УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИСТОЧНИКА СВЕТА (ДВА ВАРИАНТА) Российский патент 2018 года по МПК H01J65/04 H05B41/24 

Изобретение относится к устройству для функционирования искусственного источника света (ИИС), в частности к функционированию газоразрядных ламп или ламп накаливания.

Известна безэлектродная осветительная система, содержащая магнетрон для формирования микроволн, имеющий антенну, по которой выводятся микроволны; резонатор, имеющий резонансное пространство, в котором резонируются микроволны, и внутренний диаметр которого частично разный вдоль траектории прохождения микроволн; колбу, установленную внутри резонатора и заключающую в себе материал, испускающий световое излучение под воздействием микроволновой энергии; и линию передачи микроволн, одна сторона которой соединена с антенной и другая сторона которой соединена с колбой для направления микроволн в колбу, при этом соотношение наружного диаметра линии передачи микроволн и соотношение внутреннего диаметра резонатора, соответствующего наружному диаметру линии передачи микроволн, изменяются в направлении постепенного прохождения микроволн (RU №2278482 С1, от 20.06.2006 г.).

Также известно устройство для функционирования безэлектродной газоразрядной лампы, содержащее металлический корпус, в котором размещена газоразрядная лампа, причем внутри металлического корпуса предусмотрен свип-генератор для зажигания газоразрядной лампы (RU №2470408 С2, от 20.04.2012 г.).

Однако в указанных выше устройствах есть существенные недостатки: высокая цена производства, сложность схемы, громоздкость конструкции, использование потенциально опасных частотных диапазонов, высокая температура работы, в случае выхода микроволн за рабочую область устройства - опасность для живых существ.

Технический результат заявленного изобретения заключается в создании более упрощенной схемы устройства для функционирования ИИС, в извлечении максимальной светоотдачи в зависимости от потребляемой мощности и увеличении срока службы ИИС, а также в снижении коэффициента пульсации светового потока ИИС.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для функционирования ИИС содержит генератор с обмотками, излучающий электромагнитное поле в частотном диапазоне средних и коротких волн, вторичная обмотка находятся внутри первичной обмотки, при этом обмотки расположены горизонтально или (либо) вертикально относительно ИИС, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генератора подключаются к источнику питания, причем ИИС находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичной катушки генератора.

В качестве источника питания может быть выбран блок преобразователя переменного напряжения в постоянное (выпрямленный ток).

Оптимальным расположением концов ИИС являются точки (относительно начала обмоток), кратные четверти длины волны генератора.

При этом генератор может иметь по меньшей мере 2 обмотки, при этом первичная обмотка состоит из плоского изолированного проводника, минимальными размерами сечения 2 мм × 5 мм и по меньшей мере из 1 слоя, и содержит по меньшей мере 3 витка (виток к витку, предпочтительно 7 витков), а вторичная обмотка состоит из изолированного проводника минимальным диаметром 0,12 мм и по меньшей мере из 1 слоя и включает в себя по меньшей мере 200 витков (виток к витку, предпочтительно 800 витков).

При этом генератор может иметь первичную обмотку с радиусом от 11 мм до 7000 мм, а вторичную обмотку с радиусом от 10 мм до 5000 мм, при этом вторичная обмотка расположена внутри первичной и может перемещаться относительно первичной обмотки.

Рабочая частота генератора может находиться в диапазоне от 300 кГц до 30 МГц.

Генератор может иметь обмотки, выполненные из меди, или алюминия, или серебра, или других токопроводящих материалов.

Устройство для функционирования ИИС может иметь не менее одного искусственного источника света.

При этом в качестве ИИС может использоваться газоразрядная лампа или лампа накаливания. Для наибольшей эффективности освещения предпочтительнее использовать люминесцентные лампы.

Устройство для функционирования ИИС может содержать фиксаторы для крепления ИИС к основанию либо корпусу.

При этом корпус или основание могут быть выполнены из металла, стекла, пластмассы или дерева.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для функционирования ИИС содержит генераторы с обмотками, излучающие электромагнитное поле в частотном диапазоне средних и коротких волн, вторичные обмотки находятся внутри первичных обмоток, при этом обмотки расположены горизонтально или (либо) вертикально относительно ИИС, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генераторов, подключенные к источнику питания, соединяются последовательно или (либо) параллельно, причем ИИС находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичных катушек генераторов.

В качестве источника питания может быть выбран блок преобразователя переменного напряжения в постоянное (выпрямленный ток).

Оптимальным расположением концов ИИС являются точки (относительно начала обмоток), кратные четверти длины волны генератора.

При этом генераторы могут иметь по меньшей мере 2 обмотки, при этом первичная обмотка состоит из плоского изолированного проводника минимальными размерами сечения 2 мм × 5 мм и по меньшей мере из 1 слоя и содержит по меньшей мере 3 витка (виток к витку), предпочтительно 7 витков, а вторичная обмотка состоит из изолированного проводника минимальным диаметром 0,12 мм и по меньшей мере из 1 слоя и включает в себя по меньшей мере 200 витков (виток к витку) и предпочтительно 800 витков.

При этом генераторы могут иметь первичную обмотку с радиусом от 11 мм до 7000 мм, а вторичную обмотку с радиусом от 10 мм до 5000 мм, при этом вторичные обмотки расположены внутри первичных и могут перемещаться относительно первичных обмоток.

Рабочая частота генераторов может находиться в диапазоне от 300 кГц до 30 МГц.

Генераторы могут иметь обмотки, выполненные из меди, или алюминия, или серебра, или других токопроводящих материалов.

Устройство для функционирования ИИС может иметь не менее одного искусственного источника света.

При этом в качестве ИИС может использоваться газоразрядная лампа или лампа накаливания. Для наибольшей эффективности освещения предпочтительнее использовать люминесцентные лампы.

Устройство для функционирования ИИС может содержать фиксаторы для крепления ИИС к основанию либо корпусу.

При этом корпус или основание могут быть выполнены из металла, стекла, пластмассы или дерева.

В устройствах могут быть использованы следующие генераторы: транзисторный автогенератор LC типа с трансформаторной связью либо генератор Клаппа.

Устройство для функционирования ИИС представлено на чертежах: на фиг. 1 и фиг. 2 изображен общий вид устройства, вариант 1; на фиг 3 и фиг. 4 изображены виды с последовательным соединением генераторов, вариант 2; на фиг. 5 и 6 изображены виды с параллельным соединением генераторов, на фиг. 7 изображен прототип генератора - транзисторный автогенератор LC типа с трансформаторной связью; на фиг. 8 изображен прототип генератора - генератор Клаппа.

Генератор транзисторный автогенератор LC типа с трансформаторной связью описан в следующей литературе: - справочник по расчету электронных схем Б.С. Гершунский, 1983, стр. 187;

- Королев Г. В. Электронные устройства автоматики: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1991, стр. 230.

Генератор Клаппа описан в Foundations of Oscillator Circuit Design - (Malestrom), стр. 122.

На фиг. 1 - фиг. 6 указаны следующие позиции: поз. 1 - основание; поз. 2 - искусственный источник света (лампа); поз. 3 - первичная обмотка; поз. 4 - вторичная обмотка; поз. 5 - фиксатор.

Принцип работы устройства с одним генератором (по первому варианту)

Генератор излучает высокочастотное электромагнитное поле (ВЧ). Конец ИИС размещается в точке (относительно начала обмоток), кратной четверти длины волны генератора. Пучность напряжения в этой точке - максимальна, следовательно, и ионизация газа будет достигать своего максимума. Оптимально расположить ИИС внутри вторичной катушки, так как в этом случае ВЧ поле будет действовать равномерно на ИИС. Газ внутри ИИС ионизируется и образуется плазма. В ИИС повышается магнитная проницаемость и увеличивается электропроводность. На поддержание плазмы тратится большая часть потребляемой мощности. Плазма поглощает ВЧ поле и преобразует его в энергию хаотического движения электронов, которые, в свою очередь, сталкиваясь с атомами метала в ИИС, влияют на светоотдачу ИИС. ВЧ поле вокруг ИИС ослабевает и практически не фиксируется вблизи ИИС, минимизируя воздействие на объекты, находящиеся рядом. Светимость ИИС нелинейно зависит от потребляемой мощности генераторов, поэтому в предложенной схеме в зависимости от реализации генератора можно добиться снижения потребляемой мощности и повышения светоотдачи ИИС.

Принцип работы устройства с двумя генераторами (по второму варианту)

Генераторы излучают ВЧ поле. Концы ИИС размещаются в точках (относительно начала обмоток), кратных четверти длины волны генератора. Пучность напряжения в этих точках максимальна, следовательно, и ионизация газа будет достигать своего максимума. Оптимально расположить ИИС внутри вторичной катушки, так как в этом случае ВЧ поле будет действовать равномерно на ИИС. Газ в ИИС ионизируется и образуется плазма. В ИИС повышается магнитная проницаемость и увеличивается электропроводность. На поддержание плазмы тратится большая часть потребляемой мощности. Плазма поглощает ВЧ поле и преобразует его в энергию хаотического движения электронов, которые, в свою очередь, сталкиваясь с атомами метала в ИИС, влияют на светоотдачу ИИС. ВЧ поле вокруг ИИС ослабевает и практически не фиксируется вблизи ИИС, минимизируя воздействие на объекты, находящиеся рядом. Светимость ИИС нелинейно зависит от потребляемой мощности генераторов, поэтому в предложенной схеме в зависимости от реализации генераторов можно добиться снижения потребляемой мощности и повышению светоотдачи ИИС. Образование плазмы в ИИС происходит с двух сторон, что приводит к повышению светоотдачи ИИС, по всей его длине.

Особенность генераторов заключается в том, что они выполнены без сердечника, а схемы максимально упрощены.

Изобретение относится к устройству для функционирования искусственного источника света (ИИС), в частности к функционированию газоразрядных ламп или ламп накаливания. Устройство для функционирования искусственного источника света (по первому варианту) содержит генератор с обмотками, излучающий высокочастотное электромагнитное поле, вторичная обмотка которого находится внутри первичной обмотки, при этом обмотки расположены горизонтально или вертикально относительно искусственного источника света, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генератора подключены к источнику питания, причем искусственный источник света находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичной катушки генератора. Устройство для функционирования искусственного источника света (по второму варианту) содержит генераторы с обмотками, излучающие высокочастотное электромагнитное поле, вторичные обмотки которых находятся внутри первичных обмоток, при этом обмотки расположены горизонтально или вертикально относительно искусственного источника света, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генераторов, подключенные к источнику питания, соединяются последовательно или параллельно, причем искусственный источник света находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичных катушек генераторов. Технический результат - упрощение схемы устройства для функционирования ИИС, извлечение максимальной светоотдачи в зависимости от потребляемой мощности и увеличение срока службы ИИС, а также снижение коэффициента пульсации светового потока ИИС. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для функционирования искусственного источника света, отличающееся тем, что содержит генератор с обмотками, излучающий высокочастотное электромагнитное поле, вторичная обмотка которого находится внутри первичной обмотки, при этом обмотки расположены горизонтально или вертикально относительно искусственного источника света, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генератора подключены к источнику питания, причем искусственный источник света находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичной катушки генератора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источником питания является блок преобразователя переменного напряжения в постоянное.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концы искусственного источника света располагаются в точках, относительно начала обмоток, кратных четверти длины волны генератора.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор имеет по меньшей мере 2 обмотки, при этом первичная обмотка состоит из плоского изолированного проводника, минимальными размерами сечения 2 мм × 5 мм и по меньшей мере из 1 слоя и содержит по меньшей мере 3 витка (виток к витку), предпочтительно 7 витков, а вторичная обмотка состоит из изолированного проводника минимальным диаметром 0,12 мм и по меньшей мере из 1 слоя и включает в себя по меньшей мере 200 витков (виток к витку) и предпочтительно 800 витков.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор имеет первичную обмотку с радиусом от 11 мм до 7000 мм, вторичную обмотку с радиусом от 10 мм до 5000 мм, при этом вторичные обмотки расположены внутри первичных и могут перемещаться относительно первичных обмоток.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рабочая частота генератора находится в диапазоне от 300 кГц до 30 МГц.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор имеет обмотки, выполненные из меди, алюминия, серебра или других токопроводящих материалов.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что имеет не менее одного искусственного источника света.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве искусственного источника света используется газоразрядная лампа или лампа накаливания.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит фиксаторы для крепления искусственного источника света.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус или основание выполнены из металла, или стекла, или пластмассы, или дерева.

12. Устройство для функционирования искусственного источника света, отличающееся тем, что содержит генераторы с обмотками, излучающие высокочастотное электромагнитное поле, вторичные обмотки которых находятся внутри первичных обмоток, при этом обмотки расположены горизонтально или вертикально относительно искусственного источника света, установленного на основании или в корпусе, при этом контакты питания генераторов, подключенные к источнику питания, соединяются последовательно или параллельно, причем искусственный источник света находится внутри или снаружи обмоток и выполнен с возможностью перемещения относительно вторичных катушек генераторов.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что источником питания является блок преобразователя переменного напряжения в постоянное.

14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что концы искусственного источника света располагаются в точках, относительно начала обмоток, кратных четверти длины волны генератора.

15. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что генераторы имеют по меньшей мере 2 обмотки, при этом первичная обмотка состоит из плоского изолированного проводника минимальными размерами сечения 2 мм × 5 мм и по меньшей мере из 1 слоя и содержит по меньшей мере 3 витка (виток к витку), предпочтительно 7 витков, а вторичная обмотка состоит из изолированного проводника минимальным диаметром 0,12 мм и по меньшей мере из 1 слоя и включает в себя по меньшей мере 200 витков (виток к витку) и предпочтительно 800 витков.

16. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что генераторы имеют первичную обмотку с радиусом от 11 мм до 7000 мм, вторичную обмотку с радиусом от 10 мм до 5000 мм, при этом вторичные обмотки расположены внутри первичных и могут перемещаться относительно первичных обмоток.

17. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что рабочая частота генераторов находится в диапазоне от 300 кГц до 30 МГц.

18. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что генераторы имеют обмотки, выполненные из меди, или алюминия, или серебра, или других токопроводящих материалов.

19. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что имеет не менее одного искусственного источника света.

20. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что в качестве искусственного источника света используется газоразрядная лампа или лампа накаливания.

21. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что содержит фиксаторы для крепления искусственного источника света.

22. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что корпус или основание выполнены из металла, стекла, пластмассы или дерева.