ПРОЖЕКТОР С ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПОЙ

Предлагаемая полезная модель относится к специальной светотехнике, в частности к световым приборам прожекторного типа с газоразрядной короткодуговой ксеноновой лампой, работающей преимущественно в ближней инфракрасной (ИК) или в видимой области спектра, предназначенным, например, для освещения удаленных объектов в составе активных и активно-пассивных систем ночного видения, эксплуатируемых на транспортных средствах в условиях высоких ударных и вибрационных перегрузок и при циклическом изменении окружающей температуры от минус 50 до плюс 70°С.
Известны ИК прожекторы [1] комплектов машины бронетанковой техники с параболоидным отражателем и газоразрядной короткодуговой ксеноновой лампой, установленной в патроне с несущей штангой со средствами токоподвода и механического крепления ее в корпусе прожектора.
Недостатки аналогов связаны с трудностями повышения мощности лампы из-за неудовлетворительных условий теплообмена и устойчивости к ударным и вибрационным перегрузкам электродных узлов лампы.
Известен прожектор XSW-30-U [1, 2], для бронетанковой техники, содержащий газоразрядную короткодуговую ксеноновую лампу с электродными узлами, установленную в цилиндрическом патроне со средствами токоподвода и направляющими несущими лампу штангами, и параболоидный отражатель с фокусом совпадающим со светящим телом лампы. При этом патрон собран на фланце, контактирующем и находящемся в тепловом контакте с несущей оправкой отражателя, т.е. рассеивание тепла происходит внутри корпуса прожектора, что требует увеличения его габаритов.
Недостатки аналога, таким образом, обусловлены увеличенными габаритами прожектора, из-за трудностей оптимизации условий теплообмена электродных узлов лампы с окружающей средой и неудовлетворительными механическими свойствами прожектора.
Известен прожектор [3], содержащий источник света газоразрядную лампу со светящим телом, установленным в фокусе параболоидного отражателя и патрон для установки цоколя лампы, корпус которого снабжен опорной крышкой (фланцем), со стопортным штифтом, в которой выполнены фигурныепазы и соосно с возможностью осевого и тангенциального перемещения установлена подпружиненная гильза с электрическими контактами, охватывающая цоколь лампы, снабженный ответными байонетными выступами, повторяющими по форме пазы в опорном фланце патрона и имеющими отверстия для сопряжения со стопорным штифтом - ограничителем тангенциального перемещения для фиксации цоколя относительно фланца.
Недостатки прототипа обусловлены отсутствием средств кондуктивного теплообмена электродного узла лампы и корпуса патрона с корпусом прожектора и отсутствием средств механического крепления и аксиального перемещения при фокусировке патрона с лампой в прожекторе, а также неудовлетворительные механические свойства средств подключения электрических контактов к подпружиненной гильзе, требующих выполнения токоведущего кабеля аксиально подвижным в прожекторе, что разрушает контакты в условиях вибрации.
Кроме того, в прожекторе не раскрыты средства для подключения зажигающего устройства и питания к противоположительному (анодному) электродному узлу лампы.
Целью полезной модели является улучшение условий теплообмена электродных узлов лампы с окружающей средой при одновременном повышении ее механической устойчивости к воздействию ударных и вибрационных нагрузок в минимализированных габаритах прожектора.
Поставленная цель достигается тем, что в прожекторе с газоразрядной лампой, содержащем корпус из теплопроводного материала с выходным отверстием, перекрытым защитным стеклом и/или инфракрасным фильтром, параболоидный отражатель, газоразрядную ксеноновую лампу с короткодуговым светящим телом и электродными узлами, один из которых выполнен с цоколем с байонетными выступами для зацепления и стопорения его с байонетными выступами опорной крышки со штифтом, несущего лампу патрона со штангой и аксиально подвижной подпружиненной втулкой, а также средства токоподвода и механического удержания лампы в корпусе, указанный патрон со штангой аксиально подвижно и в тепловом контакте установлен в горловине фланца из теплопроводного материала, находящегося в тепловом контакте с оребренной стенкой корпуса прожектора, а средства токопровода и механического удержания обоих электродных узлов лампы в патроне выполнены плавающими с возможностью механической фиксации ее пружинными элементами при совмещении светящего тела с фокусом параболоидного отражателя.
Цель достигается и тем, что цоколь у одного из электродных узлов лампы установлен в гнезде патрона с направляющим патрубком для подключения средств токоподвода электродных узлов лампы и фиксирован в нем аксиально подвижной подпружиненной втулкой из теплопроводного материала, коаксиально установленной в указанном гнезде, имеющей ограничитель аксиального перемещения, обеспечивающий упор цоколя в байонетные выступы крышки патрона, а противоположный электродный узел лампы механически закрепляется на штанге патрона плавающими цангами из теплопроводного материала, соединенными между собой подпруженным полусферическим шарниром с повторяющей его форму чашкой.
Достижению поставленной задачи способствует и то, что установленный в горловине фланца скользящей посадкой патрон со штангой аксиально подпружинен дополнительной пружиной с ограничителем осевого перемещения, охваченной накидной гайкой для предельной фокусировки прожектора.
Один из возможных вариантов исполнения устройства согласно изобретению показан на чертежах.
Фиг.1. Прожектор с газоразрядной лампой. Вид сбоку, частично в разряде.
Фиг.2. Патрон со штангой и цангами для подключения газоразрядной лампы. Вид сбоку, частично в разрезе.
Фиг.3. То же, что и на Фиг.2 вид со стороны плавающих цанг.
Показанный на фиг.1 прожектор с газоразрядной лампой содержит корпус 1 с задней крышкой 2 из теплопроводного материала на основе алюминиевого сплава с выходным отверстием, перекрытым собранным в рамке с применением герметизирующих уплотнений, защитным стеклом или инфракрасным фильтром 3, пропускающим излучение в ближней ИК-области спектра (~0,8-1,5 мкм) и съемной защитной крышкой.
Возможно использование защитного стекла и/или комбинации стекла и пленочного ИК-фильтра (на фиг.1 не показано).
Внутри корпуса 1 прожектора собран параболоидный зеркальный отражатель 4 с осевым отверстием, на оптической оси которого установлена в патроне 5 со штангой 6 газоразрядная ксеноновая с короткодуговым светящимся телом лампа 7, изготовленная из кварцевого стекла с анодным и катодным электродными узлами 8 и 9, один из которых, например катодный узел 9 (см. фиг.2) выполнен с цоколем 10 с байонетными выступами 11 из теплопроводного материала, преимущественно из латуни, охватывающим токовый вывод 12 лампы.
Газоразрядная лампа 7 с байонетным цоколем 10 и выводом 12 установлена в гнезде патрона 5 со штангой, предназначенного для механического удержания ее в крышке и подключения питания средствами подключения 6 и 13 к зажигающему устройству, установленному в крышке 2 прожектора, и к стабилизатору тока (на фиг. не показаны), располагаемому вне корпуса прожектора.
Патрон 5 со штангой 6, по крайней мере частично покрытый теплопроводным электроизоляционным компаудом аксиально подвижно и в тепловом контакте, установлен в горловине фланца 14, выполненного из теплопроводного материала, находящегося в тепловом контакте со стенкой 15 тыльной части корпуса 1 прожектора, имеющей ребра охлаждения, усиливающие кондуктивно-конвективный теплообмен между патроном 5 и корпусом 1 прожектора.
Средства токоподвода и механического удержания электродного узла лампы в патроне 5 выполнены в виде составного элемента, включающего аксиально подвижную подпружиненную цилиндрическую втулку 16 из теплопроводного материала, например из латуни, коаксиально установленную скользящей посадкой в цилиндрическом гнезде 17 с направляющим патрубком и в перекрывающей его, направляющей втулку полой гайке 18, и навинчиваемой на указанное гнездо крышкой 19 патрона с байонетными выступами 20 со стопорными штифтами 21 (см. фиг.2), фиксирующими байонетный цоколь электродного узла 9 лампы в патроне.
Подвижная втулка 16 имеет кольцевой ограничитель аксиального перемещения в виде отбортовки с одной стороны, обеспечивающей упор байонетных выступов 11 цоколя 10 лампы в байонетные выступы 20 крышки 19 патрона, а также снабжена отверстием для фиксации токового вывода 12 лампы. С другой стороны внутри втулки 16, коаксиально установлен цилиндрический пружинный элемент 22, упирающийся в донную часть гнезда 17 с направляющим патрубком 23 для подключения электрического контакта средств токоподвода 13.
Таким образом, втулка 16 и пружинный элемент 22 обеспечивают аксиально плавающее удержание электродного узла 9 лампы в патроне с возможностью механической фиксации лампы 7 при совмещении ее светящего тела с фокусом F отражателя 4, когда пружинный элемент 22 прижимает отбортовку втулки к гайке 18, а в отверстие байонетного выступа 11 цоколя 10 лампы входят стопорные штифты 21 кольцевых выступов 20 крышки патрона.
Указанные штифты 21 в зацеплении с цоколем 10 лампы механически фиксируют электродный узел 9 лампы от бокового (поперечного) смещения. Гнездо 17, корпус патрона 5 и часть штанги 6 для подключения лампы к зажигающему устройству источнику питания залиты электроизоляционным компаудом.
Электродный узел 8 газоразрядной лампы 7 механически удерживается на штанге 6 патрона 5 плавающими цангами 24 и 25 из тепловодного материала, преимущественно из сплава алюминия или латуни (см. фиг.3), одна из которых выполнена с полусферическим шарниром 26, имеющим по оси вращения отверстие с установленным по резьбе винтом 27. При этом другая цанга выполнена с ответной полусферической гайкой 28 с расширенным по оси вращения отверстием, в котором проходит указанный винт 27 с установленной на нем направляющей пружинного элемента 29 с ограничителем 30 осевого перемещения пружины.
Плавающие цанги 24 и 25, сопрягаемые между собой через вращающийся полусферический шарнир, обеспечивают наряду с механическим удержанием возможность сопряжения аксиально и продольно смещенных электродного узла 8 лампы, штанги 6, патрона 5, обусловленных реально существующим разбросом габаритов газоразрядных ламп и соосности их электродных узлов.
Плавающая цанга 25 соединяется с выводом электродного узла лампы, а цанга 24 со штангой 6 патрона винтами, обеспечивая подключение зажигающего устройства и питание от стабилизатора тока.
Установленный, на фланце 14 патрон 5 со штангой 6 в тыльной части подпружинен пружиной 31 с ограничителем, охваченной накидной гайкой 32, сопрягаемой с фланцем 14, аксиально перемещающей его относительно указанного фланца и предназначенной для фокусировки прожектора.
Предложенная конструкция ИК-прожектора с газоразрядной лампой обеспечивает эффективный теплообмен электродных узлов лампы с окружающей средой при одновременном существенном повышении устойчивости к воздействию ударных нагрузок, достигающих 75 g и вибрационных нагрузок до 6 g, а также устойчивости и циклическому изменению температур окружающей среды от минус 50°С до плюс 70°С в минимизированных габаритах прожектора, работающего на специальных транспортных средствах и объектах бронетанковой техники.
Литература:
1. Ю.Г.Басов, А.Г.Раквиашвили, В.В.Сысун «Специальная светотехника» Изд. Минск «ИЦ БГУ», 2008, стр.181-182
2. Пат. BRD №1286474, кл. F21M 11/04 09.01.69 г. Scheinwerfer mit aufstreubarem Lichtuegel.
3. Полезная модель РФ №0005839 кл. F21М 1/00 от 10.12.96 г. Прожектор