Прожектор Советский патент 1987 года по МПК F21V7/00 

1 . 1

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в качестве прожектора или фонаря.

Цель изобретения - увеличение осевой силы света прожектора при уменьшении ширины светового пучка.

На фиг. I 4 изображены варианты выполнения прожектора, обеспе чи- вающего повышенную осевую силу света; на фиг. 5 - схема кругового прожектора - маяка; на фиг, 6 - сравнительные кривые сил света для различных систем излучения в конусе с одинаковым отношением диаметра шарового просвечивающего источника к диаметру основного отражателя; на фиг. 7 - вариант выполнения прожектора.

Основные детали круглосимметрич- ных (относительно оси 00) прожекторов по фиг, 1 - 4 - это софокус- ные и соосные вогнутые зеркальные встречно ориентированные параболо- идные отражатели: основной отражатель 1 и контротражатель 2, в общем фокусе которых локализован источник 3 света. Диаметр D параболоида 1 всегда больше диаметра D параболоида 2. Фокальный параме.тр Р (удвоенное фокусное расстояние) параболоида 1 может быть больше или меньше фокального параметра Р параболоида 2, но всегда отличается от него. Угол охвата ф (удвоенный апертурный угол) отражателя 1 больше или равен углу охвата Ф отражателя 2, причем Ф + Ф 360°. Отражатель 1 или 2 (ил оба) может иметь отверстие (фиг. 2- 4), которое может быть перекрыто дополнительными оптическими элементами (фиг. 3 и 4), Источник 3 света малого диаметра О) D имеет средне- габаритный коэффициент прозрачности 1 0,5. Фокальное отношение х мс( (отношение максимальног к минимальному из параметров Р и Р выбирается порядка х 2-5 для системы по фиг. I и X 1,5-3 для систем по фиг. 2-4. В системах, где Р Рдлакс (фиг. 1 и 4), углы охвата Ф Ф 180. При углах охвата 180 диаметры отражателей равны их удвоенным фокальным параметрам (фиг, 1 и 6), В системах, где Р РМИН (фиг. 2 и 3)j Ф всегда больше 180°, а Ф 4 - Ф, при этом диаметр контротражателя 2 во избежание бесполезных потерь излучения не должен превышать удвоенно5762

го фокального параметра отражателя 1, т.е. D ,f 2Р.

Лучи 4 источника 3, падаю1цие на открытую (неперекрытую контротража, телем) зону параболоида 1, излучаются, как в простом прожекторе без контротражателя. Лучи 5, падающие на перекрытую (другим о тражателем) часть параболоида с большим фокаль- O ным параметром (на фиг, I или 2 это параболоид или 2 соответственно), испытывают многократные отражения между параболоидами, вытесняясь в открытую зону параболоида I, и из5 лучаются с меньшей расходимостью, чем лучи 4. Уменьшение расходимости обусловлено уменьшением изображений источника 3, создаваемых лзгчами 5 в фокусе параболоидов 1 и 2, Лучи 0 6, падаюш,ие на перекрытую часть параболоида с меньшим фокальным параметром, также испытывают многократные отражения, но не вытесняются в открытую зону, а, напротив, стяги25 ваются к оси 00 , постепенно поглощаясь отражателями (фиг. 1). С целью полезного использования лучей б, а также во избежание перегрева отражателей, один из них (например,

30 контротражатель на фиг. 2) может иметь осевое отверстие 7 произволь- ного диаметра d, меньшего диаметра D контротражателя (даже если само отверстие сделано в основном отраJ2 жателе),

Лучи, излучаемые параллельно оси 00 через отверстие 7 (фиг. 2), имеют большую расходимость (связан- нз/те с увеличением изображений источ40 ника 3, создаваемых лучами 6). С целью более полезного использования светового потока апертура отверстия может быть перекрыта дополнительным возвращающим зеркалом - плоским зер45 калом 8 со стороны отражателя с большим фокальным параметром (фиг. 3) или сферическим зеркалом 9 с центром кривизны в фокусе отражателей со стороны отражателя с меньшим фокальным

50 параметром (фиг. 4). Возвращающее зеркало 8 или 9 отражает в обратном направлении стягивающиеся к оси лучи 6, после чего они вытесняются в открытую зону отражателя 1 и излу55 чаются с расходимостью, равной расходимости лучей, непосредственно падаюпщх от источников 3 на эту зону. Возвращающее зеркало может иметь осевое отверстие, так как лучи 6 перехватываются периферической его частью. Так, плоское зеркало 8 может быть выполнено в виде кольца, а сферическое зеркало 9 может быть поясным, при этом отношение внешнего и внутреннего диаметров кольца 8 и отношение синусов внешнего и внутреннего апертурных углов поясного зеркала 9 равно фокальному отношению X. Зеркала 8 и 9 на фиг. 3 и 4 конструктивно слиты с одним из параболоидов, что не обязательно. Вариант поясного зеркала 9, показанный на фиг, 4 пунктиром, имеет то мущество, что не препятствует выходу лучей 10, отраженных параболоидом 1 в направлении оси прожектора на расстоянии от оси, меньшем d/2.

Каждая из фиг, 1-4, которая рассматривалась как профиль круглосим- метричного прожектора, излучающего в конусе с осью 00 , может быть профилем прожектора с веерньм светорас- пределением, оптические элементы которого имеют цилиндрическую форму (перпендикулярно плоскости чертежей фиг, 1-4), Источник 3 может быть линейным, параллельным образующим параболоцилиндрических отражателей 1,2 (и обладать большой мощностью) или точечным, или многоточечным, т.е, состоять из нескольких источников, рассредоточенных по фокальной линии (и обеспечивать большой КПД благодаря высокой среднегабарит- ной прозрачности),

На фиг, 5 показан вариант кругового маяка - прожектора, отражающие поверхности которого образуются вращением параболического профиля отра- жателей 1 и 2 вокруг общей оси QQ , перпендикулярной оси 00 симметрии парабол. Ось QQ удалена от фокуса парабол на расстояние R Р (чем боль ше R, тем меньше аберрация для лу- чей, не лежащих в плоскости осей QQ и 00 ), Источник 3 линейный, имеет форму окружности радиуса R или состоит из множества точечных источников, локализованных на этой окружно- сти, Основной отражатель 1 может быть разделен на две части промежутком 7 (ср, с отверстием 7 на фиг, 2) Ход лучей 4 и 5 аналогичен фиг, 1,2, лучи 6 стягиваются в зону 7, после чего вытесняются в открытую зону отражателя 1,

Эффективность изобретения заключается в увеличении силы света предлагаемого прожектора по сравнению с известным, имеющим ту же площадь выходного отверстия и те же габариты, яркость и прозрачность источника. На фиг, 6 приведены характерные кривые сил света I(cZ) для одиночного параболоида (кривая о(), для параболоида со сферическим контротражателем, т,в, известного (кривая 5), для систем по фиг, 1 и 4 (кривые 8, г соответственно) , Во всех вариантах подразумевается один и тот же диаметр D основного отражателя с углом охвата и шаровой равнояркий источни с постоянной по его поверхности сред негабаритной прозрачностью 0,7, Фокальное отношение для кривых 6, г, равно . Из сравнения кривых следует, что увеличение осевой силы света I (О) в системах достигается за счет уменьшения силы света на периферии углового диапазона излучения ,

Прохождение собственного излучения прожектора через габариты теплового источника (нити накала) вызывает дополнительный его разогрев, т,е, увеличивает светоотдачу источника и КПД прожектора. При этом прохождение света через источник является многократным, что при уменьшении среднестатических флуктуации освещенности по поверхности тела накала уменьшает вероятность выхода источника из строя (перегорания нити накала вследствие неравномерности разогрева ее частей),

Оптическая схема прожектора может быть использована в поисковых прожекторах, ручных фонарях с повышенной осевой силой света при достаточно широком световом пучке, а также в стационарных осветительных установках, где на фоне некоторой средней освещенности требуется выделить небольшой участок повьшенной освещенности (смысловой центр), Прожектор по фиг, 2 может найти применение в транспорте при разработке фар дальнего света.

Формула изобретения

1, Прожектор, содержащий основной вогнутый зеркальный отражатель параболического профиля с просвечивающим источником света в его фокусе и со- осный с ним дополнительный вогнутый зеркальный отражатель меньшего диа5 1

метра с углом охвата, не превышающим 180°, о тлич агощийс я тем, что, с целью увеличения осевой силы света, дополнительный отражатель выполнен параболическим и установлен софокусно с основным, а его фокальный параметр отличен от фокального паре1метра основного отражателя.

2.Прожектор поп, 1, отличающийся тем, что фокальный параметр и угол охвата дополнительного отражателя меньше соответственно фокального параметра и угла охвата основного отражателя.

3.Прожектор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что фокальный параметр дополнительного отражателя больше фокального параметра основного отражателя, при этом угол охвата последнего превьш1ает 180 , а диаметр дополнительного отражателя не превышает удвоенного фокального параметра основного отражателя.

4.Прожектор по пп, 1-3, о т л и чающийся тем, что отражатели выполнены круглосимметричными, а в одном из отражателей выполнено осевое отверстие диматера меньшего, Чем диаметр дополнительного отражателя .

5.Прожектор по пп. 1-4, от - личающийся тем, что он снабжен плоским кольцевым зеркалом, осевое отверстие выполнено в отражателе с большим фокальным параметром и перекрыто соосным с отражателями кольцевым зеркалом, внешний диаметр которого совпадает с диаметром отверстия, а отношение его внутреннего

766

и внешнего диаметров равно отношению синусов фокальных параметров отражателей.

6.Прожектор по пп. 1-4, о т - : личающийся тем, что он

снабжен поясным сферическим зеркалом, осевое отверстие выполнено в отражателе с меньшим фокальным параметром и перекрыто поясным сферическим зеркалом, центр кривизны которого совпадает с общим фокусом отражателей, а отношение его внешнего апертурного угла, совпадающего с апер- турным углом отверстия, и внутреннего апертурного угла равно отношению фокальных паргзметров отражателей.

7.Прожектор по пп. 1-3, о т л и - чающийся тем, что, с целью получения веерного светораспределения, отражатели выполнены параболоци- линдрическими.

8.Прожектор по пп. 1-3, о т л и- чающийся тем, что, с целью получения кругового светораспределения в плоскости преимущественного рассеяния, отражатели выполнены в виде тел вращения парабол, ось симметрии которых лежит в плоскости преимущественного рассеяния, вокруг общей оси, удаленной от общего фокуса парабол на расстояние, большее фокального параметра основного отражателя , и перпендикулярной указанной плоскости, при этом основной отражатель размещен между осью вращения

и дополнительным отражателем, а светящее тело источника имеет форму кольца, совмещенного с фокальной окружностью отражателей.

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в качестве прожектора или фонаря. Целью изобретения является повьппение осевой силы света. Прожектор включает параболический отражатель 1 диаметром D и параболиче:ский контротражатель 2 диаметром D D , с просвечивающим источником 3 (спиралью накала) в их общем фокусе. Отражатели 1 и 2 имеют различный фокальный параметр Р Р . Один из отражателей может иметь осевое отверстие 7, частично перекрытое пэясным возвращающим зеркалом 9. Лучи 5 и 6, падающие на отражатели с большим и меньшим фокальным параметром соответственно, многократно отражаются от зеркал и, проходя через источник 3, вытесняются в открытую (не перекрытую контротражателем ) зону отражателя 1 и излучаются в пространство параллельно оси 00. При этом лучи 5 распространяются с меньшей расходимостью, чем лучи 4, падающие непосредственно на открытую зону. 7 з.п.ф-лы, 7 ил. i СП со о СП 05

fffueZ

фигд

-га/sо

фие.6

Составитель И. Зайцев Редактор И. Рыбченко ТехредМ.Ходанич Корректор М. Демчик

Заказ 1878/33 Тираж 466Подписное

ВНИИГО1 Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1310576

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4