ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ ЛАМПА Российский патент 2006 года по МПК H01J61/56 

Изобретение относится к электрическим газоразрядным электронным приборам, широко используемым в качестве осветительных ламп как в народном хозяйстве, так и в быту для освещения жилых помещений, в частности.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения являются выпускаемые по патенту США газоразрядные лампы, разработанные американской фирмой «General Electric», где питание лампы обеспечивается с помощью высокочастотного импульсного напряжения, получаемого с помощью встроенного электронного преобразующего блока, запитываемого сетевым напряжением 220 В и 50-60 Гц.

Известна целая серия ламп марки ДЭК разной мощности от 7 до 85 Ватт и более, крупносерийный выпуск ламп такой конструкции освоен крупными изготовителями осветительных приборов во многих странах мира, в том числе в Китае, Германии, Венгрии.

На фигуре 1 изображена типовая конструкция такой лампы, а на фигуре 2 показана схема ее включения в электросеть, где

1 - осветительная сеть,

2 - газосветная трубка,

3 - электронный блок-преобразователь частоты,

4 - цоколь-корпус,

5 - резьбовая часть цоколя,

6 - патрон,

7 - выключатель.

На фигуре 2 газосветная трубка 2 подключена к электронному блоку-преобразователю 3, один вывод которого соединен с нулевым проводом электросети 1, а другой вывод через выключатель 7 подсоединен к фазному проводу электросети. Роль выключателя может выполнять реле или электронный ключ сенсорного блока. Выключатель, как правило, размещается в доступной для пользователя зоне. Такая осветительная схема включения содержит дорогостоящие компоненты, которые при массовом использовании значительно усложняют эксплуатацию осветительного хозяйства и требуют непосредственного и постоянного присутствия человека, который не дает полной гарантии, что забудет включить или выключить осветительные приборы.

По сравнению с лампами накаливания осветительные газоразрядные лампы имеют увеличенный срок службы, от 5 до 10 тысяч часов, и повышенную светоотдачу. Так, коэффициент преобразования электрической энергии у газоразрядных ламп достигает пяти единиц. Другими словами, на каждый затрачиваемый ватт электроэнергии по сравнению с лампами накаливания выдается световой поток, эквивалентный пяти ваттам. К примеру: лампа ДЭК потребляемой мощностью 85 ватт дает световой поток, равный 4000 люменам. Такие газоразрядные осветительные приборы, несмотря на ее сложную электронную систему преобразования и высокую стоимость в эксплуатации, быстро себя окупают за счет значительного энергосбережения.

Любой осветительный прибор, будь то лампа накаливания или газоразрядная трубка, является пассивным прибором, и его включение и выключение производится вручную через воздействия на включатель той или иной конструкции. Рациональная эксплуатация осветительного прибора полностью зависит от человека-пользователя. В подавляющем числе случаев по этой причине осветительные лампы часто остаются включенными в электрическую сеть из-за человеческого фактора даже тогда, когда их надобность отпадает с наступлением рассвета. При этом идет неоправданный расход электроэнергии.

При магистральной эксплуатации осветительных приборов, используемых при освещении улиц и промышленных территорий, эта проблема не актуальна, поскольку время включения и отключения устанавливается вручную по графику или задается светочувствительным фотоэлементом, настроенным на пороговый уровень естественного освещения.

При индивидуальной эксплуатации электроосветительных приборов не всегда рационально усложнять осветительную систему дополнительными приборами управления, отслеживающими момент включения и отключения осветительного прибора.

Целью предлагаемого изобретения является экономия электрической энергии при использовании газоразрядной лампы в качестве осветительного прибора за счет ее более рационального использования. Это достигается тем, что, когда естественная освещенность падает ниже установленного уровня, происходит автоматическое или дистанционное включение или выключение лампы. При эксплуатации нового осветительного прибора возникает экономия как за счет устранения электрических элементов (выключатель, провода, колодки и пр.), так и исключения части монтажных работ.

Сущность изобретения состоит в том, электронный блок дополнен приемником внешнего управляющего сигнала, фотоэлементом, предназначенным для измерения освещенности, установленным на боковой стороне цоколя-корпуса, и фотоэлементом, измеряющим световой поток, исходящей от лампы, усилителем, сравнивающей схемой, кнопками управления, цифровым индикатором, управляющим микрочипом с программой автономного функционирования лампы: включения и выключения по времени, заданному уровню освещенности, годовому световому циклу, программами автоматического поддержания уровня освещенности и взаимодействия с дистанционным пультом управления, подключенным к преобразователю частоты для питания люминесцентной трубки и преобразователем питания управляющего микрочипа.

При этом фотоэлемент для измерения освещенности, усилитель и сравнивающая схема включены последовательно, сигналы от фотоэлемента, измеряющего световой поток, исходящий от лампы, поступают на сравнивающую схему. Сигналы со сравнивающей схемы поступают на вход управляющего микрочипа. К микрочипу непосредственно подключены кнопки управления, цифровой индикатор, расположенные на боковой стороне цоколя-корпуса, и приемник управляющего сигнала с антенной управления производится с помощью дистанционного пульта по радио или ИК-каналу.

Органы установки режима работы газоразрядной лампы позволяют произвести установки режима ее работы до начала ее эксплуатации.

На фигуре 3 представлен внешний вид предлагаемой газоразрядной осветительной лампы, где:

8 - фотоэлементы,

9 - приемник управляющего сигнала.

10 - антенна,

11 - кнопки управления,

12 - цифровой индикатор.

Конструктивно газоразрядная осветительная лампа, фигура 3, состоит из люминесцентной трубки 2, установленной на цоколе-корпусе 4 с резьбовой частью цоколя 5, вворачиваемой в патрон 6 для подачи электроэнергии на лампу. На боковой стороне цоколя-корпуса 4 установлены фотоэлементы 8 для измерения освещенности, кнопки управления 11, цифровой индикатор 12 и антенна 10.

На фигуре 4 представлена функциональная схема газоразрядной осветительной лампы, где:

13 - усилители сигнала фотоэлементов,

14 - сравнивающая схема,

15 - управляющий микрочип,

16 - преобразователь питания микрочипа,

17 - пульт дистационного управления.

На функциональной схеме, изображенной на фигуре 4, представлены: блок-преобразователь частоты электропитания люминесцентных трубок 3, соединенный с люминесцентной трубкой 2 с одной стороны, с другой стороны к нему подключен управляющий микрочип 15. К микрочипу 15 последовательно подключены фотоэлементы 8 для измерения освещенности, усилители фотосигналов 13 и сравнивающая схема 14. Кнопки управления 11 и цифровой индикатор 12 подключены к управляющему микрочипу 15. Приемник управляющего сигнала 9 соединен с микрочипом 15.

Газоразрядная осветительная лампа работает следующим образом.

При начальном монтаже лампа вворачивается в патрон (6) для подачи электроэнергии от электросети (1). Напряжение электросети поступает на электронный блок-преобразователь частоты (3) электропитания люминесцентных трубок (2) и преобразователь питания (16) управляющего микрочипа (15) с дополнительными электронными компонентами. С момента включения газоразрядной осветительной лампы в сеть фотоэлементы (8) выдают сигналы на усилители сигналов (13), пропорцианальные их освещенности. С усилителей сигналы поступают на сравнивающую схему (14), а затем на вход управляющего микрочипа (15), где с учетом установленного исходно или дистанционно порога вырабатывается сигнал на включение или выключение лампы по заданной программе.

Режим работы газоразрядной осветительной лампы может задаваться до начала эксплуатации с помощью кнопок (11) и индикатора (12), расположенных на цоколе-корпусе (4) или же дистанционно через приемник управляющего сигнала (9). В микрочип (15) закладывается несколько вариантов (алгоритмов) «поведения» лампы: годовой световой цикл или его формула, включение и выключение по заданному уровню освещенности; автоматическое поддержание уровня освещенности. Установка на заданные временные интервалы работы лампы производится до ее ввода в эксплуатацию или же по внешнему управляющему сигналу. Внешнее управление газоразрядной осветительной лампой может осуществляться как по радиоканалу, по типовому порту USB, например, с помощью интегрированного модуля Bluetooth, так и по ИК-каналу.

Технико-экономический эффект лампы достигается за счет дистанционного управления лампой, что позволяет вывешивать лампу в любом удобном месте помещения или на улице, на любой высоте и при этом не требуется ни выключатель, ни третий провод. Это упрощает устройство электросети: выпадают провода, идущие к выключателю и от выключателя к лампе, уменьшается количество переходных контактов, не требуется включатель, упрощается монтаж осветительной проводки, а тем самым повышается надежность и безопасность электросети. Эти преимущества особо ощутимы при монтаже освещения на дачном участке и в сельской местности, а также при эксплуатации осветительных приборов в труднодоступных местах.

Предлагаемая автором газоразрядная осветительная лампа была изготовлена в цехе ОАО ГП «Электронприбор» в Санкт-Петербурге в апреле 2005 года, там же испытана в цехе в условиях промышленного применения, тем подтвердила заданные эксплуатационные качества, исходящие из параметров технического решения.

Дополнительная электронная схема, внесенная в конструкции известной газоразрядной лампы, удорожает ее изготовление на 3-5 долларов США, зато значительно удешевляет процесс эксплуатации предлагаемой автором осветительной лампы.

Изобретение относится к электрическим газоразрядным электронным прибором, широко используемым в качестве осветительных ламп в народном хозяйстве, а также в быту. По сравнению с лампами накаливания осветительные газоразрядные лампы имеют увеличенный срок службы, от 5 до 10 тысяч часов, и повышенную светоотдачу. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение эксплуатационных расходов и сбережение потребляемой электрической энергии газоразрядной осветительной лампой за счет использования автоматического или дистанционного включения-выключения в электрическую сеть и полного устранения человека от эксплуатации осветительного прибора. Сущность изобретения в том, что в электронную схему и конструкцию газоразрядной осветительной лампы с высокочастотным преобразователем дополнительно введены: электронная схема с двумя фотодиодами, усилители, сравнивающая схема, управляющий микрочип, кнопки управления. При этом один фотодиод измеряет световой поток, исходящий от лампы, а второй фотодиод, измеряет естественную освещенность. Сигналы, поступающие от этих фотодиодов, через усилители поступают на сравнивающее устройство, и по установленному порогу освещенности происходит автоматическое отключение или включение лампы. На боковой стороне цоколя лампы расположены органы установки режима ее работы в виде кнопок. Лампа имеет приемник внешнего управляющего сигнала, позволяющего включать и выключать ее с помощью дистанционного пульта. Возможность дистанционного управления лампой позволяет вывешивать лампу в любом удобном месте помещения или на улице, на любой высоте, и при этом не требуется ни выключатель, ни третий провод. Это упрощает устройство электросети: выпадают провода, идущие к выключателю и от выключателя к лампе, уменьшается количество переходных контактов, не требуется включатель, упрощается монтаж осветительной проводки, а тем самым повышается надежность и безопасность электросети. Эти преимущества особо ощутимы при монтаже освещения на дачном участке и в сельской местности, а также при эксплуатации осветительных приборов в труднодоступных местах. В управляющий микрочип введены программы работы газоразрядной лампы, выбираемые пользователем или же отрабатываемые автоматически, например годовой световой цикл. Дополнительная электронная схема, внесенная в конструкцию известной газоразрядной лампы, удорожает ее изготовление на 2-3 доллара США, зато значительно удешевляет процесс эксплуатации предлагаемой автором осветительной лампы и экономит электроэнергию за счет исключения "человеческого" фактора. 4 ил.

Газоразрядная осветительная лампа, состоящая из люминесцентной трубки, установленной на цоколе-корпусе с резьбовой частью, вворачиваемой в патрон, для подачи электроэнергии, электронного блока в виде преобразователя частоты для питания люминесцентной трубки, соединенного с люминесцентной трубкой, отличающаяся тем, что электронный блок дополнен приемником внешнего управляющего сигнала, фотоэлементом, предназначенным для измерения освещенности, установленным на боковой стороне цоколя-корпуса, и фотоэлементом, измеряющим световой поток, исходящий от лампы, усилителем, сравнивающей схемой, кнопками управления, цифровым индикатором, управляющим микрочипом с программами автономного функционирования лампы: включения и выключения по времени, заданному уровню освещенности, годовому световому циклу, программами автоматического поддержания уровня освещенности и взаимодействия с дистанционным пультом управления, подключенным к преобразователю частоты для питания люминесцентной трубки и преобразователем питания управляющего микрочипа, при этом фотоэлемент для измерения освещенности, усилитель и сравнивающая схема включены последовательно, сигналы от фотоэлемента, измеряющего световой поток, исходящий от лампы, поступают на сравнивающую схему, сигналы со сравнивающей схемы поступают на вход управляющего микрочипа, также к микрочипу непосредственно подключены кнопки управления, цифровой индикатор, расположенные на боковой стороне цоколя-корпуса, и приемник управляющего сигнала с антенной, управление производиться с помощью дистанционного пульта по радио каналу или ИК каналу.