低功耗红外线辐射源的制作方法

1.本发明涉及红外线发射技术领域，涉及一种低功耗红外线辐射源。


背景技术：

2.目前红外线光源主要采用直立螺旋的灯源结构，具体为将直径0.5mm的镍铬 丝绕制成体积较大的柱状加热结构，安装时尽可能保证柱状加热结构和反光碗 同轴设置，该设置方式需要镍铬丝同侧出头，而且该布置结构使得加热装置在 单位面积上的红外线能量较弱，同时也不利于反光碗准直，在空气中衰减或者 经气室多次反射后易低于接收器的阈值，从而降低了分辨率和能效比，为达到 接收器的阈值以上，故需要增大发热装置功率，导致电源驱动功率较大，损耗 较大。
3.因此，需要一种低功耗红外线辐射源，它能够在降低电源驱动功率的同时， 保持光源维持原有的红外线发射功率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种低功耗红外线辐射源，它能够在降低电源驱动功 率的同时，保持光源维持原有的红外线发射功率。
5.本发明的低功耗红外线辐射源，包括由线圈缠绕形成的柱状发光源和半球形 的反光碗，所述发光源设置于反光碗的开口侧，所述发光源的轴线与反光碗轴线 相交且垂直。
6.进一步，所述发光源外套有石英管。
7.进一步，所述发光源外表面无绝缘层。
8.进一步，所述反光碗轴线与发光源轴向中心处相交。
9.进一步，还包括反射座，所述反射座具有一端开口的柱状内腔，所述反射座 的底部呈与其内腔同轴设置的半球形结构以形成反光碗，所述发光源安装于反射 座内腔中。
10.进一步，还包括安装于反射座内腔底部的支架，所述支架轴向远离反射座内 腔底部一端为安装端，所述安装端具有近似平行于反射座内腔轴线且相对设置的 两块安装板，所述发光源安装于两块安装板之间，所述发光源轴向两端分别为进 线端和出线端，所述进线端和出线端分别安装于两块安装板上。
11.进一步，所述反射座开口端密封盖有透明的镜片。
12.进一步，所述支架包括沿发光源轴向方向对称设置的左部支架和右部支架， 所述左部支架和左部支架在其安装端处相互远离形成用于安装发光源的扩口结 构。
13.进一步，所述反射座底部开设有安装孔，所述安装孔内密封内套有安装环， 所述左部支架和右部支架的尾部穿过安装环，所述安装环内填充有填充物，所述 填充物密封于安装环和支架之间，并对左部支架和右部支架形成支撑固定。
14.进一步，所述石英管轴向两端分别连接有安装件，两个所述安装件分别连接 于左部支架和右部支架内侧。
15.本发明的有益效果：
16.本发明中通过螺旋密绕的方式形成柱状线圈，这样能够在更低的驱动功率下 保持与现有设备相同水平的红外光线能量，平置的发光源配合半球形的反光碗结 构能够更好地准直光束，使得单位面积红外线辐射更为集中，可视为缩小了发光 光源的体积，光源发射效果更接近理想点光源，能够降低功耗的同时提高红外线 的发射功率。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
18.图1为本发明结构示意图；
19.图2为局部结构示意图；
具体实施方式
20.如图所示：本实施例低功耗红外线辐射源，包括由线圈缠绕形成的柱状发光 源1和半球形的反光碗2，所述发光源设置于反光碗的开口侧，所述发光源1的 轴线与反光碗轴线相交且垂直。
21.此处反光碗的轴线指的是垂直于反光碗圆形端面对应的轴线；
22.红外气体分析仪器基本工作原理是通过电流驱动电阻丝发热，发出包含特征 吸收峰工作点的宽红外光谱，红外线发射波段为2～10微米，在高效能反光碗的 辅助下将发出的红外光准直通过气室中的待测气体后被探测器检测，根据参比边 和测量边的能量差产生与气体浓度成线性关系的电流，经过处理后得到测量结 果，
23.结合图1所示，发光源1采用直径0.15mm的铁铬铝加热丝，通过螺旋密绕 的方式形成柱状线圈，这样能够在更低的驱动功率下保持与现有设备相同水平的 红外光线能量，平置的发光源配合半球形的反光碗结构能够更好地准直光束，使 得单位面积红外线辐射更为集中，可视为缩小了发光光源的体积，光源发射效果 更接近理想点光源，能够降低功耗的同时提高红外线的发射功率。
24.本实施例中，所述发光源1外套有石英管3。石英管可转换光谱能量波段， 可增加在工作特征吸收峰点的能量强度，实验数据证明，同等工作条件下，增加 石英管后，光源的信号强度增强了50％以上。
25.本实施例中，所述发光源1外表面无绝缘层。现有的发光源的加热材料需要 设置绝缘层，导致工作电压较高，光源外壳发热严重，红外线发射功率能耗比偏 低；本发明中发光源配合石英管无需设置绝缘层，利于降低工作电压，进而改善 光源外壳发热现象，降低红外线发射功率能耗。
26.本实施例中，所述反光碗轴线与发光源1轴向中心处相交。结合图1所示， 反光碗的轴线为竖直轴线，发光源的轴线为水平轴线，发光源位于反光碗轴线左 右两侧的尺寸一致，利于光线均匀分布，提高准直光束的效果。
27.本实施例中，还包括反射座4，所述反射座具有一端开口的柱状内腔，所述 反射座的底部呈与其内腔同轴设置的半球形结构以形成反光碗，所述发光源安装 于反射座内腔中。结合图1所示，反射座的上端开口，反光碗位于反射座的底部， 使得光线经过反光碗反射后从反射座的开口端射出。
28.本实施例中，还包括安装于反射座内腔底部的支架5，所述支架轴向远离反 射座内腔底部一端为安装端，所述安装端具有近似平行于反射座内腔轴线且相对 设置的两块安装板5c，所述发光源安装于两块安装板之间，所述发光源轴向两端 分别为进线端和出线端，所述进线端和出线端分别安装于两块安装板上。近似平 行的含义为安装板与反射座内腔轴线平行且允许具有安装误差；结合图1所示， 支架的尾部用于与反射座连接，支架的头部用于安装发光源，现有的发光源由于 是与反光碗同轴设置结构，故发光源的进线端和出线端均位于尾部位置，这导致 发光源的加热丝布线较为复杂，本实施例中，由于发光源的布置形式的改变，故 发光源的进线端和出线端可设置于发光源的轴向两端，进线端和出线端可分别与 安装板焊接。
29.本实施例中，所述反射座开口端密封盖有透明的镜片6。透明镜片可粘结在 反射座的开口端处使得反射座内腔密封，可提高发光源的使用寿命，镜片优选红 外线透光率90％以上。
30.本实施例中，所述支架包括沿发光源轴向方向对称设置的左部支架5a和右 部支架5b，所述左部支架5a和左部支架5a在其安装端处相互远离形成用于安装 发光源的扩口结构。结合图1所示，左部支架5a和右部支架5b为非接触状态， 二者整体构成了大致y形结构，左部支架5a和左部支架5a的头部位置即为安装 板5c，通过该结构便于发光源的安装。
31.本实施例中，所述反射座底部开设有安装孔7，所述安装孔内密封内套有安 装环8，所述左部支架5a和右部支架5b的尾部穿过安装环8，所述安装环8内 填充有填充物9，所述填充物密封于安装环和支架之间，并对左部支架5a和右部 支架5b形成支撑固定。结合图1至图2所示，填充物可以采用物理填充压紧式 的方式形成密封和支撑结构，本实施例中，填充物通常为玻璃粉末，填充物通过 高温与安装环烧结一体，使得填充物密封于安装环和支架之间，同时填充物也作 为支撑结构用于稳定和支撑支架，此时支架、填充物以及安装环形成一体，安装 环8外径与安装孔内径适配，安装环用胶粘接在安装孔内，填充物和安装环采用 绝缘材料，反射座的尾部位置固定连接有电路板10，左部支架5a和右部支架5b 穿出反射座后与电路板电连接，其中发光源的进线端和出线端可与左部支架5a 和右部支架5b形成电连接；
32.本实施例中，所述石英管轴向两端分别连接有安装件11，两个所述安装件分 别连接于左部支架5a和右部支架5b内侧。结合图1所示，安装件为安装梁结构， 安装梁插接在相应的支架上，当然，安装件也可以采用其他的结构形式，具体不 在赘述。
33.本实施例中将传统结构与本实施例的结构的光功率进行比较；
34.传统结构为发光源和反光碗同轴设置结构，且发光源的加热材料上设置绝缘 层；其中样品1和样品2采用传统结构，样品3和样品4采用本实施例对应的结 构，各个样品中发光源的加热材料、反射座的腔体尺寸相同，且电阻值大致相同； 不同之处在于传统结构中与本实施例中的发光源的布置形式不同，传统结构中反 射碗为弧面结构，并非半球形结构；通过不同的电压测试对应样品的反射功率；
35.光功率测试表
[0036][0037]
从测试结果看，本实施例的结构反射红外光功率在同等电压下优于传统结 构；目前，传统结构工作电压为9.5v对应的发反射功率大致等于新结构工作电 压5.6v时对应的反射功率，能够降低功耗的同时提高红外线的发射功率。
[0038]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以 对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和 范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。