ТЕПЛИЧНЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК H01J61/00 

Изобретение относится к конструкциям светильников используемых для облучения растений [H01J61/00, F21K9/00, F21V29/00].

Из уровня техники известен СВЕТОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ГОРЕНИЯ [RU2331992, опубл. 20.08.2008] который содержит корпус с пускорегулирующей аппаратурой, защитный козырек и источник излучения, при этом источник излучения содержит горелку, внешнюю колбу и перераспределяющее излучение устройство. Козырек в вертикальной плоскости продольной оси лампы имеет форму окружности радиуса, R, длиной от 3,4 до 8,2 длины колбы лампы, Lк. Расстояние козырька от середины колбы в верхней ее части, lц, составляет от 0,033 до 0,038 длины колбы, Lк. Козырек перекрывает купол лампы на расстояние, L+, от 0,105 до 0,122 длины колбы, LК.

Также из уровня техники известен СВЕТИЛЬНИК ЖСП69-600 [https://www.rstradehouse.com/item?id=100210138696], который также содержит защитный козырек и источник излучения.

Недостатком аналогов является их низкая надежность из-за того, что конструктивно предусмотренный козырек препятствует рассеванию тепловой энергии от лампы, что в свою очередь приводит к увеличению температуры на поверхности лампы и снижению его срока службы.

Наиболее близким по технической сущности является ТЕПЛИЧНЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ [RU2813965, опубл. 20.02.2024], имеющий корпус, внутри которого установлена пускорегулирующая аппаратура, патрон, закрепленный на корпусе, зеркальная газоразрядная лампа, установленная в патрон таким образом, что зеркальное покрытие находится в верхней полусфере лампы, и козырек, закрепленный на корпусе и закрывающий зеркальную газоразрядную лампу сверху от внешних воздействий, отличающийся тем, что между козырьком и лампой установлен теплопроводящий элемент, имеющий тепловой контакт, как с козырьком, так и с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия.

В частности, нижняя часть теплопроводящего элемента имеет форму, совпадающую с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы.

В частности, дополнительно содержит элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу, представляющий собой, по меньшей мере одну, пружину.

Основной технической проблемой прототипа является то, что типичный излучатель указанной конструкции обладает низкой надежностью из-за того, что контакт между поверхностью теплопроводящего элемента и частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия является недостаточно плотным, также надежность устройства существенно снижена из-за отсутствия изоляции между металлическим козырьком (соединенным через теплопроводящий элемент с поверхностью колбы) и корпусом светильником, что в свою очередь может привести к электрическим пробоям поверхности колбы в месте зеркального покрытия, с деградацией самого покрытия.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом является повышение надежности тепличных облучателей с зеркальным покрытием, выполненных с козырьком и теплопроводящим элементом, соединяющим козырек и часть внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что тепличный облучатель содержит корпус, на который в горизонтальное положение установлена зеркальная газоразрядная лампа, таким образом, что зеркальное покрытие находится в верхней полусфере лампы, поверх лампы смонтирован козырек, между козырьком и лампой установлен теплопроводящий элемент, имеющий тепловой контакт, как с козырьком, так и с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия, нижняя часть теплопроводящего элемента имеет форму, совпадающую с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы, отличающаяся тем, что козырек соединенный с теплопроводящим элементом изолирован от корпуса электрически.

В частности, козырек соединен с корпусом не жестко, с возможностью сдвига относительного корпуса.

В частности, лампа с цоколем соединена с корпусом не жестко, с возможностью сдвига относительного корпуса.

В частности, козырек выполнен изолированным электрически от корпуса за счет того, что в верхней части козырька смонтирован соединительный элемент к части корпуса, расположенной сверху козырька, при этом соединение между козырьком и корпусом выполнено изолированным, посредством изолирующего элемента.

В частности, соединительный элемент между козырьком и частью корпуса, расположенной сверху козырька, выполнен в виде пружины, при этом, изолирующий элемент выполнен на козырьке в месте зацепа пружины к козырьку.

В частности, соединительный элемент от козырька к части корпуса, расположенной сверху козырька, расположен на участке между центром тяжести козырька и его дальним краем.

В частности, в качестве изолирующего элемента выступает полимерный изолятор.

В частности, в тепличном облучателе выполнен элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу.

В частности, элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элемент, представляет собой пружину.

В частности, элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу, представляет собой упругий жгут.

На фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе тепличного излучателя с козырьком, не соединенным с верхней частью корпуса.

На фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе тепличного излучателя с козырьком, соединенным с верхней частью корпуса.

На фиг. 3 показано не плотное соединение между собой теплопроводящего элемента с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы.

На фиг. 4 показан пример плотного соединения между собой теплопроводящего элемента с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы.

На фигурах обозначено:

1 - корпус; 2 - патрон; 3 - лампа; 4 - козырек; 5 - теплопроводящий элемент; 6 - пружина;

7 - соединительный элемент; 8 - верхняя часть корпуса; 9 - изолирующий элемент.

Тепличный облучатель состоит из корпуса 1, внутри которого установлена пускорегулирующая аппаратура, патрон 2, закрепленный на корпусе 1, зеркальная газоразрядная лампа 3, установленная в патрон 2 таким образом, что зеркальное покрытие лампы 3 находится в верхней полусфере лампы 3, и козырек 4, закрепленный на корпусе 1 и закрывающий зеркальную газоразрядную лампу 3 сверху от внешних воздействий. При этом между козырьком 4 и лампой 3 дополнительно установлен теплопроводящий элемент 5, имеющий тепловой контакт, как с козырьком 4, так и с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия.

Для достижения максимального теплового контакта между теплопроводящим элементом 5 и козырьком 4 можно, например, применить установку винтового соединения, притягивающее теплопроводящий элемент 5 к козырьку 4 одним или несколькими винтами, либо применить клеевое соединение, либо установить теплопроводящий элемент 5 в специальные пазы на козырьке 4. Как правило, козырек 4 и теплопроводящий элемент 5 выполняют из металлов с высокой теплопроводностью, например, алюминия, меди, латуни и их сплавов.

Нижняя часть теплопроводящего элемента 5, плотно соприкасается с верхней поверхностью колбы зеркальной газоразрядной лампы 3, и имеет форму, совпадающую с поверхностью зеркальной части колбы газоразрядной лампы 3 в местах контакта теплопроводящего элемента 5 и колбы лампы 3.

За счет того, что нижняя часть теплопроводящего элемента 5 является вогнутой, а верхняя поверхность колбы зеркальной газоразрядной лампы 3 является выпуклой, то располагаясь друг над другом элементы под действием силы тяжести занимают оптимальное положения друг относительно друга с точки зрения максимизации теплового контакта. При этом для того, чтобы была возможность занять указное оптимальное положение необходимо чтобы при контакте обеспечивалась возможность взаимного сдвига теплопроводящего элемента 5 и лампы 3, это может быть реализовано следующим образом:

- за счет того, что козырёк 4 не соединен с корпусом 1, при этом лампа 3 с патроном 2 соединены жёстко корпусом 1 (в таком случае при формировании оптимального теплового контакта - необходимое положение может быть достигнуто за счет возможности регулировки положения теплопроводящего элемента 5 относительно лампы);

- за счет того, что лампа 3 с патроном 2 соединены жёстко, при этом козырек соединен с корпусом 1 не жестко, с возможностью взаимного сдвига относительно корпуса 1 (в таком случае при формировании оптимального теплового контакта - необходимое положение может быть достигнуто за счет возможности регулировки положения теплопроводящего элемента 5 относительно лампы);

- за счет того, что козырек 4 с корпусом 1 соединены жестко, при этом лампа 3 с цоколем 2 соединена с корпусом 1 не жестко, с возможностью взаимного сдвига относительно корпуса 1 (в таком случае при формировании оптимального теплового контакта - необходимое положение может быть достигнуто за счет возможности регулировки положения лампы 3 относительно теплопроводящего элемента 5);

С целью обеспечения максимального теплового контакта между теплопроводящим элементом 5 и частью колбы зеркальной газоразрядной лампой 3 можно использовать элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу 3 к теплопроводящему элементу 5, например, одну (фиг. 1) или несколько (фиг. 2) пружин 6. В таком случае, также обеспечиться дополнительная фиксация теплопроводящего элемента 5 к зеркальной газоразрядной лампе 3. В частности, в качестве элемента, притягивающего зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу, может быть использован упругий жгут из термостойкого материала.

Также, в заявленном решении, козырек 4 выполнен изолированным от корпуса 1. Это может быть достигнуто за счет того, например, что в верхней части козырька 4 выполнен соединительный элемент 7, обеспечивающий оттягивание козырька 4 сверху с целью снятия механической нагрузки с колбы лампы.

В частности, возможен следующий вариант реализации: в верхней части козырька 4 смонтирован соединительный элемент 7 к верхней части корпуса 8, расположенной сверху козырька 4, при этом соединение между козырьком 4 и корпусом 1 выполнено изолированным (например, изолирующий элемент 9 выполнен на козырьке 4 в месте зацепа пружины к козырьку 4 или любым другим способом).

При этом, в варианте реализации, соединительный элемент 7 от козырька 4 к верхней части корпуса 8, расположенной сверху козырька 4, расположен на участке между центром тяжести козырька 4 и его дальним краем.

В частности, соединительный элемент 7 между козырьком 4 и верхней частью корпуса 8, расположенной сверху козырька 4, выполнен в виде пружины.

В частности, в качестве изолирующего элемента 9 используют полимерный изолятор.

Тепличный облучатель работает следующим образом.

После установки тепличного излучателя в горизонтальное положение теплопроводящий элемент 5 под действием силы тяжести (в варианте реализации также под действием силы притягивающего элемента) занимает оптимальное, с точки зрения максимизации площади теплового контакта, положение. Козырек 4 размещают таким образом, чтобы он был изолированным от корпуса 1 (либо за счет соединения верхней части козырька 4 с верхней частью корпуса 8 через изолирующий элемент 9, либо за счет того, что физическое соединение между козырьком 4 и корпусом 1 отсутствует). Далее в ходе работы излучателя, за счет наличия теплового контакта будет осуществляться теплоотвод через теплопроводящий элемент 5.

Заявленный технический результат - повышение надежности тепличных облучателей с зеркальным покрытием, выполненных с козырьком 4 и теплопроводящим элементом 5, соединяющим козырек 4 и часть внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия, достигается за счет того, что увеличивается теплоотдача от части внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия к теплопроводящему элементу 5, а через него к козырьку 4 (на котором происходит основное рассеивание тепла). Таким образом теплоотдача увеличивается за счет увеличения площади теплового контакта и более плотного прилегания контактируемых поверхностей. Это обеспечивается благодаря тому, что нижняя часть теплопроводящего элемента 5 имеет форму, совпадающую с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы 3, при расположении друг над другом вогнутая часть располагается над выпуклой, и под действием силы тяжести (и прижимной силы - в варианте реализации) формируется оптимальное взаимное расположение элементов обеспечивающих как плотное прилегание друг к другу, так и максимальную площадь теплового контакта (фиг. 3). Возможность элементов занять оптимальное положение может быть обеспечена, в том числе и тем, что: либо козырек 4, либо лампа 3 с патроном 2 не жестко соединены с корпусом 1. В то время как при жестком соединении с корпусом 1 как козырька 4, так и лампы 3 высока вероятность не плотного прилегания и смещения положения теплопроводящего элемента 5 относительно оптимального положения на лампе 3, которое невозможно отрегулировать (пример на фиг. 4).

Также заявленный технический результат достигается за счет того, что козырек 4 выполнен изолированным от корпуса 1, что обеспечивает отсутствие электрического контакта между внешней поверхностью колбы газоразрядной лампы 3 с корпусом 1. В вариантах реализации, электрическая изоляция козырька 4 может быть выполнена за счет соединения козырька 4 через соединительный элемент 7, обладающий пружинными свойствами, к верхней части корпуса 8 через изолирующий элемент 9 (например, полимерный изолятор); также электрическая изоляция козырька 4 может быть выполнена за счет отсутствия соединения козырька 4 с корпусом 1 (в качестве изолятора, в таком случае, выступает воздушное пространство).

Также, в варианте реализации, заявленный технический результат достигается за счет того, что в верхней части козырька 4 смонтирован соединительный элемент 7 к верхней части корпуса 8, расположенной сверху козырька 4, что обеспечивает уменьшение механической нагрузки теплоотводящего элемента 5 на колбу. При этом заявленный технический результат может быть достигнут как с наличием указанного соединительного элемента 7 (например в случае использования массивных тепловых облучателей большой массы), так и без него (например в случае использования малогабаритных тепловых облучателей малой массы и размеров, где козырек 4 зафиксирован к корпусу 1 через изолирующий элемент 9 у основания корпуса 1). При этом в качестве соединительного элемента 7 может быть использована пружина, а сам соединительный элемент 7 может располагаться на участке между центром тяжести козырька 4 и его дальним краем, что обеспечивает более равномерное распределение нагрузки теплопроводящим элементом 5 на лампу 3.

Также, в варианте реализации, на достижение заявленного технического результата влияет наличие элемента, притягивающего зеркальную газоразрядную лампу 3 к теплопроводящему элементу 5. При этом заявленный технический результат может быть достигнут как с наличием указанного элемента (например в случае когда лампа 3 имеет большие продольные и малые поперечные размеры), так и без него (например в случае когда лампа 3 имеет близкие к равным продольные и поперечные размеры, в таком случае обеспечивается надежная фиксация теплопроводящего элемента 5 к поверхности лампы 3 только за счет действия силы тяжести). Элементы, притягивающие зеркальную газоразрядную лампу 3, могут быть выполнены, например в виде пружин 6 или шнуров.

Пример достижения технического результата

Для подтверждения заявленного технического результата была проведена серия натурных экспериментов, включающая расчет среднего времени наработки до отказа тепловых облучателей различного конструкционного исполнения.

Первый тип - конструкция согласно заявленному техническому решению.

Второй тип - конструкция согласно заявленному техническому решению, за исключением того, что тепловой контакт между теплопроводящим элементом 5 и лампой 3 формируется за счет жесткого соединения, без возможности сдвига теплопроводящего элемента 5 относительно части колбы лампы 3 с зеркальным покрытием при формировании контакта (жесткое соединение козырька 4 к корпусу 1 и лампы 3 с патроном 2 к корпусу 1).

Третий тип - конструкция согласно заявленному техническому решению, за исключением того, что отсутствует изолятор между козырьком 4 и корпусом 1 лампы 3.

В качестве критерия наступления параметрического отказа выступала деградация более пяти процентов площади зеркального покрытия.

При тестировании изделия устанавливались в горизонтальном положении.

Эксперименты проводились на испытательной станции с контролируемой температурой +45°С, с максимально возможными колебаниями температуры +/-5°С. Температура была выбрана выше нормальной для того, чтобы эффекты от перегрева могли себя проявить на более раннем этапе эксплуатации.

По результатам серии испытаний были сделаны следующие выводы:

- среднее время безотказной работы для изделий первого типа составило в среднем 3065 часов;

- среднее время безотказной работы для изделий второго типа составило в среднем 2215 часов, при этом, на зеркальных участках ламп 3 наблюдались участки с помутнениями (белого цвета) в местах где, из-за неоптимального расположения друг относительно друга теплопроводящего элемента 5 и лампы 3, контакт между лампой 3 и теплопроводящим элементом 5 был слишком плотный; также для данного типа конструкции наблюдались преждевременные выходы из строя из-за перегрева, вызванного уменьшенным теплоотвода, также вызванного неоптимальным положением лампы 3 и теплопроводящего элемента 5 (пример на фиг. 4);

- среднее время безотказной работы для изделий третьего типа составило в среднем 680 часов, при этом, на ранних этапах эксплуатации на поверхностях ламп 3 наблюдались участки с просветами на зеркальной части.

Таким образом, результаты проведенного эксперимента подтверждают заявленный технический результат.

Изобретение относится к конструкциям светильников, используемых для облучения растений.

Техническим результатом является повышение надежности тепличных облучателей с зеркальным покрытием, выполненных с козырьком и теплопроводящим элементом, соединяющим козырек и часть внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия. Результат достигается за счет того, что тепличный облучатель содержит корпус, на который в горизонтальное положение установлена зеркальная газоразрядная лампа таким образом, что зеркальное покрытие находится в верхней полусфере лампы, поверх лампы смонтирован козырек, между козырьком и лампой установлен теплопроводящий элемент, имеющий тепловой контакт как с козырьком, так и с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия, нижняя часть теплопроводящего элемента имеет форму, совпадающую с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы, причем козырек, соединенный с теплопроводящим элементом, изолирован от корпуса электрически. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1.Тепличный облучатель содержит корпус, на который в горизонтальное положение установлена зеркальная газоразрядная лампа таким образом, что зеркальное покрытие находится в верхней полусфере лампы, поверх лампы смонтирован козырек, между козырьком и лампой установлен теплопроводящий элемент, имеющий тепловой контакт как с козырьком, так и с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия, нижняя часть теплопроводящего элемента имеет форму, совпадающую с частью внешней поверхности колбы в месте зеркального покрытия колбы газоразрядной лампы, отличающийся тем, что козырек, соединенный с теплопроводящим элементом, изолирован от корпуса электрически.

2. Тепличный облучатель по п.1, отличающийся тем, что козырек соединен с корпусом не жестко, с возможностью сдвига относительно корпуса.

3. Тепличный облучатель по п.1, отличающийся тем, что лампа с цоколем соединена с корпусом не жестко, с возможностью сдвига относительно корпуса.

4. Тепличный облучатель по п.1, отличающийся тем, что козырек выполнен изолированным электрически от корпуса за счет того, что в верхней части козырька смонтирован соединительный элемент к части корпуса, расположенной сверху козырька, при этом соединение между козырьком и корпусом выполнено изолированным посредством изолирующего элемента.

5. Тепличный облучатель по п.4, отличающийся тем, что соединительный элемент между козырьком и частью корпуса, расположенной сверху козырька, выполнен в виде пружины, при этом изолирующий элемент выполнен на козырьке в месте зацепа пружины к козырьку.

6. Тепличный облучатель по п.4, отличающийся тем, что соединительный элемент от козырька к части корпуса, расположенной сверху козырька, расположен на участке между центром тяжести козырька и его дальним краем.

7. Тепличный облучатель по п.4, отличающийся тем, что в качестве изолирующего элемента выступает полимерный изолятор.

8. Тепличный облучатель по п.1, отличающийся тем, что в тепличном облучателе выполнен элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу.

9. Тепличный облучатель по п.8, отличающийся тем, что элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу, представляет собой пружину.

10. Тепличный облучатель по п.8, отличающийся тем, что элемент, притягивающий зеркальную газоразрядную лампу к теплопроводящему элементу, представляет собой упругий жгут.