ПРОЖЕКТОР

Полезная модель относится к световым приборам, в частности к устройствам, создающим модулированный направленный поток высокоинтенсивного некогерентного излучения оптического диапазона.
Известен прожектор, предназначенный для предотвращения несанкционированного проникновения в охраняемую зону путем воздействия световым излучением определенной структуры на органы зрения нарушителя (непосредственно или по оптическим каналам связи) [1]. Прожектор содержит размещенный в отражателе газоразрядный источник света и блок токовой модуляции газоразрядного источника света по частоте. Следует отметить, что особенность указанного прожектора состоит в том, что его эффективность тем выше, чем меньше размеры тела свечения источника света и больше его яркость. С этой точки зрения очевидным преимуществом обладает прожектор, содержащий в качестве источника света шаровую ксеноновую лампу сверхвысокого давления, поскольку такая лампа имеет компактное светящее тело, яркость которого наибольшая среди известных газоразрядных источников света. К очевидным достоинствам этих ламп следует отнести практическое отсутствие периода разгорания, работа при постоянном токе и способность к модуляции излучения током до частоты в 10 и выше килогерц, а к недостаткам - дестабилизирующее воздействие на форму разрядной дуги конвекционных потоков газа внутри оболочки лампы. Известно [2], что короткодуговые лампы стабилизируются конвекционными потоками газа внутри оболочки лампы только при работе лампы в вертикальном положении анодом вверх, а при работе лампы в горизонтальном положении, что предпочтительно при создании компактного светооптического блока прожектора, поскольку в этом случае его элементы сводят к минимуму экранировку светового потока в зоне светового окна прожектора, конвекционные потоки смещают разрядную дугу вверх к верхней стенке оболочки лампы.
Нормальное функционирование прожектора [1], выбранного в качестве прототипа, предлагает достаточно высокую частоту модуляции излучения лампы (2...8 кГц) и изменение формы разрядной дуги под воздействием конвекционных потоков приводит к увеличению времени развития сильноточной стадии разряда и уменьшению крутизны фронтов импульсов оптического излучения, а, следовательно, и к уменьшению глубины модуляции излучения прожектора. Следует отметить, что уменьшение глубины модуляции излучения совершенно недопустимо, поскольку в этом случае против ослепляющего действия прожектора могут быть использованы сравнительно простые способы защиты органов зрения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании прожектора, обладающего высокой степенью эксплуатационной надежности за счет устранения факторов, влияющих на уменьшение глубины модуляции светового излучения прожектора.
Как и прожектор, выбранный в качестве прототипа, заявляемый прожектор содержит размещенный в отражателе модулируемый газоразрядный источник света, осевая линия которого совмещена с оптической осью прожектора. В отличие от прототипа заявляемый прожектор снабжен блоком формирования в области разрядного промежутка газоразрядного источника света внешнего поперечного,по отношению к направлению анодного тока газоразрядного источника света, однородного горизонтального магнитного поля, магнитоактивные элементы которого размещены вне зоны охвата отражателем газоразрядного источника света, а отражатель выполнен из немагнитного материала.
Магнитоактивные элементы могут быть выполнены в виде постоянных магнитов (например двух), расположенных симметрично относительно осевой линии газоразрядного источника света. Возможно выполнение каждого из магнитоактивных элементов в виде набора постоянных магнитов из коротких магнитных штабиков.
На фиг.1 приведено схематичное изобретение варианта конкретного исполнения заявляемого прожектора, а на фиг.2 - взаимное расположение направлений действия магнитной индукции, анодного тока и силы, действующей на разрядную дугу.
Прожектор содержит модулируемый газоразрядный источник света в виде установленной горизонтально короткодутовой ксеноновой лампы сверхвысокого давления 1 и отражатель 2, который выполнен из алюминия с защитным покрытием из двуокиси кремния на активной поверхности. За отражателем 2 в плоскости, проходящей через разрядный промежуток лампы 1, перпендикулярно к относительной оси прожектора снизу и сверху симметрично относительно осевой линии газоразрядной лампы 1 установлены два постоянных полосовых магнита 3 и 4. В данном конкретном случае лампа 1 установлена анодом в сторону выходного окна отражателя 2, а постоянные магниты 3 и 4 ориентированы северным полюсом к плоскости изображения.
Прожектор работает следующим образом. При подаче на лампу 1 управляющего сигнала (блоки питания и токовой модуляции на фиг.1 не показаны) структура разрядного тока через лампу 1 имеет импульсный характер и лампа 1 становится источником яркого мигающего света, который отражателем 2 трансформируется в окружающее пространство. При среднем токе разряда лампы 1 порядка 50А разрядная дуга между анодом и катодом лампы 1 («К» и «А» на фиг.1) отклоняется дугообразно вверх конвекционными потоками, возникающими в полости лампы. Однако, при наложении внешнего магнитного поля, создаваемого в зоне разрядного промежутка лампы 1 постоянными магнитами 3 и 4, вследствие взаимодействия его с магнитным полем разрядной дуги - происходит смещение ее вниз, против направления действия конвекционных потоков, причем в данном конкретном случае воздействие на дугу определяется суммарным магнитным полем магнитов 3 и 4. Расположение постоянных магнитов 3 и 4 позволяет получить поперечное по отношению к анодному току однородное горизонтальное магнитное поле, направление магнитной индукции которого (В) и анодного тока
(7) таково, что сила (F), стабилизирующая форму разрядной дуги, направлена вертикально вниз (см. фиг.2). Траектория разряда из дугообразной превращается в прямолинейную, что снижает его сопротивление и, следовательно, скорость развития переднего фронта импульса. В результате крутизна фронтов импульсов света увеличивается и глубина модуляции сохраняет величину, близкую к расчетной.
-3
Было установлено, что обеспечение глубины модуляции килогерцового диапазона на уровне 85% при среднем токе разряда 50А в лампе с межэлектродным промежутком порядка З мм обеспечивается при воздействии на разрядную дугу внешним магнитным полем, индукция которого в зоне разрядного промежутка составляет (0,7...1)·10 Тл.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования, современных технологий и комплектации.
Литература:
1. Свид. на ПМ №11299; F 21 M 1/00; 16.09.99 Бюл. №9.
2. Г.Н.Рохлин «Разрядные источники света», М., Энергоиздат, 1991 г.