschlossen werden, der beispielsweise anstelle des Akkumulators an die Handleuchte angeschlossen wird.
Generell kann die Handleuchte auch mit einem Steuerungssystem kabelgebunden oder kabellos (z. B. über Bluetooth) verbunden werden. Mittels des Steuerungssystems kann die Handleuchte z. B. ein- und ausgeschaltet werden oder die Lichtstärke eingestellt werden. In diesem Fall kann die Betätigung des Ein-/Ausschalters und der Einsteileinrichtung für die Lichtstärke ferngesteuert durch geeignete Vorrichtungen erfolgen. Der Ein-/Ausschalter kann auch in der eingestellten Stellung (Ein oder Aus) verbleiben, wobei die Lichtstärke von 0% bis 100% ferngesteuert bzw. -geregelt werden kann. Es können auch Sensoren (z. B. Färb- Oberflächen- oder Abständssensoren) vorhanden sein. Auf Basis der Messdaten der Sensoren werden die Einstellungen der Handleuchte vorgenommen bzw. geregelt (z. B. Lichtstärke abstandsabhängig). Ein separates Steuersystem kann auch Vorschläge z. B. für die Verwendung von Farbfiltern oder anderen optischen Elemente, für die Lichtstärke usw. liefern, mit welchen die Handleuchte versehen bzw. eingestellt werden sollte, um optimale Prüfungsergebnisse zu erzielen. Auch dieser Vorschlag kann basierend auf Sensordaten, z. B. einer Färb-, Glanzgrad-, Abstands- oder Oberflächenrauigkeits- erkennung der lackierten Oberfläche, erfolgen.

Claims

Ansprüche
Tageslicht-Handleuchte (1) zur Prüfung von lackierten Oberflächen , insbesondere im Bereich der Lackreparaturarbeiten an Kraftfahrzeugen, wobei die Tageslicht-Handleuchte (1) einen Leuchtkörper (7) aufweist, mittels dessen ein Lichtstrahl (6) erzeugbar ist, wobei der Lichtstrahl (6) in einer Entfernung von 30 cm ± 0,5 cm vom Leuchtkörper (7) entlang einer Strahlachse (10) eine Strahlquerschnittsfläche (11) ausbildet, die senkrecht zur Strahlachse (10) verläuft, wobei die Strahlquerschnittsfläche (11) zumindest einen mittigen Kernbereich (13) mit einem Innendurchmesser von mindestens 16 cm aufweist, wobei zumindest in dem Kernbereich (13) das Licht einen allgemeinen Farbwiedergabeindex (CRi) mit einem Wert größer 95 aufweist, wobei die Beleuchtungsstärke in dem gesamten Kernbereich (13) größer 5000 Ix ist, wobei die Strahlquerschnittsfläche (11) zusätzlich einen inneren Randbereich (14) aufweist, der den Kernbereich (13) umgibt, wobei die Beleuchtungsstärke im inneren Randbereich (14) auf wenigstens 1000 Ix abnimmt, und wobei das Lichtspektrum über die Strahlquerschnittsfläche (11) hinweg zumindest derart homogen ausgebildet ist, dass in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm ein Tageslichtabweichungs-Mittelwert zumindest im Kern- und inneren Randbereich (13, 14) kleiner 20% ist und/oder dass in einem Spektralbereich mit einer Wellenlänge von 400 bis 700 nm der Mittelwert eines spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte zumindest im Kern- und inneren Randbereich (13, 14) kleiner 10 % ist.
Tageslicht-Handleuchte (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Tageslichtabweichungs-Mittelwerts einer Stelle der Strahlquerschnittsfläche (11) derart erfolgt, dass ein auf die Maximalintensität normiertes Lichtspektrum an der Stelle ermittelt wird, die Differenz des ermittelten Lichtspektrums zu einem auf die Maximalintensität normierten Tageslichtspektrum gebildet wird, und anschließend der Mittelwert der Differenzbeträge über den Spektralbereich von 400 bis 700 nm gebildet wird.
3. Tageslicht-Handleuchte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Mittelwerts des spektralen Stabilitätswertes bezogen auf die Strahlmitte (12) einer Stelle der Strahlquerschnittsfläche (11) derart erfolgt, dass ein auf die Maximalintensität normiertes Lichtspektrum an der Stelle ermittelt wird, die Differenz des ermittelten Lichtspektrums zu einem auf die Maximalintensität normierten Lichtspektrum gebildet wird, das in der Strahlmitte (12) ermittelt wurde, und anschließend der Mittelwert der Differenzbeträge über den Spektralbereich von 400 bis 700 nm gebildet wird.
4. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (13) einen Innendurchmesser von mindestens 20 cm, vorzugsweise 24 cm, aufweist.
5. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke im Kernbereich größer 6000 Ix, vorzugsweise größer 7000 Ix, noch vorzugsweise größer 8000 Ix beträgt.
6. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tageslichtabweichungs-Mittelwert im Kern- und inneren Randbereich (13, 14) kleiner 18%, insbesondere kleiner 16% ist.
7. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Tageslichtabweichungs-Mittelwert im Kernbereich und inneren Randbereich (13, 14) um weniger als 6%, vorzugsweise um weniger als 4% ändert.
8. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert des spektralen Stabilitätsfaktors bezogen auf die Strahlmitte (12) im Kern- und inneren Randbereich (13, 14) kleiner 8%, insbesondere kleiner 6% ist.
9. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke im inneren Randbereich (14) auf 500 Ix, vorzugsweise auf 300 Ix abnimmt.
10. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Randbereich (14) ringförmig ist.
11. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Randbereich (14) eine Breite von größer 4 cm, vorzugsweise größer 6 cm, noch vorzugsweise größer 8 cm aufweist. 12. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbtemperatur zumindest im Kern- und inneren Randbereich (13, 14) größer 5500 K ist und/oder kleiner 6500 K.
13. Tageslicht-Handleuchte nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper als Leuchtmittel zumindest eine
Halogenlampe aufweist.
14. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (7) als Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtdioden (24) umfasst.
15. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (7) als Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden (24) umfasst, wobei die jeweiligen Leuchtdioden (24) Licht mit dem gleichen Lichtspektrum emittieren.
16. Tageslicht-Handleuchte nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper als Leuchtmittel eine oder mehrere COB-Leuchtdioden umfasst.
17. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (7) als Leuchtmittel eine oder mehrere Leuchtdioden (24) umfasst, die ein farbgebendes Lumineszenzmaterial aufweisen, vorzugsweise ein phosphorbasiertes farbgebendes Lumineszenzmaterial.
18. Tageslicht-Handleuchte nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper als Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden umfasst, wobei zur Bildung des Lichtspektrums wenigstens eine Leuchtdiode vorgesehen ist, die Licht mit einem Lichtspektrum emittiert, dass sich von dem Lichtspektrum einer anderen Leuchtdiode unterscheidet.
19. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (7) als Leuchtmittel mehrere
Leuchtdioden (24) umfasst, wobei die Leuchtdioden (24) jeweils mit einer Linse versehen sind.
20. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (7) als Leuchtmittel mehrere
Leuchtdioden (24) umfasst, wobei sämtliche Leuchtdioden (24) in einer Ebene angeordnet sind, wobei mehrere, insbesondere neun, Leuchtdioden (24) gleichverteilt auf einer äußeren Kreisbahn (25) angeordnet sind und mehrere, insbesondere drei Leuchtdioden (24) gleichverteilt auf einer inneren Kreisbahn (26) angeordnet sind.
21. Tageslicht-Handleuchte nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tageslicht-Handleuchte (1) als kabellose, Akkumulator (4) betriebene Handleuchte (1) ausgebildet ist.
22. Tageslicht-Handleuchte (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstärke des durch den Leuchtkörper (7) erzeugbaren Lichtstrahls (6) einstellbar ist.
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