Світловий прилад (прожектор) дальньої дії спостереження

1. Світловий прилад (прожектор) дальньої дії спостереження, у якому випромінюючим елементом є світлодіоди з різними кольорами випромінювання, який відрізняється тим, що довжини хвиль 3 зового періоду, коли в повітрі різко збільшується його вміст. Ділянки особливої прозорості для інфрачервоного випромінювання, так звані "вікна прозорості", розподіляються в такий спосіб: 0,95-1,05мкм; 1,2-1,3мкм; 1,5-1,8мкм; 2,1-2,4мкм; 3,3-4,2мкм; 4,5-5,1мкм; 8-13мкм. Викладена вище інформація дає можливість надати наступні рекомендації щодо використання особливостей проходження випромінювання крізь атмосферу при розробці світлосигнальних пристроїв з метою збільшення відстані спостереження світлових сигналів: 1. Атмосфера неоднорідна для проходження світла з різними довжинами хвиль, тому збільшення потужності джерела світла з широким спектром випромінювання (лампи розжарювання) не призводить до пропорційного збільшення відстані спостереження, тому що більшість світлової енергії поглинається атмосферою. [3] 2. Для збільшення дальності спостереження необхідно використовувати ті довжини хвиль, які найменше поглинаються атмосферою, тобто, розробляти такі світлосигнальні пристрої, довжина хвиль випромінювання яких співпадала б з "вікнами прозорості" атмосфери. 3. За інших рівних умов при прозорій атмосфері або при серпанку чи тумані 14 випромінювання проходить через атмосферу значно краще видимого, даючи значний виграш у дальності проникнення. Це пояснюється тим, що за законом Релея при малому розмірі часток, що замутнюють атмосферу, розсіювання зменшується пропорційно четвертому ступеню довжини хвилі падаючого випромінювання. Тому, в деяких випадках можна одержати майже 20-ти кратне збільшення дальності дії порівняно з видимим світлом. На підставі викладеного можна орієнтовно робити висновок щодо ефективності використання ІЧвипромінювання з різними довжинами хвиль у тих або інших атмосферних умовах [1,2]. 4. Для розробки світлосигнальних пристроїв, які б максимально використовували "вікна прозорості" атмосфери, тому традиційні джерела світла з широким спектром випромінювання непридатні, необхідно використовувати джерела світла з вузьким спектром випромінювання, який повинен повністю співпадати з відповідним "вікном прозорості" атмосфери. Такими джерелами світла можуть бути високоефективні світлодіоди. За останнє десятиріччя відбувся якісний стрибок у поліпшенні параметрів кристалів і гетероструктур, застосовуваних у світлодіодах. З'явились кристали нового покоління з гетероструктурами на основі GaN і твердих розчинів InGaN, AlGaN, які забезпечують створення ефективних світлодіодів зеленого, блакитного і фіолетового свічення; на основі GaP і твердих розчинів AlInGaP, які забезпечують створення ефективних світлодіодів червоного, оранжевого і жовто-зеленого свічення [4, 5, 6]. Випро 41377 4 мінювання світлодіодів близьке до монохроматичного, є широкий набір світлодіодів різних кольорів, що дозволяє використовувати їх у різних пристроях без вживання світлофільтрів, і одержувати будь-який колір випромінювання завдяки поєднанню різних світло діодів. 5. Оскільки більшість літаків та морських суден оснащено приладами нічного бачення, необхідно, крім випромінювачів видимого діапазону, використовувати світлодіоди ІЧ-випромінювання, яке невидиме для ока, але з використанням приладів нічного бачення значно збільшується відстань спостереження світлових сигналів, особливо за поганих погодних умов (в тумані, задимленні та дощі). 6. На сьогодні найбільш поширеними джерелами світла є лампи розжарювання з світловіддачею 8-17лм/Вт (ККД - 1,1-1,25%) і терміном служби ≈1000 годин. Трохи краща характеристика газорозрядних ламп, світловіддача яких у 3-6 разів вища, ніж у ламп розжарювання, термін служби у 8-10 разів довший, але ККД знаходиться на рівні 10-12%. При розгляді технічних характеристик світлодіодів видно, що світловіддача сучасних світлодіодів дорівнює: червоні дають 50-60лм/Вт, світловидатність жовто-оранжевих перевищує 100лм/Вт, в синьо - зеленій частині спектру вдалося досягти світловидатності 60-80лм/Вт. Термін служби через відсутність нитки розжарювання та нетеплову природу випромінювання перевищує 100 тисяч годин (лампа накалювання має 1тис. годин), а ККД у світлодіодах до 90% - це світло, 10% - тепло (лампа розжарювання до 10% - світло, 90% - виділення тепла) [7]. Висновки 1. При використанні у світлосигнальних приладах широкосмугових випромінювачів, таких як лампи розжарювання, проблема збільшення відстані спостереження світлових сигналів вирішувалась за рахунок збільшення потужності випромінювача. Цього можливо досягти завдяки підвищенню температури випромінюючого тіла нитки розжарювання або електричної дуги та збільшенням площі випромінюючого тіла. Але обидва напрямки мають свої недоліки - підвищення температури призводить до поступового зміщення максимуму спектру випромінювача у фіолетову і ультрафіолетову частину спектру, а збільшення площі випромінюючого тіла призводить до ефекту аберації світлового потоку. Крім того, підвищення потужності удвічі дозволяє збільшити відстань спостереження світлових сигналів тільки на 10-20%, тому що основна частина світлової енергії поглинається атмосферою. 2. Використання світлодіодних квазімонохроматичних випромінювачів, адаптованих до вікон прозорості атмосфери, дозволить значно збільшити відстань, на якій спостерігається світловий сигнал. Використання інфрачервоних світлодіодів та вікон прозорості в інфрачервоній частині спектру, особливо широких та прозорих, разом з приладами нічного бачення дозволить спостерігати сигнали на таких відстанях та за таких погодних умов, за яких у видимому діапазоні спектру ці сигнали 5 41377 спостерігати неможливо. При цьому електрична потужність випромінювача не тільки не збільшиться, а навіть зменшиться. Література: 1. Гарковенко А.С., Зубарев В.В., Ленков СВ., Лукомский Д.В., Мокрицкий В.Л. Новые лазеры методы, средства и технологии. - Одесса. - Астропринт. - 2002. - С.280. 2. Лісовенко Д.В. Багатофункціональна мобільна енергоефективна світлосигнальна система на базі світлодіодного випромінювання // Збірник Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. К.: - 2005. №1 - С.102-106. 3. Трембач В.В. Световые приборы. -М.: Высшая школа, 1972. - 375 с. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 4. Юнович А.Э. Светодиоды как основа освещения будущего // Светотехника. - 2003. - №3. С.2-6. 5. Сукач Г.А., Смертенко П.С, Олексенко П.Ф., и др. Оптика сверхярких светодиодов // Светодиоды и лазеры. - 2002. - №1-2. - С.40-45. 6. Юнович А.Э., Исследования и разработка полупроводниковых светодиодов для светотехники будущего. V Межд. Светотехническая Конференция, С- Петербург. - 2003. - С.10. 7. Коган Лев, Рассохин Игорь. Полупроводниковые инфракрасные осветительные модули направленного действия // Электронные компоненты. - 2001. - №3. - С.25-26. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601