Отражатель осветителя А.Ф.Домрина Советский патент 1992 года по МПК G03B21/16 

Изобретение относится к светотехнике, в частности к осветителям, фотопечатаю- щих устройств, кино- и диапроекторов, а также прожекторов, и может быть использовано для отвода тепла от отражателей осветителей относительно большой мощности.

Известен отражатель осветителя, представляющий собой двуслойный металлический рефлектор, поверхность которого, обращенная к электролампе, имеет отражающее покрытие. Отражатель с помощью уплотнения герметично соединен каналами с магистралью рециркуляционной или проточной охлаждающей жидкости, заполняющей его полость.

Недостатком этого отражателя осветителя является громоздкость аппаратуры подачи жидкого хладагента при обеспечении режима его рециркуляции или необходимость привязки к водопроводу в случае охлаждения проточной водой. Это ухудшает эксплуатационные характеристики и сужает эксплуатационные возможности устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, представляющее собой рефлектор, жестко соединенный с охлаждающим элементом, выполненным в виде теплообменника. Охлаждающий элемент частично заполнен жидкостью, покрывающей поверхность рефлектора, а противоположная сторона представляет собой рекуперативный теплообменник с ребристой поверхностью.

Недостатком этого отражателя осветителя является низкая эффективность его работы, при наклонном или вертикальном положении отражателя, когда жидкий хладагент не покрывает всю поверхность рефлектора и условия эффективного теплоотвода нарушаются. Кроме того, рефлектор вместе с охлаждающим элементом имеет довольно крупные габариты и не всегда может удовлетворить условиям компоновки изделия. Все это сужает эксплуатационные возможности устройства.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей отражателя осветителя.

Указанная цель достигается тем, что в отражателе осветителя, содержащем рефлектор и охлаждающий элемент с жидким теплоносителем, охлаждающий элемент выполнен в виде тепловой трубы с испарите- лем в виде полого корпуса, контактирующего одной из стенок с задней поверхностью рефлектора, и с конденсатором, выполненным в виде охватывающего испаритель кожуха. При этом внутренние

стенки полого корпуса расположены эквидистантно друг другу. Кроме того, внутренние стенки полого кожуха подобны его внешним стенкам, расположенным эквиди- стантно друг другу. Причем передняя отражающая поверхность рефлектора может быть выполнена с покрытием, отражающим излучение светового диапазона и поглощающим тепловое излучение.

0 На фиг.1 изображен отражатель, разрез (вариант выполнения); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - осевой разрез отражателя, выполненного по другому варианту. Отражатель осветителя (фиг.1) содер5 жит рефлектор 1 с источником 2 света и охлаждающий элемент 3. Рефлектор 1 может быть выполнен как зеркальным с большой концентрацией светового потока, так и диффузным, создающим мягкое рассеян0 ное освещение в своей рабочей зоне. Он может быть выполнен как металлическим, например из полированной нержавеющей стали, отражающим излучение в широком спектральном диапазоне, так и стеклянным,

5 например из кварцевого стекла. Он может также иметь отражающее покрытие, например интерференционное спектроделитель- ное покрытие. По форме рефлектор 1 может быть произвольным криволинейным, в час0 тности сферическим, эллипсоидным, пара- боллоидным, параболоцилиндрическим и эллипсоцилиндрическим. Возможен рефлектор 1 и в форме многогранника (фиг.З), например в форме зеркальной призмы, со5 стоящей из боковых зеркал и зеркального дна. Источник 2 света (фиг.1) размещен в произвольном месте рефлектора 1, в частности вдоль его оптической оси. Сферический рефлектор 1 и источник 2 света могут быть

0 расположены концентрично, так, что изображение тела накала источника 2 в сферическом рефлекторе 1 совпадает с самим телом накала. Тело накала источника света может находиться и в фокусе рефлектора (не

5 показано). Для размещения источника 2 света (фиг. 1 и 3) в рефлекторе 1, в последнем выполнено круглое отверстие.

Охлаждающий элементЗ выполнен в виде тепловой трубы, состоящей из замкнуто0 го герметичного корпуса, из которого удален неконденсирующийся газ. На внутренней поверхности корпуса расположена капиллярно-пористая структура (фитиль 4), насыщенная жидким теплоносителем. Од5 нако возможна и безфитильная гладкостен- ная тепловая труба (термосифон). Тепловая труба состоит из трех зон: испарителя 5, конденсатора 6 и соединяющего их паро- конденсатопровода 7 (фиг.1). Пароконден- сатопровод 7 может и не быть явно выделен

в тепловой трубе (фиг.З). При этом испаритель 5 непосредственно соединен с конденсатором 6. В испарителе 5 (фиг.1 и 3) тепловой трубы происходит поглощение теплоты испаряющейся жидкостью. В конденсаторе 6 эта теплота выделяется. Теплота из испарителя 5 в конденсатор 6 переносится паром, перемещающимся вследствие того, что давление его в испарителе 5 больше, чем в конденсаторе 6. Чтобы этот процесс не прерывался, жидкость из конденсатора 6 переносится в испаритель 5 капиллярно-пористой структурой 4. Паро- конденсатопровод 7 (фиг.1) не участвует в процессе теплообмена. Тепловая труба является самостоятельным контуром циркуляции теплоносителя, испытывающего фазовые переходы (испарение - конденсация). Для осуществления циркуляции не требуется затрат дополнительной энергии.

Испаритель 5 (фиг.1 и 3) тепловой трубы выполнен в виде полого корпуса, состоящего из двух стенок 8 и 9, образующих относительно тонкую внутреннюю полость 10, и контактирующего одной из своих стенок 8 с задней поверхностью рефлектора. В одном из вариантов выполнения устройства (фиг.З) внутренние стенки 8 лолого корпуса расположены эквидистантно друг другу. В случае выполнения рефлектора 1 металлическим, его отражающей поверхностью служит внешняя вогнутая поверхность испарителя 5 (фиг.1 и 3), которой придана требуемая форма, а при необходимости и требуемая структура поверхности. Если рефлектор 1 выполнен стеклянным, то он содержит на своей тыльной поверхности покрытие (получаемое, например, путем вакуумного напы- ления) из алюминия или другого подходящего материала и имеет с помощью его непосредственный тепловой контакт с испарителем 5, стенки которого выполнены из материала с высокой теплопроводностью, например из меди.

Передняя отражающая поверхность рефлектора 1 выполнена с покрытием (интерференционным), отражающим излучение светового диапазона и поглощающим тепловое излучение источника 2 света. Конденсатор 6 тепловой трубы выполнен в виде охватывающего испаритель 5 кожуха 11, имеющего габариты и форму, обусловленные конструктивными особенностями осветителя. Кожух 11 выполнен двухслойным, полым. Между слоями 12 и 13 кожуха 11 заключена относительно тонкая полость 14. В одном из вариантов выполнения устройства внутренние стенки 13 полого кожуха 11 подобны по форме его внешним стенкам 15, которые расположены эквидистантно друг

другу. Возможна и иная форма выполнения кожуха 11.

Полости 10 и 14 испарителя 5 и конденсатора 6 тепловой трубы выполнены герметичными и сообщаются между собой непосредственно или посредством полости 16 (фиг.1) пароконденсатопровода 7, служащего одновременно элементом жесткости, связывающим между собой относительно

0 неподвижно части 5 и 6 тепловой трубы.

Кожух 11 (фиг.1 и 3) выполнен в виде элемента составного корпуса осветителя (не показан) и вместе с установленным внутри него рефлектором 1 представляет собой от5 дельный модуль осветителя. Несколько та- ких модулей могут собираться в осветительное устройство для отражения и направления в рабочую зону всего светового потока. В частности, осветитель может

0 включать установленные последовательно по оптической оси отражатель и контротражатель, каждый из которых включает рефлектор и охватывающий его кожух. Охлаждающие элементы как отражателя,

5 так и контротражателя выполнены в виде автономных тепловых труб. Для обеспечения конструктивной целостности (единства) осветителя размеры поперечных сечений кожухов этих охлаждающих элементов вы0 полнены идентичными.

Поверхность внешних стенок 15 кожуха 11 для эффективного теплоотвода выполнена развитой, существенно превышающей по своей площади поверхность рефлектора

5 1. Для повышения теплового излучения поверхность стенок 15 зачернена. Кроме того, для повышения эффективности охлаждения теплоизлучающей может быть выполнена поверхность как внешних стенок 15 кожуха

0 11, так и его внутренних стенок 17. В этом случае для обеспечения условий конвективного теплообмена с окружающей средой кожух 11 выполнен со сквозными каналами 18 (фиг.2).

5 Отражатель осветителя работает следующим образом.

Излучение от источника 2 света (фиг.1 и 3) направляется на рефлектор 1 и далее, отразившись от него, к выходу осветителя.

0 Когда источник 2 света включен, в зоне рефлектора 1 выделяется тепловая энергия. При нагреве рефлектора 1 теплота передается непосредственно или через тепловой контакт испарителю 5 тепловой трубы, Под5 водимое к испарителю 5 тепло передается через его стенку к капиллярно-пористой структуре 4, насыщенной теплоносителем в жидкой фазе (например, водой). На поверхности жидкости происходит испарение. Пар под действием разности концентрации переносится по пароконденсатопроводу 7 в конденсатор 6, где за счет переохлаждения конденсируется. Образовавшийся конденсат возвращается побкапиллярно-пористой структуре в испаритель 5 под действием сил поверхностного натяжения. Вследствие того, что в тепловой трубе происходит передача скрытой теплоты парообразования, испаритель 5 может передавать конденсатору 6 большие тепловые потоки. В термосифонах (гладкостенных тепловых трубах), работающих в поле сил тяжести (в отличие от невесомости), возврат рабочей жидкости в зону теплоподвода может осуществляться в виде стекающей пленки, для чего конденсатор 6 размещают выше испарителя 5 тепловой трубы. Капиллярно-пористая структура 4 может транспортировать жидкость как в поле силе тяжести, так и при его отсутствии. Более того, она способна противостоять силе тяжести.

В связи с тем, что площадь поверхности конденсатора 6 существенно превышает площадь поверхности испарителя 5 тепловой трубы, последняя функционирует как трансформатор плотности теплового потока, осуществляя его деконцентрацию. Эффективность к деконцентрации теплового потока дополнительно увеличена за счет того, что теплоизлучающими в кожухе 11 рефлектора выполнены обе его поверхности, внешняя и внутренняя. Охлаждение кожуха 11 осуществляется естественным образом, конвекцией воздуха, поднимающегося снизу вверх и омывающего внешнюю 15 и внут- реннюю 17 стенки кожуха. Воздух, осуществляющий путем конвекции тепло- съем с внутренних стенок 17 кожуха, выходит из устройства через каналы 18 (фиг.2), выполненные в кожухе 11.

Тепловой поток от источника 2 света (фиг.1) к рефлектору 1 переносится в основном за счет теплопроводности и конвекции воздуха. Процесс поглощения излучения принимает в теплопереносе малое участие, поскольку рефлектор 1 отражает как световое излучение, так и инфракрасное. При наличии на отражающей поверхности рефлектора 1 покрытия, отражающего излучение светового диапазона и поглощающего тепловое излучение, теплосъем с охлаждаемой области увеличивается, а с помощью тепловой трубы отведенная от рефлектора 1 теплота выводится на кожух 11 или, что то же, на корпус осветителя.

Применение изобретения позволяет за счет простоты конструкции, отсутствия нагнетателей воздуха и связанных с ним вибрации, отсутствия загрязнения теплоносителей, малой массы на единицу передаваемой тепловой мощности, высокой теплопроводности, высокой надежности в работе, обеспечения стабильной невысокой температуры как в зоне источника света, так и в зоне корпуса осветителя, и хорошей компонуемости отражателя в осветителях любыхконструкцийрасширитьэксплуатационные возможности устройства.

Формула изобретения

1. Отражатель осветителя, содержащий рефлектор и охлаждающий элемент с жидким теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, охлаждающий элемент выполнен в виде тепловой трубы с испарителем в виде полого корпуса, контактирующего одной из стенок с задней поверхностью рефлектора, и с конденсатором в виде охватывающего испаритель кожуха.

2. Отражатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что внутренние стенки полого корпуса расположены эквидистантно друг другу.

3.Отражатель по п.1,отличающий- с я тем, что внутренние стенки полого кожуха подобны его внешним стенкам, расположенным эквидистантно друг другу.

4.Отражатель по п.1, от л и ч а ю щ и й- с я тем, что передняя отражающая поверхность рефлектора выполнена с покрытием,

отражающим излучение светового диапазона и поглощающим тепловое излучение.

А-А

15 k

Изобретение относится к светотехнике, в частности к осветителям фотопечатающих устройств, кино- и диапроекторов, а также прожекторов, и позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства. Отражатель осветителя содержит рефлектор 1 с источником 2 света и охлаждающий 14 элемент 3. Элемент 3 выполнен в виде тепловой трубы, состоящей из герметичного корпуса, из которого удален неконденсирующий газ, и содержащей капиллярно-пористую структуру 4, насыщенную жидким теплоносителем. Испаритель 5 тепловой трубы выполнен в виде полого корпуса, состоящего из двух стенок 8 и 9, образующих полость 10, и контактирующего одной из своих стенок 8 с задней поверхностью рефлектора 1. Конденсатор 6 тепловой трубы выполнен в виде двухслойного кожуха 11, между слоями 12 и 13 которого заключена полость 14. Кожух 11 выполнен в виде элемента составного корпуса осветителя и представляет отдельный его модуль. Поверхность 15 кожуха 11 для эффективного теп- лоотвода выполнена развитой. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. Ј | CJ ю со ю