CN105221956B - 一种热稳定光源 - Google Patents

Abstract

本发明适用于材料分析光源，提供了一种热稳定光源，包括机壳、光输出接口、位于机壳内的电源以及光源，机壳内设置有灯腔件、进风管以及出风管，光源固定于灯腔件的腔体内，且灯腔件与光输出接口连接，进风管以及出风管分别与灯腔件以及设于机壳的第一进风口和第一出风口连接，第一出风口设置有风扇，进风管、灯腔件的内腔以及出风管之间连通形成气流通道。机壳上还设置有第二进风口以及具有风扇的第二出风口，第二进风口、机壳的内腔以及第二出风口连通形成气流通道。本发明的特点是双风道绝热设计，能够有效减少灯热辐射与电源热辐射相互影响，提高光源的热稳定性及光输出的稳定性，此外，外部环境的热量也被隔绝于光源之外不会影响光源的工作。

Description

一种热稳定光源

技术领域

本发明涉及一种用于材料分析的光源，更具体的说是涉及一种用于光谱分析与测量的具有双风道绝热设计特点的热稳定光源。

背景技术

目前，市场上光谱分析常用的光源如图1所示，机壳101、光输出接口（如SMA905光纤接头等）102、灯103、电源104、风扇105、进风孔106。在这类光源中多将灯103(如钨灯和氘钨灯等) 和电源104置于一个机壳101内，并采用对流 (通过在机壳上开通气孔106使空气自然流动或用风扇105实现) 和热传导（利用机壳实现）的方式冷却。这种结构的光源会有固有的两个缺陷：一是灯的热辐射与电源的热辐射相互影响彼此的热稳定性，从而影响灯的发光稳定性；另外同一个腔体内用一个风扇冷却灯与电源时，冷却风可能不太畅通而影响冷却效果。这两个缺陷都会影响灯与电源的稳定性，从而影响了灯的发光稳定性。此外，未被隔绝的外部环境的热量会影响光源的工作。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种热稳定光源，其具有分别用于冷却光源以及电源的双风道，且能够有效减少灯热辐射与电源热辐射相互影响以及外部环境的热量对光源的影响，提高光源与电源的热稳定性，因此也提高了灯的光输出的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种热稳定光源，包括机壳、光输出接口、位于所述机壳内的电源以及光源，

所述机壳内设置有灯腔件、进风管以及出风管，所述光源固定于所述灯腔件的腔体内，且所述灯腔件与所述光输出接口连接，

所述进风管与设于所述机壳的第一进风口以及所述灯腔件连接，

所述出风管与所述灯腔件以及设于所述机壳的第一出风口连接，所述第一出风口设置有风扇，所述进风管、所述灯腔件的内腔以及所述出风管之间连通形成气流通道，所述进风管、灯腔件以及所述出风管由绝热材料制成。。

根据本发明的热稳定光源，所述机壳上还设置有第二进风口以及第二出风口，所述第二出风口设置有风扇，所述第二进风口、所述机壳的内腔以及所述第二出风口连通形成气流通道。

根据本发明的热稳定光源，所述第一进风口以及所述第二进风口设置有防尘罩。

根据本发明的热稳定光源，所述灯腔件呈管状，所述灯腔件一端与所述光输出接口连接，所述灯腔件的另一端与所述出风管连接，所述进风管连接于所述灯腔件的侧壁。

根据本发明的热稳定光源，所述进风管呈直角弯曲状或之字弯折状。

根据本发明的热稳定光源，所述机壳内还设置有由绝热材料制成的隔板，所述光源以及电源分别设置于所述隔板两侧；

且所述机壳由所述隔板分隔为电源侧以及光源侧，所述第一进风口以及所述第一出风口位于光源侧，所述第二进风口以及第二出风口位于电源侧。

根据本发明的热稳定光源，所述灯腔件呈管状，所述灯腔件一端与所述光输出接口连接，所述灯腔件的另一端与所述隔板连接，所述进风管以及所述出风管分别连接于所述灯腔件的侧壁。

根据本发明的热稳定光源，所述光源包括灯组件以及用于固定所述灯组件的灯组件固定架，所述灯组件插入所述灯组件固定架内且通过止螺与所述灯组件固定件相互固定。

灯组件固定架设置于所述灯腔件的腔壁上，所述灯组件固定件露出于所述灯腔件的腔体外的部分包覆有绝热材料。

根据本发明的热稳定光源，所述灯组件包括灯、灯框架、位于灯框架内的绝缘绝热左压板以及绝缘绝热右压板，所述灯的电极插入所述绝缘绝热左压板以及绝缘绝热右压板之间，且所述绝缘绝热左压板与绝缘绝热右压板之间通过锁紧螺钉和螺母压紧，所述灯组件中灯的装配基准就过渡为灯框架的边缘，这样便于安装和更换灯。

根据本发明的热稳定光源，本发明的热稳定光源可以设置多个灯，每一个灯均对应设置单独风道，采用不同的风道可以分别控制电源和不同的灯的温度，同时，减少或避免多个灯之间以及灯与电源所产生热量之间的相互影响，使得光源可以保持较好的热稳定性因而其光输出也可保持较好的稳定性。

本发明要解决的技术问题之一是针对在同一个腔体内采用一个风扇冷却光源与电源时，冷却风不畅通的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的双风道设计， 既光源（如钨灯等）和电源分别被固定在两个风道内。灯的风道有一个电扇将灯所产生的热量吹出以控制灯的温度；电源的风道由另一个电扇将电源所产生的热量吹出以控制电源的温度。

本发明要解决的技术问题之二是灯热辐射与电源热辐射相互影响问题。

为解决上述技术问题，本发明提出光源的腔体和风管采用绝热材料缘制成，光源所产生的热量被限制在光源的风道内并被风扇吹出，所以光源产生的热量不会影响光源本身的工作，同时也不会影响电源的工作。同理，电源所产生的热量被隔绝于光源之外，并被电源风道内的风扇吹出和由光源机壳的传导排出，所以电源所产生的热量也不会影响光源的工作。此外，外部环境的热量也被隔绝于光源之外不会影响光源的工作。这样整个光源会保持很好的热稳定性，其光输出也会保持很好的稳定性。

本发明的整体技术效果体现在以下方面。

（一）在本发明中，双风道设计可以利用光源风道的电扇单独将光源所产生的热量吹出以控制光源的温度；同时可以利用电源风道的另一个电扇将电源所产生的热量吹出以控制电源的温度。

（二）在本发明中，本发明提供的绝热设计有效地将光源所产生的热量与电源所产生的热量隔绝开， 并利用不同的风扇分别将其吹出，所以保持整个光源和电源的热稳定性以及灯的光输出稳定性。此外，外部环境的热量也被隔绝于光源之外不会影响光源的工作。

附图说明

图1 是现有技术中光谱分析常用的光源；

图2 是本发明热稳定光源一种实施例的剖面结构示意图；

图3是本发明热稳定光源一种实施例的灯风道剖面结构示意图；

图4是本发明热稳定光源一种实施例的电源风道剖面结构示意图；

图5是本发明热稳定光源一种实施例的灯组件剖面结构图；

图6是本发明热稳定光源一种实施例的灯组件固定结构剖面示意图；

图7是本发明热稳定光源在不开空调时的温度曲线图；

图8是本发明热稳定光源在开空调时的温度曲线图；

图9 是本发明热稳定光源另一实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图2所示，本发明的热稳定光源包括机壳201、灯腔件202、灯203、灯组件204、出风管205、灯风扇206、电源风扇207、电源208、电源腔体进风口209、开关210、进风管211、进风管防尘罩212、光输出接口（如SMA905光纤接头等）213、电源腔体进风口防尘罩220。

灯203固定于灯腔件202的腔体内，该灯腔件202为具有内腔的多孔件，在本实施例中灯腔件202为管状件。灯腔件202与光输出接口213连接，灯203所发出的光线可以通过光输出接口213输出。

进风管211与设于机壳201的第一进风口以及灯腔件202连接，第一进风口处设置有进风管防尘罩212，在图2中该第一进风口与进风管防尘罩212位置重合，因此第一进风口未标记。进风管防尘罩212即可以避免外界的粉尘进入灯腔件202内部也可以有效地遮挡灯203光的泄露。

出风管205与灯腔件202以及设于机壳201的第一出风口连接，在图2中第一出风口与灯风扇206的位置重合，因此第一出风口未标记。进风管211、灯腔件202的内腔、出风管205以及第一出风口设置的灯风扇206之间连通形成气流通道。

机壳201上还设置有第二进风口以及第二出风口，第二进风口即为电源腔体进风口209，第二出风口设置有电源风扇207。第二出风口与电源风扇207的位置重合，因此第二出风口未标记。电源腔体进风口209、机壳201的内腔以及第二出风口设置有电源风扇207连通形成气流通道。显而易见，该电源腔体进风口209可以设置一个或多个，在本实施例中，电源腔体进风口209设置有两个，同时，电源腔体进风口209处设置有电源腔体进风口防尘罩220，避免外界的粉尘进入机壳201内部。

本发明中采用双风道设计，既灯组件204和电源208分别被固定在两个彼此隔绝的风道内。

其中，灯203的风道由灯腔件202的内腔、灯203、灯组件204、出风管205、灯风扇206、进风管211、进风管防尘罩212和光输出接口213组成。其中灯203安装在灯组件204上，灯组件204固定在灯腔件202上，灯腔件202的一端固定在机壳201的面板上与光输出接口213相连，灯腔件202的另一端与出风管205的一端相连，出风管205的另一端与灯风扇206相连接，同时灯腔件202的侧面还与进风管211相连以构成流畅的灯风道。在进风管211端口安装进风管防尘罩212以过滤抽入灯风道内的空气，也可以避免灯203光的泄漏。此外，进风管211被设计为直角弯曲的以进一步防止灯光泄漏，显而易见该进风管212也可以设为其他弯折形状，例如之字弯折状。

灯风道中的空气流动由灯风扇206产生，由灯腔件进风管211进入灯风道并由出风管205排出，并将灯203产生的热量吹出灯风道以控制灯203温度。灯203所发的光由表光输出接口213导出。

电源208的风道由光源的机壳201的内腔，电源风道进风口209，电源腔体进风口防尘罩220和电源风扇207组成。

电源风道中的空气流动由电源风扇207产生，由电源风道进风口209进入电源风道并由电源风扇207排出，并将电源208产生的热量吹出电源风道以控制电源208的温度。同时，光源机壳201的传导也可以将电源208产生的部分热量排出以控制电源208的温度。

在本实施例中，灯203和电源208的热量采用不同的风道排出，可以减小灯203和电源208所产生的热量之间的相互影响，同时采用不同的风道可以分别控制电源208和灯203的温度，相对于现有技术，光源可以保持较好的热稳定性因而其光输出也可保持较好的稳定性。此外，外部环境的热量也被隔绝于光源之外不会影响光源的工作。

优选的是，灯腔件202、出风管205和进风管口211由绝热材料缘制成，灯203所产生的热量能够进一步被限制在灯203的风道内并被灯风扇206吹出，所以灯203产生的热量在灯203达到热平衡后即不会影响灯203本身的发光也不会影响电源208的工作。同理，电源208所产生的热量也被隔绝于灯203之外，并被电源风扇207吹出以及由机壳201的传导排出，所以电源208所产生的热量也不会影响灯203的工作。此外，环境中的热量也被隔绝于灯203之外而不受其影响， 因此整个光源会保持很好的热稳定性因而其光输出也会保持很好的稳定性。

如图3所示，本发明的光源中气流在灯203的风道中的流动示意图。其中，进风管211处的冷却气流214经风管防尘罩212过滤后进入灯203的风道后吸收灯203的热量形成高温度气流215，再经过灯风扇206吹出风道后即为排出灯203热量的气流216。

如图4所示，本发明的电源系统中气流在电源208的风道中的流动示意图。其中，电源208的电源腔体进风口209处的冷却气流217经电源腔体进风口防尘罩220过滤后进入电源208的风道后吸收电源208的热量形成高温度气流218，再经过电源风扇207吹出风道后即为排出电源208热量的气流219。

图5是本发明的灯组件结构示意图。其中，203是灯， 501是灯框架， 502是挡板，503是止螺，504是绝缘绝热左压板，505是灯203的电极，506是绝缘绝热右压板，507是锁紧螺钉，508是螺母。灯203的电极505插入绝缘绝热左压板504以及绝缘绝热右压板506之间，且绝缘绝热左压板504与绝缘绝热右压板506之间通过锁紧螺钉507和螺母508压紧。在安装灯时，首先将灯203相对于灯框架501的位置调好，用绝缘绝热左压板504和绝缘绝热右压板506将灯的电极505夹住并用锁紧螺钉507和螺母508锁紧。如此灯203的装配基准就是灯框架501的边缘（灯组件204中灯203的装配基准过渡为灯框架501的边缘），这样便于安装和更换灯203。同时，绝缘绝热左压板504和绝缘绝热右压板506用绝缘绝热材料（如特氟龙）制做可以避免灯203的玻璃壳将热量传导到灯框架501上。

图6是本发明的灯固定结构示意图。其中，204是灯组件，601是固定架， 602是螺钉，603是止螺。固定架601用于固定灯组件204，灯组件204插入固定架601内且通过止螺603与固定件601相互固定。将灯组件204的灯框架501与固定架601按配合要求制作，以便装配或更换灯203时定位。固定架601装设于灯腔件202的腔壁上，并用螺钉602固定。同时，为防止固定架601插入灯腔件202部分吸收灯光203而将热量传到灯腔件202外，可采用绝热材料（如特氟龙）将固定架601露出灯腔件202外的部分包覆。

在本实施例中，与进风管211对应的第一进风口优选设置在热稳定光源的机壳201的前面板上，而出风管205对应的第一出风管优选设置在机壳201的后面板上；电源腔体进风口209优选设置在机壳的左或右侧，而电源风扇对应的第二出风口优选设置在机壳201的后面板上。从而冷却气流由机壳201的前面板、左或右侧进入机壳内部的灯风道和电源风道，再经机壳201的后面板排出，更加符合人机工程学原理。

另外，本发明的热稳定光源可以设置多个灯203，每一个灯203均对应设置单独风道，采用不同的风道可以分别控制电源208和不同的灯203的温度，同时，减少或避免多个灯203之间以及灯203与电源208所产生热量之间的相互影响，使得光源可以保持较好的热稳定性因而其光输出也可保持较好的稳定性。图7是本发明热稳定光源在不开空调时的温度曲线图。如图7所示，灯的腔体温度在20分钟内快速从27.7°C上升，之后逐渐进入热稳定状态，相应的热稳定温度为41°C左右；电源的腔体温度也有类似的特性，相应的热稳定温度是为35°C左右。

图7是本发明热稳定光源在开空调时的温度曲线图。如图8所示，灯的腔体温度在20分钟内快速从26.1°C上升，逐渐进入热稳定状态，相应的温度稳定在36°C左右；电源的腔体温度也有类似的特性，最后逐渐稳定在31°C左右。由上述实验可知，本发明的光源有很好的热稳定性；但热稳定状态与环境温度有关。

实施例二

如图9所示，是本发明的另一种形式热稳定光源结构，在本实施例中风道与光输出方向垂直，热稳定光源包括机壳901、进风管防尘罩212、进风管902、灯组件204、电源208、电源风扇207、隔板903、灯风扇206、出风管904、光输出接口213、灯腔件202、电源腔体进风口209、电源腔体进风口防尘罩220。其中进风管902和出风管904分别与灯腔件202垂直。

本实施例中采用双风道设计，既灯组件204和电源208分别被固定在两个彼此隔绝的风道内。与实施例一不同的是，本实施例采用隔板903将机壳901内的腔体分为两部分，灯组件204和电源208及其所在的风道分别位于隔板903的两侧，并且灯203的风道结构也与实施例一不同。

其中灯203的风道由灯腔件202、灯组件204、进风管902、出风管904、灯风扇206、进风管防尘罩212和光输出接口213组成。其中灯203安装在灯组件204上，灯组件204固定在灯腔件202上，灯腔件202的一端固定在机壳901的面板上与光输出接口213相连，灯腔件202的另一端与隔板903相连；进风管902的一端与灯腔件202的侧壁相连，另一端与机壳901上的进风口相连，该进风口由进风管防尘罩212以保持灯风道的清洁和防止灯光泄漏；出风管904的一端与灯腔件202的侧壁相连，另一端与灯风扇206相连。灯风道中的空气流动由灯风扇206产生，由进风管902进入灯风道并由出风管904排出，将灯产生的热量吹出灯风道以控制灯温度。灯203所发的光由光输出接口213导出。在本实施例中，该灯腔件202为管状多孔件。

电源208的风道由机壳901、隔板903、电源腔体进风口209、电源腔体进风口防尘罩220和电源风扇207组成。电源腔体进风口防尘罩220可以避免外界的粉尘进入机壳901内部。电源风道中的空气流动由电源风扇207产生，由电源腔体进风口209进入电源风道并由电源风扇207排出，并将电源208产生的热量吹出电源风道以控制电源208的温度。同时，机壳901的传导也可以将电源208产生的部分热量排出以控制电源208的温度。

在本实施例中，灯203和电源208的热量采用不同的风道排出，同时，本实施例采用隔板903将机壳901内的腔体分为两部分，灯组件204和电源208及其所在的风道分别位于隔板903的两侧，进一步减小了灯203和电源208所产生的热量之间的相互影响。相对于现有技术，光源可以保持较好的热稳定性因而其光输出也可保持较好的稳定性。

优选的是，灯腔件202，进风管902、隔板903以及出风管904由绝热材料缘制成，灯203所产生的热量被限制在灯的风道内并被灯风扇206吹出，所以灯203产生的热量在灯203达到热平衡后即不会影响灯203本身的发光也不会影响电源208的工作。同理，电源208所产生的热量也被隔绝于灯203之外，并被电源风扇207吹出以及由机壳901的传导排出，所以电源208所产生的热量也不会影响灯203的工作。此外，环境中热量也被隔绝于灯203之外，因此整个光源会保持较好的热稳定性因而其光输出也会保持较好的稳定性。

综上所述，本发明采用的双风道设计，既光源和电源分别被固定在两个风道内。灯的风道有一个电扇将灯所产生的热量吹出以控制灯的温度；电源的风道有另一个电扇将电源所产生的热量吹出以控制电源的温度。光源所产生的热量被限制在具有绝热特性的光源风道内并被风扇吹出，所以光源产生的热量不会影响光源本身的工作，同时也不会影响电源的工作。同理，电源所产生的热量被隔绝于光源之外，并被电源风道内的风扇吹出和由光源机壳的传导排出，所以电源所产生的热量也不会影响光源的工作。优选的是，本发明提出光源的腔体和风管采用绝热材料缘制成，进一步减少光源和电源产生的热量之间的互相传递，使得光源会保持很好的热稳定性，其光输出也会保持很好的稳定性。此外，外部环境的热量也被隔绝于光源之外不会影响光源的工作。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种热稳定光源，包括机壳、光输出接口、位于所述机壳内的电源以及光源，其特征在于双风道绝热设计，即所述机壳内设置有灯腔件、进风管以及出风管，所述光源固定于所述灯腔件的腔体内，且所述灯腔件与所述光输出接口连接，所述进风管与设于所述机壳的第一进风口以及所述灯腔件连接，所述出风管与所述灯腔件以及设于所述机壳的第一出风口连接，所述第一出风口设置有风扇，所述进风管、所述灯腔件的内腔以及所述出风管之间连通形成气流通道，所述进风管、灯腔件以及所述出风管由绝热材料制成；所述机壳上还设置有第二进风口以及第二出风口，所述第二出风口设置有风扇，所述第二进风口、所述机壳的内腔以及所述第二出风口连通形成气流通道；所述机壳内还设置有由绝热材料制成的隔板，所述光源以及电源分别设置于所述隔板两侧；且所述机壳由所述隔板分隔为电源侧以及光源侧，所述第一进风口以及所述第一出风口位于光源侧，所述第二进风口以及第二出风口位于电源侧。

2.根据权利要求1所述的热稳定光源，其特征在于，所述第一进风口以及所述第二进风口设置有防尘罩。

3.根据权利要求1所述的热稳定光源，其特征在于，所述灯腔件呈管状，所述灯腔件一端与所述光输出接口连接，所述灯腔件的另一端与所述出风管连接，所述进风管连接于所述灯腔件的侧壁。

4.根据权利要求1所述的热稳定光源，其特征在于，所述进风管呈直角弯曲状或之字弯折状。

5.根据权利要求1所述的热稳定光源，其特征在于，所述灯腔件呈管状，所述灯腔件一端与所述光输出接口连接，所述灯腔件的另一端与所述隔板连接，所述进风管以及所述出风管分别连接于所述灯腔件的侧壁。

6.根据权利要求1所述的热稳定光源，其特征在于，所述光源包括灯组件以及用于固定所述灯组件的灯组件固定架，所述灯组件插入所述灯组件固定架内且通过止螺与所述灯组件固定件相互固定，灯组件固定架设置于所述灯腔件的腔壁上，所述灯组件固定件露出于所述灯腔件的腔体外的部分包覆有绝热材料。

7.根据权利要求6所述的热稳定光源，其特征在于，所述灯组件包括灯、灯框架、位于灯框架内的绝缘绝热左压板以及绝缘绝热右压板，所述灯的电极插入所述绝缘绝热左压板以及绝缘绝热右压板之间，且所述绝缘绝热左压板与绝缘绝热右压板之间通过锁紧螺钉和螺母压紧，所述灯组件中灯的装配基准就过渡为灯框架的边缘。

8.根据权利要求1～7任一项所述的热稳定光源，其特征在于,所述热稳定光源可以设置多个灯，每一个灯均对应设置单独风道，采用不同的风道可以分别控制电源和不同的灯的温度，同时，减少或避免多个灯之间以及灯与电源所产生热量之间的相互影响，使得光源可以保持较好的热稳定性因而其光输出也可保持较好的稳定性。