一种色选机用光源聚光装置的制作方法

本发明属于色选机技术领域，特别是涉及一种色选机用光源聚光装置。

背景技术：

目前，led光源已经普遍用于色选机的照明，其价格便宜，寿命高；但现有的色选机使用的led光源多为可见光光源，高于900nm的红外led光源价格都非常昂贵，且波段较窄，无法满足近红外多光谱应用的需求。因此，卤素灯作为一种全光谱的照明光源，其发光效率虽不如led高，但通常功率可以做到几十上百瓦特，且价格便宜，为近红外宽带照明光源的首选。

卤素灯灯丝在电加热的条件下发光，发光角度为360度，而实际色选机照明只需要光源照射到特定的某一大小区域，如果直接采用卤素灯照明，显然光源有效利用率很低，通常不到10％，会导致照明强度不足，通过增加光源功率的方法可以一定程度弥补光源不足的问题，但光源强度增加有限，且增加功率后发热量和功耗都会增加。因此，如何在不增加卤素灯功率的前提下，提高卤素灯光源的照明效率将是一个重要的问题。

cn104676297a“一种聚光性的卤素灯组件”给出了一种凹透镜状的聚光装置，在凹透镜的内部镀有水银镀层，聚光时，将卤素灯安装在凹透镜的焦点位置。由于采用透镜结构，实际尺寸较小，只能对每个卤素灯聚光，而不能对一排卤素灯聚光，另外透镜材料价格昂贵，不宜工业应用。

cn103480586a“一种双红外在线材质分选装置”中给出了一种卤素灯的聚光示意图，采用300～500w的大卤素灯照明，但该专利并未给出具体的结构，且单个卤素灯功率很大，热量容易集中，影响分选箱内部散热。

从以上分析可知，卤素灯聚光可有效提高光的利用效率，但目前还没有一种结构能够有效的将单排光源进行聚光，因此，现有的聚光结构都很难满足色选机应用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种色选机用光源聚光装置，通过聚光结构对光源进行聚光，使得被照明物体有效区域的光信号强度明显增加，从而满足近红外色选照明强度要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种色选机用光源聚光装置，包括多个卤素灯光源；以及位于卤素灯光源两侧分离的弧形反光结构；所述弧形反光结构包括抛物面反光结构或椭圆面反光结构；所述卤素灯光源的灯丝位于弧形反光的焦点位置；并且，所述卤素灯光源在焦点位置的位置调节量为0-2mm的范围；用于卤素灯光源供电的电源。

进一步地，所述卤素灯光源为小灯泡或细长圆柱形卤素灯光源；所述卤素灯光源采用线性阵列或环形阵列的方式进行分布。

进一步地，所述弧形反光结构表面还复合有反光膜；所述反光膜的厚度在0.1mm-0.5mm的范围。弧形反光结构用于对卤素灯发出的光线进行聚光。

进一步地，所述反光膜采用真空镀膜或薄金属膜复合在弧形反光结构表面上。

进一步地，所述抛物面反光结构由一组对称分布的半抛物面板组成；所述卤素灯光源的灯丝位于半抛物面板的焦点位置，抛物面反光结构的焦距长度为f，f为3mm～10mm的范围。

进一步地，所述抛物面反光结构的焦距长度为f，f为3mm～4mm的范围。

进一步地，所述椭圆面反光结构由一组对称分布的1/4椭圆面板组成的半椭圆面型结构。

进一步地，所述半椭圆面型结构包括第一焦点位置和第二焦点位置；所述第一焦点位置在半椭圆面型，所述卤素灯光源的灯丝位于第一焦点位置，所述卤素灯光源的光线通过半椭圆面型结构反射到第二焦点位置。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够在不增加光源功率的情况下，通过聚光结构对光源进行聚光，使得被照明物体有效区域的光信号强度明显增加，从而满足近红外色选照明强度要求；可广泛应用于可见光、近红外色选照明。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种色选机用光源聚光装置的结构示意图；

图2为不加聚光装置光照面仿真效果图；

图3为本发明实施例一的聚光结构原理图；

图4为实施例一的聚光结构光线仿真图；

图5为实施例一的聚光结构仿真效果图；

图6为实施例二的聚光结构结构原理图；

图7为实施例二的聚光结构光线仿真图；

图8为实施例二的聚光结构仿真效果图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：卤素灯光源；2：灯丝；20：光线；30：观测物料点；40：电源；101～104：聚光结构；201～204：反光膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图2示出了在不加聚光罩101～104的情况下，光源到照明面距离150mm时，照明面光强度的分布，光源总长度900mm，采用tracepro作为仿真软件，仿真时照明面的长度设置为1000mm，可以看出，在不加聚光罩101～104的条件下，光源照明宽度很宽(图2中纵坐标)，80％光强时对应的照明宽度大于150mm，而实际色选时照明宽度仅需数十个毫米即可，因此绝大部分光照属于无效光照。

实施例一

如图1和图3所示，聚光结构101～102为抛物面反光结构，抛物面结构101～102的焦距长度为f，通常为3mm～10mm，为减小聚光结构101～102的尺寸，优选的，焦距长度f设置为3～4mm，抛物面聚光结构的特点是当点光源位于抛物面的焦点位置时，出射的反射光为平行光。图3中示出了将卤素光源1的灯丝2放置在焦点位置，并能够在-2～2mm范围内微调节,在此调节范围内，光源会将光线20近似平行的聚焦到探测面的位置，物料30位于光束聚焦范围内，实际光线仿真如图4所示。图5中示出了卤素灯光源1经过抛物面反光结构101～102聚光后，80％光强时对应的照明宽度约为25mm，中心照度比不聚光情况提高了4.5倍以上。电源40用于对卤素灯光源1供电。

优选的，所述的抛物面反光结构101～102，在抛物面的内表面201～202通常会增加反光膜201～204提高镜面反射率。

所述的反光膜可以为在抛物面反光结构101～102的内表面201～202进行常规真空镀膜；

工艺更优的，可以直接采用镜面不锈钢成型或直接在内表面201～202上粘贴一层薄金属膜。

所述的薄金属膜厚度不宜超过0.5mm。

实施例二

图6示出了本专利的第二种近红外光源聚光结构原理图，聚光结构103～104为椭圆面型聚光结构，椭圆面反光结构103～104有两个焦点位置，椭圆面聚光结构的特点是由第一焦点位置的点光源发出的光线会被椭圆面反射汇聚到第二焦点位置。图6中示出了将卤素光源1的灯丝2放置在椭圆面反光结构103～104的第一焦点位置，并能够在-2～2mm范围内微调节,在此调节范围内，光源会将光线20聚焦到椭圆面反光结构103～104的第二焦点位置，物料30位于光束聚焦范围内，实际光线仿真如图7所示。图8中示出了卤素灯光源1经过椭圆面型聚光结构103～104聚光后，80％光强时对应的照明宽度约为25mm，中心照度比不聚光情况提高了六倍以上。电源40用于对卤素灯光源供电。

所述的椭圆面反光结构103～104相比于实施例一中的抛物面反光结构101～102，中心光线聚焦的光照度更大，但尺寸是抛物面反光结构101～102的2倍以上。

图1示出了上述椭圆面反光结构103～104的轴向观测图，椭圆面反光结构分为两个部分103和104，分别制作组装。

所述的椭圆面反光结构103～104内表面均具有较高的反射率，通常在椭圆面反光结构103～104的内表面203～204上增加反光膜提高反射率。

所述的反光膜可以为在抛物面反光结构101～102的内表面201～202进行常规真空镀膜；

工艺更优的，可以直接采用镜面不锈钢成型或直接在内表面201～202上粘贴一层薄金属膜。

所述的薄金属膜厚度不宜超过0.5mm。

轴向观测图1中所述的结构同样适用于抛物面反光结构101～102。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。