專利名稱：一種利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種產(chǎn)生紅外輻射的裝置，尤其是一種利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置。
背景技術(shù)：
自紅外線發(fā)現(xiàn)200余年以來，紅外線在人類各個領(lǐng)域的應(yīng)用已越來越廣泛，在工業(yè)及科技的發(fā)展賦予紅外線以很多有價值的應(yīng)用，諸如診斷、治療、探測、監(jiān)控、偵察、跟蹤等，近年來特別在國防和治安方面其應(yīng)用和需求正在迅速演進和發(fā)展。
產(chǎn)生紅外線的最簡單方法是燃燒加熱，然而這種方式獲得的紅外輻射較難精確控制，所以雖然廉價易得，但只能主要用于一般加熱，當(dāng)然在工業(yè)上和生活中這種應(yīng)用是極為廣泛而重要的。
除利用燃燒產(chǎn)生紅外線的方法之外當(dāng)前廣泛應(yīng)用的是利用白熾鎢絲(主要是鹵素?zé)?的紅外輻射，此類燈除部分功率消耗于可見光輻射外更多的能量消耗于產(chǎn)生豐富的紅外輻射，這種光源可以簡便、廉價而高效地獲得全波段紅外輻射，但問題是輻射范圍較寬不易聚焦成窄束；全譜帶輻射能量分散；用于偵察時較難精確定位且易于為人偵察；有效照射距離較短、需加大輻射距離時否則所需功率甚大。
隨著半導(dǎo)體工業(yè)的進展，多種半導(dǎo)體紅外輻射光源問世，其中最新的是發(fā)光二極管(LED)型的紅外輻射源，這種輻射源是利用某些種類半導(dǎo)中的載流子與空穴復(fù)合時產(chǎn)生的輻射。這種紅外輻射的譜帶很窄，某些高增益的半導(dǎo)體紅外發(fā)射材料可以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，再附加紅外諧振腔，則可構(gòu)成紅外激光振蕩器、輸出頻帶很窄，發(fā)散角很小的紅外激光，波長為數(shù)μm的近紅外激光束譜線已普遍用于光纖通訊。通常此種紅外輻射源的幅射通量較小，作用距離有限。
氣體放電發(fā)光是當(dāng)前使用最普遍效率最高的可見光光源，采用氣體放電應(yīng)當(dāng)也能方便而高效地產(chǎn)生各種譜帶的紅外輻射。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種利用特種高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，該裝置是利用高強度放電電弧加熱高密度分子性氣體而產(chǎn)生豐富的氣體分子的振動和轉(zhuǎn)動輻射譜的新型紅外輻射源，由于電弧尺寸可以調(diào)整，在短極距情況下電弧尺寸和有效加熱區(qū)域很小，即輻射源體積很小，因而可以取得發(fā)射角很小的紅外線束。
為解決以上技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的(參見實施例圖)。
本實用新型提供了一種利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，包括紅外輻射源，紅外輻射反射器6，可見光濾光片8，紅外輻射源底部嵌入燈座7中固定，燈座7與反射器6穩(wěn)定固定在一起，其特征在于所述紅外輻射源是采用短極距高強度氣體放電燈做為輻射源，并置于紅外輻射反射器6焦點位置處。
所述放電燈中充入有惰性氣體、適量汞和金屬鹵化物(汞和金屬鹵化物中亦可只加入其中一種或均不加入)最重要的是加入足量的在運轉(zhuǎn)溫度下為雙原子或多原子分子的氣體或蒸汽。放電燈工作時電弧管中有壓強為80-100大氣壓的分子性氣體。所述分子性氣體為硒蒸汽。
該高氣壓放電紅外燈極間距離可調(diào)至比其他同類放電燈為短，以獲得較好的聚焦效果，對功率為50W以下的短極距高強度氣體放電燈1，其極間距離為2mm；對功率為50W至250W的短極距高強度氣體放電燈1，其極間距離為2mm至4mm；對功率為250W至1000W的短極距高強度氣體放電燈1，其極間距離為3mm至6mm；對功率為1000W以上的短極距高強度氣體放電燈1，其極間距離為6mm至8mm。
優(yōu)選的實施例中是采用35W的短極距高氣壓氣體放電燈，其極間距離為2mm。
所述紅外光反射器為拋物面形或橢球形光反射器。當(dāng)此種高強度氣體放電光源裝入拋物面光反射器焦點位置時能產(chǎn)生發(fā)散角＜3°的紅外光束照射距離遠可達200至300米。此種紅外光源亦可裝在橢球形光反射器的一個焦點位置，從而在另一個焦點獲得高強度小面積紅外光斑。
本實用新型是利用高強度氣體放電電弧使放電管中充填的所選定的高密度分子性氣體加熱，以產(chǎn)生該種分子特定頻段的紅外輻射光譜，圖1表明所設(shè)計的紅外輻射源的示意結(jié)構(gòu)，所述的放電燈中有一對電極并充有維持放電所必須的各種物質(zhì)，如惰性氣體、汞，也可加進鈉或金屬鹵化物等，視所需光譜配制而定，但必須充有足量借以產(chǎn)生紅外分子光譜的分子性氣體。
放電時適當(dāng)?shù)碾娏魇闺姌O間的電弧弧道被加熱到5000-6000K，該電弧使泡殼中的高氣壓(80-100大氣壓)分子性氣體被加熱。此種氣體在電弧區(qū)可能分解成原子，但在溫度較低的周圍區(qū)域則又將結(jié)合成分子。當(dāng)這些高溫粒子向外擴散時則將熱能向泡殼傳遞，保持了泡殼恒定的溫度。平衡狀態(tài)下處在數(shù)千K高溫下的高密度氣體分子將輻射相應(yīng)溫度具有該種分子特征的帶狀紅外輻射光譜。
參數(shù)、結(jié)構(gòu)合理的這樣的放電燈可以將60-70％的電能轉(zhuǎn)化為某一或某幾頻段的紅外輻射譜，余下的30-40％的能量則以紫外線、可見光、對流和傳導(dǎo)的形式散失，如此高分額的能量集中在較窄的近紅外波段中以輻射的方式逸散出去并集中在小發(fā)射角中，應(yīng)用將是非常廣泛的，這樣的紅外輻射源在監(jiān)視、偵察方面可有廣泛而重要用途。


圖1高強度氣體放電紅外輻射裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型所采用的高強度氣體放電燈紅外輻射電弧管結(jié)構(gòu)示意圖圖3裝有保溫及屏蔽紫外輻射外殼的紅外輻射放電管結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)記說明1、高強度氣體放電燈，2、電弧管，3、鎢電極(3a，3b)，4、電極系統(tǒng)(4a，4b)，6、光反射器，7、燈座，8、濾光片。
具體實施方式
實施例1見圖1～圖3所示本實施例采用35W的氣體放電紅外輻射電弧管1，該電弧管包括一個其有效內(nèi)徑約為4.0mm的石英玻璃，電弧管兩端各有一石英壁支撐的電極系統(tǒng)4a，4b，其前端鎢電極3a，3b，電弧管中8個大氣壓的氙氣，0.5mgHg，1mg硒及適量其他金屬鹵化物及碘化硒。
放電燈工作時放電使電極間的電弧弧道被加熱到5000---6000K，該電弧使泡殼溫度被加熱到1200K，泡殼到電弧間的分子性氣體處在數(shù)千K高溫下并被熱激發(fā)，這些分子將輻射相應(yīng)溫度具有該種分子特征的帶狀紅外輻射光譜。
將該放電燈一端嵌入燈座7與拋物面紅外光反射器6固定時再調(diào)整電弧位置，使其在反射器焦點上，反射器口部配以一片可見光濾光片8，從而形成窄光束、窄頻帶的紅外輻射光源。本實施例放電燈極間距離為2mm，此種紅外光源的有效輻射區(qū)約為直徑約3mm的棒球區(qū)，這種紅外光源非常接近理想光源，配以拋物面紅外光反射器6可將燈所輻射的60％以上的紅外線聚焦到＜3°的立體角中，射程可達200公尺以上。
實施例2本實施例采用100W的高氣壓氣體放電燈，燈結(jié)構(gòu)與實施例相近，但放電管有效內(nèi)徑調(diào)整為7mm，仍充以8個大氣壓氙氣，其余填充物質(zhì)各增加5倍，極間距離調(diào)整為3.2mm。采用這種放電燈做紅外輻射源，配以適當(dāng)反射器其有效射程可達800公尺以上。
權(quán)利要求1.一種利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，包括紅外輻射源，紅外輻射反射器(6)，可見光濾光片(8)，紅外輻射源底部嵌入燈座(7)中固定，燈座與反射器(6)穩(wěn)定固定在一起，其特征在于所述紅外輻射源是采用短極距高強度氣體放電燈(1)做為輻射源，并置于紅外輻射反射器(6)焦點位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于所述放電燈(1)工作時電弧管中有壓強為80-100大氣壓。
3.如權(quán)利要求2所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于所述分子性氣體為硒蒸汽。
4.如權(quán)利要求1所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于對功率為50W以下的短極距高強度氣體放電燈(1)，其極間距離為2mm。
5.如權(quán)利要求1所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于對功率為50W至250W的短極距高強度氣體放電燈(1)，其極間距離為2mm至4mm。
6.如權(quán)利要求1所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于對功率為250W至1000W的短極距高強度氣體放電燈(1)，其極間距離為3mm至6mm。
7.如權(quán)利要求1所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于對功率為1000W以上的短極距高強度氣體放電燈(1)，其極間距離為6mm至8mm。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置，其特征在于所述紅外輻射反射器為拋物面形或橢球形光反射器。
專利摘要本實用新是一種利用高強度放電產(chǎn)生紅外輻射的裝置。其包括紅外輻射源，紅外輻射反射器，可見光濾光片，紅外輻射源底部嵌入燈座中固定，燈座與反射器穩(wěn)定固定在一起，其特征在于所述紅外輻射源是采用短極距高強度氣體放電燈做為輻射源，并置于紅外輻射反射器焦點位置處。本實用新型在短極距情況下電弧尺寸和有效加熱區(qū)域很小，即輻射源體積很小，因而可以取得發(fā)射角很小的紅外線束。本實用新型應(yīng)用非常廣泛，在監(jiān)視、偵察方面可有廣泛而重要用途。
文檔編號F21S6/00GK2934895SQ20062006235
公開日2007年8月15日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者柴國生, 楊正名, 張明 申請人:廣東雪萊特光電科技股份有限公司