CN114945301A - 辐射源、干燥设备和反光座 - Google Patents
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Abstract
一种辐射源(11)、干燥设备(2)和反光座(5),其中辐射源(11)能够产生红外辐射,辐射源(11)发出的红外辐射至少具有两个汇聚位置(a1,a2),且各汇聚位置(a1,a2)的连线与辐射源(11)的光轴(L1)平行或重合,将本来汇聚在一个位置上的辐射功率,分散至一个较大范围的使用区间(C)内,使辐射源(11)在该使用区间(C)内能够达到预设的干燥效率,既解决了辐射源(11)使用过程中难以找到准确汇聚位置(a1,a2)的问题,又能够避免目标物恰好位于汇聚位置(a1,a2)时导致迅速升温的危险。
Description
技术领域
本申请涉及干燥设备的技术领域,特别涉及辐射源、干燥设备和反光座。
背景技术
现有技术存在通过红外辐射和气流对物体进行干燥的设备,例如吹风机通过红外辐射对头发上的水分加热,气流促进水分蒸发实现快速干发。
为了避免红外辐射发散,保证目标物的干燥效率,需要将红外辐射导光汇聚,然而,由于红外辐射热传递效率高、导向性佳,当目标物在在汇聚位置时能够快速升温,一旦偏离汇聚位置则会导致热传递效率大打折扣,用户在使用时难以准确找到适合的距离,使得干燥设备在实际使用中难以按照设计功率到达真正的干燥效果。
发明内容
本申请提供了一种辐射源、干燥设备和反光座,旨在解决现有技术中的使用辐射源对物体干燥时,难以实现对应设计干燥效果的技术问题。
本申请中的一种辐射源,能够产生红外辐射,所述辐射源发出的红外辐射至少具有两个汇聚位置,且各所述汇聚位置的连线与所述辐射源的光轴平行或重合。
本申请中的一种干燥设备,包括:壳体、电机和辐射组件,所述壳体内设有风道,电机位于所述壳体中并用于产生气流,所述气流从所述风道中流出并沿预设的气流路径传播,辐射组件,用于产生红外辐射,所述辐射组件包括至少一个能够发出红外辐射的辐射源,所述辐射组件被构造为:所述辐射源发出的红外辐射汇聚至所述气流路径上至少两个汇聚位置。
本申请中的所述反光座的一部分开设有通腔,或构成所述通腔的一部分;所述反光座的另一部分设有一个或多个反光杯,所述反光杯具有安装位;所述通腔可供气流穿过并沿着气流路径传播,所述反光杯被构造为:当所述安装位上安装有发光件时,所述反光杯将所述发光件发出的红外辐射整流,以使出射光汇聚至所述气流路径上多个汇聚位置。
采用本申请中的一种辐射源、干燥设备和反光座,将本来汇聚在一个位置上的辐射功率,分散至一个较大范围的使用区间内,使辐射源在该使用区间内能够达到预设的干燥效率,既解决了辐射源使用过程中难以找到准确汇聚位置的问题,又能够避免目标物恰好位于汇聚位置时导致迅速升温的危险。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是现有技术中的辐射源辐射能量汇聚示意图;
图2是本申请某些实施方式中的辐射源辐射能量汇聚示意图;
图3是本申请某些实施方式中的辐射源的光路系统示意图;
图4是本申请某些实施方式中的辐射源的光路系统示意图;
图5是本申请某些实施方式中的光学元件的光路系统示意图;
图6是本申请某些实施方式中的辐射组件的光路系统示意图;
图7至图12是本申请某些实施方式中的干燥设备的光路系统示意图;
图13是本申请某些实施方式中的反光座的结构示意图;
图14和图15是某些现有技术中反光座的结构示意图;
图16是本申请某些实施方式中的反光座的结构示意图;
图17是图16中m-m方向剖视状态的光路示意图;
图18是图16中n-n方向剖视状态的光路示意图;
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中,相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请的实施方式,而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
如图1至图18所示,本申请的一些实施方式中提供了一种能够产生红外辐射的辐射源11,辐射源11发出的红外辐射至少具有多个汇聚位置,即汇聚位置a1、汇聚位置a2…汇聚位置an,并且各汇聚位置的连线与辐射源11的光轴L1平行或重合。下文中为了便于描述,以两个汇聚位置,即汇聚位置a1、汇聚位置a2为例进行说明,应当指出的是,下列任意实施方式中,基于其所公开的原理均能够形成更多的汇聚位置,不应当理解为仅仅能够形成汇聚位置a1、汇聚位置a2,技术效果也不局限于只有两个汇聚位置,在相关内容中会进行一步进行叙述。
辐射源11是一种发出红外(IR)辐射的结构,利用红外(IR)作为热能源以从物体(例如头发、织物)去除水和湿气。由于不同物体对于不同波长的红外辐射吸收率并不相同,能够设计使辐射源11发射具有预设波长范围和功率密度的红外线以直接加热物体的水分,而非对流式或传导式加热。红外线携带的能量以热辐射的方式直接传递至物体的待干燥部位,以直接加热水分,使得与传统的热对流或热传导方式相比,传热效率得到了提高(例如,热辐射的能量很少被辐射路径周围的介质吸收,而传统的热对流或热传导会导致大部分的能量被周围介质吸收)。利用红外辐射作为热源的另一个好处是,红外辐射可以穿透发干直到毛外皮的皮层,因此使头发干燥得更快,并且使头发松弛和柔软。红外辐射还被认为有利于头皮健康,并通过增加头皮的血流量来刺激头发生长。红外辐射的使用还可以使干燥设备紧凑轻便。使用红外辐射源带来的热传递效率和能量效率的提高还可以延长由嵌入式电池供电的无线干燥设备2的运行时间。红外辐射实质上是一种光,可以通过光路设置确定红外辐射的导向和光场,以使其能够投射至预定的位置。
光轴是光学系统光束的对称轴,一般为焦点和出光面的中点的连线。可以理解为,在光学系统中,位于焦点的发光件发出的一束光线正好经过出光面的中点,该束光线即为此光学系统的光轴。
请参考图1,现有技术中的辐射源11b只有一个位置b,红外辐射在传播方向上的辐射能量密度分布与光路重合,呈如所示的大致两个锥形,锥形的顶点即汇聚位置b,越靠近汇聚位置b处,红外辐射的辐射能量密度越高,一旦远离汇聚位置b,则辐射能量密度快速下降。
请参考图2,辐射源11所发出的红外辐射至少形成汇聚位置a1、汇聚位置a2,相当于将辐射源11的发射功率分摊至汇聚位置a1和汇聚位置a2,汇聚位置a1、汇聚位置a2接受发射总辐射功率的一部分。
由于辐射源11至少具有汇聚位置a1、汇聚位置a2,其在传播方向上辐射能量密度分布则不与光路完全重合。如图2所示中,在汇聚位置a1、汇聚位置a2之间的区域中,在汇聚位置a1已经完成汇聚的光线开始发散过程,而尚未汇聚至汇聚位置a2的光线还在保持汇聚的过程,二者混合后会使该区域内的辐射能量密度能够维持在一定范围内波动,此外,在靠近汇聚位置a1、汇聚位置a2的位置上辐射能量密度也和上述区域内大致相同,也即图2中的A区域呈鞍形过渡,A区域对应在图1中的锥形顶点位置(即汇聚位置b),在A区域不会出现辐射能量密度汇聚的极值,也不会在极值附近形成辐射能量密度快速增大或快速缩小的情况。由于A区域的上述特性,使得能够实现在与辐射源11一定范围区间内保持预设的辐射能量密度,下文中将该区域称为使用区间A。
在类似的使用场景中,使用图1中现有技术中辐射源11b对目标物进行干燥时,存在辐射能量密度极值位置,如果不能准确的将目标物置于汇聚位置b,会导致目标物接收到的红外辐射大打折扣,如果大幅提高辐射源11的功率,以实现在非汇聚位置b也能达到干燥要求,则又会导致当目标物刚好位于汇聚位置b时迅速升温导致灼伤、引燃等风险,不能兼顾安全性和易用性,从而导致相关产品的产品力较差。
而使用本申请实施方式中的辐射源11对目标进行干燥时,目标物只需要靠近汇聚位置a1、汇聚位置a2附近,或者更优选的位于使用区间A内,所接收到的红外辐射的能量密度大致相同。能够根据实际使用场景,在设计产品时对辐射源11的光路汇聚位置a1、汇聚位置a2进行调节,使得用户在使用时能够很自然的在使用时使目标物位于使用区间A内,接收到预设的红外辐射功率,以达到预设的干燥功率。进一步地,用户在使用辐射源11的过程中,会自然地将辐射源11朝向目标物。基于此前提,当辐射源11相对目标物移动改变距离时,二者相对位移的方向在辐射源11光轴L1的方向上,由于汇聚位置a1、汇聚位置a2的连线与辐射源11的光轴L1平行或重合,也即仍然能够保持在使用区间A内移动,保证达到预设的干燥功率。因此,可以看出,将本来汇聚在一个位置上的辐射功率,分散至一个较大范围的使用区间A内,使辐射源11能够达到预设的干燥效率,既解决了辐射源11使用过程中难以找到准确汇聚位置的问题,又能够避免目标物恰好位于单个汇聚位置时导致迅速升温的危险。容易理解的是,上述以汇聚位置a1、汇聚位置a2为例,在具有更多汇聚位置的实施方式中,例如在汇聚位置a1、汇聚位置a2之间增加更多的汇聚位置,亦或者在汇聚位置a1、汇聚位置a2的外侧增加更多的汇聚位置,同样能够实现上述技术效果,不做赘述。
在一个具体的使用场景中,用户采用上述实施方式中的辐射源11对头发进行干燥,根据人的使用习惯,辐射源11的使用距离一般为距离头发10cm左右,则可设置汇聚位置a1与辐射源11距离5cm处,汇聚位置a2与辐射源11距离15cm处,也即使用区间A在辐射源11距离5cm~15cm区域内。用户在使用时,能够自然的将辐射源11保持在与头皮距离位于使用区间A,使用过程中接收到来自辐射源11的辐射功率密度大致相同,即使调整辐射源11的位置也不会感受到温度迅速下降或上升,大大提升了产品的易用性和安全性,使得产品能够具有较佳的产品力。
需要指出的是,光学系统在理想情况下能够形成一个具体的汇聚点,而在实际应用中相关具体结构必然存在一定的误差,所产生的汇聚点并非一个数学意义上的点,而是相对聚集程度最高的区域。亦可以理解为,在与辐射源11光轴L1垂直的无数个接收面上,红外辐射所能够形成尺寸最小的光斑,即可理解为前述的汇聚点或者汇聚位置a1、汇聚位置a2。
在某些实施方式中,如图2、图3、图5和图6所示,辐射源11包括发光件13和光学元件14。对光学元件14的出光面或入光面的曲率进行特殊设计,能够使得在子午面m和弧矢面n上的曲率不同,从而实现分别在此两个面上的光线汇聚至不同位置。
例如在图5所示的实施方式中,光学元件14为基于柱面镜的基础上进行改进形成。未经改造的柱面镜即形似圆柱体,入光面为平面,出光面为圆柱形的一部分,从其子午面m出射的光线被汇聚至预设的子午汇聚点a1,而从其弧矢面n出射的光线不会被折射,可理解为汇聚于无穷远处。在图5中,将柱面镜在弧矢面n方向上进行改进而形成光学元件14,使得弧矢面n方向也具有弧度,并且与子午面m上的弧度不同,即可使得弧矢面n上的出射光汇聚至预设的弧矢汇聚点a2(即辐射源11的汇聚位置a2),由于光学元件14在弧矢面n和子午面m上的弧度不同,所形成的子午面汇聚点a1(即辐射源11的汇聚位置a1)和弧矢汇聚点a2不会重合。容易理解的是,还可在与子午面m不垂直的其他面上进行弧度的改进,使得该面的弧度与弧矢面n和子午面m上的弧度均不相同,如此即可形成另一个汇聚位置,以此类推,使得具有光学元件14的辐射源11能够形成更多的汇聚位置。
在另一个具体的实施方式中,如图6所示,也可光学元件14设计为椭圆形,其长边方向位于弧矢面n,短边方向位于子午面m,光学元件14在此两个方向上的曲率不同,使得对于物点光线的折射角度也不相同,从而使的在子午面m上的光线汇聚至子午汇聚点a1,在弧矢面n上的光线汇聚至弧矢汇聚点a2。同理,也可在与子午面m不垂直的其他面上进行弧度的改进,形成另一个汇聚位置,以此类推,使得具有光学元件14的辐射源11能够形成更多的汇聚位置。
在其他未示出的实施方中,光学元件14采用对光线折射率不同的多中材料通过组合、层叠的等方式构成,使得光线穿过光学元件14时,在弧矢面n、子午面m上具有不同的折射率,也能够实现子午汇聚点a1和弧矢汇聚点a2。
在光学系统中,反射系统和折射系统能够在一定程度上等效,因此除了前述采用特殊设计的光学元件14以外,也能通过反光杯12反射的方式使辐射源11具有多个汇聚位置。参考图2、图3和图4所示,在某些实施方式中,如图2至图4所示,辐射源11包括反光杯12和安装于反光杯12内部的发光件13。由反光杯12组成的光学系统,可参考图6中由光学元件14的光学系统理解,二者的差别仅在于,光学元件14的物点(发光件13)和像点(汇聚位置a1、汇聚位置a2)位于异侧,而反光杯12的物点和像点位于同侧。下列描述中反光杯12的光路图请参考图6位于光学元件14像点方向的部分理解。
如图16-图18所示,反光杯12能够在弧矢面n上能够将发光件13的光线汇聚至弧矢汇聚点a2,在子午面m上能够将发光件13的光线汇聚至子午汇聚点a1,弧矢汇聚点a2和子午汇聚点a1各自构成汇聚位置a1、汇聚位置a2。现有技术中的反光杯一般是以光轴L1为对称轴的回转对称结构,也即位于其焦点上的光源任意方向出射后被反光杯导向的方向是相同的,或者认为,在弧矢面n、子午面m内传播的光线的汇聚点都在同一个位置上,也即形成前述的辐射源11b的光学系统。而本实施方式中,对于反光杯12的形状进行了特殊的设计,其并非回转对称结构,在弧矢面n上传播的光线被反射后汇聚至弧矢汇聚点a2,在子午面m上传播的光线被反射后汇聚至子午汇聚点a1,二者各自构成汇聚位置a1、汇聚位置a2,如此,即可实现辐射源11具有多个汇聚位置a1、汇聚位置a2。容易理解的是,光学系统中还有无数个与子午面m不垂直的面,可选择其中一些具有特定角度的面设置更多的汇聚点,使得辐射源11能够具有更多的汇聚位置。
在某些实施方式中,如图2和图16所示,反光杯12具有内腔,内腔壁上设置具有较高反光率反光层,并且,内腔在光轴L1的法平面上投影形成的形状为椭圆形。如前文所述,在回转对称结构的反光杯,其内腔的在光轴L1的法平面上投影形成的形状为圆形,在与光轴L1垂直的任意平面上形成的截面图形,各处的曲率都相同,因此位于光轴L1上的发光件发出的任意方向的光线对于圆形反光杯12而言都具有相同的反射方向,汇聚呈图1所示的光学系统。而本实施方式中的反光杯12具有椭圆形内腔,在与光轴L1垂直的任意平面上形成的截面图形,存在曲率不同的部分,对于光线的反射方向也不相同,因此发光件13发出的光线投射至椭圆形内腔的不同位置,会有不同的反射方向,从而汇聚至不同的汇聚位置a1、汇聚位置a2。
在更具体的实施方式中,光轴L1穿过椭圆形的中心,椭圆形的长边和短边分别位于弧矢面n和子午面m上。发光件13发出光线中,在弧矢面n传播的光线投射至椭圆形长边的两端,其中在子午面m传播的光线投射至椭圆形短边的两端,二者各自形成不同的反射光路,能够汇聚在不同的汇聚位置a1、汇聚位置a2,从而实现具有多个汇聚位置。
以下中所涉及的光学系统均可参考上述方式实现,下文不再对光学系统本身的实现原理进行叙述。
如图3所示,在一个具体的实施方式中,发光件13设置在反光杯12的焦点上,如此,能够形成的至少汇聚位置a1、汇聚位置a2都在光轴L1上,也即连线与光轴L1重合。
如图4所示,在另一个具体的实施方式中,发光件13偏离反光杯12的焦点,也即发光件13不在发光杯12的光轴L1上,如此,也能够形成汇聚位置a1、汇聚位置a2,但是汇聚位置a1、汇聚位置a2都偏离光轴L1,且至少汇聚位置a1、汇聚位置a2的连线与光轴L1平行。在更优选的方案中,如图12所示,可将多个辐射源11组合使用,由于多个辐射源11各自具有光轴L1,因此较难实现多个辐射源11形成的多个汇聚位置a1、汇聚位置a2都在同一个光轴L1上,即可采用该实施方中发光件13偏离焦点的方式,使得各个辐射源11的汇聚位置a1、汇聚位置a2都汇聚在同一个轴线上,并且该轴线和各辐射源11的光轴L1平行。
上述两种方案均能够实现辐射源11在使用时和目标物在使用区间A内移动(即沿着光轴L1方向移动)均能够接收到大致相同的辐射强度密度,实现预设的干燥效果。
如图7至图12所示,在本申请中的某些实施方式还提供了一种干燥设备2,包括壳体21、电机3和用于产生红外辐射的辐射组件1。壳体21内设有风道,电机3位于壳体21中并用于产生气流,气流从风道中流出并沿预设的气流路径F传播,风道为壳体21内部的结构,其为气流提供整流和导向作用,亦可理解为整个气流路径F中,一部分位于在风道中,另一部分在壳体外。辐射组件1包括至少一个辐射源11,辐射组件1的出射光汇聚至气流路径F上至少两个汇聚位置c1、汇聚位置c2。用户使用干燥设备2对目标物进行干燥时,气流和汇聚的红外辐射同时作用于目标物的水分,以促进目标物的水分快速蒸发,实现干燥的目的。
干燥设备2的辐射组件1能够形成多个汇聚位置c1、汇聚位置c2,并且多个汇聚位置c1、汇聚位置c2位于气流路径F上,用户在使用干燥设备2时,只需要将目标物靠近任意汇聚位置c1、汇聚位置c2附近,或者位于汇聚位置c1、汇聚位置c2之间,都处于预设的使用区间C内。辐射组件1所形成的辐射能量密度分布也呈鞍形,具体原理可参考前文对于使用区间A的描述。
在使用区间C所接收到的红外辐射功率密度大致相同。同时,该使用区间C也能确保能够接收到气流,使得用户能够很容易的使目标物位于预设的辐射功率区间内,能够达到预设的干燥效果。而且,用户使用干燥设备2时,即使调节干燥设备2的位置也会保持目标物位于气流路径F上,基于此前提,当辐射组件1相对目标物移动改变距离时,由于汇聚位置c1、汇聚位置c2在气流路径F上,也即实际在上述使用区间C内移动,将本来会汇聚在一个位置上的辐射功率分散至一个较大的区间内,使干燥设备2能够达到预设的干燥效率,既解决了干燥设备2使用过程中难以找到准确汇聚位置的问题,又能够避免目标物恰好位于单个汇聚位置时导致迅速升温的危险。容易理解的是,上述以汇聚位置c1、汇聚位置c2为例,在具有更多汇聚位置的实施方式中,例如在汇聚位置c1、汇聚位置c2之间增加更多的汇聚位置,亦或者在汇聚位置c1、汇聚位置c2的外侧增加更多的汇聚位置,同样能够实现上述技术效果,不做赘述。
在某些实施方式中,干燥设备2的辐射组件1中只包含一个辐射源11,其光路和相关技术效果可参考前文辐射源11(能够实现图2至图4的光路图)。
在图10所示中,将辐射源11设置在风道内,可通过现有技术中常见的导风结构,使得气流以环绕辐射源11的方式从壳体21离开后在使用区间C内呈现汇聚状态,即可实现前述的技术效果,即在使用区间C内移动干燥设备2与目标物的相对距离也能保持大致相同的干燥效率。在图11的实施方式中,将辐射源11和风道并列设置,也即在离开壳体21后,红外辐射和气流相对分离。
如图7、图8、图9和图12所示,在另一些实施方式中,干燥设备2的辐射组件1中包含多个辐射源11。由多个辐射源11的出射光形成多个汇聚位置c1、汇聚位置c2。需要指出的是,即使是单个光学系统,在实际应用中也难以汇聚在一个点上,而是相对聚集程度最高的一个区域(即前述的最小光斑)。如果采用多个辐射源11,则存在多个光学系统,更加无法真正的汇聚在一个点上,因此具有多个辐射源11的辐射组件1所能形成的多个汇聚位置c1、汇聚位置c2,可以理解为在汇聚位置c1、汇聚位置c2上各个辐射源11的最小光斑大致重合而形成辐射组件1的最小光斑之一;亦或者是,在汇聚位置c1、汇聚位置c2上,各个辐射源11均形成了最小光斑,且多个最小光斑之间不完全重合,按照预设的图形排列为一个较大的光斑(但依然是整个辐射组件1所能形成的最小光斑之一)
由于多个辐射源11各自具有光轴L1,并且为了避免相互遮挡,多个光轴L1不可能相互重合。因此,在具有多个辐射源11的辐射组件1中,为了能够使气流路径F中形成多个汇聚位置c1、汇聚位置c2,可以至少通过以下两种具体的实施方中实现:
(1)各辐射源11的光轴L1朝向对应的汇聚位置c1、汇聚位置c2,也即辐射源11的光轴L1和气流路径F不平行,辐射源11出射光与其光轴L1平行,将辐射源11相对气流路径F倾斜设置,从而将光线投射至气流路径F上。该方式下文中简称为倾斜式,光路可参考图8。
(2)各辐射源11的光轴L1与气流路径F平行,并且具有发光件13和反光杯12或光学元件14,通过将发光件13偏离反光杯12光轴L1设置的方式,或通过光学元件14改变发光件的出射光的路径,使得辐射源11的出射光偏离其光轴L1。如此,能够实现在辐射源11的光轴L1与气流路径F平行的前提下,辐射源11依然能够将光线投射至预设的气流路径F内。该方式下称偏焦式,光路可参考图11。
容易理解的是,基于上述的两种方案,至少还存在二者结合的第三种方案,即:同时将辐射源11设置为朝向气流路径F倾斜,并且使其内部的发光件13偏离光轴L1,,或者利用光学元件改变出射光的路径,也能够实现将光线投射至气流路径F内,光路可参考图7和图8,原理是上述两种方案的组合,下文中不进行特别列举说明。
在一个具体的实施方式中,如图12和图13所示,多个辐射源11围绕风道(气流路径F)环形排列,整个辐射组件1的每个汇聚位置c1、汇聚位置c2形成大致为圆形或环形的光斑,汇聚位置c1、汇聚位置c2上各个区域为不同的辐射源11投射汇聚形成子光斑(子光斑为图1至图4中由各个辐射源的汇聚位置形成),多个子光斑之间可以部分重合,也可以不重合,位于一定的区间内即可。汇聚位置c1、汇聚位置c2沿着气流路径F排列,之间的区域构成使用区间C。此外,在汇聚位置c1、汇聚位置c2上,各个辐射源11形成的子光斑位置也可可以不同。例如图7中采用倾斜式的方案,在汇聚位置c1上,某辐射源11的第一个子光斑位于汇聚位置c1图示上方位置,而在在汇聚位置c2上,该辐射源11的第二个子光斑位于图示下方位置。
在另一个实施方式中,多个辐射源11也可以位于风道的一侧,辐射组件1的在气流路径F上形成多个汇聚位置c1、汇聚位置c2。
无论是多个辐射源11环绕风道排列,还是多个辐射源11位于风道的一侧,均能够通过前述的倾斜式和偏焦式实现。
此外,参考图1至图12所示,当辐射源11数量为多个时,各个辐射源11的自身的汇聚位置a1、汇聚位置a2与整个辐射组件1的汇聚位置c1、汇聚位置c2之间的关系可以有多种,在下文中为了便于区分,将辐射源11的汇聚位置a1、汇聚位置a2称为子汇聚位置a1、汇聚位置a2,将辐射组件1的汇聚位置c1、汇聚位置c2称为母汇聚位置c1、汇聚位置c2。
如图7所示,在一个具体的实施方式中,每个母汇聚位置c1、汇聚位置c2上均存在所有辐射源11发出的红外辐射。
在另一个未示出的实施方式中,所有辐射源11所形成的子汇聚位置数量大于辐射组件11所形成的母汇聚位置数量,也即至少一母汇聚位置由多个辐射源11聚光形成,至少一母汇聚位置由一个辐射源11发出聚光形成,各个辐射源11的红外辐射投射至不同的母汇聚位置c1、汇聚位置c2上。
如图8所示,在另一个具体的实施方式中,每个辐射源11只有一个子汇聚位置c1、汇聚位置(也即如图1所示的光路图),即一个辐射源11聚光形成母汇聚位置c1、另一个辐射源11聚光形成汇聚位置c2。
容易理解的是,上述各个方案并非相互矛盾,亦可以相互组合,例如某些辐射源11只有一个子汇聚位置、某些辐射源11有多个子汇聚位置,相互组合后形成多个母汇聚位置。亦或者,各个辐射源11的辐射功率不同,例如某个辐射组件1包括三个辐射源11,其中一个辐射源11的辐射功率为2C,其形成两个母汇聚位置,辐射功率均为1C,另两个辐射源11的辐射功率为1C,各自投射形成一个辐射功率均为1C的母汇聚位置,从而使得该辐射组件1具有四个功率为1C的母汇聚位置。
因此,即使各个辐射源11具有不同的辐射功率和光路汇聚方式,通过计算进行合理的排列组合,也能够实现辐射组件1具有多个功率大致相同的母汇聚位置,从而构成使用区间C。
如图13、图16至图18所示,本申请的某些实施方式中,还提供了应用于干燥装置2的反光座5,反光座5的一部分开设有通腔51,或构成通腔51的一部分,通腔51可供气流穿过,并且穿过通腔51的气流沿着气流路径F传播。
反光座5的另一部分设有一个或多个反光杯12,反光杯12具有安装位121,当安装位121上安装有发光件13时,反光杯12将发光件13发出的红外辐射整流,以使出射光汇聚至气流路径F上多个汇聚位置a1、汇聚位置a2。
反光座5应用于干燥设备2中,通腔51即构成干燥设备2风道的一部分。在发光座的各个位置上安装发光件13后,反光杯12和对应的发光件13即组成前述的辐射源11(或辐射组件1)。反光杯12能够对发光件13发出的红外辐射进行整流,在气流路径F上形成多个汇聚位置a1、汇聚位置a2。容易理解的是,当反光杯12数量为多个时,多个反光杯12和其对应的发光件13亦可组合成前述的辐射组件1,能够通过组合实现前述辐射组件1的技术效果,也即多个辐射源11混合形成母汇聚位置,由于技术方案重合、技术效果相近,下文只对单个反光杯12的光路系统进行叙述,不再重复多辐射源11组合的情况。
参考图2所示,反光杯12和对应发光件13组成辐射源11,用户在使用具有辐射源11的干燥设备2时,只需要靠近任意汇聚位置a1、汇聚位置a2附近,或者位于汇聚位置a1、汇聚位置a2之间,都处于预设的使用区间A内,所接收到的红外辐射大致相同,并且确保能够接收到气流,使得用户能够很容易的使目标物位于预设的辐射功率区间内,能够达到预设的干燥效果。而且,用户使用干燥设备2时,即使调节干燥设备2的位置也会保持目标物位于气流路径F上,基于此前提,当辐射组件1相对目标物移动改变距离时,由于汇聚位置a1、汇聚位置a2在气流路径F上,也即实际在上述使用区间A内移动,将本来会汇聚在一个位置上的辐射功率分散至一个较大的区间内,使干燥设备2能够达到预设的干燥效率,既解决了干燥设备2使用过程中难以找到准确汇聚位置的问题,又能够避免目标物恰好位于单个汇聚位置时导致迅速升温的危险。容易理解的是,上述以汇聚位置a1、汇聚位置a2为例,在具有更多汇聚位置的实施方式中,例如在汇聚位置a1、汇聚位置a2之间增加更多的汇聚位置,亦或者在汇聚位置a1、汇聚位置a2的外侧增加更多的汇聚位置,同样能够实现上述技术效果,不做赘述。依然能够保证达到预设的干燥功率,将会汇聚在一个位置上的辐射功率,分散至一个较大的区间内,既解决了辐射源11使用过程中难以找到准确汇聚位置a1、汇聚位置a2的问题,又能够避免目标物恰好位于单个汇聚位置a1、汇聚位置a2时导致迅速升温的危险。
如图16-图18所示,在某些实施方式中,反光杯12在弧矢面n上能够将发光件13的光线汇聚至弧矢汇聚点a2,反光杯12在子午面m上能够将发光件13的光线汇聚至子午汇聚点a1,弧矢汇聚点a2和子午汇聚点a1各自构成汇聚位置a1、汇聚位置a2。在另外的一些实施方式中,也可以在反光杯12内设置多个安装位121,或者各个安装位121上能够安装多个发光件13,使得反光杯12形成的光学系统中具有多个发光件13,多个发光件13相对反光杯12位置不同,各自具有不同的汇聚位置a1、汇聚位置a2,如此,即可使得反光杯12整流后的光线具有多个汇聚位置a1、汇聚位置a2。
在一个具体的实施方式中,反光杯12具有椭圆内腔,椭圆内腔在光轴L1的法平面上投影形成的形状为椭圆形。椭圆形内腔在与光轴L1垂直的任意平面上形成的截面图形,存在曲率不同的部分,对于光线的反射方向也不相同,光线投射至椭圆形内腔的不同位置,会有不同的反射方向,从而汇聚至不同的汇聚位置a1、汇聚位置a2。在其他的实施方式中,也可以通过其他规则图形组合或者不规则图形实现,在与光轴L1垂直的任意平面上形成的截面图形上形成多个曲率不同的部分,例如将多个直径不同的圆进行布尔运算中的联合运算,形成多段具有多个不同直径圆弧相互连接的形状等。
在更具体的实施方式中,光轴L1穿过椭圆形的中心,椭圆形的长边和短边分别位于弧矢面n和子午面m上。在光轴L1上设置的发光件13,其朝向各个方向发出光线,如图18所示,在弧矢面n传播的光线投射至椭圆形短边的两端并汇聚在汇聚位置a2,如图19所示,其中在子午面m传播的光线投射至椭圆形长边的两端并汇聚在汇聚位置a1。
在某些实施方式中,反光杯12的数量为多个,多个反光杯12按照预设的方式进行排列,也即各反光杯12焦点连线呈预设图形,而各个反光杯12的内腔对应的椭圆形的长边在预设图形的切线方向,如此能够使得反光杯12的长度方向适应预设图形的延伸方向。
在一个较佳的实施方式中,多个反光杯12环绕通腔51(或风道)呈环形排列,相应地各反光杯12焦点连线的预设图形为圆形,此时将反光杯12的内腔对应的椭圆形的长边设置在圆形的切线方向,能够最大化利用环形的面积,减少非反射部分(下面两个图黑框区域)的占比,虽然损失了径向方向宽度,但是正好形成了本申请所需要的多个汇聚位置a1、汇聚位置a2的椭圆形灯杯形状。
换言之,在环形反光座5中,将多个反光杯12环形排列以使得红外辐射能够从周向向气流路径F发射并汇聚。在该方案中,采用沿圆形切线方向设置的椭圆形反光杯12,而在现有技术中的采用圆形反光杯,圆形反光杯只能设计为下列两种方案:
方案一:如图14所示,圆形反光杯12a以环形椭圆形灯杯12的短边为直径,按照环形排列,与图13中本实施方式相比,阴影部分为不参与光学系统的部分,图14中此部分面积明显较大,使得圆形反光杯12a有效体积较小,整个反光座5a的体积利用率较低。
方案二:如图15所示,,圆形反光杯12b以环形椭圆形灯杯12的长边为直径,按照环形排列,并切除环形外的部分(图示阴影部分)。该方案中虽然能够保证圆形反光杯12b有较大的使用面积,但是切除部分导致圆形反光杯12b损失了相当多的反光面积,并且形成不规则的腔体,使得所构建的光学系统混乱,更多比例的光线无法按照预设的方向出射、汇聚,造成能量利用率较低。
通过与上述的两个方案相比,本实施方式中的椭圆形反光杯12能够起到一举两得的作用,至少具有下列两个技术效果:
(1)具有更大的有效使用面积,对于环形区域更加适应,面积利用率更高。
(2)各个反光杯12能够各自具有两个汇聚位置a1、汇聚位置a2,即由其长边方向和短边方向分别形成的弧矢汇聚点a2和子午汇聚点a1,从而实现前文关于多个汇聚位置a1、汇聚位置a2构成较大使用区间A的技术效果。
在其他的实施方式中,多个反光杯12也可以按照其他的方式进行排列,相应地,多个反光杯12焦点连线形成的预设图形包括圆形、椭圆形、弧形、多项式曲线、矩形中的一种或多种组合。
容易理解的是,在上述方案中,多个反光杯12可采用不同的光轴L1倾斜程度(倾斜式),分别投射至不同的汇聚区域,亦或者进一步通过设计安装位121将发光件13的位置偏离反光杯12光学系统的焦点(偏焦式),组合形成所需的光路系统。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (20)
1.一种辐射源,能够产生红外辐射,其特征在于,所述辐射源发出的红外辐射至少具有两个汇聚位置,且各所述汇聚位置的连线与所述辐射源的光轴平行或重合。
2.根据权利要求1所述的辐射源,其特征在于,所述辐射源包括反光杯和安装于所述反光杯内部的发光件,所述反光杯在弧矢面上能够将发光件的光线汇聚至弧矢汇聚点,所述反光杯在子午面上能够将发光件的光线汇聚至子午汇聚点,所述弧矢汇聚点和所述子午汇聚点各自构成所述汇聚位置。
3.根据权利要求2所述的辐射源,其特征在于,所述反光杯具有内腔,所述内腔在光轴的法平面上投影形成的形状为椭圆形。
4.根据权利要求3所述的辐射源,其特征在于,所述光轴穿过所述椭圆形的中心,所述椭圆形的长边和短边分别位于弧矢面和子午面上。
5.根据权利要求3所述的辐射源,其特征在于,所述发光件偏离所述光轴设置。
6.根据权利要求1所述的辐射源,其特征在于,所述辐射源包括发光件和光学元件,所述光学元件在弧矢面和子午面上分别具有弧矢汇聚点和子午汇聚点,所述发光件发出的光线经过所述光学元件并分别汇聚至所述弧矢汇聚点和所述子午汇聚点,形成两所述汇聚位置。
7.根据权利要求1所述的辐射源,其特征在于,所述辐射源包括反光杯和设置在所述反光杯内的多个发光件,多个所述发光件的光线被所述反光杯分别汇聚至至少两个所述汇聚位置。
8.一种干燥设备,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体内设有风道;
电机,位于所述壳体中并用于产生气流,所述气流从所述风道中流出并沿预设的气流路径传播;
辐射组件,用于产生红外辐射;
所述辐射组件包括至少一个能够发出红外辐射的辐射源,所述辐射组件被构造为:所述辐射源发出的红外辐射汇聚至所述气流路径上至少两个汇聚位置。
9.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,至少一所述辐射源的光轴朝向对应的所述汇聚位置。
10.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,各所述辐射源的光轴与所述气流路径平行。
11.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,所述辐射源的数量为多个,
各所述汇聚位置由一所述辐射源形成,且各所述辐射源汇聚位置不同;或,
各所述汇聚位置由多个所述辐射源中的一部分形成。
12.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,各辐射源发出的红外辐射至少汇聚至两个所述汇聚位置,各汇聚位置由一个或多个辐射源形成。
13.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,多个所述辐射源环绕所述风道,或多个所述辐射源位于所述风道的一侧。
14.根据权利要求8所述的干燥设备,其特征在于,所述风道环绕所述辐射源。
15.反光座,其特征在于,所述反光座的一部分开设有通腔,或构成所述通腔的一部分;
所述反光座的另一部分设有一个或多个反光杯,所述反光杯具有安装位;
所述通腔可供气流穿过并沿着气流路径传播,所述反光杯被构造为:当所述安装位上安装有发光件时,所述反光杯将所述发光件发出的红外辐射整流,以使出射光汇聚至所述气流路径上多个汇聚位置。
16.根据权利要求15所述的反光座,其特征在于,所述反光杯在弧矢面上能够将发光件的光线汇聚至弧矢汇聚点,所述反光杯在子午面上能够将发光件的光线汇聚至子午汇聚点,所述弧矢汇聚点和所述子午汇聚点各自构成所述汇聚位置。
17.根据权利要求15所述的反光座,其特征在于,所述反光杯具有椭圆内腔,所述椭圆内腔在光轴的法平面上投影形成的形状为椭圆形。
18.根据权利要求17所述的反光座,其特征在于,所述光轴穿过所述椭圆形的中心,所述椭圆形的长边和短边分别位于弧矢面和子午面上。
19.根据权利要求18所述的反光座,其特征在于,各所述反光杯焦点连线呈预设图形,所述椭圆形的长边在所述预设图形的切线方向。
20.根据权利要求19所述的反光座,其特征在于,预设图形包括圆形、椭圆形、弧形、多项式曲线、矩形中的一种或多种组合。
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