专利名称：应用于液氧环境中的照明系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明系统，具体涉及一种可在液氧环境或液氮环境中正常工 作的照明系统，该系统可正常工作的温度范围为-196°C +60°C，最大工作压力为0. 6Mpa。
背景技术：
现有LED照明装置标称的最低温度最低为-40°C，其正常使用的最低极限温度一 般在-60 -50°C，受限于此温度的主要原因是LED和电子元器件的最低使用温度要求，低 于此温度后电子元器件的故障概率将大大提高，导致照明系统无法正常工作。目前技术条件下，LED发光二极管和外围电路电子元器件的使用温度无法产生质 变以适应低温环境，而市场上也无相应配套的任何保温装置以达到低温环境工作的目的。而液氧为浅蓝色液体，并具有强顺磁性，通常气压101. 325kPa下密度1. 141g/cm3, 凝固点-222. 65°C，沸点为-182. 96°C。由于它的低温特性，液氧会使其接触的物质变得非 常脆，现有照明系统除无法满足该环境的温度要求外，在产生震动时，也将直接导致照明系 统结构的损坏。
实用新型内容本实用新型提供一种应用于低温液氧环境中的照明系统，主要解决了现有照明系 统结构无法在低温高压液氧环境中工作的问题。本实用新型的技术解决方案如下该应用于液氧环境中的照明系统包括由LED发光二极管和外围电路电子元器件 组成的照明装置，照明装置固定于内层保温装置中，内层保温装置包括内层透窗、内层壳体 9和内层盖板，内层透窗和内层盖板固定设置于内层壳体两侧，内层透窗设置于靠近光学镜 头一侧，内层盖板设置于靠近图像传感器一侧；所述内层盖板上设置有图像传感器传输线 用的内层出线孔。根据具体环境要求，若工作环境温度较低及压力较大时，需采用双层保温装置，这 时将内层保温装置固定于外层保温装置中，外层保温装置包括外层透窗、外层壳体和外层 盖板，外层透窗和外层盖板固定设置于外层壳体两侧，外层透窗设置于靠近内层透窗一侧， 外层盖板设置于靠近内层盖板一侧；所述外层盖板上设置有图像传感器传输线用的外层出 线孔。内层保温装置与照明装置之间形成的腔体填充聚氨脂或抽真空。内层保温装置与 外层保温装置之间形成的腔体填充聚氨脂。内层壳体和内层盖板之间用铟丝进行密封，内层壳体和内层透窗之间用铟丝进行 密封；外层壳体和外层盖板之间用铟丝进行密封，外层壳体和外层透窗之间用铟丝进行密 封，该系统内所有接缝处均可用铟丝进行密封，以确保其保温性能。外层透窗和外层盖板通过螺纹连接固定设置于外层壳体两侧，内层透窗和内层盖 板通过螺纹连接固定设置于内层壳体两侧；照明装置通过螺纹连接固定于内层保温装置内。外层壳体的螺纹连接用螺钉于外层壳体内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙烯 隔热密封圈；内层壳体的螺纹连接用螺钉于内层壳体内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙 烯隔热密封圈；照明装置靠近内层壳体一侧设置有螺纹孔，螺钉通过内层壳体和螺纹孔将 照明装置固定于内层保温装置中，螺钉靠近螺纹孔一侧设置有线接触绝热机构，螺钉靠近 内层壳体两侧设均置有聚四氟乙烯隔热密封圈。内层盖板和外层盖板可直接选用密封插头。本实用新型的优点在于该照明系统将照明装置设置于采用聚氨脂发泡材料填充形成的双层绝热保温结 构内部，有效地解决照明装置的耐低温问题，拓展了照明装置的使用环境温度，可于温度 为-190 _170°C的极端低温高压环境下正常工作。
图1为本实用新型照明系统结构示意图；图2为螺纹连接处具体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详述该应用于液体低温环境中的照明系统，包括由LED发光二极管11和外围电路电子 元器件15组成的照明装置，照明装置固定于内层保温装置中，内层保温装置包括内层透窗 5、内层壳体9和内层盖板12，内层透窗5和内层盖板12固定设置于内层壳体9两侧，内层 透窗5设置于靠近LED发光二极管11 一侧，内层盖板12设置于靠近外围电路电子元器件 15—侧；内层盖板12上设置有外围电路电子元器件15传输线用的内层出线孔。根据不同工作条件，可在内层保温装置外增设外层保温装置；内层保温装置固定 于外层保温装置中，外层保温装置包括外层透窗1、外层壳体4和外层盖板13，外层透窗1 和外层盖板13固定设置于外层壳体4两侧，外层透窗1设置于靠近内层透窗5—侧，外层 盖板13设置于靠近内层盖板12 —侧；外层盖板13上设置有外围电路电子元器件15传输 线用的外层出线孔。外层盖板13和内层盖板12采用间隙配合，同时为了增大传导热阻，将 内层盖板加工成“瓶颈”结构，结构件最小壁厚处为1mm。外层透窗1和外层盖板13通过螺纹连接固定设置于外层壳体4两侧，外层壳体4 的螺纹连接用螺钉3于外层壳体4内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙烯隔热密封圈10 ； 内层透窗5和内层盖板12通过螺纹连接固定设置于内层壳体9两侧，内层壳体9的螺纹连 接用螺钉3于内层壳体9内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙烯隔热密封圈10。内层保温装置与照明装置之间形成的腔体2填充聚氨脂或抽真空。内层保温装置 与外层保温装置之间形成的腔体8填充聚氨脂。由于照明装置工作于低温液氧压力罐中，其结构材料的使用有许多特殊要求。主 要考虑以下三个方面性能结构材料与低温液氧介质的相容性、结构材料耐低温性能和结 构材料导热性能。综合上述结构材料的三个性能指标后，在隔热保温结构设计中，选用在低 温环境下性能比较好的奥氏体不锈钢作为结构的主体材料，其具有比热容大、热导率小的性能指标，选用非金属材料聚四氟乙烯作为隔热材料；内部核心区域结构材料采用铝合金， 其具有比热容小，导热性能好的特点，能迅速将电加热膜产生的热传到内部LED发光二极 管和外围电路电子元器件组成的照明系统核心部件上。照明装置通过螺纹连接固定于内层保温装置内，照明装置靠近内层壳体9 一侧设 置有螺纹孔，螺钉3通过内层壳体9和螺纹孔将照明装置固定于内层保温装置中，螺钉3靠 近螺纹孔一侧设置有线接触绝热机构6，螺钉3靠近内层壳体9两侧设均置有聚四氟乙烯隔 热密封圈10。在结构设计中采用绝热效果相对较好的非金属材料聚四氟乙烯作为隔热密封 圈，并将支撑结构设计成线接触形式，以最大限度地增大照明系统和内层壳体9间的接触 热阻，最大限度地减小由于热传导造成的热量损失。照明装置主要指标如下，照明范围98° X75.5。(2 ω = 116° );照明距离7m ； 工作温度-196°C +60°C ；环境最大压力0. 6Mpa ；功耗5W ；外形尺寸Φ 120X 100mm。内层透窗和外层透窗的玻璃采用理化性能最为稳定的光学石英玻璃作为窗口玻 璃材料。其中，内层保温装置与照明装置之间形成的腔体填充聚氨脂或抽真空，抽真空效果 较佳，内层保温装置与外层保温装置之间形成的腔体填充聚氨脂。内层壳体9和内层盖板之间、内层壳体9和内层透窗之间、外层壳体和外层盖板之 间用铟丝进行密封、外层壳体和外层透窗之间均用铟丝进行密封，克服了传统的橡胶密封 在低温下的老化失效问题。照明系统产品与绝热保温有关的装配关系和实现步骤如下1)将由LED发光二极管11和外围电路电子元器件15组成的照明系统核心部件安 装于内层壳体9内部，其连接方式为螺钉通过聚四氟乙烯隔热密封圈10连接，聚四氟乙烯 隔热密封圈10的作用是增大热传导热阻和对聚胺脂发泡材料进行密封；2)对内层保温层 进行聚胺脂发泡处理，聚胺脂发泡工艺为成熟公开工艺技术；3)装配内层壳体9和内层盖 板12，安装配合面处采用铟丝进行密封，要求配合面粗糙度优于3.2 ;4)将由内层壳体9和 内层盖板12装配形成的内层保温结构安装于外层壳体4内部，外层壳体4和内层壳体9由 聚四氟乙烯隔热密封圈7进行隔热设计，聚四氟乙烯隔热密封圈7在隔热的同时起到对聚 胺脂发泡剂进行密封的作用，所以在装配时必须采用专用辅助工装使内层壳体9通过聚四 氟乙烯隔热密封圈7和外层壳体4完全压紧，且使聚四氟乙烯隔热密封圈7拉紧后产生一 定的压缩量来保证良好的密封效果，装配专用工装的使用如图1所示；5)对由外层壳体4、 聚四氟乙烯隔热密封圈7和内层壳体9组成的外层保温装置进行聚胺脂发泡处理；6)装配 外层壳体4和外层盖板13，安装配合面处采用铟丝进行密封，要求配合面粗糙度优于3. 2 ； 7)安装内层透窗5，内层透窗5和内层壳体9配合端面处用铟丝密封，然后用压板压紧内层 透窗5 ;8)安装外层透窗1，外层透窗1和外层壳体4配合端面处用铟丝密封，然后用压板 压紧外层透窗1。经测试，该照明系统使用效果可从其经历的低温环境试验数据来说明，低温环境 试验条件为环境温度-l75°C士 10°C降温速率从室温降到-175士 10°C时间不超过1. 5小时升温速率从-175士 10°C升到室温时间不小于1小时该照明系统工作于温度为-190 -170°C的低温液氧压力罐内部，满足压力罐的内部环境为极端低温、高压环境(最高压力0.6MPa)的要求，工作正常。
权利要求一种应用于液氧环境中的照明系统，包括由LED发光二极管和外围电路电子元器件组成的照明装置，其特征在于所述照明装置固定于内层保温装置中，内层保温装置包括内层透窗、内层壳体和内层盖板，内层透窗和内层盖板固定设置于内层壳体两侧，内层透窗设置于靠近LED发光二极管一侧，内层盖板设置于靠近外围电路电子元器件一侧；所述内层盖板上设置有外围电路电子元器件传输线用的内层出线孔。
2.根据权利要求1所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述内层保温 装置固定于外层保温装置中，外层保温装置包括外层透窗、外层壳体和外层盖板，外层透窗 和外层盖板固定设置于外层壳体两侧，外层透窗设置于靠近内层透窗一侧，外层盖板设置 于靠近内层盖板一侧；所述外层盖板上设置有外围电路电子元器件传输线用的外层出线 孔。
3.根据权利要求1或2所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述内层 保温装置与照明装置之间形成的腔体填充聚氨脂或抽真空。
4.根据权利要求3所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述内层保温 装置与外层保温装置之间形成的腔体填充聚氨脂。
5.根据权利要求4所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述内层壳体 和内层盖板之间用铟丝进行密封，内层壳体和内层透窗之间用铟丝进行密封；所述外层壳 体和外层盖板之间用铟丝进行密封，外层壳体和外层透窗之间用铟丝进行密封。
6.根据权利要求5所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述外层透窗 和外层盖板通过螺纹连接固定设置于外层壳体两侧，所述内层透窗和内层盖板通过螺纹连 接固定设置于内层壳体两侧；所述照明装置通过螺纹连接固定于内层保温装置内。
7.根据权利要求6所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述外层壳体 的螺纹连接用螺钉于外层壳体内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙烯隔热密封圈；所述内 层壳体的螺纹连接用螺钉于内层壳体内外两侧接触部分均设置有聚四氟乙烯隔热密封圈； 所述照明装置靠近内层壳体一侧设置有螺纹孔，螺钉通过内层壳体和螺纹孔将照明装置固 定于内层保温装置中，所述螺钉靠近螺纹孔一侧设置有线接触绝热机构，螺钉靠近内层壳 体两侧设均置有聚四氟乙烯隔热密封圈。
8.根据权利要求7所述的应用于液氧环境中的照明系统，其特征在于所述内层盖板 是密封插头。
专利摘要本实用新型提供一种应用于低温液氧环境中的照明系统，主要解决了现有照明系统结构无法在低温高压液氧环境中工作的问题。该应用于液氧环境中的照明系统包括由LED发光二极管和外围电路电子元器件组成的照明装置，照明装置固定于内层保温装置中，内层保温装置包括内层透窗、内层壳体9和内层盖板，内层透窗和内层盖板固定设置于内层壳体两侧，内层透窗设置于靠近光学镜头一侧，内层盖板设置于靠近图像传感器一侧；所述内层盖板上设置有图像传感器传输线用的内层出线孔。
文档编号F21V31/00GK201680208SQ20102020584
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者冯辉, 张海峰, 曹剑中, 武力, 武登山, 祝青, 董森, 闫阿奇 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所;北京宇航系统工程研究所