[发明专利]用于非破坏性测试的模块化LED灯头及组件

说明书

相关申请

本申请涉及并要求2008年8月19日申请的美国临时专利申请61/189,397及2008年12月17日申请的美国临时专利申请61/203,037的权益，这两个申请的内容通过引用全部组合于此。

技术领域

本发明涉及灯，尤其但不排他地涉及在非破坏性测试中使用的模块化灯。

背景技术

荧光通常理解为使某些材料能吸收光能并以比所吸收的光更长的波长辐射可见光的性质。不限于任何具体的理论，为大家广泛接受的是：荧光材料中的电子在由特定波长的光能照射时得到激励，及当电子返回到非激励或接地状态时从这些材料辐射更长波长的光能。特殊的激励和辐射波长是特定荧光材料的特性。除其它因素之外，荧光材料发光的表观亮度还取决于材料发出的波长及激励材料的入射辐射的强度。在特定波长具有其激励峰值的荧光材料在入射光的波长偏离激励峰值时可快速发出减少很多的发光。当入射光在特定激励范围内没有足够的能量时，荧光材料也将失去发荧光的能力。

发出激励荧光的辐射的灯已广泛用于多种目的，包括但不限于法医检验、重新入场控制、假币检测、污染检验、非破坏性测试、及装备如空调和其它包含液体的系统上的泄漏检测。灯光一般处于紫外(UV)或可见的蓝-紫范围，在可见范围中的某处激励荧光。荧光材料可特意提供。例如，一些纸币具有嵌入在纸中的荧光标记，及UV光用于检测在别的情况下隐藏的标记。在另一例子中，用于检测空调系统中的泄漏的一种方法是通过使用添加到系统的制冷剂中并与之混合的荧光染料，制冷剂和染料的组合循环通过空调系统。该方法首先由本发明的受让人Spectronics Corporation倡导。在这些泄漏检测系统中，染料循环通过系统，最终在泄漏源处渗出。当暴露给适当的光源如紫外(UV)光时，染料发荧光，因而突出泄漏源。在紫外灯下仅可通过荧光看见的墨水也可用在娱乐事件的重新入场戳中。

荧光可能是希望检测、测量或观察的一些材料的非主要性质。例如，许多生物材料，包括啮齿动物头发和尿，均自然发荧光。使用荧光的其它例子包括假币及其它文档的检测。许多材料如钻石可通过其自然荧光的水平和颜色进行验证或区分。

许多目前的荧光激励灯发出从约320nm到约400nm的长波紫外(UV-A)波长范围的光，例如约365nm；或者从约280nm到约320nm的中波紫外(UV-B)范围，例如约315nm；或者短波紫外(UV-C)范围，例如约254nm；或者电磁光谱内从约400nm到约480nm的可见紫/蓝范围。

遗憾的是，可见(包括环境)光与来自染料的荧光竞争引起进行测试的人员的注意。当其它可见光的强度减小时，荧光响应的可见度增加，使得荧光响应不被其它光掩蔽。这在系统具有反射可见或环境光的发亮表面时尤为真实。因此，在包含UV响应荧光材料的系统中，紫外灯在黑暗条件下可展现黑暗背景下的荧光材料发光。当在全黑情况下进行时，前述过程的结果通常得以增强；然而，在测试环境中通常不能实现全黑，例如日光不能切断的室外空调或在包括处于运动的机械时黑暗可能很危险的车间。

类似地，荧光材料还用于非破坏性测试。例如，与铁锉屑结合的荧光染料可用于检测缺陷如应力性破裂。铁锉屑和荧光染料的组合被吸引到缺陷处，当由适当的入射波长光照射时染料发出可见光。非常小的缺陷通常难于检测，尽管这样的小缺陷可能潜在引起很大的危险。因此，在确定这些缺陷时任何帮助均是有益的。

现有紫外灯具有几个弱点。关于现有紫外灯的一些关注是其成本、大小和功耗。为了低功耗和成本，荧光灯可用于产生入射辐射。然而，荧光灯产生低强度的入射紫外辐射。为此，希望能够使灯非常接近缺陷所在处。当在机械及装备附近工作时，由于空间很紧张，这通常很难。

手持UV灯由Spectronics Corporation开发并在美国专利6,953,940中描述，该专利通过引用全部组合于此。该灯轻且易于操作。然而，由灯产生的小面积照射使检验较大面积时更耗时。更具体地，在明亮照明的房间中，单元的狭窄宽度使来自周围环境的光有时压倒荧光响应，因而使检测困难。狭窄宽度的光在通常测试大面积以发现缺陷的非破坏性测试领域仅具有有限的使用。

卤化物灯目前普遍用在非破坏性测试(NDT)中，但卤化物灯变得非常热并投射覆盖宽波长的光。为适应宽波长覆盖，使用昂贵的滤光器以消除不需要的光波长并投射测试需要的适当波长。由于滤光器吸收或反射光，它们会加热等周围的环境空气。

因此，需要一种紧凑、发出有效强度的紫外(包括蓝光波长)光、且不产生大量热量的灯头。

发明内容