RU149008U1

RU149008U1 - INFRARED LASER SPOTLIGHT

Info

Publication number: RU149008U1
Application number: RU2014119415/12U
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Башков; Андрей Андреевич Брюховских; Валерий Александрович Сёмин; Виктор Иванович Киреенко; Роман Вадимович Матлин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ВИЗИР"
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-12-20

Abstract

1. Инфракрасный лазерный прожектор, содержащий установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный источником инфракрасного излучения в виде лазерного диода, и выполненный с возможностью подключения к источнику питания блок накачки с элементами формирования тока накачки, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде блока, в котором дополнительно установлены связанные между собой термоэлектрический модуль Пельтье и взаимодействующий с лазерным диодом датчик температуры корпуса лазерного диода, при этом блок накачки содержит связанный с термоэлектрическим модулем Пельтье и выполненный в виде термоконтроллера элемент управления термоэлектрическим модулем, а также выполненное в виде температурного компаратора устройство сравнения рабочей температуры корпуса лазерного диода с предельно допустимой для него верхней и нижней температурой, связанное с датчиком температуры корпуса лазерного диода и стабилизатором тока накачки, взаимодействующим с лазерным диодом.2. Инфракрасный лазерный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что в блок накачки в качестве элементов формирования тока накачки введены последовательно расположенные и электрически связанные между собой система защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения, фильтр подавления импульсных помех, а также импульсный преобразователь напряжения, 1. An infrared laser projector containing an optical system for generating a radiation flux in a single housing in the form of a lens with a protective glass, equipped with protective glass heating elements, consisting of a temperature regulator and a protective glass temperature sensor, as well as an electrically connected emitter equipped with an infrared radiation source in the form of a laser diode, and made with the possibility of connecting to a power source a pumping unit with elements for generating a pump current, characterized the emitter is made in the form of a block in which the Peltier thermoelectric module and the laser diode housing temperature sensor interacting with the laser diode are additionally installed, while the pump unit contains a thermoelectric module control element connected to the Peltier thermoelectric module, as well as a device made in the form of a temperature comparator for comparing the working temperature of the laser diode case with the maximum permissible top it and the lower temperature associated with the temperature sensor of the laser diode housing and the pump current stabilizer interacting with the laser diode. 2. An infrared laser projector according to claim 1, characterized in that a protection unit against high-voltage pulses and reverse polarity protection, a voltage limiter, a pulse suppression filter, and a pulse one are introduced into the pump unit as elements for generating the pump current voltage transformer,

Description

Настоящее техническое решение относится к осветительной технике и предназначено для подсветки объектов и местности при работе с приборами ночного видения (ПНВ), в том числе в составе прицельно-наблюдательных комплексов пассивно - активного типа объектов БТВТ.This technical solution relates to lighting technology and is designed to illuminate objects and terrain when working with night vision devices (night vision devices), including as part of sighting and observing complexes of passively active type of BTVT objects.

Из уровня техники известен осветитель на полупроводниковом лазерном излучателе (Патент РФ №69976, МПК F4G 1/36, опубл. 10.01.2008 г.) содержащий установленные последовательно объектив, полупроводниковый лазерный излучатель, расположенный в фокальной или близко к фокальной плоскости объектива, и электрически соединенный с ним блок питания, при этом в зоне излучения полупроводникового излучателя установлено фотоприемное устройство, а в блок питания введены задающее устройство и устройство сравнения, соединенные таким образом, что выход задающего устройства соединен с первым входом устройства сравнения, выход фотоприемного устройства соединен со вторым входом устройства сравнения, а выход устройства сравнения соединен с входом управляемого источника питания.The prior art illuminator on a semiconductor laser emitter (RF Patent No. 69976, IPC F4G 1/36, publ. 10.01.2008) containing a sequentially mounted lens, a semiconductor laser emitter located in the focal or close to the focal plane of the lens, and electrically a power supply connected to it, while a photodetector is installed in the radiation zone of the semiconductor emitter, and a driver and a comparison device are introduced into the power supply, connected in such a way that the output of the driver stroystva connected to the first input of the comparison device, photodetector output is connected to a second input of the comparator, and the comparator output is connected to an input of controllable power source.

Недостатком известного осветителя является низкая стойкость прибора к внешним воздействующим факторам, что не соответствует современным Российским стандартам для приборов, устанавливаемых в транспортных средствах специального и военного назначения.A disadvantage of the known illuminator is the low resistance of the device to external factors, which does not comply with modern Russian standards for devices installed in special and military vehicles.

В качестве прототипа заявителем выбран инфракрасный лазерный прожектор ПЛ-1 (см. http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=674&lvl=19.01.01, опубл. 31.07.2006 г.) содержащий установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный лазерным диодом, и выполненный с возможностью подключения к питающей сети блок накачки с элементами формирования питающего тока лазерного диода.As a prototype, the applicant chose an infrared laser spotlight PL-1 (see http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=674&lvl=19.01.01, publ. 31.07.2006) containing an optical a system for generating a radiation flux in the form of a lens with a protective glass equipped with protective glass heating elements consisting of a temperature regulator and a protective glass temperature sensor, as well as an electrically connected emitter equipped with a laser diode and configured to connect a pumping unit with elements to the mains supply the formation of the supply current of the laser diode.

Недостатком прототипа является низкая стойкость прибора к внешним воздействующим факторам, что не соответствует современным Российским стандартам для приборов, устанавливаемых в транспортных средствах специального и военного назначения.The disadvantage of the prototype is the low resistance of the device to external factors, which does not comply with modern Russian standards for devices installed in vehicles for special and military purposes.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа.The purpose of the proposed utility model is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом является увеличение надежности устройства за счет обеспечения возможности управления температурой корпуса лазерного диода, а также ограничения тока питания лазерного диода при выходе температуры его корпуса за верхний или нижний порог, и поддержания тока на заданном уровне, если температура не превышает допустимую.The technical result is to increase the reliability of the device by providing the ability to control the temperature of the laser diode housing, as well as limiting the supply current of the laser diode when the temperature of its housing exceeds the upper or lower threshold, and maintaining the current at a given level if the temperature does not exceed the permissible value.

Указанный технический результат достигается благодаря использованию инфракрасного лазерного прожектора, содержащего установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный источником инфракрасного излучения в виде лазерного диода, и выполненный с возможностью подключения к источнику питания блок накачки с элементами формирования питающего тока лазерного диода, причем, излучатель выполнен в виде блока, в котором дополнительно установлены связанные между собой термоэлектрический модуль Пельтье и взаимодействующий с лазерным диодом датчик температуры корпуса лазерного диода, при этом блок накачки содержит связанный с термоэлектрическим модулем Пельтье и выполненный в виде термоконтроллера элемент управления термоэлектрическим модулем, а также выполненное в виде температурного компаратора устройство сравнения рабочей температуры корпуса лазерного диода с предельно допустимой для него повышенной или пониженной температурой, связанное с датчиком температуры корпуса лазерного диода и стабилизатором тока накачки, взаимодействующим с лазерным диодом. При этом в блок накачки в качестве элементов формирования тока накачки введены последовательно расположенные и электрически связанные между собой система защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения, фильтр подавления импульсных помех, а также импульсный преобразователь напряжения, связанный с термоконтроллером и стабилизатором тока накачки.The specified technical result is achieved through the use of an infrared laser projector, which contains an optical system for generating a radiation flux in the form of a lens with a protective glass, equipped with protective glass heating elements, consisting of a temperature regulator and a protective glass temperature sensor, as well as an electrically connected radiator, equipped with a source of infrared radiation in the form of a laser diode, and configured to connect to a pi source a pumping unit with elements of forming the supply current of the laser diode, moreover, the emitter is made in the form of a unit in which additionally connected interconnected Peltier thermoelectric module and a laser diode housing temperature sensor interacting with the laser diode, while the pump unit contains connected to the Peltier thermoelectric module and a thermoelectric module control element made in the form of a thermocontroller, and also a slave comparison device made in the form of a temperature comparator whose body temperature of the laser diode with a maximum permissible for it high or low temperature associated with the laser diode housing temperature sensor and the pump current stabilizer interacts with the laser diode. At the same time, a protection system against high-voltage pulses and reverse polarity protection, a voltage limiter, an impulse noise suppression filter, and a pulse voltage converter connected to a thermal controller and a pump current regulator are introduced into the pumping unit as elements of pumping current generation .

Сущность технического решения поясняется чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид прожектора.In FIG. 1 shows a general view of the spotlight.

На фиг. 2 - принципиальная оптическая схема прожектора.In FIG. 2 is a schematic optical diagram of a searchlight.

На фиг. 3 - функциональная электрическая схема прожектора.In FIG. 3 is a functional electrical diagram of a searchlight.

Основными частями прожектора (фиг. 1) являются корпус 1, задняя крышка 2 и защитная крышка 3. В корпусе прожектора установлены одно линзовый параболический объектив 6 в оправе, влагопоглотитель 9. В задней крышке 2 установлены блок излучения 4, блок накачки 5, электрический разъем. Передняя часть корпуса закрыта защитным стеклом 7 в оправе. Для защиты от загрязнения и разрушения защитного стекла в нерабочем состоянии оно закрывается защитной крышкой 3 с резиновым уплотнителем. В открытом и закрытом состоянии крышка крепится на корпусе винтом 10. На корпусе прожектора выполнены приливы 8 с отверстиями для крепления прожектора на объекте.The main parts of the spotlight (Fig. 1) are the housing 1, the back cover 2 and the protective cover 3. In the spotlight housing there is one parabolic lens lens 6 in the frame, a desiccant 9. In the back cover 2 there is a radiation unit 4, a pump unit 5, an electrical connector . The front of the housing is covered with a protective glass 7 in the frame. To protect against contamination and destruction of the protective glass inoperative, it is closed with a protective cover 3 with a rubber seal. In the open and closed state, the cover is mounted on the housing with a screw 10. On the body of the spotlight, tides 8 are made with holes for mounting the spotlight on the object.

Блок излучения 4, работающий в непрерывном режиме, создает поток излучения. Светофильтр (на фиг. отсутствует), входящий в состав блока излучения 4, предназначен для коррекции спектра излучения с целью уменьшения демаскировки работающего прожектора. Однолинзовый объектив 6 (фиг. 2) совместно с блоком излучения 4 обеспечивает формирование требуемой пространственной освещенности объектов. Защитное стекло 7 обеспечивает герметизацию прожектора.The radiation unit 4, operating in continuous mode, creates a radiation flux. A light filter (not shown in FIG.), Which is part of the radiation unit 4, is intended to correct the radiation spectrum in order to reduce the unmasking of the working searchlight. The single-lens lens 6 (Fig. 2) together with the radiation unit 4 provides the formation of the required spatial illumination of objects. Protective glass 7 provides sealing of the searchlight.

Функциональная электрическая схема прожектора (фиг. 3) включает в себя:Functional electrical circuit of the searchlight (Fig. 3) includes:

Элементы защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности - 11;Elements of protection against high-voltage impulses and reverse polarity voltage - 11;

Ограничитель напряжения - 12;Voltage limiter - 12;

Фильтр подавления импульсных помех - 13;The filter of suppression of impulse noise - 13;

Импульсный преобразователь напряжения - 14;Pulse voltage converter - 14;

Контроллер термоэлектрического модуля Пельтье - 15;Peltier thermoelectric module controller - 15;

Стабилизатор тока лазерного диода - 16;Laser diode current stabilizer - 16;

Лазерный диод - 17;Laser diode - 17;

Температурный компаратор - 18;Temperature comparator - 18;

Термоэлектрический модуль Пельтье - 19;Peltier thermoelectric module - 19;

Датчик температуры корпуса лазерного диода - 20;The temperature sensor of the laser diode housing - 20;

Терморегулятор - 21;Thermostat - 21;

Датчик температуры защитного стекла - 22;The temperature sensor of the protective glass - 22;

Защитное стекло - 7.Safety glass - 7.

Элементы 11 защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности включают цепи защиты от высоковольтных импульсов, которые предназначены для защиты электронной схемы прожектора от импульсов высокого напряжения (свыше 500 В) малой длительности, а также цепи защиты от напряжения обратной полярности - для защиты электронной схемы прожектора от высоковольтных импульсов напряжения отрицательной полярности, а также от ошибочной переполюсовки аккумуляторной батареи объекта.Elements 11 of protection against high-voltage pulses and reverse polarity voltage include protection circuits from high-voltage pulses, which are designed to protect the electronic circuit of the searchlight from high voltage pulses (over 500 V) of short duration, as well as protection circuits from voltage of the reverse polarity - to protect the electronic circuit of the searchlight from high-voltage impulses of negative polarity voltage, as well as from erroneous polarity reversal of an object’s battery.

Ограничитель напряжения 12 предназначен для защиты электронной схемы прожектора от коммутационных выбросов и переходных процессов в бортовой сети объекта амплитудой до 500 В.The voltage limiter 12 is designed to protect the electronic circuit of the searchlight from switching surges and transients in the on-board network of an object with an amplitude of up to 500 V.

Фильтр подавления импульсных помех 13 предназначен для защиты бортовой сети объекта от импульсных помех, источником которых могут являться импульсные преобразователи прожектора.The filter of suppression of impulse noise 13 is designed to protect the on-board network of the object from impulse noise, the source of which can be pulsed converters of the searchlight.

Импульсный преобразователь напряжения 14 предназначен для формирования стабильного напряжения +5 В, которое необходимо для питания различных схем прожектора.The pulse voltage converter 14 is designed to form a stable voltage of +5 V, which is necessary to power various floodlight circuits.

Термоэлектрический модуль Пельтье 19 обеспечивает поддержание стабильной температуры корпуса лазерного диода 17, может работать либо как холодильник, либо как нагреватель, в зависимости от обстоятельств.The Peltier thermoelectric module 19 maintains a stable temperature of the laser diode housing 17; it can operate either as a refrigerator or as a heater, depending on the circumstances.

Контроллер 15 предназначен для управления термоэлектрическим модулем Пельтье 19, позволяет поддерживать температуру корпуса лазерного диода 17 с высокой точностью.The controller 15 is designed to control the Peltier thermoelectric module 19, allows you to maintain the temperature of the housing of the laser diode 17 with high accuracy.

Температурный компаратор 18 следит за температурой корпуса лазерного диода 17, корректирует ток лазерного диода в случае выхода рабочей температуры за допустимые пределы.The temperature comparator 18 monitors the temperature of the housing of the laser diode 17, corrects the current of the laser diode in case the operating temperature goes beyond the permissible limits.

Стабилизатор тока 16 предназначен для питания лазерного диода 17 стабильным током, который регулируется нужным образом в зависимости от температуры корпуса лазерного диода.The current stabilizer 16 is designed to supply the laser diode 17 with a stable current, which is adjusted as necessary depending on the temperature of the laser diode housing.

Система обогрева, состоящая из терморегулятора 21 и защитного стекла 7 с датчиком температуры 22 служит для предохранения защитного стекла от запотевания и заиндевения. Нагревательным элементом является токопроводящее покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность защитного стекла.The heating system, consisting of a temperature controller 21 and a protective glass 7 with a temperature sensor 22, serves to protect the protective glass from fogging and frosting. The heating element is a conductive coating deposited on the inner surface of the protective glass.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включение прожектора производится органами управления объекта. В результате электрический ток от источника питания, например, бортовой сети транспортного средства, проходя последовательно через элементы 11 защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения 12, фильтр подавления импульсных помех 13, поступает на импульсный преобразователь напряжения 14.The searchlight is turned on by the facility’s controls. As a result, the electric current from the power source, for example, the vehicle's on-board network, passing sequentially through the protection elements 11 from high-voltage pulses and reverse polarity voltage, a voltage limiter 12, an impulse noise suppression filter 13, is supplied to a pulse voltage converter 14.

Трансформированное в преобразователе 14 напряжение поступает на вход стабилизатора тока 16 и на вход контроллера 15, на который с датчика температуры 20 поступает информация о состоянии температуры корпуса лазерного диода 17. В случае перегрева или переохлаждения корпуса диода, контроллер 15 соответствующим образом регулирует температуру термоэлектрического модуля Пельтье 19, заставляя его работать в режиме охладителя или нагревателя. Информация о состоянии температуры корпуса диода 17 с датчика температуры 20 поступает также и на вход температурного компаратора 18, который формирует нулевой выходной сигнал, если контролируемая датчиком 20 температура находится в пределах нормы, и вырабатывает выходной сигнал логической единицы, если температура корпуса диода выходит за верхний или нижний разрешенный предел. Напряжение с импульсного преобразователя напряжения 14 поступает на стабилизатор тока 16, в котором преобразуется в стабильный ток питания лазерного диода 17. Причем, стабилизатор тока 16 формирует ток накачки, соответствующий заданному, если сигнал с выхода компаратора 18 отсутствует, и, соответственно, ток накачки уменьшается по сравнению с заданным, если на выходе компаратора 18 имеется сигнал логической единицы.The voltage transformed in the converter 14 is supplied to the input of the current stabilizer 16 and to the input of the controller 15, to which the temperature sensor 20 receives information about the temperature state of the laser diode housing 17. In case of overheating or overcooling of the diode housing, the controller 15 adjusts the temperature of the Peltier thermoelectric module accordingly 19, forcing it to operate in a cooler or heater mode. Information about the temperature state of the diode case 17 from the temperature sensor 20 also enters the input of the temperature comparator 18, which generates a zero output signal if the temperature controlled by the sensor 20 is within normal limits and generates an output signal of a logical unit if the temperature of the diode case goes beyond the upper or lower allowed limit. The voltage from the pulse voltage converter 14 is supplied to a current stabilizer 16, in which it is converted into a stable current supply of the laser diode 17. Moreover, the current stabilizer 16 generates a pump current corresponding to the given one if there is no signal from the output of the comparator 18, and, accordingly, the pump current decreases compared with the specified if the output of the comparator 18 has a signal of a logical unit.

Все системы прожектора работоспособны при напряжении бортовой сети

В, а также сохраняют работоспособность после воздействияAll floodlight systems are operational with on-board voltage

B, and also remain operational after exposure

импульсного перенапряжения амплитудой до 70 В длительностью до 3 мс, снижения напряжения бортовой сети до 10 В длительностью до 1 мин, а также после воздействия напряжения обратной полярности 30 В длительностью до 1 мин.surge voltage with an amplitude of up to 70 V for a duration of up to 3 ms, a decrease in the voltage of the on-board network to 10 V for a duration of 1 min, and also after exposure to a voltage of reverse polarity of 30 V for a duration of up to 1 min.

Таким образом, заявляемое устройство инфракрасного лазерного прожектора надежно и долговечно, т.к. позволяет поддерживать рабочую температуру корпуса лазерного диода с высокой точностью, а также позволяет ограничить ток питания диода при выходе температуры его корпуса за верхний или нижний пределы установленных значений и поддерживать ее на заданном уровне, если температура не выходит за верхний или нижний пределы, что обеспечивает поддержание эффективности лазерного излучения и исключает преждевременное разрушение излучателя.Thus, the claimed device infrared laser spotlight is reliable and durable, because allows you to maintain the operating temperature of the laser diode case with high accuracy, and also allows you to limit the diode supply current when the temperature of its case exceeds the upper or lower limits of the set values and maintain it at a given level if the temperature does not go beyond the upper or lower limits, which ensures maintenance laser radiation efficiency and eliminates premature destruction of the emitter.

Claims

1. Инфракрасный лазерный прожектор, содержащий установленные в едином корпусе оптическую систему формирования потока излучения в виде объектива с защитным стеклом, снабженного элементами обогрева защитного стекла, состоящими из терморегулятора и датчика температуры защитного стекла, а также электрически связанные между собой излучатель, снабженный источником инфракрасного излучения в виде лазерного диода, и выполненный с возможностью подключения к источнику питания блок накачки с элементами формирования тока накачки, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде блока, в котором дополнительно установлены связанные между собой термоэлектрический модуль Пельтье и взаимодействующий с лазерным диодом датчик температуры корпуса лазерного диода, при этом блок накачки содержит связанный с термоэлектрическим модулем Пельтье и выполненный в виде термоконтроллера элемент управления термоэлектрическим модулем, а также выполненное в виде температурного компаратора устройство сравнения рабочей температуры корпуса лазерного диода с предельно допустимой для него верхней и нижней температурой, связанное с датчиком температуры корпуса лазерного диода и стабилизатором тока накачки, взаимодействующим с лазерным диодом.1. An infrared laser projector containing an optical system for generating a radiation flux in a single housing in the form of a lens with a protective glass, equipped with protective glass heating elements, consisting of a temperature regulator and a protective glass temperature sensor, as well as an electrically connected emitter equipped with an infrared radiation source in the form of a laser diode, and made with the possibility of connecting to a power source a pumping unit with elements for generating a pump current, characterized the emitter is made in the form of a unit in which the Peltier thermoelectric module and the laser diode housing temperature sensor interacting with the laser diode are additionally installed, while the pump unit contains a thermoelectric module control element connected to the Peltier thermoelectric module, as well as a device made in the form of a temperature comparator for comparing the working temperature of the laser diode case with the maximum permissible top temperature and the lower temperature associated with the temperature sensor of the laser diode body and the pump current stabilizer interacting with the laser diode.

2. Инфракрасный лазерный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что в блок накачки в качестве элементов формирования тока накачки введены последовательно расположенные и электрически связанные между собой система защиты от высоковольтных импульсов и напряжения обратной полярности, ограничитель напряжения, фильтр подавления импульсных помех, а также импульсный преобразователь напряжения, связанный с термоконтроллером и стабилизатором тока накачки.

2. The infrared laser floodlight according to claim 1, characterized in that the protection unit against high-voltage pulses and reverse polarity protection, a voltage limiter, an impulse noise suppression filter, and also a pulse voltage converter associated with a temperature controller and a pump current stabilizer.