專利名稱：應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種照明系統(tǒng)，具體涉及一種可在液氧環(huán)境或液氮環(huán)境中正常工作的 照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)可正常工作的溫度范圍為-196°C +60°C，最大工作壓力為0. 6Mpa。
背景技術：
現(xiàn)有LED照明裝置標稱的最低溫度最低為-40°C，其正常使用的最低極限溫度一 般在-60 -50°C，受限于此溫度的主要原因是LED和電子元器件的最低使用溫度要求，低 于此溫度后電子元器件的故障概率將大大提高，導致照明系統(tǒng)無法正常工作。目前技術條件下，LED發(fā)光二極管和外圍電路電子元器件的使用溫度無法產(chǎn)生質(zhì) 變以適應低溫環(huán)境，而市場上也無相應配套的任何保溫裝置以達到低溫環(huán)境工作的目的。而液氧為淺藍色液體，并具有強順磁性，通常氣壓101. 325kPa下密度1. 141g/cm3, 凝固點-222. 65°C，沸點為-182. 96°C。由于它的低溫特性，液氧會使其接觸的物質(zhì)變得非 常脆，現(xiàn)有照明系統(tǒng)除無法滿足該環(huán)境的溫度要求外，在產(chǎn)生震動時，也將直接導致照明系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應用于低溫液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，主要解決了現(xiàn)有照明系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)無法在低溫高壓液氧環(huán)境中工作的問題。本發(fā)明的技術解決方案如下該應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)包括由LED發(fā)光二極管和外圍電路電子元器件 組成的照明裝置，照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，內(nèi)層保溫裝置包括內(nèi)層透窗、內(nèi)層殼體 9和內(nèi)層蓋板，內(nèi)層透窗和內(nèi)層蓋板固定設置于內(nèi)層殼體兩側(cè)，內(nèi)層透窗設置于靠近光學鏡 頭一側(cè)，內(nèi)層蓋板設置于靠近圖像傳感器一側(cè)；所述內(nèi)層蓋板上設置有圖像傳感器傳輸線 用的內(nèi)層出線孔。根據(jù)具體環(huán)境要求，若工作環(huán)境溫度較低及壓力較大時，需采用雙層保溫裝置，這 時將內(nèi)層保溫裝置固定于外層保溫裝置中，外層保溫裝置包括外層透窗、外層殼體和外層 蓋板，外層透窗和外層蓋板固定設置于外層殼體兩側(cè)，外層透窗設置于靠近內(nèi)層透窗一側(cè)， 外層蓋板設置于靠近內(nèi)層蓋板一側(cè)；所述外層蓋板上設置有圖像傳感器傳輸線用的外層出 線孔。內(nèi)層保溫裝置與照明裝置之間形成的腔體填充聚氨脂或抽真空。內(nèi)層保溫裝置與 外層保溫裝置之間形成的腔體填充聚氨脂。內(nèi)層殼體和內(nèi)層蓋板之間用銦絲進行密封，內(nèi)層殼體和內(nèi)層透窗之間用銦絲進行 密封；外層殼體和外層蓋板之間用銦絲進行密封，外層殼體和外層透窗之間用銦絲進行密 封，該系統(tǒng)內(nèi)所有接縫處均可用銦絲進行密封，以確保其保溫性能。外層透窗和外層蓋板通過螺紋連接固定設置于外層殼體兩側(cè)，內(nèi)層透窗和內(nèi)層蓋 板通過螺紋連接固定設置于內(nèi)層殼體兩側(cè)；照明裝置通過螺紋連接固定于內(nèi)層保溫裝置內(nèi)。
外層殼體的螺紋連接用螺釘于外層殼體內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙烯 隔熱密封圈；內(nèi)層殼體的螺紋連接用螺釘于內(nèi)層殼體內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙 烯隔熱密封圈；照明裝置靠近內(nèi)層殼體一側(cè)設置有螺紋孔，螺釘通過內(nèi)層殼體和螺紋孔將 照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，螺釘靠近螺紋孔一側(cè)設置有線接觸絕熱機構(gòu)，螺釘靠近 內(nèi)層殼體兩側(cè)設均置有聚四氟乙烯隔熱密封圈。內(nèi)層蓋板和外層蓋板可直接選用密封插頭。本發(fā)明的優(yōu)點在于該照明系統(tǒng)將照明裝置設置于采用聚氨脂發(fā)泡材料填充形成的雙層絕熱保溫結(jié) 構(gòu)內(nèi)部，有效地解決照明裝置的耐低溫問題，拓展了照明裝置的使用環(huán)境溫度，可于溫度 為-190 _170°C的極端低溫高壓環(huán)境下正常工作。


圖1為本發(fā)明照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為螺紋連接處具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳述該應用于液體低溫環(huán)境中的照明系統(tǒng)，包括由LED發(fā)光二極管11和外圍電路電子 元器件15組成的照明裝置，照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，內(nèi)層保溫裝置包括內(nèi)層透窗 5、內(nèi)層殼體9和內(nèi)層蓋板12，內(nèi)層透窗5和內(nèi)層蓋板12固定設置于內(nèi)層殼體9兩側(cè)，內(nèi)層 透窗5設置于靠近LED發(fā)光二極管11 一側(cè)，內(nèi)層蓋板12設置于靠近外圍電路電子元器件 15—側(cè)；內(nèi)層蓋板12上設置有外圍電路電子元器件15傳輸線用的內(nèi)層出線孔。根據(jù)不同工作條件，可在內(nèi)層保溫裝置外增設外層保溫裝置；內(nèi)層保溫裝置固定 于外層保溫裝置中，外層保溫裝置包括外層透窗1、外層殼體4和外層蓋板13，外層透窗1 和外層蓋板13固定設置于外層殼體4兩側(cè)，外層透窗1設置于靠近內(nèi)層透窗5—側(cè)，外層 蓋板13設置于靠近內(nèi)層蓋板12 —側(cè)；外層蓋板13上設置有外圍電路電子元器件15傳輸 線用的外層出線孔。外層蓋板13和內(nèi)層蓋板12采用間隙配合，同時為了增大傳導熱阻，將 內(nèi)層蓋板加工成“瓶頸”結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件最小壁厚處為1mm。外層透窗1和外層蓋板13通過螺紋連接固定設置于外層殼體4兩側(cè)，外層殼體4 的螺紋連接用螺釘3于外層殼體4內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙烯隔熱密封圈10 ； 內(nèi)層透窗5和內(nèi)層蓋板12通過螺紋連接固定設置于內(nèi)層殼體9兩側(cè)，內(nèi)層殼體9的螺紋連 接用螺釘3于內(nèi)層殼體9內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙烯隔熱密封圈10。內(nèi)層保溫裝置與照明裝置之間形成的腔體2填充聚氨脂或抽真空。內(nèi)層保溫裝置 與外層保溫裝置之間形成的腔體8填充聚氨脂。由于照明裝置工作于低溫液氧壓力罐中，其結(jié)構(gòu)材料的使用有許多特殊要求。主 要考慮以下三個方面性能結(jié)構(gòu)材料與低溫液氧介質(zhì)的相容性、結(jié)構(gòu)材料耐低溫性能和結(jié) 構(gòu)材料導熱性能。綜合上述結(jié)構(gòu)材料的三個性能指標后，在隔熱保溫結(jié)構(gòu)設計中，選用在低 溫環(huán)境下性能比較好的奧氏體不銹鋼作為結(jié)構(gòu)的主體材料，其具有比熱容大、熱導率小的性能指標，選用非金屬材料聚四氟乙烯作為隔熱材料；內(nèi)部核心區(qū)域結(jié)構(gòu)材料采用鋁合金， 其具有比熱容小，導熱性能好的特點，能迅速將電加熱膜產(chǎn)生的熱傳到內(nèi)部LED發(fā)光二極 管和外圍電路電子元器件組成的照明系統(tǒng)核心部件上。照明裝置通過螺紋連接固定于內(nèi)層保溫裝置內(nèi)，照明裝置靠近內(nèi)層殼體9 一側(cè)設 置有螺紋孔，螺釘3通過內(nèi)層殼體9和螺紋孔將照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，螺釘3靠 近螺紋孔一側(cè)設置有線接觸絕熱機構(gòu)6，螺釘3靠近內(nèi)層殼體9兩側(cè)設均置有聚四氟乙烯隔 熱密封圈10。在結(jié)構(gòu)設計中采用絕熱效果相對較好的非金屬材料聚四氟乙烯作為隔熱密封 圈，并將支撐結(jié)構(gòu)設計成線接觸形式，以最大限度地增大照明系統(tǒng)和內(nèi)層殼體9間的接觸 熱阻，最大限度地減小由于熱傳導造成的熱量損失。照明裝置主要指標如下，照明范圍98° X75.5。(2 ω = 116° );照明距離7m ； 工作溫度-196°C +60°C ；環(huán)境最大壓力0. 6Mpa ；功耗5W ；外形尺寸Φ 120X 100mm。內(nèi)層透窗和外層透窗的玻璃采用理化性能最為穩(wěn)定的光學石英玻璃作為窗口玻 璃材料。其中，內(nèi)層保溫裝置與照明裝置之間形成的腔體填充聚氨脂或抽真空，抽真空效果 較佳，內(nèi)層保溫裝置與外層保溫裝置之間形成的腔體填充聚氨脂。內(nèi)層殼體9和內(nèi)層蓋板之間、內(nèi)層殼體9和內(nèi)層透窗之間、外層殼體和外層蓋板之 間用銦絲進行密封、外層殼體和外層透窗之間均用銦絲進行密封，克服了傳統(tǒng)的橡膠密封 在低溫下的老化失效問題。照明系統(tǒng)產(chǎn)品與絕熱保溫有關的裝配關系和實現(xiàn)步驟如下1)將由LED發(fā)光二極管11和外圍電路電子元器件15組成的照明系統(tǒng)核心部件安 裝于內(nèi)層殼體9內(nèi)部，其連接方式為螺釘通過聚四氟乙烯隔熱密封圈10連接，聚四氟乙烯 隔熱密封圈10的作用是增大熱傳導熱阻和對聚胺脂發(fā)泡材料進行密封；2)對內(nèi)層保溫層 進行聚胺脂發(fā)泡處理，聚胺脂發(fā)泡工藝為成熟公開工藝技術；3)裝配內(nèi)層殼體9和內(nèi)層蓋 板12，安裝配合面處采用銦絲進行密封，要求配合面粗糙度優(yōu)于3.2 ;4)將由內(nèi)層殼體9和 內(nèi)層蓋板12裝配形成的內(nèi)層保溫結(jié)構(gòu)安裝于外層殼體4內(nèi)部，外層殼體4和內(nèi)層殼體9由 聚四氟乙烯隔熱密封圈7進行隔熱設計，聚四氟乙烯隔熱密封圈7在隔熱的同時起到對聚 胺脂發(fā)泡劑進行密封的作用，所以在裝配時必須采用專用輔助工裝使內(nèi)層殼體9通過聚四 氟乙烯隔熱密封圈7和外層殼體4完全壓緊，且使聚四氟乙烯隔熱密封圈7拉緊后產(chǎn)生一 定的壓縮量來保證良好的密封效果，裝配專用工裝的使用如圖1所示；5)對由外層殼體4、 聚四氟乙烯隔熱密封圈7和內(nèi)層殼體9組成的外層保溫裝置進行聚胺脂發(fā)泡處理；6)裝配 外層殼體4和外層蓋板13，安裝配合面處采用銦絲進行密封，要求配合面粗糙度優(yōu)于3. 2 ； 7)安裝內(nèi)層透窗5，內(nèi)層透窗5和內(nèi)層殼體9配合端面處用銦絲密封，然后用壓板壓緊內(nèi)層 透窗5 ;8)安裝外層透窗1，外層透窗1和外層殼體4配合端面處用銦絲密封，然后用壓板 壓緊外層透窗1。經(jīng)測試，該照明系統(tǒng)使用效果可從其經(jīng)歷的低溫環(huán)境試驗數(shù)據(jù)來說明，低溫環(huán)境 試驗條件為環(huán)境溫度-175°C士 10°C降溫速率從室溫降到-175士 10°C時間不超過1. 5小時升溫速率從-175士 10°C升到室溫時間不小于1小時該照明系 統(tǒng)工作于溫度為-190 -170°C的低溫液氧壓力罐內(nèi)部，滿足壓力罐的內(nèi)部環(huán)境為極端 低溫、高壓環(huán)境(最高壓力0.6MPa)的要求，工作正常。
權利要求
一種應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，包括由LED發(fā)光二極管和外圍電路電子元器件組成的照明裝置，其特征在于所述照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，內(nèi)層保溫裝置包括內(nèi)層透窗、內(nèi)層殼體和內(nèi)層蓋板，內(nèi)層透窗和內(nèi)層蓋板固定設置于內(nèi)層殼體兩側(cè)，內(nèi)層透窗設置于靠近LED發(fā)光二極管一側(cè)，內(nèi)層蓋板設置于靠近外圍電路電子元器件一側(cè)；所述內(nèi)層蓋板上設置有外圍電路電子元器件傳輸線用的內(nèi)層出線孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)層保溫 裝置固定于外層保溫裝置中，外層保溫裝置包括外層透窗、外層殼體和外層蓋板，外層透窗 和外層蓋板固定設置于外層殼體兩側(cè)，外層透窗設置于靠近內(nèi)層透窗一側(cè)，外層蓋板設置 于靠近內(nèi)層蓋板一側(cè)；所述外層蓋板上設置有外圍電路電子元器件傳輸線用的外層出線 孔。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)層 保溫裝置與照明裝置之間形成的腔體填充聚氨脂或抽真空。
4.根據(jù)權利要求3所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)層保溫 裝置與外層保溫裝置之間形成的腔體填充聚氨脂。
5.根據(jù)權利要求4所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)層殼體 和內(nèi)層蓋板之間用銦絲進行密封，內(nèi)層殼體和內(nèi)層透窗之間用銦絲進行密封；所述外層殼 體和外層蓋板之間用銦絲進行密封，外層殼體和外層透窗之間用銦絲進行密封。
6.根據(jù)權利要求5所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述外層透窗 和外層蓋板通過螺紋連接固定設置于外層殼體兩側(cè)，所述內(nèi)層透窗和內(nèi)層蓋板通過螺紋連 接固定設置于內(nèi)層殼體兩側(cè)；所述照明裝置通過螺紋連接固定于內(nèi)層保溫裝置內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求6所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述外層殼體 的螺紋連接用螺釘于外層殼體內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙烯隔熱密封圈；所述內(nèi) 層殼體的螺紋連接用螺釘于內(nèi)層殼體內(nèi)外兩側(cè)接觸部分均設置有聚四氟乙烯隔熱密封圈； 所述照明裝置靠近內(nèi)層殼體一側(cè)設置有螺紋孔，螺釘通過內(nèi)層殼體和螺紋孔將照明裝置固 定于內(nèi)層保溫裝置中，所述螺釘靠近螺紋孔一側(cè)設置有線接觸絕熱機構(gòu)，螺釘靠近內(nèi)層殼 體兩側(cè)設均置有聚四氟乙烯隔熱密封圈。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)層蓋板 是密封插頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應用于低溫液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)，主要解決了現(xiàn)有照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法在低溫高壓液氧環(huán)境中工作的問題。該應用于液氧環(huán)境中的照明系統(tǒng)包括由LED發(fā)光二極管和外圍電路電子元器件組成的照明裝置，照明裝置固定于內(nèi)層保溫裝置中，內(nèi)層保溫裝置包括內(nèi)層透窗、內(nèi)層殼體9和內(nèi)層蓋板，內(nèi)層透窗和內(nèi)層蓋板固定設置于內(nèi)層殼體兩側(cè)，內(nèi)層透窗設置于靠近光學鏡頭一側(cè)，內(nèi)層蓋板設置于靠近圖像傳感器一側(cè)；所述內(nèi)層蓋板上設置有圖像傳感器傳輸線用的內(nèi)層出線孔。
文檔編號F21V31/00GK101858516SQ20101018485
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者馮輝, 張海峰, 曹劍中, 武力, 武登山, 祝青, 董森, 閆阿奇 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所;北京宇航系統(tǒng)工程研究所