[发明专利]自动变暗LCD滤光玻璃元件

说明书

本发明涉及与检测无声电弧相关的装置和方法。该装置包括自动变暗LCD元件和用于控制自动变暗LCD元件的电路系统。光检测器检测作为时间的函数的入射光强度，并且基于检测到的入射光强度生成检测信号。信号处理电路系统对检测信号进行处理，以当检测信号在作为无声电弧的特征的预定频率范围内的振幅高于预定阈值时生成指示无声电弧存在的无声电弧指示信号。当无声电弧指示信号指示存在无声电弧时，激活电路系统激活自动变暗LCD元件的变暗。

技术领域

本发明涉及与自动变暗液晶显示器(LCD)型滤光玻璃元件相关的装置和方法。更特别地，本发明涉及用于控制在保护性焊接头盔和焊接面罩中使用的自动变暗LCD滤光玻璃元件的装置和方法，特别适用于在钨极惰性气体(TIG)焊接(也称为气体钨极弧焊(GTAW))期间和/或等离子弧焊(PAW)期间和/或等离子切割期间保护用户。

背景技术

钨极惰性气体(TIG)焊接，也称为气体钨极弧焊(GTAW)，是一种使用非消耗性钨电极进行焊接的弧焊过程。

TIG焊接期间产生的电弧不仅会发出可见光，还会发出被角膜吸收并且甚至可以到达眼睛的视网膜的UV(紫外线)和IR(红外线)辐射。任何电弧焊接发出的UV都比太阳光强得多。因此，在本领域中称为自动变暗LCD元件的自动变暗LCD滤光玻璃元件在焊接头盔和焊接面罩中使用，用于在操作期间保护用户的眼睛。一旦焊弧被触发，自动变暗LCD元件就将自动变暗，以保护用户的眼睛免受焊弧的光辐射。

等离子弧焊(PAW)是另一种已知的弧焊过程，其中在非消耗性电极和工件之间形成电弧。除了焊接之外，等离子弧也可以用于借助于热等离子的加速射流来切割导电材料。

LCD滤光玻璃的变暗是基于嵌入具有液晶单元(LCC)的玻璃面板。可能存在不止一层LCC，其可能进一步补充有偏光滤光片。当焊弧被触发时，光电传感器用于检测是否存在明亮的入射光，并且LCD元件中的LCC被电激活，以减少通过LCD滤光玻璃的光量，从而使面板变暗。当不进行焊接时，LCC不会被激活，使得它们处于不会显著减少通过的光量的位置，使得光透镜允许清楚地看到和评估焊接件和周围区域。

在实际情况中，已经发现了一个问题，有时TIG弧不能激活自动变暗LCD元件，从而使用户的眼睛受到有害的光辐射。与其它常见类型的焊弧相比，TIG弧的强度以及因此由其发射的光在本质上是相当稳定的，并且在TIG弧的强度以及由其发射的光特别稳定的情况下，可以被称为无声TIG弧。

PAW或等离子切割中使用的稳定等离子弧可能具有与无声TIG弧一样的无声弧特征。因此，PAW或等离子切割设备的用户的眼睛也可以通过焊接面罩或焊接头盔的自动变暗LCD元件来保护。用于等离子切割的PAW弧和等离子弧在此统称为等离子弧。在下文中，术语“无声弧”是指无声TIG弧和无声等离子弧两者。

在其它已知的其它弧焊方法中，诸如棒焊、MIG或MAG焊接，焊接过程本身，特别是过程期间的材料转移，会导致用于操作焊接的电流和电压发生巨大变化，这反映在由焊弧发射的光，这表明强度的高度变化。在TIG焊接中，焊接过程本身不会引起由于材料转移引起的这种变化，因此TIG焊弧比在棒焊、MIG和MAG焊接中使用的电弧更稳定。焊接过程和装备的几个方面对电弧的稳定性有影响，但众所周知，一些材料(诸如高级钢或钛)的TIG焊接会导致特别稳定的TIG弧。

除了焊接过程本身，TIG弧的光发射的稳定性还受到电流稳定性的影响。目前，一种所谓的逆变器技术，首先将AC电力整流为DC，然后将其切换(逆变)到降压变压器中，以产生被提供用于产生电弧的期望的焊接电压和/或电流。在最好的情况下，逆变电源的负载电流波动非常小，因此达到的负载电流是稳定的。当使用稳定的负载电流产生TIG弧时，焊弧也非常稳定，并且电弧的发光变化小。这种非常稳定的TIG焊弧可以称为无声TIG弧。