СВЕТИЛЬНИК С ОТРАЖАТЕЛЕМ ДЛЯ ТЕПЛИЦ

Область техники
Полезная модель относится к области светотехники и может быть использована в тепличных хозяйствах при организации искусственного освещения, необходимого для обеспечения активного роста тепличных растений.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные варианты исполнения светильников аналогичного назначения.
Так, известен светильник с отражателем светильника (полезная модель РФ №133899), содержащий корпус, в котором расположены отражатель, лампа, устройство крепления и питания лампы, устройство для подсоединения проводов к электрической схеме светильника, выполненное в виде клеммной колодки с зажимами и расположенное внутри коробки, находящейся снаружи корпуса и имеющей в боковой стенке отверстие для ввода проводов или кабеля. Отражатель установлен в корпусе с зазором, при этом его внутренняя поверхность выполнена из зеркального структурированного материала. Над отражателем расположен экран, а сам отражатель выполнен из двух уровней, таким образом, что нижний уровень имеет боковые части, выполненные в виде симметричных плоскостей, а верхний уровень выполнен из двух сегментов цилиндрических поверхностей, имеющих одинаковую симметричную кривизну.
Данный светильник имеет требуемые показатели кривой силы света (КСС), однако характеризуется неразборностью конструкции, в связи с чем при необходимости смены отражателя светильника, неизбежно потребуется демонтаж лампы. Учитывая стоимостные характеристики элементов светильника, данный факт существенно увеличивает расходы на обслуживание светильника.
Известен также светильник закрытого типа, описанный в публикации CN 203363715 U. Устройство также характеризуется наличием основных элементов - оптический блок в виде зеркальной лампы, закрепленной на опоре, блок питания, расположенный сверху над оптическим блоком. Светильник выполнен разборным с откидной нижней опорой. При этом в результате отклонения опоры с лампой, открывается доступ к лампе для ее замены.
Однако данное решение реализовано только для светильника, использующего специальную зеркальную лампу, не обеспечивающую требуемый ресурс и качество освещения.
Известен также светильник для теплиц с изменяемым отражателем (полезная модель РФ №111252), состоящий из лампы, электронного блока, отражателя сложной конструкции, при этом боковые элементы отражателя закреплены на петлях за верхний элемент отражателя, а каждый боковой элемент имеет штанги, на которых закреплены противовесы и концы гибких тяг.
Известный светильник также характеризуется отсутствием возможности демонтажа отражателя без необходимости демонтажа лампы.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, является светильник для теплиц с изменяемым положением в пространстве (полезная модель РФ №111611), состоящий из лампы, электронного блока, отражателя при этом на корпусе светильника имеется кронштейн с шарнирным соединением для двух параллельных штанг, вторые концы которых шарнирно соединены с кронштейном на потолке или балке. От электромеханического привода через кривошипно-шатунный механизм передается движение от вращательного к возвратно-поступательному движению светильника через средний шарнир штанг.
В данной конструкции предусмотрено изменение положения оптического блока, обусловленное необходимостью освещения разных участков, однако, конструктивное исполнение узла изменения положения оптического блока не подразумевает возможности демонтажа отражателя независимо от лампы.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, решаемая посредством заявляемой полезной модели, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам и прототипу, и направлена на создание светильника для теплиц, обеспечивающего возможность замены отражателя без демонтажа лампы, что способствует уменьшению эксплуатационных затрат при периодическом обновлении основных элементов оптической системы светильника для поддержания заявленного уровня светоотдачи.
Важнейшей характеристикой тепличных ламп является качество ассимиляционного освещения, т.е. интенсивность излучения в ФАР-диапазоне (фотосинтетическая активная радиация). Полезный срок службы лампы - это время, за которое мощность ассимиляционного излучения снизится не более чем на 5%. Производители софитных ламп, применяемых в светильниках для теплиц, устанавливают полезный срок службы лампы 10000 часов. В зависимости от региона, где расположена теплица, этот ресурс исчерпывается в течение 2,5-5 лет. В то же время, срок службы алюминиевого отражателя составляет не более 3 лет. Поскольку при воздействии на него слабощелочным раствором, применяемым в агротехнике (таковыми являются, например, растворы с величиной Ph от 8 до 12, в частности, гидрокарбонат натрия, мыльная вода), или раствором солей меди, отражающая способность отражателя падает достаточно быстро. Это является причиной замены отражателя. Ресурс отражателя зависит от температуры на стенке отражателя и типа выращиваемой культуры, более точно, от применяемых в агротехнике данной культуры химических растворов. Величина отражательной способности нового материала достигает 95%. Допускаемое ухудшение этого показателя - не более 10%. Отражатель открытого типа имеет температуру на стенке не выше 70°С, что способствует увеличению продолжительности времени работы изделия. Как замена ламп, так и замена отражателей производится одновременно по всей теплице, и сроки замены ламп и отражателей в общем случае не совпадают. Поэтому замену отражателя желательно выполнять без демонтажа лампы, т.к. в ходе монтажа некоторое количество ламп ломается, что ведет к необоснованным финансовым затратам.
Известные конструкции светильников (как приведенные в качестве аналогов в рамках настоящей заявки, так и известные из иных общедоступных источников информации) предполагают возможность замены отражателя в совокупности с лампой, или, в отдельных случаях, с использованием демонтажа всего светильника. То есть, известная технология поддержания светильника в рабочем состоянии (а точнее, обеспечение КПД светильника на исходном уровне) подразумевает достаточно продолжительные временные и существенные финансовые затраты на замену отдельных элементов светильника.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении выполнения отражателя съемным, возможности его замены без демонтажа лампы и светильника, в целом.
Поставленная задача решается тем, что в светильнике для теплиц, включающем блок питания, расположенный в корпусе, соединенный с оптическим блоком, содержащим софитную лампу, установленную в двух патронах, опорную рамку, в которой установлен отражатель открытого типа, согласно техническому решению, корпус блока питания выполнен с внешним оребрением и откидной крышкой, жестко соединенной с опорной рамкой оптического блока. При этом крышка в нижней части снабжена горизонтальным шарниром, обеспечивающим возможность отклонения крышки блока питания вместе оптическим блоком из закрытого в открытое положение, а в верхней части снабжена замком, обеспечивающим фиксацию крышки в закрытом положении, характеризующимся ее плотным прилеганием к корпусу блока питания. Отражатель содержит два боковых симметричных элемента, выполненных в виде сегментов прямой трубы эллиптического сечения, верхний элемент, состоящий из двух симметричных частей, каждая из которых представляет собой сегмент прямой трубы эллиптического сечения, и две торцевые стенки, к которым закреплены боковые и верхний элементы, при этом взаимное расположение элементов отражателя выбрано с обеспечением формирования кривой силы света (КСС) типа Ш. Горизонтальный шарнир может быть выполнен в виде двух стержней, установленных в открытых пазах, предназначенных для свободного помещения и поворота в них стержней, при этом стержни размещены в плоскости крышки, и закреплены к ней в нижней части, а открытые пазы выполнены на корпусе в его нижней части. Горизонтальный шарнир также может быть выполнен в виде двух стержней, установленных в открытых пазах, предназначенных для свободного размещения и поворота в них стержней, при этом стержни выполнены на корпусе в его нижней части, а открытые пазы выполнены в нижней части крышки. Замок может быть выполнен в виде винта, обеспечивающего плотное прилегание крышки к корпусу блока питания.
Краткое описание чертежей
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами, где
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого светильника.
На фиг. 2 представлен вид снизу на конструкцию светильника.
На фиг. 3 представлен вид светильника с открытой (откинутой) крышкой блока питания.
На фиг. 4 схематично представлено место соединения крышки и корпуса блока питания.
На фиг. 5 схематично представлено поперечное сечение светильника.
Позициями на чертежах обозначены:
1. Блок питания.
2. Оптический блок.
3. Софитная лампа.
4. Корпус блока питания.
5. Замок.
6. Оребрение.
7. Крышка блока питания.
8. Открытый паз.
9. Стержень.
10. Винт.
11. Выравнивающий клапан.
12. Прозрачная пробка.
13. Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА).
14. Алюминиевая панель.
15. Ввод питающего кабеля.
16. Вывод выходных проводов.
17. Траверса оптического блока.
18. Корпус патрона.
19. Патрон.
20. Отражатель.
21. Боковые элементы отражателя.
22. Торцевые стенки отражателя.
23. Верхний элемент отражателя.
24. Скобки.
Осуществление полезной модели
Заявляемое устройство представляет собой светильник, используемый, преимущественно, для формирования искусственного освещения в теплицах. Светильник состоит из следующих основных блоков: блока питания 1, оптического блока 2, софитной лампы 3, узла подвеса светильника (на чертежах не показан, поскольку определяется типом и конструкцией подвесной балки, а не конструкцией светильника, как такового). Оптический блок 2 состоит из двух траверс 17, двух корпусов патрона 18, двух патронов 19 для софитной газоразрядной натриевой лампы 3 и отражателя открытого типа 20. Блок питания размещен в литом алюминиевом корпусе 4 с крышкой 7, и включает элементы электрической цепи, питающей светильник. Корпус имеет внешнее оребрение 6 для обеспечения конвективного теплообмена на стенке корпуса. Крышка 7 снабжена по периметру резиновым уплотнением (на чертежах не показано), для обеспечения защиты от внешних воздействий (IP65 по ГОСТ 14254-96). Для фиксации крышки в ее верхней части предусмотрен замок 5, выполненный в виде затягиваемого винта 10, обеспечивающего необходимую герметичность соединения крышки с корпусом. Внутри корпуса блока питания закреплен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) 13. Теплоотводящая алюминиевая панель 14 ЭПРА плотно прижата к днищу корпуса для обеспечения надежного термического контакта ЭПРА со стенкой корпуса. Нормируемой характеристикой работы ЭПРА является температура на отдельных элементах электрической платы, поэтому при монтаже аппарата используется теплопроводящая паста, которая наносится на поверхность алюминиевой панели ЭПРА, контактирующей с корпусом блока питания. Провода электропитания ЭПРА и выходные провода, соединяющие его с патронами 19, выведены через герметичные вводы, расположенные на крышке корпуса. Герметичность ввода 15 питающего электрического кабеля обеспечивается упругим сальником с винтовым зажимом. Он размещен в верхней части крышки корпуса. Герметичность вводов 16 двух выходных проводов обеспечивается упругими манжетами. Оба ввода находятся в нижней части крышки 7. В нижней части блока питания сформирован «горизонтальный шарнир», обеспечивающий возможность отклонения крышки от закрытого положения, характеризующегося ее плотным прилеганием к корпусу блока питания. Шарнир образован двумя стержнями, свободно размещенными в соответствующих открытых пазах с возможностью поворота, при этом ось вращения «горизонтального шарнира» расположена вдоль нижнего ребра корпуса блока питания, контактирующего с крышкой. Одна из реализаций горизонтального шарнира подразумевает выполнение открытых пазов на крышке блока питания, в ее нижней части, и, соответственно, размещение стержней по боковым сторонам корпуса, вблизи крышки. Стержни помещают в открытые пазы, тем самым достигается возможность отклонения (откидывания) крышки от рабочего закрытого положения. Возможна иная реализация горизонтального шарнира, в соответствии с которой открытые пазы выполнены по боковым стенкам корпуса, а в плоскости крышки размещены стержни, помещаемые в открытые пазы. Тем самым также достигается возможность отклонения крышки в открытое положение. Посредством вращения вокруг оси шарнира крышку прижимают к корпусу блока питания и притягивают к нему винтом 10, расположенным по центру противоположной стороны крышки, обеспечивая требуемую герметичность. На крышке также установлен выравнивающий клапан 11. Выравнивающий клапан обеспечивает выравнивание давления воздуха в герметичной полости блока питания с атмосферным при его периодическом нагревании и остывании в цикле включения - выключения. Он представляет собой пробку с полупроницаемой диафрагмой.
На нижней стенке корпуса выполнено отверстие, закрытое прозрачной пробкой 12 для выполнения контроля работы блока питания.
При этом, поскольку крышка жестко соединена с оптическим блоком, а именно с корпусом патрона, то при откидывании крышки из закрытого в открытое положение имеет место отклонение всего оптического блока от рабочего положения.
В оптическом блоке две траверсы и один корпус патрона образуют опорную рамку для фиксации отражателя. Второй корпус патрона закреплен непосредственно на крышке 7 блока питания. Таким образом, оптический блок жестко соединен с крышкой блока питания. Внутри корпусов установлены патроны. Конструкция корпусов патронов обеспечивает защиту от внешних воздействий, соответствующую IP23 по ГОСТ ГОСТ14254-96.
Отражатель 20 открытого типа обеспечивает эффективное конвективное охлаждение лампы и выполнен в виде комбинации особым образом размещенных скругленных участков алюминиевой трубы. Отражатель включает два боковых элемента 21, один верхний элемент 23, две торцевых стенки 22 и две скобки 24 (фиг. 5). Боковые элементы симметричны, выполнены в виде сегментов эллиптической цилиндрической поверхности. В торцевых стенках выполнены пазы для размещения патронов. Верхний элемент состоит из двух сопряженных симметричных частей, каждая из которых представляет собой сегмент эллиптической прямолинейной трубы. Значения кривизны боковых элементов и верхнего отличны друг от друга. Взаимное расположение боковых и верхнего элементов отражателя выбрано расчетным образом для обеспечения классификации светильника по ГОСТ Р 54350-2015 как светильника прямого света с кривой силы света (КСС), соответствующей типу Ш, имеющего двойную симметрию. На фиг. 5 представлено сечение светильника с отражателем, удовлетворяющего указанным требованиям ГОСТ. Боковые и верхний элементы выполнены из ячеистого алюминия, торцевые стенки и скобы из гладкого алюминия. Скобка 24 представляет собой круговую цилиндрическую поверхность диаметром больше диаметра колбы лампы. Скобки закреплены с помощью стоек на обоих элементах 21 и размещены над лампой.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Светильники заявляемой конструкции размещают, например, в теплице, и закрепляют посредством узла подвеса под горизонтальной балкой рядами на определенном расстоянии друг от друга и с заранее определенным шагом светильников в ряду для обеспечения требуемой равномерной освещенности поверхности листа растений в соответствии с рассчитанной КСС.
Включение освещения в режиме моделирования суточного цикла или в режиме досветки выполняется по программе полного вегетационного периода. Регламентные работы выполняют по завершении цикла производства на светильниках всей осветительной установки одновременно. В случае необходимости замены отражателей на каждом светильнике открывают замок, отворачивая винт, откидывают крышку корпуса вместе с оптическим блоком в открытое положение. В таком положении горизонтальная балка и кабели питания не мешают проведению демонтажных работ, оптический блок доступен для демонтажа. Отражатель в сборе вынимают из опорной рамки, перемещая его перпендикулярно плоскости опорной рамки светильника. Отражатель не имеет специальных узлов крепления и удерживается в рабочем положении с помощью двух пар крепежных элементов на торцевых элементах отражателя, взаимодействующих с пазами патронов. Устанавливают новый отражатель в опорную рамку так, чтобы торцевые элементы отражателя соприкасались с боковыми поверхностями корпусов патронов, а наружные поверхности боковых элементов отражателя соприкасались с поверхностями траверс, обращенными в сторону лампы, продвигая отражатель до упора. При этом крепежные элементы на торцевых элементах отражателя встанут в пазы корпусов патронов. Возвращают оптический блок вместе с крышкой блока питания, поворачивая его с помощью горизонтального шарнира, в исходное (рабочее) положение, соответствующее закрытому состоянию блока питания, и затягивают винт замка. При этом лампа остается нетронутой, необходимость ее демонтажа лампы, так как после откидывания крышки вместе с оптическим блоком отражатель становится доступен для проведения регламентных работ. Риск повреждения лампы также исключается, так как замена отражателя происходит в открытом режиме.
Пример конкретного выполнения
Изготовлен светильник заявляемой конструкции. Габаритные размеры светильника 530×230×240 мм. Корпус блока питания выполнен с габаритами 80×180 мм, глубиной 105 мм, при этом на внешней стенке корпуса выполнено оребрение. Оптический блок смонтирован на крышке корпуса блока питания и включает: два патрона типа K12x30s, софитную газоразрядную натриевую лампу мощностью 1000 Вт, два алюминиевых корпуса патронов, две траверсы и отражатель. Конструкция корпусов патронов обеспечивает защиту патронов от внешних воздействий, соответствующую IP23 по ГОСТ ГОСТ14254-96. Одна пара корпус и патрон закреплены непосредственно на крышке корпуса блока питания. Вторая пара закреплена на этой же крышке с помощью двух траверс. Отражатель открытого типа выполнен из светотехнической алюминиевой фольги. Продольные элементы отражателя выполнены из ячеистого алюминия, торцевые из - гладкого. Характеристики элементов отражателя и их взаимное расположение имеют следующие значения: верхний элемент имеет поперечный размер - 257 мм, вертикальный размер - 20 мм, средний радиус кривизны каждой части - 217 мм. Боковые элементы имеют длину хорды - 105 мм, прогиб - 19 мм, средний радиус кривизны - 80 мм. Ширина оптического окна отражателя, образованного нижними ребрами боковых элементов - 190 мм, ширина верхнего окна, образованного верхними ребрами боковых элементов - 70 мм. Высота отражателя в сборе 137 мм. Ячеистый алюминий обеспечивает направленно-рассеянную индикатрису отражения с углом рассеивания до 14°. Отражательная способность рабочей поверхности алюминиевых деталей составляет в состоянии поставки не менее 96%. Габаритные размеры отражателя 305×257×137 мм. Он вложен в рамку, образованную параллельными траверсами и двумя корпусами патронов. Корпус блока питания и крышка корпуса соединены между собой с помощью горизонтального шарнира, расположенного в нижней его части, и замка в верхней. Шарнир состоит из двух стержней диаметром 6 мм и высотой 6 мм сформированных литьем на боковых стенках корпуса в нижней его части. Крышка имеет приливы в виде двух «ушей». На двух поверхностях, обращенных к корпусу, сформированы два открытых паза шириной 6,5 мм глубиной 7 мм. Во взаимодействии стержней с пазами образуется шарнир. Он обеспечивает отклонение вниз крышки на угол до 60 градусов и герметичность стыка крышка-корпус в закрытом состоянии.