СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к области светотехники, а более конкретно к конструкциям осветительных устройств - светильникам со встроенным источником энергии, преимущественно - с батареей или аккумулятором и люминесцентными источниками света, и может быть использована для организации аварийного освещения, например, в случае пропадания напряжения сети питания, открытых площадок, общественных, производственных и жилых помещений различного назначения, а также помещений, салонов и кабин всех видов транспортных средств, включая палубы или внутренние помещения судов и других плавучих средств, в том числе с возможностью крепления в любом положении в пространстве и эксплуатации в условиях повышенной влажности и широкого диапазона температур окружающего воздуха.
Известен подвесной светильник (см. свидетельство РФ на полезную модель №19133, приор. 14.05.2001 г., F 21 S 8/06, опубл. 10.08.2001г.), содержащий внешне размещенную профилированную декоративную обечайку, образующую с корпусом двухуровневую ступенчатую конструкцию, и соединенные электрически люминесцентную лампу и пускорегулирующий аппарат, включающий дроссель, стартер и конденсатор.
Недостатком указанной подвесного светильника является излишняя сложность его конструктивного выполнения и невозможность его нормальной эксплуатации на транспортных средствах по причине электромагнитной несовместимости используемого в нем пускорегулирующего аппарата с чувствительными электронными
устройствами транспортных средств и возникновения стробоскопического эффекта в помещениях с работающими устройствами и механизмами, имеющими движущиеся (вращающиеся) детали и узлы, а также нецелесообразность его использования в вышеуказанных условиях и по тем же причинам в качестве аварийного осветительного прибора совместно с автономным источником питания, например, аккумуляторной батареей.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым в качестве ближайшего аналога - прототипа полезной модели, является потолочный люминесцентный светильник (см. свидетельство РФ на полезную модель №32572, приор. 23.04.2003 г., F 21 V 15/00, опубл. 20.09.2003 г.), включающий сборный корпус в составе корытообразного профиля и выполненных с возможностью разъединения двух торцевин, и установленные в корпусе и электрически связанные между собой лампы с дроссельным пускорегулирующим аппаратом (со стартером).
Недостатком прототипа является нецелесообразность его использования в помещениях с установленным оборудованием, имеющим вращающиеся механические части, например, вентиляторы и другие движущиеся и вращающиеся узлы и детали механизмов, по причине возникновения значительного стробоскопического эффекта при работе светильника, невозможность обеспечения стабилизации светового потока при изменении питающего напряжения в широком диапазоне его величин, а также относительно большие массогабаритные характеристики и невозможность использования светильника с такой электрической схемой в качестве светового прибора для обеспечения аварийного освещения в случае пропадания напряжения в электрической сети, в том числе помещений транспортных средств, в режиме работы от автономного источника питания, например аккумуляторной батареи, что в целом обусловлено применением дроссельного (электромагнитного) пускорегулирующего аппарата. Кроме того, сборная конструкция корпуса прототипа из-за значительной трудности достижения по этой причине высокой степени герметизации светильника, в
значительной мере ограничивает возможности его эксплуатации в сложных климатических условиях, например, на плавучих транспортных средствах - в условиях повышенной влажности, широкого диапазона изменения температуры окружающего воздуха и возможности механических (в том числе ударных) воздействий.
Недостатком прототипа является также использование в его конструкции в основном материалов, обладающих повышенными магнитными свойствами, что делает нецелесообразным его использование вблизи приборов с повышенной чувствительностью к действию магнитных и электромагнитных полей, например навигационных и штурманских приборов транспортных средств.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, в первую очередь, в случае его использования в качестве светового прибора для обеспечения аварийного освещения помещений в режиме работы от автономного источника питания при пропадании напряжения в электрической сети, включая упрощение конструкции светильника и улучшение следующих его основных потребительских свойств (качеств):
- отсутствие стробоскопического эффекта при работе светильника, в том числе при его использовании в помещениях с установленным оборудованием, имеющим вращающиеся механические части, например, вентиляторы и другие движущиеся и вращающиеся узлы и детали механизмов;
- достижение стабилизации светового потока в широком диапазоне изменения величины питающего напряжения;
- уменьшение массогабаритных характеристик светильника с одновременным повышением степени его защищенности от воздействий внешней среды при его эксплуатации;
- снижение общей величины суммарной составляющей магнитного и электромагнитного полей светильника.
Кроме того, полезная модель позволяет исключить акустический шум в звуковом диапазоне частот при работе светильника, исключить мерцание и сократить время поджига ламп, увеличить их ресурс и обеспечить электромагнитную совместимость и защиту от импульсных коммутационных перенапряжений, возникающих в питающей сети электроэнергетической системы (ЭЭС).
При этом решена задача создания универсального многоцелевого светильника для обеспечения аварийного освещения помещений, особенности конструкции которого позволяют в условиях аварийной ситуации, например в случае внезапного исчезновения напряжения основной сети питания, без дополнительных материальных и временных затрат, значительно повысить удобство, надежность и безопасность его эксплуатации с одновременным расширением возможностей его использования в помещениях различного назначения, в том числе производственных, а также помещениях, салонах и кабинах практически всех видов транспортных средств, включая палубы или внутренние помещения судов и других плавучих сооружений, в том числе с возможностью эксплуатации в условиях повышенной влажности, давления и широкого диапазона изменения температуры окружающего воздуха и механических (в том числе ударных) воздействий, а также вблизи приборов с повышенной чувствительностью к действию магнитных и электромагнитных полей.
Это достигается тем, что в предлагаемом светильнике, содержащем корпус с элементами электросхемы и крепления, источник света с устройством управления его работой, автономный источник питания и плафон, в отличии от ближайшего аналога - прототипа, в качестве устройства управления работой источника света, преимущественно люминесцентной лампой, применено установленное с возможностью работы от электроэнергетической системы как постоянного, так и переменного тока, например посредством дополнительно установленного выпрямительного блока, и соединенное с ним (источником света) и с автономным источником
питания, например, аккумуляторной батареей, зарядное пускорегулирующее устройство, содержащее взаимосвязанные между собой зарядное устройство автономного источника питания с индикатором состояния источника питания и режима работы светильника, например, индикатором «Заряд-Подзаряд» на светодиоде, и электронный пускорегулирующий аппарат, выполненный преимущественно по полумостовой схеме на полупроводниковых ключах, например, - силовых МОП-транзисторах, по типу полупроводникового преобразователя напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока повышенной частоты, дополнительно включающий блок комплексного контроля возможности функционирования светильника и имитации аварийного пропадания напряжения сети электроэнергетической системы питания с органом управления его работой, например, кнопочного типа.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что светильник дополнительно снабжен элементом защиты от импульсных перенапряжений, выполненным например на полупроводниковых ограничительных элементах, а также тем, что зарядное пускорегулирующее устройство в составе зарядного устройства автономного источника питания и электронного пускорегулирующего аппарата, установлено в электрической сети светильника с возможностью одновременного поддержания при работе источника света напряжения питания источника света с частотой не менее 10,0 КГц, а также автоматического переключения упомянутого источника света, например люминесцентной лампы, в режим работы от автономного источника питания, например, аккумуляторной батареи, при пропадании напряжения питания в электрической сети (ЭЭС), при этом индикатор выполнен с возможностью работы в режимах: «зеленый непрерывный световой сигнал» - при наличии штатного напряжения сети питания светильника и заряженной аккумуляторной батареи, находящейся в режиме подзарядки; «зеленый мигающий световой сигнал» - при наличии штатного напряжения сети питания светильника и нахождении в режиме заряда
подключенной аккумуляторной батареи; «красный световой сигнал» -индикация неисправного состояния аккумуляторной батареи.
Для повышения удобства и безопасности при эксплуатации светильника он может быть дополнительно снабжен устройством для отключения автономного источника питания от электрической сети светильника, например тумблером режимов «Транспортировка-Работа».
Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) представляет собой полупроводниковый преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока повышенной частоты для обеспечения стабильно-устойчивой работы, преимущественно люминесцентных ламп, выполненный по полумостовой схеме на полупроводниковых ключах -силовых МОП-транзисторах.
При необходимости использования светильника на транспортных средствах специального назначения, которые по своим техническим характеристикам должны соответствовать особым требованиям, в том числе по величине магнитных и электромагнитных полей, например, на научно-исследовательских судах, возможен вариант, при котором, по меньшей мере, корпус с элементами его крепления выполнен из маломагнитных материалов, например, латуни. По этим же причинам, светильник может быть дополнительно снабжен устройством автоматического отключения источника света, соединенным электрически с дверным выключателем внешней двери объекта установки светильника, например, помещения транспортного средства, и выполненным с возможностью срабатывания по сигналу выключателя внешней двери при ее открывании.
Во всех возможных вариантах конструкций светильника корпус выполнен цельнометаллическим, например, штампованным, из однородного стального листа, преимущественно в форме единого корытообразного элемента, с последующей сборкой и креплением к нему, например, посредством контактной сварки, заранее предусмотренных и изготовленных элементов крепления, обеспечивающих установку светильника в объекте, а
также крепление элементов электросхемы, источника света с устройством управления его работой и плафона.
На практике одним из наиболее оптимальных вариантов выполнения полезной модели является конструкция, плафон которой выполнен посредством формовки или литья из полимерного светопрозрачного материала, например, листового поликарбоната, в форме корытообразного элемента таким образом, что в собранном с корпусом виде, например посредством винто-резьбового крепежа по всему периметру сопрягаемых поверхностей отбортованных кромок плафона и корпуса, образует с последним единый герметичный объемный модуль. Причем в случае необходимости, плафон может быть выполнен в виде однородного ударопрочного единого элемента произвольной пространственно-геометрической конфигурации, например, в форме параллелепипеда с закругленными ребрами и размещенным по центру на его внешней поверхности удлиненным эллипсообразным объемно-выпуклым приливом, таким образом, что при работе источника света обеспечивает максимальную светопропускную способность в отношении его светового потока в сочетании с повышенными прочностными физико-механическими свойствами конструкции упомянутого плафона.
Плафон также может быть дополнительно снабжен внешней защитной оболочкой, например, из высокопрочного оптически прозрачного полимера или металлической сетки, а источник света - дополнительно снабжен заранее предусмотренным защитным пленочным покрытием, выполненным, например, посредством его нанесения на внешнюю поверхность светопрозрачной оболочки источника света.
Возможен вариант, при котором корпус светильника может быть дополнительно снабжен устройствами для его амортизации, например, пружинного типа, посредством которых осуществляют крепление светильника в месте его установки.
В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции светильника осуществляют с использованием известных материалов и оборудования посредством последовательного выполнения взаимосвязанных стадий следующего технологического процесса.
1. Изготовление корпуса: нарезка заготовки, согласно операционному эскизу; штамповка и последующая фрезеровка корпуса в размер; изготовление деталей крепления корпуса (стоек, втулок, скоб, панелей) и их установка и крепление, посредством контактной сварки, на корпусе и внутри его; зачистка сварных швов; обезжиривание поверхности, нанесение защитного гальванического покрытия и окраска, например, с использованием краски порошковой ПЭ11-91 марки «А», белая.
2. Изготовление плафона: нарезка заготовки; предварительная сушка поликарбоната; формовка плафона (или изготовление посредством литья); обрезка в размер и зачистка кромок; сверление отверстий и нарезка резьбы.
3. Изготовление соединителей: литье корпуса, крышки; изготовление гнезд; сборочная операция.
4. Изготовление необходимых элементов электросхемы и устройств управления работой светильника, в том числе выпрямительного блока, съемного блока аккумуляторной батареи, зарядного пускорегулирующего устройства (УЗП) в составе зарядного устройства (ЗУ) аккумуляторной батареи (АБ) и электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА): изготовление печатных плат и моточных изделий; сборка и монтаж печатных платы с последующей их настройкой и покрытием после этого защитным лаком.
5. Окончательная сборка светильника: установка деталей (кабельных вводов, панелей); клеевая установка уплотнительной прокладки; наклейка шильдиков; установка всех предусмотренных печатных плат на стойки и закрепление винтами; проведение монтажных операций согласно электрической схеме; установка соединителей, панелей, ламп, блока аккумуляторной батареи (АБ); устройств и органов управления; выполнение
испытательно-проверочных операций работоспособности светильника и его отдельных узлов и комплектующих на специальных стендах согласно инструкциям; проверка светильника на длительность функционирования (8-14 часов); проведение окончательной сборки с установкой плафона и герметизацией всего замкнутого объема светильника.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых на фиг.1 схематично изображен общий вид светильника в плане без плафона с «функционально» обозначенными основными элементами электросхемы; на фиг.2 - общий вид светильника с боку в сборе с плафоном; на фиг.3 - общий вид с торца в сборе с плафоном.
Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является выполненный с возможностью работы от электроэнергетической системы как постоянного, так и переменного тока, светильник для обеспечения аварийного освещения помещений различного назначения, преимущественно транспортных средств, в случае исчезновения напряжения сети питания, опытный образец которого впервые разработанный применительно к помещениям судов и других плавучих средств (технические условия АРФД.676342.007 ТУ) и изготовленный ООО «Предприятие «ЭРМА», получил коммерческое наименование «Орион-109».
Светильник содержит стальной корпус - 1 корытообразного типа со съемной стальной панелью - 2, установленной в верхней части корпуса, с жестко закрепленным на ней зажимом - 3 для крепления люминесцентной осветительной лампы - 4, которая подключена, например, посредством соединителя - 5 к зарядному пускорегулирующему устройству (УЗП) - 6 в составе зарядного устройства (ЗУ - на чертеже не показано) и электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА - на чертеже не показан), соединенному с аккумуляторной батареей (АБ) - 7, снабженному тумблером - 8 отключения аккумуляторной батареи от УЗП светильника (тумблером режимов «Транспортировка-Работа»), индикатором - 9 состояния АБ «Заряд-Подзаряд»,
кнопкой контроля - 10 состояния светильника; элемент защиты от импульсных перенапряжений 11; дополнительно установленный выпрямительный блок - 12; плафон - 13 корытообразного вида из поликарбоната, соединенный с корпусом, например, при помощи винто-резьбовых крепежных соединений (на чертеже не обозначены), через размещенную между ними (корпусом и плафоном), уплотнительную прокладку - 14, например, из резинового материала, обеспечивающую герметичность всего внутреннего объема светильника. Светильник также дополнительно снабжен специально предусмотренным устройством (на чертежах не показано) автоматического отключения источника света с выходными разъемами (на чертежах не показаны) для соединения его с дверным выключателем (на чертежах не показан) внешней двери объекта установки светильника, например помещения транспортного средства, которое (устройство) в случае его подключения может быть переведено в режим автоматического срабатывания по сигналу выключателя внешней двери при ее открывании. Все необходимые для функционирования светильника отдельные комплектующие соединены между собой электрически согласно электросхеме светильника (на чертежах не показано).
Кроме того, элементы электросхемы и электромонтажа в общем случае включают (на чертежах не обозначены): разъем для подключения АБ 7 к УЗП 6, ввод кабельный для подключения светильника к электроэнергетической системе (электросети), вывод кабельный для последовательного подключения светильников, втулки наружного и внутреннего заземления, провода для электрических соединений и др. (на чертежах не обозначены).
Элементы крепления, кроме вышеупомянутых, в большинстве вариантов содержат (на чертежах не обозначены): вертикальные стальные стойки, закрепленные на корпусе 1 при помощи сварки для крепления съемных панелей; съемную стальную панель, установленную в верхней части корпуса 1 для крепления соединителя 5 для подключения ламп 4; съемные стальные вертикальные шестигранные стойки для крепления УЗП 6; блок для
крепления АБ 7 в корпусе 1, винты для крепления плафона 13 к корпусу 1; крышку крепления соединителя 5, винты и гайки различного назначения и др. (на чертежах не обозначены).
Корпус 1 светильника с элементами крепления, панелью 2 и другими комплектующими может быть полностью выполнен только из немагнитных и маломагнитных материалов, например, латуни, алюминия, нержавеющей стали и т.п.
Все неметаллические элементы электросхемы, электромонтажа, а также детали и узлы крепежа (на чертежах не обозначены) выполнены из негорючих или трудно горючих материалов.
В качестве люминесцентной осветительной лампы 4 в данном конкретном варианте использована люминесцентная лампа с 4-х выводным цоколем типа КЛУ9/ТБЦ.
Питание светильника может осуществляться как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока, при этом подвод кабелей (на чертежах не обозначены) к корпусу 1 светильника может быть предусмотрен как с боковых сторон, так и с тыльной стороны светильника.
Надежность и безопасность работы светильника при его эксплуатации обеспечивается наличием в его электросхеме дополнительно установленного элемента защиты от импульсных перенапряжений 11.
Питание светильника в аварийном режиме в случае отсутствия напряжения сети питания может осуществляться от встроенной АБ 7, например типа 10 НМГЦ-2,5 ТУ 3482-004-07626895-2001, с номинальным напряжением 12 В.
Применение для заряда и подзаряда АБ 7 входящего в состав примененного УЗП 6 электронного зарядного устройства (на чертежах не обозначено) позволяет обеспечивать заряд и подзаряд АБ при изменении питающего напряжения почти в 4-х кратном диапазоне.
Конструктивное исполнение светильника - стационарное для крепления в любом положении в пространстве, при этом особенности его
конструкции, в том числе обусловленные возможностью образования в собранном виде корпуса с плафоном единого герметичного объемного модуля, в совокупности достигаемого технического эффекта допускают его применение при температуре окружающего воздуха от -18°С до +45°С и повышенной влажности воздуха до 98% при температуре +35°С, а также при кратковременном повышении температуры до +60°С и относительной влажности до 100% с выпадением росы, что характеризует климатическое исполнение последнего, в том числе по ГОСТ 15150-69. В случае необходимости светильник может быть установлен на амортизаторах, например пружинного типа.
Плафон 12 светильника может быть выполнен, например прозрачным, или опаловым, или оранжевым и т.д.
При необходимости, в зависимости конкретного предназначения, плафон 13 может быть дополнительно снабжен внешней защитной оболочкой из любого известного высокопрочного оптически прозрачного полимера или в виде металлической сетки, а лампа 4 - также дополнительно снабжены заранее нанесенным на их поверхность защитным пленочным покрытием, которое при механических повреждениях ламп препятствует разлетанию осколков и частиц стекла и люминофора, а также попаданию паров и капель ртути в окружающую среду.
Эксплуатацию светильника вышеописанной конструкции типа «Орион» со встроенной и заранее полностью заряженной (светодиод индикатора 9 режима «Заряд-Подзаряд» светильника светит непрерывно зеленым цветом) аккумуляторной батареей 7 для обеспечения аварийного освещения помещений, например транспортного средства, на практике осуществляют следующим образом.
Известным способом подключают светильник к цепям питания любой из электроэнергетических систем (ЭЭС): постоянного или переменного тока (например посредством выпрямительного блока 12 ), при этом тумблер 8 режимов работы светильника «Транспортировка-Работа» должен находится в
отключенном положении «Транспортировка», затем (после подключения) переключают тумблер 8 из положения «Транспортировка» в положение «Работа», кратковременно (на 3-5 сек) нажимают кнопку 10 «Контроль» при этом кратковременно загорается осветительная лампа 4, подтверждающая полную готовность светильника для работы в аварийной ситуации, так как при нажатии кнопки 10 «Контроль» автоматически происходит имитация аварийной ситуации, которая реализуется в УЗП 6 посредством получения от кнопки 10 сигнала, имитирующего пропадание напряжения питающей сети, причем при нажатии кнопки 10 «Контроль» УЗП 6 в режиме имитации аварийной ситуации обеспечивает одновременный комплексный контроль наличия и заряженность АБ 7, наличие и целостность осветительной лампы 4 и возможность функционирования ЭПРА (на чертеже не показан) в составе УЗП 6. Следует отметить, что УЗП 6 производит непрерывное обследование в автоматическом режиме АБ 7 и в случае проявления признаков ее неисправности, например постоянной разрядки, подает красный световой сигнал на светодиод индикатора 9 режима «Заряд-Подзаряд».
На практике светильник для обеспечения аварийного освещения используют для установки в помещениях с работающими механизмами, имеющими движущиеся части и узлы, с гарантией полного отсутствия какого-либо проявления стробоскопического эффекта, в том числе во время всех предусмотренных его конструкцией режимах работы, включая условия нештатной аварийной ситуации при полном внезапном пропадании напряжения питания сети.