ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к электрическим выключателям со световой индикацией выключенного состояния для указания своего местоположения в темноте.
В настоящее время повсеместно проводятся мероприятия по повышению энергоэкономичности осветительных установок. Одним из путей энергосбережения в осветительной технике, особенно в сфере бытового освещения, является использование компактных люминесцентных ламп, которые большинство производителей называют энергосберегающие лампы (ЭСЛ). ЭСЛ могут быть использованы в световых приборах, предназначенных для эксплуатации с лампами накаливания общего назначения. Кроме того, в осветительных установках широко используются выключатели со встроенными индикаторами. Данные выключатели обеспечивают большую комфортность их использования, поскольку позволяют легко определить их расположение в темном помещении. Однако в ряде случаев при замене лампы накаливания на ЭСЛ в осветительной установке с таким выключателем наблюдаются световые вспышки ЭСЛ с некоторой частотой, когда она находится в выключенном состоянии, что снижает долговечность ЭСЛ, а также снижает комфорт пользователей. Это явление объясняется наличием конденсатора фильтра в электронных балластах ЭСЛ. В таких лампах схема питания устроена таким образом, что даже если один провод (как правило, фазный) разорван выключателем с индикатором, на конденсаторе фильтра накапливается заряд. При отключенном выключателе его контакт разомкнут, и ток идет по цепи через светодиод (газоразрядную лампу) и резистивный элемент на ЭСЛ. Этот ток небольшой, однако его достаточно, чтобы зарядить фильтрующий конденсатор ЭСЛ. Как только конденсатор зарядится до напряжения, достаточного для запуска электронного балласта ЭСЛ, происходит запуск схемы, в этот момент
лампа засвечивается и сразу же гаснет, поскольку конденсатор полностью разряжается, а тока, ограниченного схемой индикации, недостаточно для полноценного функционирования ЭСЛ. Далее процесс повторяется. Таким образом, актуальным является устранение проблемы мигания ЭСЛ при использовании выключателей со встроенными индикаторами.
Известны различные способы устранения мигания ЭСЛ, вызванные вышеописанной причиной. Например, интернет-источник http://www.samelectric.ru/lamp-osveshhenie/lyuminiscentnoe/lampa-morgaet.html раскрывает несколько из них. В частности проблема может быть решена подключением отдельного нулевого провода в выключателе для питания индикатора, однако недостатком такого решения являются дополнительные инженерные работы по прокладыванию указанного провода, а также тот факт, что при таком варианте решения проблемы индикатор выключателя будет гореть постоянно.
Также в вышеуказанном источнике рассматривается такой вариант решения проблемы, при котором параллельно мигающей ЭСЛ подключена обычная лампа накаливания, однако такое решение можно применить только когда в светильнике или люстре существует возможность установки более одной лампы, к тому же светильник с разными типами ламп смотрится неаккуратно и потребляет существенно больше энергии.
Еще одним вариантом решения проблемы является включение параллельно ЭСЛ шунтирующего элемента (резистора или конденсатора), через который будет протекать ток, достаточный для горения индикатора. С технической точки зрения такое решение фактически повторяет предыдущее шунтирование ЭСЛ лампой накаливания. В данном случае предлагается использовать конденсатор или резистор. Подобное решение предполагает покупку и установку шунтирующего элемента и, таким образом, предполагает дополнительные трудозатраты и приводит к значительным потерям электроэнергии.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является электрический выключатель со световой индикацией выключенного состояния, описанный в патенте на полезную модель Российской Федерации №1769, опубликованном 16.02.1996, содержащий крышку с одним или двумя отверстиями для излучения света, коммутационный узел и электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных токоограничительного резистора и светоизлучающего элемента, причем первый вывод электрической цепи подсоединен к первому присоединительному выводу-контакту коммутационного узла, а ее другой вывод подсоединен ко второму присоединительному выводу-контакту коммутационного узла таким образом, что когда лампа освещения горит, то светоизлучающий элемент не излучает свет.
Недостатком описанного выключателя является мигание ЭСЛ, которую он коммутирует.
Задачей заявляемой полезной модели является создание такого электрического выключателя, конструктивное исполнение которого, а также характеристики входящих в него конструктивных элементов обеспечат достижение технического результата, заключающегося в экономичности его применения, а также в снижении частоты мигания ЭСЛ или же полном исключении такого мигания.
Поставленная задача решается тем, что разработан электрический выключатель осветительной сети со световой индикацией выключенного состояния, содержащий коммутирующие контакты, параллельно которым подключена электрическая цепь, включающая последовательно соединенные токоограничительный элемент и светодиод, при этом минимальный импеданс токоограничительного элемента находится в пределах 0,82 МОм - 8,2 МОм.
Токоограничительный элемент может представлять собой, но не ограничивается далее указанным, по меньшей мере один резистор и/или по меньшей мере один конденсатор, и/или по меньшей мере один диод, а также
любую электрическую схему, включающую эти или иные элементы, выполняющие такую функцию.
В одном из вариантов исполнения электрическая цепь содержит диод, подключенный встречно-параллельно светодиоду. Посредством такого конструктивного исполнения выключателя обеспечивают защиту светодиода от пробоя напряжением обратной полуволны сетевого напряжения.
Поскольку в заявляемом объекте импеданс нагрузки достаточно велик по сравнению с импедансом токоограничительного элемента, и сопротивление коммутирующих контактов в состоянии «Выключено» выключателя бесконечно велико по сравнению с импедансом токоограничительного элемента, существует возможность управления током, протекающим через нагрузку в состоянии «Выключено» выключателя, посредством изменения импеданса токоограничительного элемента. Опытным путем было установлено, что тока, протекающего через нагрузку в состоянии «Выключено» выключателя при использовании токоограничительных элементов с минимальным импедансом 820 кОм, достаточно для свечения светодиода, однако недостаточно для зарядки фильтра электронного балласта ЭСЛ. Также опытным путем установлено, что при импедансе более 8,2 МОм свечение светоизлучающего элемента схемы индикации будет слаборазличимо при любом из существующих типов светоизлучающих элементов.
В случае если ток утечки в электронном балласте ЭСЛ больше, чем ток, заряжающий конденсатор фильтра (ток через токоограничительный элемент), конденсатор не будет заряжаться, и ЭСЛ не будет мигать. Если же ток утечки меньше тока, заряжающего конденсатор (ток через токоограничительный элемент), то конденсатор будет заряжаться до уровня запуска электронной схемы балласта, в результате чего ЭСЛ даст вспышку, и частота этих вспышек будет тем меньше, чем больше сопротивление токоограничительного элемента. За счет снижения частоты мигания ЭСЛ или же полного исключения мигания добиваются значительной экономии электроэнергии.
Заявляемая полезная модель поясняется при помощи фигур, приведенных ниже.
Фиг. 1 - электрическая схема заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку, с резистором в качестве токоограничительного элемента;
фиг. 2 - электрическая схема заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку, с диодом, подключенным встречно-параллельно светодиоду, и резистором в качестве токоограничительного элемента;
фиг. 3 - электрическая схема заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку, с конденсатором в качестве токоограничительного элемента;
фиг. 4 - электрическая схема заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку, с конденсатором и резистором в качестве токоограничительных элементов.
На фиг. 1 представлена электрическая схема 1 заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку 2, содержащая коммутирующие контакты 3 и 4, параллельно которым подключена электрическая цепь 5. Последняя содержит токоограничительный элемент 6 в виде резистора и светодиод 7, соединенные последовательно.
На фиг. 2 представлена электрическая схема 1 заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку 2, содержащая коммутирующие контакты 3 и 4, параллельно которым подключена электрическая цепь 5. Последняя содержит последовательно соединенные токоограничительный элемент 6 в виде резистора и светодиод 7, встречно-параллельно которому подключен диод 8.
На фиг. 3 представлена электрическая схема 1 заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку 2, содержащая коммутирующие контакты 3 и 4, параллельно которым подключена электрическая цепь 5. Последняя содержит токоограничительный элемент 6 в виде конденсатора и светодиод 7, соединенные последовательно.
На фиг. 4 представлена электрическая схема 1 заявляемого выключателя, коммутирующего нагрузку 2, содержащая коммутирующие контакты 3 и 4, параллельно которым подключена электрическая цепь 5. Последняя содержит токоограничительные элементы 6 в виде конденсатора и резистора и светодиод 7, соединенные последовательно.
Ниже описана работа заявляемой полезной модели на примере электрической схемы выключателя по фиг. 1.
При необходимости включения освещения в помещении коммутирующие контакты 3 и 4 электрического выключателя замыкают, вследствие чего электрическая цепь 5, включающая токоограничительный элемент 6 в виде резистора и светодиод 7, оказывается закороченной, при этом ЭСЛ светится, а светодиод 7 не излучает свет. При необходимости отключения освещения в помещении коммутирующие контакты 3 и 4 электрического выключателя размыкают, при этом ЭСЛ не светится, а переменный ток сетевого напряжения протекает по цепи, содержащей последовательно соединенные нагрузку 2, токоограничительный элемент 6 в виде резистора и светодиод 7. При протекании тока через светодиод 7 последний излучает свет, тем самым указывая местоположение выключателя, а нагрузка 2 оказывается в выключенном состоянии, причем ее мигания не наблюдают.
Заявляемая полезная модель не ограничена описанными выше примерами, которые включены в текст заявки в качестве пояснения и иллюстраций, и может иметь множество различных модификаций, которые доступны для специалистов в данной области.
Ниже приведены практические примеры реализации электрической схемы.
Пример 1. Выключатель, содержащий светодиод GNL-3004 и токоограничительный элемент в виде резистора с импедансом 820 кОм, коммутирует нагрузку в виде ЭСЛ Phillips мощностью 12 Вт. Индикатор отчетливо виден в темноте. Мигания лампы в положении «Выключено» выключателя не наблюдали в течение 3-х часов.
Пример 2. Выключатель, содержащий светодиод GNL-3004 и токоограничительный элемент в виде резистора с импедансом 8,2 МОм, коммутирует нагрузку в виде ЭСЛ Phillips мощностью 12 Вт. Яркость индикатора находится на пределе чувствительности человеческого глаза в темноте. Мигания лампы в положении «Выключено» выключателя не наблюдали в течение 3-х часов.
Пример 3. Выключатель, содержащий светодиод GNL-3004 и токоограничительный элемент в виде конденсатора с импедансом 8,2 МОм, коммутирует нагрузку в виде ЭСЛ Phillips мощностью 12 Вт. Яркость индикатора находится на пределе чувствительности человеческого глаза в темноте. Мигания лампы в положении «Выключено» выключателя не наблюдали в течение 3-х часов.
Результирующий импеданс токоограничительного элемента может быть рассчитан исходя из обозначенных номиналов составляющих элементов электрической схемы и частоты сети 50 Гц или 60 Гц в соответствии с правилами электротехники.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой такой электрический выключатель, который позволяет экономить электроэнергию, а его конструктивное исполнение и характеристики входящих в него конструктивных элементов обеспечивают снижение частоты мигания ЭСЛ, коммутируемой выключателем, или же полностью исключают такое мигание.