Осветительное устройство

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Научный центр проблем механики машин Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Осветительное устройство, содержащее люминесцентную лампу и дроссель, отличающееся тем, что в него введены кнопка с нормально разомкнутыми контактами и конденсатор, причем выводы каждого катода лампы замкнуты и соединены соответственно с концами цепи из последовательно соединенных дросселя и кнопки, первый сетевой вход устройства подключен через конденсатор к первому катоду лампы, а второй сетевой вход - ко второму катоду непосредственно. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что величина емкости конденсатора выбирается по формуле, где л - номинальный ток лампы,- частота сети, с - сетевое напряжение, л 2 (л ) 0,61,4 напряжение на горящей лампе, а величина индуктивности дросселя - по формуле Фиг. 1 Полезная модель относится к области осветительной техники, а именно - к использованию люминесцентных ламп. Известно осветительное устройство 1, в котором включение люминесцентной лампы производится без использования накала катодов за счет подачи на нее повышенного напряжения. Это осветительное устройство имеет сложную схему, низкий коэффициент полезного действия (КПД) и нестандартный режим работы лампы - вместо переменного используется постоянный ток, что сокращает срок ее службы. При работе лампы на постоянном токе один из ее катодов бомбардируется легкими электронами, а другой - более тяжелыми ионами. При этом катод, подверженный ионной бомбардировке, перегревается и быстро выходит из строя. 434 Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является осветительное устройство (фиг. 2) 2. Это устройство содержит люминесцентную лампу, дроссель и стартер с соответствующими связями. Недостатком этого устройства является низкий КПД, т.к. существенная часть мощности теряется в дросселе, постоянно включенном последовательно с лампой. На активном сопротивлении дросселя и на перемагничивание железа его сердечника теряется до (20-25)от номинальной мощности самой лампы. Другим недостатком этого устройства является его низкая надежность, определяемая частыми неисправностями стартера, к которому предъявляются жесткие и противоречивые требования. Стартер должен зажигаться при напряжении несколько меньшем, чем напряжение сети, но он не должен зажигаться при напряжении, равном напряжению на горящей лампе. Несоблюдение последнего из этих условий приводит к появлению мигающих ламп. Кроме того, в процессе эксплуатации биметаллические пластины стартера могут покоробиться или привариться друг к другу. В этих случаях при не горящей лампе возникает непрерывное каление катодов, что приводит к дополнительному нерациональному расходу мощности. Устройство теряет работоспособность при обрыве хотя бы одной нити накала. Третий недостаток устройства состоит в плохом коэффициенте мощности , определяемом индуктивностью дросселя. В электросети всегда имеются потребители с индуктивным характером нагрузки(трансформаторные подстанции, трансформаторы телевизоров и радиоприемников, электродвигатели станков, насосов и холодильников), поэтому в сети значение коэффициента мощности обычно равно 0,7-0,8. При этом только (70-80)от полной мощности, циркулирующей в сети, идет на выполнение полезной работы. Остальная (реактивная) мощность бесполезно нагревает провода линий электропередач и обмотки трансформаторов. Питание лампы в устройстве-прототипе через дроссель создает индуктивный характер его нагрузки с(0,5-0,55). Включение большого количества таких осветительных устройств ухудшает общий коэффициент мощности в электросети. Задачей настоящего технического решения является повышение КПД и надежности осветительного устройства, а также улучшение его коэффициента мощности. Для решения поставленной задачи осветительное устройство содержит люминесцентную лампу и дроссель, причем, согласно техническому решению, в него введены кнопка с нормально разомкнутыми контактами и конденсатор, причем выводы каждого катода лампы замкнуты и соединены соответственно с концами цепи из последовательно соединенных дросселя и кнопки, первый сетевой вход устройства подключен через конденсатор к первому катоду лампы, а второй сетевой вход - ко второму катоду непосредственно. Ве(0,81,1)л личину емкости конденсатора целесообразно выбирать по формуле С, где л 2 ( сл ) номинальный ток лампы,- частота сети, с - сетевое напряжение, л - напряжение на горящей лампе, а 0,61,4. величину индуктивности дросселя - по формуле(2)2 Для зажигания лампы используются все элементы устройства. В режиме горения лампа остается включенной в электросеть через конденсатор, имеющий малые (практически нулевые) потери активной мощности, поэтому в сравнении с прототипом существенно повышается КПД всего устройства. Исключение накала катодов также устраняет режим непрерывного их каления и соответствующие потери мощности. В предлагаемом устройстве ненадежный стартер не используется. Устройство способно работать даже при обрыве обеих нитей накала лампы. Это обеспечивает существенное повышение надежности работы. Включение лампы в электросеть через конденсатор обеспечивает устройству емкостной характер нагрузки с- (0,45-0,5). Включение большого количества таких осветительных устройств существенно улучшает общий коэффициент мощности в электросети и, соответственно, снижает потери энергии на проводах и обмотках трансформаторов. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого осветительного устройства, на фиг. 2 - схема устройствапрототипа. Предлагаемое осветительное устройство (фиг. 1) содержит конденсатор 1, люминесцентную лампу 2 с катодами 3, дроссель 4 и кнопку включения 5 с нормально разомкнутыми контактами. Выводы каждого катода 3 лампы 2 замкнуты между собой и соединены соответственно с концами цепи из последовательно соединенных дросселя 4 и кнопки 5. Первый сетевой вход устройства подключен через конденсатор 1 к первому катоду 3 лампы 2, а второй сетевой вход - ко второму катоду 3 непосредственно. Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. При подаче питающего напряжения переменного тока из сети люминесцентная лампа 2 не горит, т.к. сетевого напряжения не хватает для ее зажигания. Для включения лампы 2 необходимо нажать кнопку 5. После замыкания контактов кнопки 5 дроссель 4 и конденсатор 1 образуют последовательный резонансный контур, собственная частота которого близка к частотесети. Величины емкости конденсатора 1 и индук 2 434 тивности дросселя 4 целесообразно выбирать из соотношения, тогда на дросселе 4 образуется повышенное напряжение (600-700 В), достаточное для зажигания лампы 2. После зажигания лампы 2 кнопку 5 отпускают, в результате чего цепь резонансного контура разрывается, а лампа 2 остается включенной в сеть через конденсатор 1. Емкость конденсато 1 рекомендуется выбирать в соответствии с формулой, тогда через лампу будет протекать ток, близкий или равный номинальному току л, со 2 (л ) ответствующему ее номинальной светоотдаче в стандартном эксплуатационном режиме. Выключение лампы производится путем снятия сетевого напряжения. Предлагаемое осветительное устройство может использоваться как индивидуально, так и в составе группового осветительного устройства. В этом случае каждая лампа должна иметь индивидуальные конденсатор и дроссель, а зажигание всех ламп группы может производиться с помощью общей кнопки. Таким образом, предлагаемое устройство в сравнении с прототипом имеет более высокие КПД и надежность, а его емкостной характер нагрузки улучшает общий коэффициент мощности и снижает потери энергии в электросети. При массовом использовании предлагаемого осветительного устройства экономия достигнет не менее 15 от общей электроэнергии, вырабатываемой всеми электростанциями сети. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.