[发明专利]一种耐高温大动态调节范围的电动光阑

说明书

本发明公开了一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，包括光阑底板、光阑顶板，光阑底板的滑槽中滑动安装有光阑滑板，光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。本发明采用原创的光阑滑板指数函数曲线形状的切口，可以实现大动态范围调节。本发明部分部件创新的采用耐高温隔热材料（聚酰亚胺材料），有效保护步进电机等核心部件。光阑底板采用散热片式设计，可有效将光阑口传导过来的热量散除。本发明电机采用步进式电机，位置精度较高。

技术领域

本发明涉及光阑领域，具体是一种耐高温大动态调节范围的电动光阑。

背景技术

目前市面上所用的电动光阑多为彩虹光阑，彩虹光阑由电机、涡轮蜗杆及光阑板组成，由于机械结构限制，彩虹光阑调节范围均在3个量级以内。随着基于等色温调节技术的大动态范围可调节辐射定标光源的发展，等色温调节要求最小开口面积比要达到10-5的要求，即需要5个量级的大动态调节范围的电动光阑，然而目前电动光阑的调节范围无法满足使用要求。与此同时，光源设备随着科技的发展及实际需要，功率逐步提升，迫切需要适用于大功率光源的耐高温电动光阑。现有技术光阑存在的问题主要有以下几点：

1.目前市面上的电动光阑均为小动态范围调节，调节范围均在3个量级(约为千倍通光面积比，即最大通光面积与最小通光面积比为1000:1)达不到5个量级的调节范围(十万倍通光面积比，即最大通光面积与最小通光面积比为100000:1)不能满足大动态范围调节的光源的需要。

2.目前现有电动光阑受电机工作温度的限制，安装位置耐受温度较低，根据热量传输计算光阑口温度不应超过100℃，因而无法在大功率温度高的光源中使用。

3.光阑应能够实现自动控制，量化位置指标，提高光阑位置精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，以解决现有技术光阑存在的调节范围小的问题。

一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：包括长边沿X向且呈水平的光阑底板，光阑底板顶部成型有长边沿X向的滑槽，滑槽的槽底位于X向一端设有竖直贯通光阑底板的下通光孔，光阑底板上盖合连接有光阑顶板，光阑顶板对应下通光孔位置设有与下通光孔同轴连通且大小相同的上通光孔，所述光阑底板的滑槽中沿X向滑动安装有光阑滑板，光阑滑板在Y向宽度大于上、下通光孔的直径，光阑滑板的X向一端朝向上、下通光孔之间，且光阑滑板朝向上、下通光孔之间的一端设计为指数函数曲线形状的切口，光阑底板X向另一端外安装有驱动光阑滑板运动的步进电机，光阑滑板由步进电机驱动能够滑动至切口遮盖在上、下通光孔之间。

所述的一种耐高温大动态调节范围的电动光阑，其特征在于：光阑滑板切口形状的指数函数曲线由构成连续曲线一的第一切口曲线、第二切口曲线，以及构成连续曲线二的第三切口曲线、第四切口曲线构成，连续曲线一、连续曲线二关于X轴对称，且连续曲线一中第一切口曲线与连续曲线二中第三切口曲线关于X轴对称，连续曲线一中第二切口曲线与连续曲线二中第四切口曲线关于X轴对称，所述第一切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：

所述第二切口曲线在X-Y坐标系中的函数表达式为：

其中，R为电动光阑上、下通光孔半径，a的值取0～1范围内，即0＜a＜1，当a的取值趋于0值时，曲线一及曲线二沿X方向变短，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变小，这不利于光阑滑板的滑动调节步长的精确调节。当a的取值趋于1值时，曲线一及曲线二沿X方向变长，同等开口面积比的情况下光阑滑板的滑动调节步长变大，这虽然有利于大动态范围的调节，但是光阑滑板的尺寸会变长，在空间安装尺寸受限的实际工程应用中无法安装。光阑滑板的滑动调节步长的精度是由步进电机步距角及丝杆导程决定的。综上，需要依据实际的安装空间及光阑滑板的滑动调节步长的精度合理确定a的取值。通常实际工程应用中取a＝0.75～0.85。