CN1204429C - 使用光纤的方法和使用光纤的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤使用方法，其中由光发生装置发出的光利用光纤传播，其中光发生装置至少具有发光器件(1)例如灯(1a)和物镜组件(1b)和/或类似组件，用于把光传播至光纤(2)的端部以便进一步由光纤(2)传播光。尤其为了冷却光纤的光输入端(2a)，通过把空气流(w)引导至所述点处通过对流冷却，所述空气流(w)已经利用最好基于Peltier现象工作的冷却装置(3)冷却。本发明还涉及使用所述方法的光发生装置。
Description
技术领域
本发明涉及光纤的使用方法，其中利用光发生装置产生的光由光纤传播，所述光发生装置至少具有发光器件，例如灯和物镜组件和/或类似装置，以便把光传播向光纤端部，使得由光纤进一步传播光。
背景技术
为了上述目的，通常的操作方法是这样的，即由通过灯单元的空气流冷却上述类型的灯单元。关于这一点，通常直接从灯单元周围的空间引导空气流，这也是为什么这种类型冷却效果有限，因为冷却效果总是首先依赖于环境温度。在特别温暖的环境下，因为灯单元通常位于最温暖的环境，也就是与顶部相连，所以在所有的环境下都不能达到足够的冷却效率。这就是为什么必须使用亮度很小的灯，以便光纤的实际光输入端不会因为过热而损坏。因此，从这方面来说特别是由光纤操作的光发生装置如今非常不发达，所以由于上述原因灯的亮度必须保持不适当的低水平。
例如，另一方面，早期从国际专利申请WO89/03539得知一种装置，该装置由获取光的装置、接收光线的接收装置、和位于上述二者之间的物镜组件组成。所述获取光的装置，即换句话说通过利用光纤把光线引导到装置内实现；所述物镜组件用于把来自光纤端部的光线传播至所述接收装置。在光纤端部之后放置有放大器或者例如激光器，使得通过所述放大器的光线进一步由物镜传播，例如到达作为接收装置的PIN二极管。用于高频的发光二极管需要恒温，以便获得足够的稳定性，这就是为什么激光放大器必须通过珀耳贴(Peltier)单元与装置框架连接的原因。
首先上述装置的操作与开始部分描述的光发生装置在如下方面相反，即光纤用作光源，把光传播至发光二极管。除此之外，特别用于这方面的激光器如同上述一样需要冷却，该冷却由固定结构通过热传导实现，以便支撑激光器单元的中间框架通过Peltier单元与装置的壳体相连。通过上述方案并不能达到开头部分所述的目的的足够冷却效率，所述冷却效果将刚好足够维持至光纤的端部，这一点正是光纤照明使用中的最关键点，因为高温被传导到这一点。
发明内容
根据本发明的方法的目的是彻底改进上述问题，从而实质性地提高现有技术。为了实现这一目的，根据本发明的方法的主要特征是，尤其是光纤的光输入端的冷却利用对流冷却，以便利用最好基于Peltier现象的冷却装置冷却的空气流被传导向所述端部。
根据本发明的方法的最重要优点可以说是结构简单、使用方便、可靠和效率高，这些对于光发生装置是重要指标，所述方法技术先进，经济上颇具竞争性。根据本发明的方法首先允许使用比目前的灯亮度高得多的灯，原因是由于对流，特别是当利用例如Peltier现象时，可以通过实践中足够简单而且有益的结构把冷却空气流非常精确地对准所述关键点。在这种情况下，关于该装置设置有由Peltier单元操作的冷却空间，该冷却空间例如可拆卸地设置在所述装置中，或者与所述装置一体设置，从而利用适当的引导装置把到达那里的冷却空气流直接传播至光纤的光输入端，并从此通过分离实际灯空间的壁上的开口进一步经过装置的其他空间，或换句话说经过灯空间和包括例如控制上述元件的电子器件的空间，并通过位于装置另一边的鼓风机从装置中出来。因此通过所述结构可以实现非常有效地对流冷却，原因是在上述目的中在提供光方面可以实现最佳亮度，因为关于这方面不需要由于光纤的端部过热而特别限制亮度，而是可以利用各种可能的照明作用。可以更加引起注意的关于对流冷却的具体优点是如下情况，即在实际试验中灯的亮度与通过传统的通风方式实现的光纤照明装置比较提高许多倍。
本发明还涉及利用所述方法的光发生装置，其中光发生装置特别由灯和物镜组件与操作上述部件的电子器件构成，光发生装置设置在统一而且基本上封闭的壳体中，以便把光传播至光纤的端部以便进一步由光纤传播光，而且其中光纤由基于Peltier现象的冷却装置冷却，其特征在于冷却空间中设置有作为冷却装置的Peltier单元，所述冷却空间基本上与灯空间分开，从而使得在此产生的冷却空气流被通过光孔A进一步传导至灯空间，所述光孔至少位于光纤的光输入端所在点处，以便通过把所述冷却空气流引导至所述点处，利用压力对流冷却光纤的光输入端。
根据本发明的光发生装置的最重要优点可以说是装置简单、可靠而且高效，在该装置中特别是由于冷却装置最好利用例如Peltier现象操作，装置的结构也非常简单。该装置最好包括冷却空间和实际灯空间，它们彼此通过中间壁分开，从而使得Peltier单元的冷却端以如下方式与限制冷却空间的中间壁相连，即从装置外部到达冷却空间的空气流当通过中间壁时变冷，并进一步例如通过适当的引导装置直接传导向光纤的光输入端。作为优选实施例，该光发生装置最好至少还包括一个鼓风机，所述鼓风机已经以如下方式设置在例如装置的另一与冷却装置相对的一端，即冷空气流通过冷却空间壁上的光孔，流经实际灯空间和电子器件空间从装置中出来，所述电子器件空间设置在灯空间的旁边，并最好通过中间壁与之分开。关于所述类型的装置，还可以利用例如步进电机操作的滤光装置，所述滤光装置可拆卸地设置在所述装置上或以一体方式设置，以便改变提供给光纤的光的波长，实现用不同颜色的光照明，或者利用其他类似辅助设备。作为优选实施例，Peltier单元的热端还与光发生装置的仿型切削而成的外壳体相连，在这种情况下它有效地扩散Peltier单元产生的热量。
附图说明
在下面的描述中结合附图详细描述了本发明，其中
图1示出利用根据本发明的方法工作的有益光发生装置的工作原理的透视图；
图2示出根据图1的装置从上面看的截面图；
图3示出沿着图2中的线3-3的截面图；以及
图4示出冷却空间的有益壁结构的方案的透视图和侧视图。
具体实施方式
本发明涉及光纤使用方法，其中由光发生装置发出的光利用光纤传播，其中光发生装置至少具有发光器件1，例如灯1a和物镜组件1b和/或类似元件，用于把光传播向光纤2的端部，以便进一步由光纤2传播光。特别是为了冷却光纤的光输入端2a，通过对流冷却光输入端，以便被冷却装置3冷却的空气流w被传导向所述光输入端，所述冷却装置3最好基于Peltier现象。
作为该方法的特别优选实施例，参考图1和2，该方法与光发生装置一起使用，所述光发生装置的灯1a和物镜组件1b以及操作它们的电子器件4设置在统一而且基本上封闭的壳体5中。根据上述视图，冷却空间5b由作为冷却装置3的Peltier单元3a冷却，基本上与灯空间5a分开设置，从而使得冷却空间产生的冷却空气流w至少通过光孔A被传导至灯空间5a，所述光孔位于光纤的光输入端2a所在点处。
而且作为该方法的优选实施例，特别是参考图1和2，在灯空间5a和/或电子器件空间5c设置了一个或几个鼓风机3b，以便冷却空气流w，最好通过引导所述冷却空气流w流经侧壁5x，并从壳体5中出来，该侧壁与所述冷却装置3相对。
而且，作为优选实施例，特别是参考图1-3，Peltier单元3a的冷却端设置成与冷却空间5b的一个或几个中间面相连，最好通过使用金属构造的壁结构，例如由铝制成，而且Peltier单元3a的热端设置成与壳体5的一个或几个外表面相连，所述外表面的外形最好制成更有效地进行热交换的形式。
而且，作为优选实施例，冷却空间5b中的冷却空气流w流向光纤的光输入端2a的通道利用引导装置6引导，所述引导装置6设置在壁5b’上，与灯空间5a在同一侧，目的是使得所述壁上的光孔A具有根据图4的边缘，这些边缘被引向光纤的端部2a。
按照上述方法操作并用于光纤用途的光发生装置如上所述，包括例如灯1a和物镜组件1b以及与它们相连的光纤2，从而使得灯1的光被传导到光纤的光输入端2a，以便由光纤2进一步传播光。光发生装置包括冷却装置3，该装置最好基于Peltier现象，从而使得光纤的光输入端2a设置成通过引导至该处的冷却空气流w对流冷却。
作为优选实施例，该装置包括基本上一体的整体，其中至少灯1a和物镜组件1b以及操作它们的电子器件4设置在一体并基本上封闭的壳体5中。作为优选实施例，Peltier单元3放置在冷却空间5b中，冷却空间5b基本上与灯空间5a分开，从而使得在冷却空间产生的冷却空气流w至少被通过光孔A引导至灯空间5a，所述光孔位于光纤的光输入端2a所在点处。
特别是参考图1和2，一个共用的鼓风机3b设置在灯空间5a和电子空间5c，这两个空间由例如中间壁5ac连接，从而实现由鼓风机冷却空气流w，最好通过引导空气流通过侧壁5x从壳体5中流出来，所述侧壁5x位于与冷却装置3相对的另一边。
作为优选实施例，Peltier单元3a的冷却端，例如根据图2所示的原理，设置成最好通过金属构造的壁结构与冷却空间5b的一个或几个中间表面连接，所述壁结构例如由铝制成，而且该Peltier单元3a的热端相应地与壳体5的一个或几个外表面相连，作为又一优选实施例所述壳体制成图1-3所示的形式，以便使得热交换效率更高。
作为优选实施例，冷却空间5b中的空气流w到达光纤的光输入端2a的通道由引导装置6引导，所述引导装置6设置在壁5b’上，所述壁5b’与灯空间5a在同一侧，所述引导由例如光孔A的边缘完成，所述边缘引向光纤的端部2a，或按照要求设计。该实施例特别示于图4中，在该情况下利用适当的制造技术，例如通过模制或冲压金属壁板，可以给中间壁5b’设置二次曲线边缘，所述中间壁5b’与光孔A相连。
图3示出又一沿着图2中的线3-3的截面，该截面示出该装置的后壁5y，该壁设计成在冷却空间5b所在点处打孔R，该孔使得空气可以从此进入冷却空间。除了图1、2和3所示的结构以外，还示出辅助空间5d，该空间与该装置的后壁5y相连，可以用于例如放置操作过滤单元的步进电机。
关于这方面，还可以注意到光纤使用包括关于这方面有关光纤的各种可能应用。因此光纤可以由聚合材料(塑料)或玻璃材料制成。通过限定透明材料，纯净的材料通常意味着光透射性很好。光纤中最常使用的树脂材料是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯或丙烯)。新型聚烯烃基材料也很纯净，可以在光学上应用。利用茂金属催化剂生产这些材料。
显然本发明并不限于上面给出或描述的实施例，而是可以在同一基本思想的范围内进行明显改进。因此所给出的结构只是作为例子示出一些优选实施例。所以对于例如流通装置的部件以及其他装置等的替代，可以利用偏离已经示出的结构。除此之外，在需要冷却效率非常高的情况下，当然可以使用几个Peltier单元与例如几个装置的侧面连接。因此在这方面，可以通过另外使用例如几个鼓风机构造更多的方案，在这种情况下鼓风机的噪音可能产生问题，对此可能需要其他关于消除噪音的装置。当然关于这方面装置的各分离元件也可以以如下方式使用各种制造材料：即使得装置的制造成本可以最优化。因此另一方面可以制造光发生装置，例如通过铸造、射压造型或相应地作为简单结构的整体或者由分离元件制成，这些元件可以通过简单的连接结构彼此连接。关于这方面当然可以特别设置冷却空间以一种或其他方式与装置的其他部件可拆卸的连接，以便可以使用同一基本装置，例如通过不同类型的冷却装置。上述类型的思想模式也可以用于将装入该装置的其他元件。
Claims (10)
1.一种光纤使用方法，其中由光发生装置发出的光利用光纤传播，其中光发生装置(1)由灯和物镜组件(1a，1b)与操作上述部件的电子器件(4)构成，用于把光传播至光纤(2)的端部以便进一步由光纤(2)传播光，该光发生装置设置在统一而且封闭的壳体(5)中，而且其中光纤(2)由基于珀耳贴现象的冷却装置冷却，其特征在于冷却空间(5b)由作为冷却装置(3)的珀耳贴单元(3a)冷却，所述冷却空间(5b)与灯空间(5a)分开设置，其中在此产生的冷却空气流(w)通过光孔A被传导至灯空间(5a)，所述光孔位于光纤的光输入端(2a)所在点处，以便利用所述冷却空气流(w)所产生的对流冷却光纤的光输入端(2a)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一个或几个鼓风机(3b)设置在灯空间(5a)和/或电子器件空间(5c)，利用所述鼓风机冷却空气流(w)，通过流经与冷却装置(3)相对的侧壁(5x)把空气流从壳体(5)中引导出来实现。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于珀耳贴单元(3a)的冷却端设置成通过使用金属构造的壁结构与冷却空间(5b)的一个或几个内表面相连，而且珀耳贴单元(3a)的热端设置成与壳体(5)的一个或几个外表面相连，所述外表面制成更有效地进行热交换的形状。
4.根据上述权利要求1或2所述的方法，其特征在于冷却空间(5b)中的冷却空气流(w)到达光纤的光输入端(2a)的通道由引导装置(6)引导，所述引导装置(6)设置在壁(5b’)上，所述壁(5b’)与灯空间(5a)在同一侧。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述引导装置(6)是光孔(A)的边缘，所述边缘导向光纤的端部(2a)。
6.一种使用光纤的装置，其中光发生装置(1)由灯和物镜组件(1a，1b)与操作上述部件的电子器件(4)构成，光发生装置(1)设置在统一而且封闭的壳体(5)中，以便把光传播至光纤(2)的端部以便进一步由光纤(2)传播光，而且其中光纤(2)由基于珀耳贴现象的冷却装置冷却，其特征在于冷却空间(5b)中设置有作为冷却装置(3)的珀耳贴单元(3a)，所述冷却空间(5b)与灯空间(5a)分开，从而使得在此产生的冷却空气流(w)被通过光孔A进一步传导至灯空间(5a)，所述光孔位于光纤的光输入端(2a)所在点处，以便通过把所述冷却空气流(w)引导至所述点处，利用压力对流冷却光纤的光输入端(2a)。
7.根据权利要求6所述的使用光纤的装置，其特征在于一个或几个鼓风机(3b)设置在灯空间(5a)和/或电子器件空间(5c)，通过流经与冷却装置(3)相对的侧壁(5x)把空气流从壳体(5)中引导出来，以便冷却空气流(w)。
8.根据权利要求6或7所述的使用光纤的装置，其特征在于珀耳贴单元(3a)的冷却端设置成通过使用金属构造的壁结构与冷却空间(5b)的一个或几个内表面相连，而且珀耳贴单元(3a)的热端设置成与壳体(5)的一个或几个外表面相连，所述外表面制成更有效地进行热交换的形状。
9.根据权利要求6或7所述的使用光纤的装置，其特征在于冷却空间(5b)中设置有引导装置(6)，设置在壁(5b’)上，所述壁(5b’)与灯空间(5a)在同一侧，以便引导冷却空气流(w)通过光纤的光输入端。
10.根据权利要求9所述的使用光纤的装置，其特征在于所述引导装置(6)是光孔(A)的边缘，所述边缘导向光纤的端部(2a)。
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