Осветитель для проекционных устройств Советский патент 1982 года по МПК G03B21/16 

Изобретение относится к проекционно-осветительной технике и может быть использовано в осветителях проекционно-оптических устройтв, софитах, прожекторах, работающих ограниченное время.

Известно проекционное устройство, содержащее лампу накаливания, теплофильтр, линзовый конденсор, держатель теплофильтра, в котором для управления температурными ре. жимами и для исключения вибраций применяют тепловые трубы, которые прикреплены к держателю теплофильтра и колпачку лампы накаливания Г13.

Недостатком такого осветителя является невысокая точность автоматического регулирования температурными и оптическими параметрами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является осветитель, со- держащий лампу накаливания, теплоФильтр, линзовый конденсор, держатель теплофильтра и тепловые трубы, которые прикреплены к держателю теплофильтра и колпачку лампы накаливания. В этом осветителе для повышения aкfивнocти отвода тепла от теплофильтра, последний выполняют разрезным, состоящим из горизонтальных пластин, между которыми помещают тепловые трубы, выполненные в виде пластин, полости которых соединяют с кольцевой полостью держателя теплофильтра. При этом кольцевую полость теплофильтра соединяют с тепловой .трубой 2j.

В известном осветителе тепловые трубы и .-их радиаторы выполнены слож10ной конструкцией и большой массы, а для отвода от них тепла необходимо принудительное охлаждение. Кроме того, в осветителе невысокая конвективная теплоотдача.

15

. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение теплоотвода.

Указанная цель достигается тем, что осветитель снабжен соединенной с оправой теплофильтра и заполненной

20 легкоплавким материалом полостью с сильфоном,. в которой расположена тепловая труба с радиатором охлаждения, а-охлаждающий элемент выполнен в виде заполненной легкоплавким мате25риа.лом полости с сильфоном, в которой, расположен теплопроводящий штырь с установленным на нем радиатором охhaждeния, при этом между лампой накаливания и светофильтром вв.еден

30 светоделительный фильтр. Пя чертеже показан рсветитель, разрез. Осветитель содержит лампу накаливания 1, колпачок 2, линзовый конденсор 3, теплофильтр 4, держатель 5 теплофильтра 4 с тепловой трубой б и радиатором 7. Держатель 5 теплофильтра 4 снабжен герметичной полостью 8 с сильфоном 9, которая заполнена легкоплавким материалом 10 и в ней помещена тепловая труба 6с радиатором 7. Колпачок 2 снабжен герметичной полостью 11 с сильфоном 12, которая заполнена легкоплавким материалом 1 В полости 11 колпачка .2 помешен теп лопроводящий штырь 14 с радиатором 15. Между лампой накаливания 1 и теплофильтром 4 установлен светоделительный фильтр 16. Осветитель так же содержитОтражатель 17, кожух 18 патрон 19. Между колпачком 2 и лампой накаливания 1 для улучшения теплового контакта помещен теплопроводящий ма териал 20;-например теплопроводящий клей. Полость.11 колпачка 2 запелнена легкоплавким материалом 13, на пример гидратом окиси бария. Держатель 5 теплофильтра 4 вьЯюл нен с кольцевой полостью 21, котора соединена с полостью 22 тепловой трубы. Кольцевая полость 21 и полос 22 изнутри выложены фитильным слоем .23, например путенкой из медной про волоки. Поры фитильного слоя 23 заполнены жидкостью, например, дистиллированной водой. Кольцевая полость 21 представляет единое целое с тепловой трубой 6 Внешне стенки кольцевой полости 21 снабжены игольчатым радиатором 24. Радиаторы 7 и 15 тепловой трубы б и теплопроводящего штыря 14 выполне ны также игольчатыми.для повышения активности теплового рассеения. Отражатель 17 выполнен с металли зированной светоотражающей поверх-, костью 25. Кожух 18 выполне« с желюзями. . Светоделительный фильтр 16 пред.ставляет собой пластину 26, на кото рую нанесен Светоделительный слой 2 ; Линзовый конденсор 3 состоит из Трех линз, собирающей линзы 28 и двух плосковыпуклых линз 29 и 30. Теплофильтр 4 и Светоделительный фи льтр 16 установлены междУ собирающей линзой 28 и линзой 29. Оптическая часть осветителя выпо нена с возможностью юстирования. Плоскость нити накала лампы 31, лам пы 1, отражатель 17, линзовый конде сор 3 юстированы относительно друг друга вдоль оптической оси О-О. Все металлические части осветите для повышения теплового излучения зачернены. Осветитель работает следующим образом. Световой поток лампы накаливания 1 ,а также отраженный световой поток от отражающей поверхности 25, отражателя 17 через собирающую фокусирующую линзу 28 попадает на Светоделительный слой 27, который избирательно пропускает видимую ( холодную ) коротковолновую часть спектра и-отражает на холоднйй держатель 5 теплофильтра 4 тепловую, длинноволновую, инфракрасную и красную части спектра. Далее световая часть спектра, а также тепловая составляющая спектра частично прошедшая через.Светоделительный фильтр 16, поступает на теплофильтр 4. При этом теплофильтр 4видимую составляющую спектра пропускает, а остатог тепловой состав-, ляющей части спектра поглощает и конвективно сбрасывает на держатель 5теплофильтра 4. Линзовый конденсор 29 и 30 световой поток холоднойчасти спектра, прошедший через теплофильтр, передает на объект подсветки, например на слой печатной платы или фотошаблон (не показан). Колпачок 2 работает в следующем тепловом режиме. Тепловая .энергия лампы накаливания 1 под действием сил гравитации и излучающих свойств поступает в зону колпачка 2 через эластичный теплопроводящий слой 20 и нагревает колпачок 2, теплопроводящий штырь 14 и его радиаторы 15, находящиеся в полости сильфона 12. При этом нагревается легкоплавкий материал 13. При нагревании и плавлении легкоплавкого материала 13 происходит увеличение его объема, которое компенсирует сильфон 12. Кроме того, герметичный сильфон 12 предохраняет гидрат окИси бария от взаимодействия с окружающей средой. Плавление легкоплавкого материала 13 активно происходит на поверхности колпачка 2, теплопроводящего штыря 14 и его радиаторах 15, Расплавленный материал 13, расширяясь в объеме, начинает всплывать ( выталкиваться ) верх вдоль теплопро:водящего штыря 14 и его радиаторов 15 в сильфон 12, а (более холодный и тяжелый материал под действием пружинящих сил сильфона 12 активно оседает на колпачок 2. При этом происходит активное охлаждение радиаторов 15, теплопроводящего штыря 14 и колпачка .2. Таким образом, в течение времени плавления легкоплавкого материала 13 температура в зоне колпачка 2 постоянная. После выключения осветителя происходит охлаждение всех, элементов колпачка 2, гидрат окиси бария также охладится и закристаллизуется.

Сильфон 12 за счет .пружинящих сил возвратится в исходное положение.

Объем полости 11 колпачка 2 и количество массы легкоплавкого материала 13 рассчитываются в зависимости от мощности лампы накаливания 1, длительности работы осветителя. Март ку легкоплавкого материала 13 выбирают в зависимости от требуемой температуры нагрева колпачка 2. При расчете сильфона 12 учитывается температурное объемное расширение легкоплавкого материала 13.

.Таким образом, конструкция колпачка 2 обеспечивает постоянную температуру в зоне лампы накаливания 1 и обеспечивает автоматический режим регулирования с высокой точностью без вибраций, энергозатрат, бесшумно и обеспечивает высокую стабильность температурных и оптичес ких параметров осветителя. Применение в качестве теплоносителя материала с высокой уде.гън9й теплоемкостью, например гидрата окиси бария, позволяет кроме указанного, повысить время непрерывной работы осветителя и эффективность теплоотвода.

Держатель теплофильтра 5 работает в следующем температурном режиме.

Тепловая энергия, отраженная светоделительным фильтром 27, поступает на холодную поверхность держателя 5 теплофильтра 4 в его верхнюю часть. Теплофильтр 4 конвективно сбрасывает тепло также на держатель 5 теплофильтра 4, который нагревается. При этом нагревается фитильный слой 23 и находящаяся в его порах жидкость, например дистиллированная.вода.

Пар, испаряясь из фитильного слоя 23 верхней части держателя 5 теплофильтра 4, отбирает от нее тепло. Пар образует равномерное паровое давление в полостях 21 и 22. В поры фитЬльного слоя 23, из которых испарилась жидкость, вследствие капиллярных сил сцепления ( смачивания) поступает жидкость от всех- охлгикденных участков полостей 21 и 22, Эти же капиллярные силы активно конденсируют разогретый пар на холодную воду фитильного слоя 23 охлажденных участков. Процесс идет непрерывно ; При этом разогреваются наружные стенки полости 21 и тепловой трубы 6, а также радиаторы 24 и 7, которые сбрасывгиот тепло на легкоплавкий материал 1, равномерно по всей наружной поверхности 21 тепловой трубы 6.

Плавление легкоплавкого материала 10 ( парафина ). происходит на всех разогретых поверхностях тепловой трубы состоящей из полостей 21 и 22. При этом парафин, расплавляясь, обеспечивает на этих поверхностях постоянную температуру. Расплавленный парафин, расширяясь в объеме, начинает всплывать (выталкиваться,) вдоль Ьтенок тепловой трубы 6 в полость си.льфона 9. Более холодный парафин под действием пружинящих сил сильфона 9 активно оседает на наружные стенки полости 21 и охлаждает в прилегающем к этим стенкам фитильном слое 23 жидкость. Во время плавления парафина будет поддерживаться постоянная температура на радиаторах

0 7 и 24, тепловой трубе 6.

Таким образом, конструкция держателя теплофильтра обеспечивает постоянную температуру в зоне теплофильтра 5, светоделительного фильтра 16, линзового конденсора 3 и обес5печивает автоматический режим регулирования тепловыми процессами светового потока осветителя.

Масса (объем) жидкости, масса держателя, 5 теплофильтра 4, поверхнос

0 ти расЬеяния тепла рассчитываются в зависимости от мощности излучателя (лампы накаливания TL) , Масса парафина рассчитывается в зависимости от длительности работы осветителя, мар5ка парафина выбирается в зависимости от требуе1«)й температуры в зоне теплофильтров.

При расчете сильфона 9 учитывается температурное объемное расшире0ние легкоплавкого материала 10. Тем-, пературныепараметры держателя 5 теплофильтра 4 рассчитываются по взаимосвязи с температурными- параметрами колпачка 2.

5

При выключении осветителя парафин охлаждается и уплотняется. Сильфон 9 сжимается и приходит в исходное положение.

В предлагаемом осветителе упро0щена конструкция, так как отсутствуют нагнетатели принудительного охлаждения и повьпиена теплоотдача;

Формула изобретения

Осветитель для проекционных устройств, содержащий расположенные на оптической оси лампу накаливания с колпачком, конденсатор и теплофильтр, к оправе которого прикреплена, тепловая труба с радиатором охлгикдения, и соедйнейный с колпачком охлг1ждающий элемент с радиатором охлаждения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения теплоотвода, он снабжен соединенной с оправой теплофильтра и за- полненной легкоплавким материалом полостью с сильфоном, в которой рас-: положена тепловая труба с радиатором охлаждения, а охлаждающий элемент выполнен в виде заполненной легкоплавким материалом полости с сильфоном, в которой распс.пожен теплопровоДящий штырь с установленным на нем

радиатором охлаждения, при этом между лампой накаливания и теплофильтром введен светоделитеяьный фильтр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 613182, кл. G 03 В 21/16, 1977«

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2800393/18-10,

кл. G 03 В 21/16 1979 (прототип).

5 27