Осветитель для проекционных устройств Советский патент 1981 года по МПК G03B21/16 

(54) ОСВЕТИТЕЛЬ ДЛЯ ПРОЕКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к проекционно-осветительной технике и может быть использовано в осветителях проекционно-оптических устройств, софитак, прожекторах, а также в проек ционных устройствах, работающих в условиях невесомости.

По основному авт.св. 613282 известен осветитель, испольэуемьй преимущественно в проекционных устройст- вах, работающих в условиях невесомости. Этот осветитель содержит смонтированную в корпусе проекционную лампу накаливания, выполненную с металлизированной поверхностью, разрез-1Э ной теплофильтр, заключенньВ в оправ- , ку с кольцевой полостью, линзовый конденсатор, тепловые трубы, одна из которых прикреплена к колпачку лампы накаливания, вьшолненнся о с да полостью, а другая прикренлема к оправа теплофильтра, выполненной с кольцевой полостью, пр« этом полост колпачка и оправы теплофильтра соединены с полостями тепло лх труб и вьшожены фитильным слоем с жидкостью в порах. Для улучшения теплового контакта между колбой лампы наксшивания и колпачком, теплофильтром и оправой поверх.ности теплофильтра и колпачка снабже- 30

ны эластичным теплопроводящим слоем flj

Однако в известном осветителе

стекло теплофильтра, например СЗС-7 или СЗС-.14, имеет невысокий коэффициент теплоотдачи на оправу и особенно в условиях невесс 1ости. Несмотря на то, что в осветителе активно охлаждают оправу теплофильтра и зону теплофильтра, прилегающую к оправе, а также применяют теплофильтр, выполненный из отдельных пластин, центральная зона теплофильтра все же перегревается. Это приводит к изменению теплового равновесия и изменению линейных размеров элементов осветителя, а также растрескиванию пластин теплофильтра, что приводит к нестабильности оптических параметров осветителя.

Кроме того, в осветителе имеет место утечка тепла в зону освещения, что ухудшает эксплуатационные характеристики осветителя.

Цель изобретения - повышение стабильности оптических параметров осветителя .

Указанная цель достигается тем, что осветитель снабжен размещенными между .пластинами теплофильтра пустотелыми прокладками, стенки которых герметично прикреплены к оправе тепл фкльтра, а полости прюкладок, на внутренней поверхности которых нанесен капиллярно-пористый материал, пр питанный жидкостью, образуют с полос тью оправы теплофильтра единую герметичную систему. На фиг.1 показана конструкция предложенного осветителя для проекционного устройства, предназначенного для визуального контроля печатных плат в проходящем и отраженном светах; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Т на фиг.1. Предложенный осветитель содержит лампу 1 накаливания с колпачком 2, теплофильтр 3 в оправе 4, линзовый конденсатор 5, радиаторы 6 охлсшдения, корпус 7, тепловые трубы 8 и 9, одна из которых 8 жестко прикреплена к колпачку 2. Колпачок 2 выполнен с полостью 10, которая снабжена пот ристым фи ильным слоем 11с жидкость 12в порах, и эта полость 10 кангилом 13соединена с полостью 14 регулируемой тепловой трубы 8. Другая тепловая труба 9 жестко прикреплена к корпусу 7. Оправа 4 теплофильтра 3 выполнена с кольцевой полостью 15, которая также снабжена фитильным сло ем 11 с рабочей жидкостью 12 в поpax. Полость 15 оправы 4 каналом 16 соединена с полостью 17 тепловой тру бы 9 . Тепловые тоубы 8 и 9 содержат на внутренних поверхностях также фитил ный слой 11 с рабочей жидкостью 12 в порах. Фитильный слой 11 выполнен из металлического войлока и приварен (припечен) к внутренним полостям lOj 15, 14, 13, 16 и 17. Поры фитильного слоя 11 насыщены рабоч жидкостью 12. Толщина фитильного сло количество жидкости и тип жидкости зависят от капитального режима работы осветителя, тепловой мсяцности, которую необходимо отвести от зоны , нагрева. Величина пор в фитильном слое зависит от свойства рабочей жид кости и соответствующей этому типу жидкости капиллярных свойств с учетом диапазона температур. Радиаторы б охлаждения прикреплены к тепловым трубам 8 и 9 в зоне охлаждения. В качестве радиаторов охлаждения может быть корпус.,или кожух прибора Форма радиатора может быть любой с максимальной величиной поверхности, излучающей тепло. Для повьвоения теплоотдачи цвет рсщиаторов черный. Для повышения стабильности тешгового режима тепловые 8 и 9 ««ояавны регулируетиые с газовым регупироваиием, каналами 18 и 19 они соединены с газовыми резервуарами 20 и 21, заполненными инертным , например азотом. Пружинящая оправа 22 удерживает линзы конденсатора 5 в корпусе 7. Теплофильтр 3 выполнен разрезным из пластин 23. Оправа 4 теплофильтра 3 выполнена с горизонтально пересекающими световое поле тонкостенными пластинами 24, которые снабжены полостями 25. Полости 25 снабжены фитильным слоем 26 и соединены с полостью 15 оправы 11 теплофильтра 3. Пластины 23 размещены между пластинами 24 оправы 4 теплофильтра 3. Поры фитильного слоя 26 также заполнены рабчочей жидкостью 12. Для повышения конвекционного отвода тепла элементы осветителя выполнены из теплоемкого материала. Для повышения излучающей способности отвода тепла элементы осветителя выполнены с зачерненными поверхностями. Осветитель юстирован по оптической оси. Тепловая .труба 8 выполнена с возможностью перемещения вместе с лампой 1. Осветитель работает следующим образом. Пучок света лампы 1 прямой и отраженный от параболического отражателя 27 проходит через теплофильтр 3 и конденсатор 5. Причем световая составляющая пучка света проходит через теплофильтр 3, а его тепловая составляющая поглощается теплофильтром 3. Отвод тепла.отосветителя осуществляется следующим образом. В зоне нагрева колпачка 2 лампы 1 происходит активное испарение рабочей жидкости 12 из пор фитильного слоя 11, при этом пар активно отводит тепло от лампы 1. В качестве теплоносителя может быть использована дистиллированная вода, которая обладает хорошими теплофизическими свойствами. Тепловые трубы 8 и 9 вакуумированы. Глубина вакуумирования определяет температуру активного испарения. Далее пар вследствие увеличения давления в полости 10 через канал 13, полость 14 тепловой трубы устремляется к более холодному участку зоны конденсации пара, в которой пар конденсируется на.фитильный слой. Поскольку рабочая жидкость 12 из полости 10 нагрева активно испаряетмя, то под действием капиллярных сил охлажденн.ая жидкость из зоны конденсации постоянно подводится по фитильному слою 11 к зоне испарения. ,Таким образом, до тех пор, пока имеleT место нагрев, постоянно происходит процесс теплообмена путем транспортирования рабочей жидкости 12 из. зоны нагрева в зону охлаждения в виде пара и подвод к зоне нагрева охлгикденной жидкости по капиллярам фитильного слоя 11.. В зоне конденсации тепловой трубы 8 образуется зона раздела газ-пар. Йри увеличении давления в зоне испарения вследствие увеличения температуры зона раздела газ-пар смещается в сторону газового резервуара, вследствие чего эффективная поверхность зоны

конденсации увеличивается и соответственно увеличивается теплоотдача, повышается интенсивность подвода охла аденной рабочей жидкости 12 в зону 10 нагрева, что поддерживает в зоне отвода тепла постоянство температуры.

Теплофильтр 3 эадерживат тепловую часть спектра. Тепловая энергия пластин 24 теплофильiра отводится через пластины 2 и оправу 4. При иагреве теплофильтра 3 жидкость 12 из фитильного слоя 26 активно испаряется Ч пар из ПОЛЬСТИ- 25 попадает в кольцевую полость 15 оправы 4, из кольцевой полости 15 пар через кангш 16 и полость 17 под действием перепада давления транспортируется в зону охлаждения тепловой трубы 9. Радиатор 6 конвекцией и излучением рассеивает тепло от теплофильтра 3 и лампы 1. в связи с тем, что пластины 24 равномерно размещены по полю теплофильт15а, это улучшает постоянство температуры в пластинах 24, исключает их растрескивание.

В зонах нагрева теплофильтра при работе осветителя происходит непрерывное испарение рабочей жидкости из пор фитильного слоя 26 и 11, охлажденный конденсат за счет капиллярных сил по фитильному слою постоянно возвращается в зону нагрева. При повшиении температуры теплофильтра повышается давление в зоне нагрева, пар активнее поступает в зону конденсации тепловой трубы 9. Рабочая жидкость обладает значительной теплоемкостью в зависимости от глубины вакуумирования определенной температурой активного испарения и, что особенно важно При регулируемом процессе, пар воды не вступает в реакцию с инертным газом, азотом, обеспечивая зону раздела паргаз . При работе осветителя в зоне конденсации радиаторов 6 тепловой трубы 9 на определенном уровне создается зона раздела пар-газ, которая обеспечивает постоянство температуры теплофильтра 4. При повышении температуры зона раздела смещается в .сторону газового резервуара (баллона) 21, при этом увеличивается площадь конденсации. При увеличений парообразования пропорционально увеличивается приток охлажденной жидкости 12 в зоны нагрева теплофильтра, что обеспечивает высокую стабильность температуры в теплофильтре, исключает перегрев, особенно средней части теплофильтра, к это исключает его растрекивание и утечки тепловой энергии совместно со световой на объект ос-;. вещения. Соответственно при уменьшеНИИ нагрева теплофильтра зона раздела пар-газ смещается в cTOpoiiy осветителя.

Для обеспечения автсжатическогб регулирования температуры при расчете осветителя увеличивается мощность лампы, цветность и температуранити накала, мощность светового потока, попадающего на теплофильтр, материал и масса теплофильтра, коэффициент поглощения тепловых лучей теплофильтром, теплоемкость материалов пластин 24, оправы 4, корпуса 7 тепловой трубы 9, фитильного слоя 26 и 11, радиатора 6. Увеличивается также необходимое количество рабочей жид :;ости 12, вид теплоносителя и его тем пература активного испарения.

Кроме того, учитывается температура окружающей среды, излучающие способности материалов, их конфигурация площади поверхностей и другие факторы.

Для повышения теплового контакта лампы 1 с колпачком 2 и теплофильтра 3 с оправой 4 и пластинами 24 на поверхностях ла1мпы 1 и теплофильтра 4 в зонах соприкосновения с колпачком 2 и оправой 4 и пластинами 24 соответственно на лампе 1 и колпачке 2,., а также пластинах теплофильтра 3 и пластинах 24 и оправе 4 нанесен слой легкоплавкого металла, с помощью которого соприкасающиеся поверхности лампы i и колпачка 2, а также пластины теплофильтра 23 и пластины 24 свариваются в прюцессе изготовления осветителя. При работе осветителя температура нагрева в местах спая значительно ниже, чем температура его расплавления.

Толщина пластин 24, пересекающих световое поле, 0,8-1,0 мм.

Расположение пластин 24 с теплофильтром 3 перед конденсатором 5 при столь малой толщине пластин практически не искажает световое поле на выходе конденсатора 5, так как конденсатор перемешивает пучок света со всего с гетового поля, а поперечная площадь пластеин от общего поля не более 1%, влияние пластин на световой пучок на выходе конденсатора практически можно не учитывать. Наличие, поперечных светошлх бликов на выходе конденсатора за счет пластин также исключается в связи с перемешивающей способностью конденсатора.

Преимуществом прелложенного осветителя является простота конструкции, отсутствие нагнетателей и связанных с ними паразитных внбраг ий и акустических, электрических и магнитных шумов / отсутствие проблем загряз нения теплоносителей ,кавиташ1и насосов и их темпеатурных ограничителей, отсутствие зарат электроэнергии на перемещение тепоносителя / возможность работы против сил тяготения, простота обслуживания, долговечность, малая масса на единицу передаваемой тепловой мощности, большая эффективность, теплопроводность, высокая надежность в работе. Обеспечение зсшанных температурных

режимов с воэможностью их автоматического регулирования.;,.

Кроме того, предложенный осветител улучшает проблемы обеспечения безопасности обслуживания, так как все нагреваемые участки, с которыми соприкасается оператор, могут быть теплоизолированы без ущерба теплообмена, а места охлаждения ограждены, например, сеткой.

Особая эффективность предложенного осветителя заключается в том, что обеспечивается стабильная невысокая температура в зоне лампн накаливания и равномерная пониженная температура по всему полю теплофипьтра. Это повышает ресурс работы лампы накаливания, исключает растрескивание теплофильтра и в целом увеличивает ресурс работы осветителя и улучшает его технические характеристики.

Формула изобретения

Осветитель для проекционных устройств по авт.св. г 613282, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности оптических параметров, он снабжен размещенными между пластинами теплофильтра пустотелыми прокладками, стенки которых герметично прикреплены к оправе теплофильтра, аполости Ттрокладок, на внутренней поверхности которых нанесен капиллярно-пористый материал, пропитанный жидкостью, образуют с полостью оправы теплофильтра единую герметичную систему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

г1

и

5

К

(Put. г