ИНФРАКРАСНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЖЕКТОР

Настоящее техническое решение относится к осветительной технике и предназначено для подсветки объектов и местности при работе с приборами ночного видения (ПНВ), в том числе в составе прицельно-наблюдательных комплексов пассивно - активного типа объектов БТВТ.
Из уровня техники известен осветитель на полупроводниковом лазерном излучателе (Патент РФ №69976, МПК F4G 1/36, опубл. 10.01.2008 г.) содержащий установленные последовательно объектив, полупроводниковый лазерный излучатель, расположенный в фокальной или близко к фокальной плоскости объектива, и электрически соединенный с ним блок питания, при этом в зоне излучения полупроводникового излучателя установлено фотоприемное устройство, а в блок питания введены задающее устройство и устройство сравнения, соединенные таким образом, что выход задающего устройства соединен с первым входом устройства сравнения, выход фотоприемного устройства соединен со вторым входом устройства сравнения, а выход устройства сравнения соединен с входом управляемого источника питания.
Недостатком известного осветителя является низкая стойкость прибора к внешним воздействующим факторам, что не соответствует современным Российским стандартам для приборов, устанавливаемых в транспортных средствах специального и военного назначения.
В качестве прототипа заявителем выбран инфракрасный лазерный прожектор ПЛ-1 (см. http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=674&lvl=19.01.01, опубл. 31.07.2006 г.) содержащий установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный лазерным диодом, и выполненный с возможностью подключения к питающей сети блок накачки с элементами формирования питающего тока лазерного диода.
Недостатком прототипа является низкая стойкость прибора к внешним воздействующим факторам, что не соответствует современным Российским стандартам для приборов, устанавливаемых в транспортных средствах специального и военного назначения.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является увеличение надежности устройства за счет обеспечения возможности управления температурой корпуса лазерного диода, а также ограничения тока питания лазерного диода при выходе температуры его корпуса за верхний или нижний порог, и поддержания тока на заданном уровне, если температура не превышает допустимую.
Указанный технический результат достигается благодаря использованию инфракрасного лазерного прожектора, содержащего установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный источником инфракрасного излучения в виде лазерного диода, и выполненный с возможностью подключения к источнику питания блок накачки с элементами формирования питающего тока лазерного диода, причем, излучатель выполнен в виде блока, в котором дополнительно установлены связанные между собой термоэлектрический модуль Пельтье и взаимодействующий с лазерным диодом датчик температуры корпуса лазерного диода, при этом блок накачки содержит связанный с термоэлектрическим модулем Пельтье и выполненный в виде термоконтроллера элемент управления термоэлектрическим модулем, а также выполненное в виде температурного компаратора устройство сравнения рабочей температуры корпуса лазерного диода с предельно допустимой для него повышенной или пониженной температурой, связанное с датчиком температуры корпуса лазерного диода и стабилизатором тока накачки, взаимодействующим с лазерным диодом. При этом в блок накачки в качестве элементов формирования тока накачки введены последовательно расположенные и электрически связанные между собой система защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения, фильтр подавления импульсных помех, а также импульсный преобразователь напряжения, связанный с термоконтроллером и стабилизатором тока накачки.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведен общий вид прожектора.
На фиг. 2 - принципиальная оптическая схема прожектора.
На фиг. 3 - функциональная электрическая схема прожектора.
Основными частями прожектора (фиг. 1) являются корпус 1, задняя крышка 2 и защитная крышка 3. В корпусе прожектора установлены одно линзовый параболический объектив 6 в оправе, влагопоглотитель 9. В задней крышке 2 установлены блок излучения 4, блок накачки 5, электрический разъем. Передняя часть корпуса закрыта защитным стеклом 7 в оправе. Для защиты от загрязнения и разрушения защитного стекла в нерабочем состоянии оно закрывается защитной крышкой 3 с резиновым уплотнителем. В открытом и закрытом состоянии крышка крепится на корпусе винтом 10. На корпусе прожектора выполнены приливы 8 с отверстиями для крепления прожектора на объекте.
Блок излучения 4, работающий в непрерывном режиме, создает поток излучения. Светофильтр (на фиг. отсутствует), входящий в состав блока излучения 4, предназначен для коррекции спектра излучения с целью уменьшения демаскировки работающего прожектора. Однолинзовый объектив 6 (фиг. 2) совместно с блоком излучения 4 обеспечивает формирование требуемой пространственной освещенности объектов. Защитное стекло 7 обеспечивает герметизацию прожектора.
Функциональная электрическая схема прожектора (фиг. 3) включает в себя:
Элементы защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности - 11;
Ограничитель напряжения - 12;
Фильтр подавления импульсных помех - 13;
Импульсный преобразователь напряжения - 14;
Контроллер термоэлектрического модуля Пельтье - 15;
Стабилизатор тока лазерного диода - 16;
Лазерный диод - 17;
Температурный компаратор - 18;
Термоэлектрический модуль Пельтье - 19;
Датчик температуры корпуса лазерного диода - 20;
Терморегулятор - 21;
Датчик температуры защитного стекла - 22;
Защитное стекло - 7.
Элементы 11 защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности включают цепи защиты от высоковольтных импульсов, которые предназначены для защиты электронной схемы прожектора от импульсов высокого напряжения (свыше 500 В) малой длительности, а также цепи защиты от напряжения обратной полярности - для защиты электронной схемы прожектора от высоковольтных импульсов напряжения отрицательной полярности, а также от ошибочной переполюсовки аккумуляторной батареи объекта.
Ограничитель напряжения 12 предназначен для защиты электронной схемы прожектора от коммутационных выбросов и переходных процессов в бортовой сети объекта амплитудой до 500 В.
Фильтр подавления импульсных помех 13 предназначен для защиты бортовой сети объекта от импульсных помех, источником которых могут являться импульсные преобразователи прожектора.
Импульсный преобразователь напряжения 14 предназначен для формирования стабильного напряжения +5 В, которое необходимо для питания различных схем прожектора.
Термоэлектрический модуль Пельтье 19 обеспечивает поддержание стабильной температуры корпуса лазерного диода 17, может работать либо как холодильник, либо как нагреватель, в зависимости от обстоятельств.
Контроллер 15 предназначен для управления термоэлектрическим модулем Пельтье 19, позволяет поддерживать температуру корпуса лазерного диода 17 с высокой точностью.
Температурный компаратор 18 следит за температурой корпуса лазерного диода 17, корректирует ток лазерного диода в случае выхода рабочей температуры за допустимые пределы.
Стабилизатор тока 16 предназначен для питания лазерного диода 17 стабильным током, который регулируется нужным образом в зависимости от температуры корпуса лазерного диода.
Система обогрева, состоящая из терморегулятора 21 и защитного стекла 7 с датчиком температуры 22 служит для предохранения защитного стекла от запотевания и заиндевения. Нагревательным элементом является токопроводящее покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность защитного стекла.
Устройство работает следующим образом.
Включение прожектора производится органами управления объекта. В результате электрический ток от источника питания, например, бортовой сети транспортного средства, проходя последовательно через элементы 11 защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения 12, фильтр подавления импульсных помех 13, поступает на импульсный преобразователь напряжения 14.
Трансформированное в преобразователе 14 напряжение поступает на вход стабилизатора тока 16 и на вход контроллера 15, на который с датчика температуры 20 поступает информация о состоянии температуры корпуса лазерного диода 17. В случае перегрева или переохлаждения корпуса диода, контроллер 15 соответствующим образом регулирует температуру термоэлектрического модуля Пельтье 19, заставляя его работать в режиме охладителя или нагревателя. Информация о состоянии температуры корпуса диода 17 с датчика температуры 20 поступает также и на вход температурного компаратора 18, который формирует нулевой выходной сигнал, если контролируемая датчиком 20 температура находится в пределах нормы, и вырабатывает выходной сигнал логической единицы, если температура корпуса диода выходит за верхний или нижний разрешенный предел. Напряжение с импульсного преобразователя напряжения 14 поступает на стабилизатор тока 16, в котором преобразуется в стабильный ток питания лазерного диода 17. Причем, стабилизатор тока 16 формирует ток накачки, соответствующий заданному, если сигнал с выхода компаратора 18 отсутствует, и, соответственно, ток накачки уменьшается по сравнению с заданным, если на выходе компаратора 18 имеется сигнал логической единицы.
Все системы прожектора работоспособны при напряжении бортовой сети  В, а также сохраняют работоспособность после воздействия
импульсного перенапряжения амплитудой до 70 В длительностью до 3 мс, снижения напряжения бортовой сети до 10 В длительностью до 1 мин, а также после воздействия напряжения обратной полярности 30 В длительностью до 1 мин.
Таким образом, заявляемое устройство инфракрасного лазерного прожектора надежно и долговечно, т.к. позволяет поддерживать рабочую температуру корпуса лазерного диода с высокой точностью, а также позволяет ограничить ток питания диода при выходе температуры его корпуса за верхний или нижний пределы установленных значений и поддерживать ее на заданном уровне, если температура не выходит за верхний или нижний пределы, что обеспечивает поддержание эффективности лазерного излучения и исключает преждевременное разрушение излучателя.