DE19612795A1 - Light intensity controller - Google Patents

Light intensity controller

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DE19612795A1
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Uwe Peter Dipl Ing Braun
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features

Abstract

The light intensity controller for the detection of point light intensities including from remote reflecting surfaces is based on the lens refraction law: "Incident luminous flux is approximately equal to luminance of light source x projected surface area". It uses collective lens focussing (1,2) and a non-adjustable diaphragm (3) to avoid passage of light from the free surfaces of the optical system. A silicon photocell (4), with a high internal resistance for voltage divider control and a linear sensitivity matching the human eye, acts as a monitor for controlling brightness. This is suitable for direct connection to electronic ballast equipment available on the open market.

Description

Die Erfindung betrifft einen definierten, fokusierbaren Photometerkopf mit zweiteiligem Sammellinsenobjektiv (1, 2) Fig. 1, daß mit einem Silizium Photoelement (4) Fig. 1, mit einem hohen Innenwiderstand, der parallel der Augenempfindlichkeit liegt und sich direkt im Ausstrahlungsschatten einer technischen Leuchte befindet, die mit einer Quecksilberdampf Entladungslampe betrieben wird. Das zweigeteilte Linsenobjektiv (1, 2) Fig. 1 ist mit einer starren Linse (1) Fig. 1 und einer verstellbaren Linse (2) Fig. 1 über einem Gewindeschaft (5) Fig. 1 lichttechnisch gekapselt und fokusierbar. Der Brechungsindex und der Abstand (6) der Linsen (1, 2) Fig. 1 ist so berechnet, daß selbst entfernte leuchtende Flächen (4) Fig. 2 auf der Empfängerfläche (5) Fig. 2 abgebildet werden.The invention relates to a defined, focusable photometer head with a two-part collective lens lens ( 1 , 2 ) Fig. 1 that with a silicon photo element ( 4 ) Fig. 1, with a high internal resistance, which is parallel to the sensitivity of the eyes and directly in the radiation shadow of a technical lamp is located, which is operated with a mercury vapor discharge lamp. The two-part lens objective ( 1 , 2 ) Fig. 1 is encapsulated with a rigid lens ( 1 ) Fig. 1 and an adjustable lens ( 2 ) Fig. 1 over a threaded shaft ( 5 ) Fig. 1 and focusable. The refractive index and the distance ( 6 ) of the lenses ( 1 , 2 ) Fig. 1 is calculated so that even removed luminous areas ( 4 ) Fig. 2 are imaged on the receiver surface ( 5 ) Fig. 2.

So ist dieses Bild der leuchtenden Fläche (4) Fig. 2 auftreffender Lichtstrom (3) Fig. 2 proportional zum Produkt aus Leuchtdichte und bewerteter Fläche, der leuchtenden Fläche. Die Bildgröße Größe der Lichteintrittsfläche (5) Fig. 2) E des Photometerkopfes Fig. 1 bestimmt die Entfernung der leuchtenden Fläche im Raum bzw. den reflektierenden Ebenen.So this image of the luminous surface ( 4 ) Fig. 2 incident light flux ( 3 ) Fig. 2 is proportional to the product of the luminance and the evaluated surface, the luminous surface. The size of the image size of the light entry surface ( 5 ) Fig. 2) E of the photometer head Fig. 1 determines the distance of the illuminated surface in the room or the reflecting planes.

Um nun einen gewissen Reflektionsbereich erfassen zu können, wird erfindungsgemäß in den Meßschaft (6) Fig. 1 eine kleine Halogenlampe (8) Fig. 1, als Leuchtdichtenormal geschoben, die ihren definierten Brennpunkt ihres Lichtstromes, genau in Höhe der Fotozelle (4) Fig. 1 bündelt. Jetzt wird die Gewindehülse (5) Fig. 1, mit der Linse (2) Fig. 1 solang gedreht, bis auf der Bewertungsfläche ein gewünschtes Abbild auf der Empfängerfläche (5 ) Fig. 2, welches der Formel (7) Fig. 2 entspricht und mit einer berechneten Schablone, als Referenznormal optisch überprüft wird. Bei der Verwendung von normalen Objektiven ist bei konstanter Leuchtdichte einer reflektierenden Fläche die Beleuchtung im peripheren Bereich der Lichteintrittsfläche (2) Fig. 1, Fig. 2 durch den Einfluß des cos 4-Fehlers und durch Vignettierung, kleiner als in der Bildmitte. Dieser Beleuchtungsstärkeabfall durch optische Fehler wird nicht berücksichtigt, da die Beeinträchtigung die Funktionseinheit Fig. 1 nur unwesendlich stört.In order to be able to detect a certain reflection range, a small halogen lamp ( 8 ) Fig. 1, as luminance standard, is pushed into the measuring shaft ( 6 ) Fig. 1, which has its defined focal point of its luminous flux, exactly at the level of the photocell ( 4 ) Fig . 1 bundles. Now the threaded sleeve ( 5 ) Fig. 1, with the lens ( 2 ) Fig. 1 is rotated until a desired image on the receiver surface ( 5 ) Fig. 2, which corresponds to the formula ( 7 ) Fig. 2, on the evaluation surface and with a calculated template, is optically checked as a reference standard. When using normal lenses with constant luminance of a reflecting surface, the illumination in the peripheral area of the light entry surface ( 2 ) FIG. 1, FIG. 2 is smaller than in the center of the picture due to the influence of the cos 4 error and vignetting. This drop in illuminance due to optical errors is not taken into account, since the impairment only slightly disturbs the functional unit FIG. 1.

Bei der Scharfeinstellung des Bildes (leuchtende Fläche) (4) Fig. 2 verändert sich der Abstand zwischen den verwendeten Optiken (1, 2) Fig. 1, Fig. 2 und der Abbildungsebene und damit auch dem Raumwinkel, innerhalb dessen Licht auf die Lichteintrittsfläche des Empfängers (5) Fig. 2, (4.1) Fig. 1 fallen kann. Eine Begrenzung der für den Lichtdurchtritt freien Fläche der Optik wird durch die feststehende Blende (3) Fig. 1 eliminiert.When focusing the image (luminous surface) ( 4 ) Fig. 2, the distance between the optics used ( 1 , 2 ) Fig. 1, Fig. 2 and the imaging plane and thus also the solid angle within which light on the light entry surface changes of the receiver ( 5 ) Fig. 2, (4.1) Fig. 1 can fall. A limitation of the surface of the optics free for the passage of light is eliminated by the fixed diaphragm ( 3 ) Fig. 1.

Somit ist eine Leuchtdichte-Messung entstanden, welche Leuchtdichten von beleuchteten Flächen auch über größere Entfernungen messen kann und auch noch direkt in eine Helligkeitsregelung (Fig. 3) einer Leuchtstofflampe oder Lampe allgemein umsetzt.This results in a luminance measurement which can measure luminances of illuminated areas even over greater distances and also generally directly converts them into a brightness control ( FIG. 3) of a fluorescent lamp or lamp.

Diese Funktion ist insbesondere wichtig, in den Arbeitsbereichen der Oberflächenkontrolle bei hochglänzenden Flächen (Lackkontrolle), bei der es besonders wichtig ist auf hellen reflektierenden Flächen geringe Leuchtdichten zu erzeugen um das Kontrastsehen der Prüfpersonen nicht außer Kraft zu setzen. Die Anordnung des Leuchtdichtereglers (Fig. 1), in Verbindung mit einer Leuchte mit Reflexbildoptik Fig. 4 (G 94 08 771.7 aus P 44 17 884.0), unter Ausnutzung des Simultankontrastes ist eine optimale Funktionseinheit Oberflächenfehler zu erkennen und den Mensch mit seiner individuellen Funktion der Augenpaare zu berücksichtigen. This function is particularly important in the work areas of surface inspection for high-gloss surfaces (varnish inspection), where it is particularly important to generate low luminance on bright reflective surfaces in order not to override the contrast vision of the test persons. The arrangement of the luminance controller ( Fig. 1), in connection with a luminaire with reflective optics Fig. 4 (G 94 08 771.7 from P 44 17 884.0), using the simultaneous contrast, an optimal functional unit surface defects can be recognized and the person with his individual function of the pairs of eyes.

Fig. 1 Fig. 1

  • 1. Linse starr 1st Lens rigid
  • 2. Linse fokusierbar 2nd Focusable lens
  • 3. Blende 3rd cover
  • 4. Fotozellensteckbuchse 4th Photocell socket
  • 4.1 Fotozelle 4.1 Photocell
  • 5. Gewindehülse mit Innengewinde zur Fokusierung 5 . Threaded sleeve with internal thread for focusing
  • 6. Meßschaft mit Außengewinde 6 . Measuring shaft with external thread
  • 7. Anschlagkante 7 . Stop edge
  • 8. Lampensteckbuchse 8 . Lamp socket
  • 9. Linsenkuppe der Niedervoltlampe 9 . Lens cap of the low-voltage lamp
  • 10. Lampenbuchse 10th Lamp socket
Fig. 2 Fig. 2

  • 1. Linse starr 1st Lens rigid
  • 2. Linse fokusierbar 2nd Focusable lens
  • 3. Lichtstrom Phi 3rd Luminous flux phi
  • 4. leuchtende Fläche 4th luminous surface
  • 5. Empfangerfläche (E) 5 . Receiver area (E)
  • 6. Linsenabstand (Fokusierbereich) 6 . Lens distance (focusing range)
  • 7. Formel 7 . formula
  • 8. Blende 8 . cover
  • Fig. 3 Regeldiagramm Fig. 3 control diagram
  • Fig. 4 Lackkontrolleuchte aus P 44 17 884.0. Fig. 4 paint control lamp from P 44 17 884.0.

Claims (4)

1. Leuchtdichteregler Fig. 1, für die Erkennung von Punktleuchtdichten, auch von entfernt liegenden reflektierenden Flächen, nach dem Linsenbrechungsgesetz (7) Fig. 2: "Auffallender Lichtstrom annähernd Lichtstrom multipliziert mit der projizierten Fläche", durch Sammellinsen-Fokusierung (1, 2) Fig. 2 und einer starren Blende (3) Fig. 1, zur Vermeidung des Lichtdurchtritts der freien Fläche des optischen Systems, mit einer Fotozelle (4) Fig. 1, als Empfänger (5) Fig. 2 aus Silizium mit hohen Innenwiderstand für Spannungsteilerregelung, mit linearer Empfindlichkeit, dem menschlichen Auges angepaßt, für Helligkeitsregelung mit direkten Anschluß an marktübliche elektronische Vorschaltgeräte.1. Luminance controller Fig. 1, for the detection of point luminance, even from distant reflecting surfaces, according to the lens refraction law ( 7 ) Fig. 2: "Striking luminous flux approximately luminous flux multiplied by the projected area", by focusing lens ( 1 , 2nd ) Fig. 2 and a rigid diaphragm ( 3 ) Fig. 1, to avoid the passage of light of the free surface of the optical system, with a photocell ( 4 ) Fig. 1, as a receiver ( 5 ) Fig. 2 made of silicon with high internal resistance for Voltage divider control, with linear sensitivity, adapted to the human eye, for brightness control with direct connection to standard electronic ballasts. 2. Leuchtdichteregler, nach dem Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine marktübliche Niedervolt Meßlampe (8) Fig. 1, mit ihrer Linsenkuppe (9) Fig. 1 im Betrieb seinen Lichtstrom genau im Brennpunkt der späteren Lage der Fotozelle (4) Fig. 1 entwickelt und somit eine Fokusierung, der zu messenden Oberfläche, über einen hellen Lichtkreis auf der Bewertungsfläche direkt anzeigt. Der Lichtstromkreis wird solang fokusiert, bis der Lichtkreis sich scharf bündelt und auf der Bewertungsfläche spiegelt.2. Luminance controller, according to protection claim 1, characterized in that a commercially available low-voltage measuring lamp ( 8 ) Fig. 1, with its lens cap ( 9 ) Fig. 1 in operation, its luminous flux exactly in the focus of the later position of the photo cell ( 4 ) Fig. 1 developed and thus a focus, the surface to be measured, directly via a bright circle of light on the evaluation surface. The lighting circuit is focused until the lighting circuit is sharply focused and reflected on the evaluation surface. 3. Leuchtdichteregler, nach dem Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reflexbildleuchte (Lackkontrolleuchte) Fig. 4, wie in der Anmeldung P 44.17.884.0 und G 94 08 771.7 näher beschrieben, mit dem Leuchtdichteregler Fig. 1, eine zusammenhängenden Funktionseinheit bilden, durch die beschriebenen Vorteile der Lackkontrolleuchte und der vorteilhaften Fehlererkennung, in Verbindung mit dem Reflektionsverhalten von beleuchteten hochglänzenden Flächen und der Leuchtdichteerkennung des Leuchtdichtereglers Fig. 1, der die Beleuchtungsstärke auf die Visibilität des menschlichen Sehensverhaltens und seinem individuellen Kontrastsehen zum Umfeld abstimmt.3. Luminance controller, according to protection claim 1, characterized in that a reflex image lamp (paint control lamp) Fig. 4, as described in the application P 44.17.884.0 and G 94 08 771.7, with the luminance controller Fig. 1, form a coherent functional unit, through the described advantages of the paint control lamp and the advantageous error detection, in connection with the reflection behavior of illuminated high-gloss surfaces and the luminance detection of the luminance controller Fig. 1, which adjusts the illuminance to the visibility of human vision and its individual contrast to the environment. 4. Leuchtdichteregler, nach dem Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine errechnete Schablone als Referenznormal nach der Formel (7) Fig. 2, in Verbindung mit dem Leuchtdichteregler Fig. 1 einen direkt sichtbaren, optischen Abgleich ermöglicht.4. Luminance controller, according to protection claim 1, characterized in that a calculated template as a reference standard according to the formula ( 7 ) Fig. 2, in conjunction with the luminance controller Fig. 1 enables a directly visible, optical comparison.
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