本发明涉及一种用于在纺织准备设备中识别杂质的设备的照明单元，其中，照明单元具有至少间接设置在至少一个印刷电路板上的多个发光二极管，并且所述照明单元构建成用于，照射光到设备的检查通道中，要清洁的纤维材料能穿过所述检查通道，并且发光二极管分别与一光学体相关联，所述光学体用于由发光二极管发射的光的射束成形。此外，本发明涉及用于这种照明单元的具有承载板和多个光学体的光学阵列。
背景技术：
de102013010468a1公开了一种用于在纺织准备设备中的杂质识别的设备，所述设备具有照明单元，所述照明单元具有至少间接地设置在至少一个印刷电路板上的多个发光二极管，并且所述照明单元构建成用于，照射光到设备的检查通道中，要清洁的纤维材料穿过所述通道。在此提出，各个二极管与相关联的光学体圆形地设置，此外公开，期望各个光源单独地对准检查通道之内的检查地点。对此描述，发光二极管分区段地设置在如电子电路板的平面上。于是，因为光源部分地未对准真正的检查地点，所以照明装置局部例如配设有菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜将光转向到期望的方向。对此替选地提出，也可以使用全息成像的方向偏折薄膜。
除了用于识别杂质的设备的照明单元之外，还使用摄像机，以便识别纤维材料流中的杂质，并且将杂质从例如纤维材料流的棉丛中分离并且挑出。对此必需的照明单元配设有大量的发光二极管，并且例如一个照明单元具有数百个至1000个发光二极管，所述发光二极管必须分别与一光学体相关联。发光二极管分区段地设置在优选多个印刷电路板上，并且印刷电路板彼此成排并且因此得到沿主延伸方向具有更大长度的照明单元。
制造在各个印刷电路板上的发光二极管在此经常可能是成本适宜的，例如通过表面安装的发光二极管实现，所述表面安装的发光二极管自动地被施加到印刷电路板上。不过，发光二极管必须附加地配设有光学体，并且通常每个发光二极管配设有自身的光学体，例如透镜体，所述透镜体具有反射器形状并且发光二极管能够经由入射开口射入到所述透镜体中。光学体在此必须借助于保持器安装。因此，对于每个发光二极管必须安装有一带有光学体的保持器，例如借助于粘接过程安装。如果光学体的不同的出射特性与特定的发光二极管相关联，例如借助菲涅尔透镜相关联，那么在用于照明单元的发光二极管高达1000个时出现明显的安装耗费，尤其由于需要分类。
技术实现要素：
本发明的目的是改进用于在纺织准备设备中识别杂质的设备的照明单元，所述设备是简单构造的并且尤其具有减小的安装耗费。尤其，照明单元的结构应这样改进，使得避免错误安装。此外，本发明的目的是，这样改进并且特别是设置光学体，使得能够实现更好地聚焦到用于在纺织准备设备时识别杂质的设备的检查通道的检查地点上。
所述目的基于根据权利要求1的前序部分所述的用于在纺织准备设备中识别杂质的设备的照明单元并且借助根据权利要求9所述的光学阵列来实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
本发明提出，多个光学体形成一件式构造的光学阵列，其中，多个光学阵列在发光二极管前方这样设置，使得每个光学体与一发光二极管关联。
本发明的核心首先是要安装的零件的减少，因为一件式构造的光学阵列包括多个光学体，从而为了形成照明单元而必须安装的零件数量明显减少。尤其地，不必再将光学体单独地相对于发光二极管定位，并且借助于一个安装过程足以将整个光学阵列相对于多个发光二极管相同地定位。另一优点由此在于，光学阵列的各个光学体已经相对于彼此定位，并且最后仅还必须将光学阵列相对于具有施加的发光二极管的印刷电路板定位，从而所述发光二极管具有到相应的光学体中的所要求的入射位置，其中，所述定位能够通过间隔螺栓进行，在所述间隔螺栓上承接光学阵列。
根据光学阵列的一个有利的实施方式，所述光学阵列具有承载板，多个光学体与所述承载板一件式地构成，并且光学体借助于所述承载板刚性地彼此连接。光学体相互间在承载板上和尤其在承载体中的布置方式在此对应于发光二极管在印刷电路板上的布置方式。如果光学阵列设置在印刷电路板上方，那么可以借助仅一个安装步骤向光学阵列的全部光学体配设印刷电路板上的相应的发光二极管。承载板在此优选平面地构造，并且与光学体一件式地并且材料一致地在塑料注塑工艺中制造。在出射侧上，承载板尤其形成平面，其中，光学体的优选圆形构造的出射面与承载板的平面的出射侧一体化。承载板的整体形成的平面在光学体的出射区域中具有表面结构化部，从而所述平面不必在数学意义上理解成完全平坦的面。
光学体不仅可以形成透镜而且可以形成反射器，并且例如光学体漏斗形地构成，并且射入到光学体中的光能够在漏斗形的光学体的边界面上反射并且经由光学体的前部的出射面离开。因此，光学体用作为光导体，所述光导体同时具有射束成形的特性。漏斗形的光学体在承载板的背面上延伸离开所述承载板，并且通到入射开口中，所述入射开口构成为用于经由发光二极管将光射入。如果光学阵列设置在印刷电路板上方，那么发光二极管可以至少部分地插入相应的光学体的入射开口中，从而由发光二极管产生的光能够基本上完全地射入到相关联的光学体中。
根据另一有利的设计方案，光学体成排地承接在承载板上，其中多个光学阵列这样彼此相邻地设置，使得光学体的排延伸到相邻的光学阵列中。照明单元具有主延伸方向，并且借助照明单元的长形的构造，所述照明单元能够横向于穿过检查通道的纤维材料流的输送方向设置。检查通道尤其同样构成为具有主延伸方向，所述主延伸方向平行于照明单元的主延伸方向伸展。如果光学体成排地承接在承载板上，那么在多个并排设置的光学阵列的情况下，所述排同样能够沿主延伸方向延伸，从而光学体进而光源的排具有一定长度，所述长度整体上共同对应于照明单元沿主延伸方向的长度。例如，在承载板上承接十二个光学体，所述光学体总计分成彼此相叠的四排，从而承载板在一排中并排地具有三个光学体以形成光学阵列，并且彼此相叠的四排的情况下，光学阵列示例性地在一个承载板上包括十二个光学体。
为了提高表面密度，光学体能够彼此错开地集成在承载板中。相邻的、彼此相叠的排的光学体的错位例如可对应于基本上圆形的光学体的一半重叠，由此提高承载体中的光学体的表面密度，其中，根据光学阵列的备选的实施方案，可以将其它数量的光学体组成光学阵列，尤其是排中光学体和排的数量不一样的备选的实施方案。
尤其有利地，承载板平面地构造，并且尤其提出，不同排中的光学体具有彼此不同的射束引导形状。然而在此，一排之内的光学体具有彼此相同的射束引导形状。由此，出现如下优点，即，为了通过照明单元形成线性焦点(线)，不同的、彼此相叠的排中的光学体这样相对于线性焦点平行延伸地构成，使得分别由不同排中的光学体射出的光落到线性焦点中。在本发明的范围中，焦点在此描述强度增大的任意形式，而实际上不形成光聚束的光学意义上的焦点。光能够经由出射锥形离开相应的光学体，然而光学体这样成形，使得出射锥形的中轴线落到检查通道之内的共同的点中，因此极其强地照亮检查通道之内的检查点。用于识别杂质的设备的相机在此能够以其主观察轴线同样观察光的最高强度的区域。
由于线性焦点沿着照明单元的主延伸方向伸展，因此尤其有利的是，沿着相应排的光学体彼此相同地构成，然而彼此相叠的排中的光学体至少部分地彼此不同地构成，并且例如可以设有两种不同类型的光学体。
例如，线性焦点可以位于四排之间的中点处，从而内部排中的光学体直接在线性焦点的高度之上和之下具有第一光学形态，并且进一步间隔开的外部排中的光学体相对于居中的线性焦点具有用于射束成形的第二光学形态。在此，由于沿着照明单元的主延伸方向的线性焦点不变，在一排之内的光学体彼此相同地构成。因此，在多个光学阵列并排设置的情况下，光学体也彼此成排，在共同的排之内的光学体彼此相同。
光学体的不同的射束成形特性例如可以通过光学体的漏斗形状的彼此不同的几何设计方案来产生。也能够考虑的是，经由承载板的平面上的光学体的出射侧的表面结构化部，产生光学体的不同的出射特性。
本发明此外涉及一种具有承载板的光学阵列，在所述承载板中承接多个光学体，其中，光学体构成为用于使光在共同的焦点处会聚。在此，光学体成排地承接在承载板中，其中，不同排中的光学体具有彼此不同的射束引导形状，并且尤其地，在一排之内的光学体具有彼此相同的射束引导形状。
尤其有利地，光学阵列一件式地构成，从而光学体与承载板一件式地并且尤其材料一致地构成。在此，光学体连同承载板一起以塑料注塑工艺在仅一次注塑过程中制造。例如，光学阵列具有光学透明的塑料，尤其光学阵列由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)制造。
附图说明
改进本发明的其它措施在下文中连同对附图的描述详细阐述。附图示出：
图1示出具有承载板和多个光学体的光学阵列的前视图，
图2示出光学阵列连同示例性地示出的发射的光的侧视图，所述光在焦点处会聚，
图3从用于射出光的出射侧示出光学阵列的立体图，
图4从背面示出光学阵列的视图，在所述背面上，光学体在承载板之上延伸，
图5示出照明单元的部分图，所述照明单元具有多个设置在热沉上的印刷电路板和光学阵列，和
图6示出根据横剖面线a-a穿过照明单元的横剖面图。
具体实施方式
在图1中示出光学阵列14，并且光学阵列14具有承载板15，在所述承载板中示例性地承接十二个光学体12。这些光学体12示例性地从前侧示出，所述前侧反映了用于光学阵列的光射出的出射侧。为了将光学阵列14例如固定在多个间隔螺栓上，尤其为了设置在印刷电路板前方进而设置在照明单元的热沉上，在承载板15中引入多个安装孔18，所述安装孔示例性地在光学体12之间的中间区域引入到承载板15中。该实施例总计示出六个安装孔18，可以将固定元件、例如螺丝元件穿过所述安装孔，以便将光学阵列14固定在间隔螺栓上。
图2示出根据图1的光学阵列14的侧视图，从而在侧视图中示出平面构成的承载板15，并且多个光学体12在与出射侧相对的背面上延伸。每个所述光学体12示例性地配设有光路，所述光路通过可透射光学体12的光13表达出来，并且光学体12构成为，使得光13的每个光束穿过焦点16。简化的视图图示出光13的聚焦，其中，示出的光13的射束仅形成主轴线，锥形射出的光的中轴线借助于光学体12形成，从而由每个所述光学体12射出的光本身不一定在焦点16处聚焦。然而，光学体12构成为，使得通过光学体12发出的光13的主出射轴线穿过焦点16。对此提出，光学体12根据在承载板15中的位置彼此不同地构成，如结合图3和图4详细示出的那样。
图3和图4分别在立体图中示出光学阵列14，其中，图3从前方的出射侧示出光学阵列14，并且图4从背面示出光学阵列14。这两个视图分别从出射侧和从后面示出承载板15，在承载板15中示例性地存在十二个光学体12。光学体12在背面具有入射开口21，并且光学阵列14在发光二极管上方设置，使得由发光二极管提供的光能够在每个所述入射开口21中射入。
光学体12实心地构成，从而形成实心材料体，从而光射入到入射开口12的截球形的凹部中，并且在出射侧上，光能够从光学体12中经由承载板15的前部的平面再次射出。在此，具有漏斗形状的实际的光学体12由实心塑料、如pmma构成。此外，视图示出安装孔18，所述安装孔在光学体12之间的中间区域中引入到承载板15中。
为了并排地设置多个光学阵列14，光学阵列具有相对置的侧向的边缘区域19，所述边缘区域设有突出部20。突出部20拼图式地嵌合到相邻的光学阵列14的在突出部20之间存在的凹部中，从而多个光学阵列14能够并排设置，并且光学体12的排i-iv可以随着在不同的排i-iv之间的光学体12的所示出的错开的布置方式逐个阵列14地延续。
处于一排i-iv中的各光学体14彼此几何形状相同地构成，并且不同排i至iv中的光学体12彼此不同地构成，根据图2的要产生的焦点16以相应的间距在光学阵列14前方在高度方面大致位于排ii和iii之间的中间，从而第二排ii中和第三排iii中的光学体12可以彼此相同地构成，并且第一排i和第四排iv中的光学体12同样可以彼此相同地构成。然而，排i和iv的光学体12与排ii和iii的光学体不同地构成，其中，这样设置光学体12的构造方案在几何形状上的区别，使得排i和iv中的靠外的光学体与排ii和iii中的光学体相比向内照射程度更大。结果是，得到如下优点，即，虽然承载板15平面地构成，光13仍能够以在每排i至iv中的全部光学体12的对准焦点16的各个光路穿过焦点16，如在图2中示出的那样。
图5示出用于在纺织准备设备中识别杂质的设备的照明单元1的部分图，并且照明单元1具有作为主要构件的热沉17。在热沉17的前侧上并排设置有多个印刷电路板11，其中，沿长形构成的热沉17的主延伸方向l并排设置印刷电路板11。
为了更好地呈现，照明单元1与热沉17仅部分地示出，在所述热沉17上未连贯地在整个主延伸方向l上设置印刷电路板11和具有多个光学体12的光学阵列14。在热沉17的承接面上直接安放印刷电路板11，在所述印刷电路板上设置有发光二极管10。因此，印刷电路板11的设置这样进行，使得在发光二极管10中产生的热量经由热沉17引出。在印刷电路板11前方设置有光学阵列14，其中，印刷电路板11的面状延伸具有与承载板15的面状延伸大致相同的基本面。在图4中示出的在边缘区域19中的突出部20这样构造，使得多个光学阵列14能够并排设置，并且光学体12的在图5中示例性地借助排i示出的排无中断地逐个光学阵列14地延续。
图6示出根据图5中的剖面线a-a贯穿照明单元1的横剖面图。在横剖面中，示出具有冷却通道22的热沉17，并且冷却介质能穿过冷却通道22，以便将热沉17散热。在热沉17的承接侧上存在印刷电路板11，所述印刷电路板平坦地贴靠在热沉17上，以便将由于发光二极管10的运行而引入到印刷电路板11中的热量引出。
此外，横剖面图示出间隔螺栓23，所述间隔螺栓穿过印刷电路板11，并且拧入热沉17中。光学阵列14通过螺纹元件24拧紧在间隔螺栓23的自由端部上，从而各个光学体12设置在发光二极管23前方，并且从而发光二极管10的光直接耦合到光学体12中。横剖面图在此还借助于连贯阴影示出承载板15与光学体12的一件式的构成方案。
本发明的实施方式不局限于在上文中说明的优选的实施例。更确切地说，可考虑大量变型方案，所述变型方案即使在原理上为不同类型的实施方式中也可使用示出的解决方案。从权利要求书、说明书或附图中得到的全部特征和/或优点、包括构造细节或空间布置应不仅能够单独地、而且也能够以不同的组合,作为发明实质范围。
附图标记列表：
1照明单元
10发光二极管
11印刷电路板
12光学体
13光
14光学阵列
15承载板
16焦点
17热沉
18安装孔
19边缘区域
20突出部
21入射开口
22冷却通道
23间隔螺栓
24螺纹元件
i第一排
ii第二排
iii第三排
iv第四排
l主延伸方向