Прожектор подводного освещения Советский патент 1988 года по МПК F21S2/00 

Фи. I

со

UD 1C

00

о 00

10

11392303

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в качестве прожектора подводного освещения ,

Цель изобретения - увеличение КПЛ прожектора подводного освещения путем концентрацт световогоТютока излучателя за счет использования преломляющих свойств водной среды, в которой работает прожектор.

На фиг. 1 приведена общая схема подводного прожектораi на фиг, 2 - оптико-геометрический механизм концентрации светового потока излучате-. ля в ограниченном телесном угле.

Прожектор состоит из коллиматора 1 и излучателя 2, круглое световое .отверстие которого расположено в ок ресности фокуса F коллимаТора и нор- 20 тавляющего около 100°, и преобразует- ально к его оси 00 j излучатель содержит источник 3 света (не обязательно точечньм) в виде электрической нити накала, размещенньй внутри вакуумной камеры, например, сферической 25 среде или при вьтолнении светопро- формы, с отражающими (не обязательно пускающего окна выпуклым, для доститового отверстия в излучателе 2; f - фокусное расстояние коллиматора 1. Фокус F коллиматора отстоит от центра светового отверстия излучателя на величину не более a-ctg /.

Произвольный луч света источника 3, претерпев ряд отражений от стенок камеры 4, попадает в зону светопроз- рачного окна излучателя и выходит из него благодаря преломлению под углом к оси 00, не превьшающим предельный угол полного внутреннего отражения в воде, равный arcsin 1/п с; 49° (фиг, 5 2), Таким образом, весь световой поток источника 3 (несколько ослабленный за счет неполного отражения от- стенок камеры 4) излучается в пределах угла охвата коллиматорa g , сосся коллиматором 1 в излучение прожектора с угловой расходимостью порядка f a/f.

При работе излучателя в воздушной

35

40

зеркальйо) внутренними стенками 4, желательно, теплопроводными (металл). Световое отверстие герметично перекрыто плоскопараллельной пластиной 5 из 30 оптически однородного, прозрачного материала,. желательно тёплоизолируюг, щего (стекло). Электропитание источника осуществляется через кабель 6„

В качестве коллиматора 1 может быть использована стеклянно-воздушная линза, образованная двумя соосными со- собирающими линзами 7 Френеля, обращенными одна к другой ступенчатыми поверхностями и заключенными в общую герметическую оправу 8. Механический экран 9 защищает пространство вблизи светового отверстия излучателя от конвекционных потоков нагретой жидкости с нестабильным показателем преломления, омывающей теплопроводные стенки 4 с целью охлаждения излучателя.

В качестве коллиматора 1 может быть использовано параболическое зеркало. Однако в этом случае конвекционные потоки, проходящие на пути лучей прожектора, и экран 9 вносят больше помех.

Входная угловая апертура коллиматора 1, т.е. половина угла охвата.

45

50

равна oi arcsin 1/n, где n - показатель преломления воды, или чуть больше - на величину порядка С arcsin a/f, где а - полудиаметр све55

жения того же КПД прожектора необхо- имо использовать коллиматор с у17лом охвата 180, имеющий при прочих равных условиях худшую равномерность светового пучка в пределах угла излучения прибора.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД прожектора для подводного освещения при сохранении высокой равномерности светораспределения.

Формула изобретения

1. Прожектор подводного освещения, содержащий излучатель в виде замкнутой герметичной камеры с установленным в ней источником света и коллиматор, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, внутренняя поверхность камеры вьтол- нена светоотражающей и с плоским свё- топропускающим осевым окном, при этом камера и коллиматор расположены в водной среде, входная угловая апертура : коллиматора удовлетворяет неравенству n sinoi 7/1, а плоскость окна камеры параллельна фокальной плоскости коллиматора и пересекает его ось в окрестности его фокуса, не превмпаю- щей вeличинyta-ctp,0 , где а - попу- дкаметр окна, п - показатель преломления воды относительно среды внут

тавляющего около 100°, и преобразует- среде или при вьтолнении светопро- пускающего окна выпуклым, для доститового отверстия в излучателе 2; f - фокусное расстояние коллиматора 1. Фокус F коллиматора отстоит от центра светового отверстия излучателя на величину не более a-ctg /.

Произвольный луч света источника 3, претерпев ряд отражений от стенок камеры 4, попадает в зону светопроз- рачного окна излучателя и выходит из него благодаря преломлению под углом к оси 00, не превьшающим предельный угол полного внутреннего отражения в воде, равный arcsin 1/п с; 49° (фиг, 2), Таким образом, весь световой поток источника 3 (несколько ослабленный за счет неполного отражения от- стенок камеры 4) излучается в пределах угла охвата коллиматорa g , составляющего около 100°, и преобразует- среде или при вьтолнении светопро- пускающего окна выпуклым, для достися коллиматором 1 в излучение прожектора с угловой расходимостью порядка f a/f.

При работе излучателя в воздушной

5

0

30

5

0

5

жения того же КПД прожектора необхо- имо использовать коллиматор с у17лом охвата 180, имеющий при прочих равных условиях худшую равномерность светового пучка в пределах угла излучения прибора.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД прожектора для подводного освещения при сохранении высокой равномерности светораспределения.

Формула изобретения

1. Прожектор подводного освещения, содержащий излучатель в виде замкнутой герметичной камеры с установленным в ней источником света и коллиматор, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, внутренняя поверхность камеры вьтол- нена светоотражающей и с плоским свё- топропускающим осевым окном, при этом камера и коллиматор расположены в водной среде, входная угловая апертура : коллиматора удовлетворяет неравенству n sinoi 7/1, а плоскость окна камеры параллельна фокальной плоскости коллиматора и пересекает его ось в окрестности его фокуса, не превмпаю- щей вeличинyta-ctp,0 , где а - попу- дкаметр окна, п - показатель преломления воды относительно среды внутри камеры излучателя; / - входная угловая апертура колпиматора.

2. Прожектор по п. 1, отличающийся тем, что коллиматор выполнен в виде стеклянно-воздушной

лннзы, образованной заключен- в общую герметичную оправу соос- ными дисковыми линзами Аренеля, обра- щенныг-1и одна к другой ступенчатыми поверхностями.

Изобретение относится к светотехнике и направлено на повьппение КПД прожектора подводного освещения. Прожектор содержит коллиматор 1 и излучатель 2, представляющий собой замкнутую герметичную камеру со светоотражающими внутренними стенками 4 и источником 3 света. В стенке 4 камеры выполнено светопропускающее окно, перекрытое плоскопараллельной стеклянной пластинкой 5. Излучатель 2 и коллиматор 1 находятся я водной среде. Лучи источника 3, прямые и отраженные, идущие внутри излучателя 2 в произвольных направлениях, концентрируются благодаря преломлению на плоской границе раздела сред в ограниченном апертурном угле, равном углу полного внутреннего отражения в воде. При этом высокий коэффициент использования светового потока источника 3 достигается при небольшом угле охвата коллиматора 1 (около ЮО),) что обеспечивает большой КПД при равномерном угловом распределении силы света. Независимость размеров светового отверстия излучателя 2 от размеров источника 3 позволяет использовать высокомощное тело накала больших габаритов Res увеличения расходимости излучения прожектора . 1 з.п. ф-лы,2 ил. т

Фиг. 2

Составитель И.Зайцев Редактор И.Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 1880/АП

Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5

Подписное