ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ЗАЩИТНОЙ ТРУБКОЙ
LIGHTING UNIT WITH PROTECTIVE TUBE

Область техники
Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему источник света в форме лампы с холодным катодом, помещенной в прозрачный баллон, служащий защитной трубкой.
Уровень техники
Для обеспечения различных типов освещения применяют, в разнообразных конфигурациях, большое количество различных источников света. Так, для освещения размещенных на полках товаров обычно используют различные варианты удлиненных источников света, в частности флуоресцентные лампы. Например, полка может быть снабжена соответствующей планкой с частично прозрачными этикетками, которые могут подсвечиваться на просвет с помощью источника света, предпочтительно вытянутой формы, например флуоресцентной лампы, одновременно с освещением товаров, размещенных на полке, снабженной такой планкой.
В подобных осветительных схемах обычно применяют неоновые лампы, светодиоды (СД) и лампы с холодным катодом, именуемые также ФЛХК (флуоресцентными лампами с холодным катодом). Флуоресцентные лампы различных типов, в том числе ФЛХК, часто являются довольно хрупкими; поэтому их часто используют совместно с по меньшей мере частично прозрачными пластиковыми или стеклянными защитными баллонами в виде трубок, внутри которых инкапсулируют флуоресцентные лампы. Другой типичной характеристикой флуоресцентных ламп является наличие двух соединительных проводов, которые могут быть подсоединены к источнику тока или напряжения. Каждый из этих соединительных проводов, обычно подведенный к соответствующему концу флуоресцентной лампы, служит для ее подключения к положительному или отрицательному полюсу источника тока или напряжения.
Источники света типа ФЛХК обладают рядом преимуществ по сравнению, например, с источниками света на основе СД и неоновых ламп. Во-первых, они являются дешевыми по сравнению со многими другими источниками света; во-вторых, они обладают большим сроком службы и обеспечивают хорошее спектральное распределение испускаемого света. Еще одно преимущество состоит в том, что они являются относительно тонкими: это делает их пригодными для установки в ограниченных объемах и улучшает их эстетические свойства, поскольку тонкая флуоресцентная лампа выглядит привлекательнее, чем большая и громоздкая лампа.
Как правило, в устройствах с прозрачным баллоном и с помещенной в него лампой с холодным катодом используется баллон, к каждому из продольных концов которого подведено по одному проводу лампы с холодным катодом, причем от каждого конца прозрачного баллона отходит изолирующая трубка для провода. Устройство такого типа представлено на фиг.1.
В устройствах другого типа, также имеющих прозрачный баллон с помещенной в него лампой с холодным катодом, используется баллон, внутри которого проходит один провод лампы с холодным катодом, так что оба провода лампы подведены к одному и тому же концу прозрачного баллона. Соответственно, прозрачный баллон связан только с одной изолирующей трубкой, охватывающей оба провода, или с двумя такими трубками на одном конце баллона, по одной на каждый провод. Устройство такого типа, представленное (на частичном виде) на фиг.2, описано в US 2006/0273738 А1.
При установке в ограниченном объеме и в некоторых других условиях устройство, в котором единственная или обе изолирующие трубки расположены на одном конце баллона, является предпочтительным. Это может быть обусловлено рядом факторов, например удобством монтажа.
1
2
3
1
2
3
В подобных устройствах длина изолирующих трубок или проводов может оказаться важным фактором оптимизации работы лампы с холодным катодом. Далее длина первого провода будет обозначаться как L, длина лампы с холодным катодом - как L, а длина второго провода - как L. Для оптимальной работы лампы с холодным катодом сумма ее длины и длины второго провода должна быть близка к длине первого провода, т.е. L=L+L. Как правило, желательно, чтобы отклонение от этого равенства не превышало 10 мм.
Известные устройства, в которых единственная изолирующая трубка или две такие трубки расположены у одного конца баллона, обладают рядом конструктивных недостатков, способных приводить к серьезным функциональным проблемам, которые могут обостряться с увеличением длины устройства или его баллона. Вероятность проявления этих недостатков особенно велика, если указанные длины превышают 350 мм. Поскольку часто используются длины до 1 м, присутствие упомянутых недостатков и связанных с ними проблем может быть выражено очень заметно.
1
2
3
Провода изготавливаются из электропроводного материала, который позволяет изгибать их, но все же является довольно жестким. Как следствие, затруднительно уложить провода совершенно ровно, что является важным для проводов, проходящих внутри одной полости или канала, имеющегося в прозрачном баллоне и соответствующего самой лампе с холодным катодом. Поскольку провод нельзя натягивать без риска повредить или разорвать его, особенно если он прикреплен к лампе с холодным катодом, провод будет иметь слегка зигзагообразный или неправильный контур. Это затрудняет выполнение указанного равенства L=L+L, так как длина провода несколько увеличится по сравнению с проводом, проходящим в баллоне строго по прямой.
Поскольку провод проходит по каналу в прозрачном баллоне, который соответствует самой лампе с холодным катодом, провод находится предельно близко к лампе. Это может создавать электромагнитные помехи внутри лампы с холодным катодом, что может привести к нестабильному и мерцающему свечению лампы. Такой эффект будет обусловлен небольшой зигзагообразностью провода, поскольку непостоянство расстояния между лампой с холодным катодом и проводом приводит к генерированию указанных помех.
Другой возможный недостаток состоит в касании проводом лампы в одной или более точках, что также обусловлено небольшой зигзагообразностью провода. Такие контакты могут оказывать длительное негативное влияние на лампу с холодным катодом.
Еще одним недостатком является то, что температура лампы с холодным катодом может оказаться выше нормальной, особенно в точках, в которых ее касается провод.
Следующий недостаток заключается в существенном сокращении срока службы лампы с холодным катодом.
В качестве заключительного недостатка можно указать, что на проводах некоторых типов могут появляться поверхностные осаждения. Это может приводить к ухудшению электропроводности, сокращению срока службы и, в конце концов, к разламыванию провода. Кроме того, провод блокирует часть света от лампы, особенно если он имеет зигзагообразный или неправильный контур.
Раскрытие изобретения
Одна из задач, решаемых изобретением, состоит в создании улучшенного осветительного устройства на основе удлиненной лампы с холодным катодом, по меньшей мере частично находящейся внутри по меньшей мере частично прозрачного баллона.
Другая задача состоит в создании устройства подобного типа, которое обеспечивает излучение света без каких-либо помех и мерцаний, в том числе при использовании длинных ламп с холодным катодом.
Еще одна задача состоит в создании устройства указанного типа, в котором срок службы лампы с холодным катодом может быть увеличен по сравнению с известными устройствами.
Следующая задача заключается в создании устройства указанного типа, которое является простым в установке, безопасным и надежным.
Решение этих и других задач обеспечено созданием осветительного устройства, тип которого охарактеризован в ограничительной части п.1 формулы, а его общие отличительные признаки - в отличительной части этого пункта. Осветительное устройство согласно изобретению содержит удлиненную лампу с холодным катодом, первый и второй провода, подсоединенные к лампе на ее первом и втором концах соответственно для ее подключения к источнику тока или напряжения, а также по меньшей мере частично прозрачный баллон с первым и вторым концами, служащий для помещения в него лампы с холодным катодом и выполненный цельным. При этом в баллоне образованы имеющий сплошную боковую стенку канал для провода, сконфигурированный с возможностью проведения через него первого провода лампы с холодным катодом, и канал для источника света, выполненный с возможностью приема лампы с холодным катодом, причем данные каналы расположены между первым и вторым концами баллона.
1
2
3
Одно из преимуществ изобретения состоит в том, что первый провод пространственно отделен от лампы с холодным катодом, так что он не может контактировать с лампой. При этом расстояние между лампой с холодным катодом и первым проводом может быть сделано постоянным. Кроме того, первый провод может быть сделан, по существу, прямым, что облегчает выполнение условия L=L+L.
Формирование цельного баллона, образующего раздельные каналы для провода и для источника света, позволяет сохранить в осветительном устройстве небольшое количество компонентов. Выполнение канала для провода со сплошной боковой стенкой обеспечивает простую и эффективную защиту первого провода. Кроме того, конфигурация баллона, охватывающего данный канал в радиальном направлении, позволяет постоянно удерживать первый провод в четко определенном положении и на постоянном расстоянии от лампы с холодным катодом по всей длине этого канала.
Другим преимуществом изобретения является то, что оно облегчает использование устройств, содержащих длинные лампы с холодным катодом.
Еще одним преимуществом является существенное снижение риска электромагнитных помех, благодаря чему свет становится более равномерным и уменьшаются мерцания. Далее, лампа с холодным катодом меньше нагревается; снижается также риск появления осаждений на первом проводе, поскольку он не может контактировать с лампой с холодным катодом в одной или более точках.
Канал для провода предпочтительно расположен, по существу, параллельно каналу для источника света. Устройство, содержащее лампу с холодным катодом, обычно устанавливается на несущую поверхность, такую, например, как стенка или полка. Другими словами, лампа с холодным катодом обычно не излучает свет в поперечной плоскости в пределах 360°. Одно из преимуществ выполнения канала для провода, по существу, параллельным каналу для источника света, состоит в том, что устройство можно установить так, чтобы канал для провода по всей своей длине был обращен к несущей поверхности.
Канал для источника света также эффективно ограничен в радиальном направлении сплошной стенкой цельного баллона, так что лампа с холодным катодом также защищена безопасным, простым и эффективным образом.
Осветительное устройство предпочтительно содержит также защитный колпачок, сконфигурированный как торцевая заглушка для второго конца баллона, и обеспечивающий возможность проведения через него обоих проводов лампы с холодным катодом. Достоинством защитного колпачка такого типа является то, что с его помощью предотвращается проникновение в устройство, т.е. в его баллон, грязи, пыли, насекомых, влаги и других веществ и тел, которые могут причинить вред лампе с холодным катодом или ухудшить ее функционирование.
При этом защитный колпачок предпочтительно выполнен с возможностью заключения в одну или в две изолирующие трубки отходящих от него проводов лампы с холодным катодом, подключаемых к источнику тока или напряжения. Поскольку лампа с холодным катодом питается высоким напряжением, наличие изоляции проводов на отрезке между осветительным устройством и источником тока или напряжения является несомненным достоинством изобретения.
Канал для провода может иметь длину, равную длине канала для источника света, причем оба канала проходят от первого конца баллона до его второго конца. Такая конструкция облегчает изготовление баллона, которое может состоять в простой операции компрессионного прессования или экструзии.
Согласно варианту изобретения канал для провода выполнен несколько более коротким, чем канал для источника света. Преимущество такого выполнения состоит в том, что устройство в целом может быть сделано соответственно короче. Если каналы для провода и для источника света имеют равную длину, может оказаться необходимым сделать первый провод слегка выступающим за первый конец баллона на участке, где этот провод выходит из первого конца лампы с холодным катодом и входит в канал для провода. Если же канал для провода несколько короче канала для источника света, провод может не выходить за первый конец баллона.
Устройство согласно изобретению предпочтительно содержит также заглушку, выполненную с возможностью герметично перекрывать первый конец баллона. Заглушка может эффективно выполнять несколько функций. Так, она защищает лампу с холодным катодом от действия внешних факторов: пыли, влаги, насекомых и т.д., которые могут быть вредны для лампы с холодным катодом или которые могут неблагоприятно влиять на световой поток от лампы. Согласно изобретению заглушка предпочтительно имеет закрывающую часть и вставляемую часть. При этом вставляемая часть выполнена с возможностью ее ввода в канал для источника света, а закрывающая часть - с возможностью герметичного перекрытия первого конца баллона.
Устройство согласно изобретению предпочтительно содержит по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью охватывать лампу с холодным катодом и поддерживать ее в канале для источника света, контактируя с внутренней стенкой указанного канала. Одно из преимуществ использования одного или более уплотнительных колец для поддерживания лампы с холодным катодом в указанном канале состоит в защите лампы от вибраций и ударов, которые при отсутствии колец могли бы повредить ее. Вибрации и удары в типичном случае могут иметь место при транспортировке устройства или при его установке на объект, который и сам по себе может создавать вибрации. С помощью уплотнительных колец простым и недорогим способом обеспечиваются также центрирование и фиксация лампы с холодным катодом в канале для источника света.
Другие задачи, решаемые изобретением, и его преимущества станут ясны из нижеследующего описания его вариантов и из прилагаемой формулы.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено, в перспективном изображении, первое осветительное устройство, известное из уровня техники.
На фиг.2 представлена, в перспективном изображении, часть второго осветительного устройства, известного из уровня техники.
На фиг.3а представлена, в перспективном изображении, часть осветительного устройства согласно первому варианту изобретения.
На фиг.3b устройство по фиг.3a показано в продольном разрезе.
На фиг.3c представлено, в продольном разрезе, осветительное устройство по фиг.3b, на одном конце которого установлен защитный колпачок.
На фиг.4 в продольном разрезе, аналогичном представленному на фиг.3b, показано осветительное устройство согласно второму варианту.
На фиг.5 представлены, в перспективном изображении, некоторые элементы осветительного устройства по фиг.3a, 3b и 3c, дополнительно снабженного концевой заглушкой.
На фиг.6 показана, в поперечном сечении, часть осветительного устройства, представленного на фиг.3a, 3b, 3c и 5.
Осуществление изобретения
Далее изобретение будет описано на примерах нескольких своих вариантов и со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует, однако, учитывать, что изобретение не ограничивается рассматриваемыми вариантами, которые приводятся только в иллюстративных целях, для пояснения сущности изобретения.
Использование лампы с холодным катодом обычно требует включения выпрямителя в электрическую сеть с напряжением около 230 В. К выходу выпрямителя подключается инвертор, который формирует переменное напряжение 600-1000 В с частотой 25 кГц (названные компоненты на чертежах не изображены). Напряжение, требуемое для функционирования лампы с холодным катодом, зависит от ее длины: чем длиннее лампа, тем выше требуемое напряжение. Соответственно, при дальнейших упоминаниях источника тока или напряжения подразумевается инвертор или аналогичное устройство, подающее на лампу с холодным катодом требуемое напряжение с требуемой частотой. Показанные на чертежах провода обычно изготавливаются из меди и никеля и имеют покрытие в виде тонкого неизолирующего слоя. Лампа с холодным катодом заполнена смесью газов, аргона и неона с добавкой паров ртути и снабжена внутренним покрытием, например, из фосфора.
На фиг.1 и 2 иллюстрируются два устройства, соответствующие уровню техники. На фиг.1 представлено устройство 1 стандартного типа, имеющее прозрачный баллон в форме трубки, в который помещена лампа с холодным катодом. К концам прозрачного баллона подведены провода лампы; соответственно, прозрачный баллон снабжен на каждом своем конце изолирующей трубкой. На фиг.2 представлено стандартное устройство 1 другого типа, также имеющее прозрачный баллон 2, в который помещена лампа 3 с холодным катодом. В этом варианте один провод 6 лампы с холодным катодом проходит внутри прозрачного баллона, так что оба провода этой лампы подведены к одному концу 7 баллона 2. Соответственно, прозрачный баллон имеет один или два соединительных провода только на одном своем конце. Обычно устройство типа показанного на фиг.2 имеет на своем втором конце торцевую заглушку (не изображена).
На фиг.3a на виде под углом, с первого конца 7, представлено устройство согласно одному из вариантов изобретения. На фиг.3b то же устройство показано в продольном разрезе. Устройство 1 содержит прозрачный баллон 2, имеющий первый конец 7 и второй конец 8. Как лучше всего видно на фиг.3a и 6, баллон 2 сконфигурирован в виде цельной трубки, которая образует имеющий сплошную боковую стенку канал 4 для источника света и также имеющий сплошную боковую стенку канал 5 для провода. В канал 4 для источника света помещена удлиненная лампа 3 с холодным катодом. У этой лампы имеются первый конец 10 и второй конец 11. К первому концу 10 лампы с холодным катодом подведен первый провод 6, а к ее второму концу 11 - второй провод 9. Эти два провода 6, 9 предназначены для подсоединения к источнику тока или напряжения, чтобы обеспечить питание лампы 3 с холодным катодом. На фиг.3a и 3b показано также, что первый провод 6 лампы 3 с холодным катодом проходит от первого конца 10 лампы по каналу 5 для провода ко второму концу 8 баллона 2.
При таком выполнении первый провод 6 не может контактировать с лампой 3 с холодным катодом; соответственно, устраняются все недостатки, обусловленные возникновением контакта между этим проводом и лампой 3 с холодным катодом на одном или более ее участков.
На фиг.3a и 3b показано также, что канал 4 для источника света и канал 5 для провода расположены, по существу, взаимно параллельно.
Из фиг.3c, на которой представлено то же устройство 1, что и на фиг.3a и 3b, видно, что это устройство дополнительно содержит защитный колпачок 12, установленный на второй конец 8 баллона 2 и выполненный с возможностью проведения через него обоих проводов 6, 9 лампы 3 с холодным катодом. На фиг.3c показано также, что защитный колпачок 12 сконфигурирован как торцевая заглушка для второго конца 8 баллона 2. При этом защитный колпачок 12 сконфигурирован так, что два провода 6, 9 лампы с холодным катодом, служащие для ее подключения к источнику тока или напряжения (не изображен), могут быть подведены к этому колпачку заключенными в изолирующие трубки, обозначенные на фиг.3c как 13 и 14.
На фиг.4 представлен альтернативный вариант баллона 2 устройства 1. В этом варианте баллон также является цельным, но канал 5 для провода выполнен несколько более коротким, чем канал 4 для источника света.
Согласно этому варианту канал 5 для провода желательно сделать со стороны первого конца 7 баллона 2 короче канала 4 для источника света примерно на 2-10 мм. Такое выполнение позволяет вывести первый провод 6 из первого конца 10 лампы 3 и ввести данный провод в канал 5 для провода без выхода за пределы баллона 2, т.е. внутри него. Это может рассматриваться как преимущество в ситуации, когда лампа 3 с холодным катодом и баллон 2 имеют равную длину и когда устройство требуется установить в объеме, ограниченном в продольном направлении.
На фиг.5 устройство 1 по фиг.3a и 3b, снабженное баллоном 2, представлено, в упрощенной форме, на виде с первого конца 7. Баллон 2 имеет канал 4 для источника света и канал 5 для провода. При этом, для большей наглядности, сама лампа с холодным катодом на фиг.5 не изображена. На фиг.5 показана также заглушка 15, выполненная с возможностью герметично перекрывать первый конец 7 баллона. Эта заглушка 15 может выполнять несколько функций. Например, она нужна, чтобы защитить лампу с холодным катодом от внешних факторов, таких, например, как пыль и влага, которые могут быть вредны для лампы 3 с холодным катодом или которые могут неблагоприятно влиять на световой поток от лампы. Заглушка 15 состоит из закрывающей и вставляемой частей 16, 17. Закрывающая часть 16 служит для герметичного перекрывания первого конца 7 баллона 2, а вставляемая часть 17 выполнена с возможностью ее ввода в канал 4 для источника света, имеющийся в баллоне 2.
Заглушка 15 может быть выполнена в нескольких различных вариантах, выбор которых до некоторой степени определяется использованием того или другого из описанных вариантов канала 5 для провода. В первом варианте, когда канал 5 для провода имеет ту же длину, что и канал 4 для источника света и баллон 2, первый провод 6 частично выступает из баллона 2, как это показано на фиг.3a, 3b и 3c. В этом варианте конструкция заглушки 15 позволяет первому проводу 6 выступать из баллона 2. Для этого в закрывающей части 16 предусмотрена внутренняя полость, которая принимает выступающую из баллона 2 часть первого провода 6. Такое выполнение может быть реализовано, например, приданием закрывающей части 16, по существу, полусферической формы, как это показано на фиг.5. Другая возможность состоит в придании этой части цилиндрической формы с цилиндрической полостью, дающей возможность первому проводу 6 выступать из первого конца 10 лампы 3 с холодным катодом за пределы баллона 2 и входить в канал 5 для провода. В данном варианте, в котором канал 5 для провода равен по длине каналу 4 для источника света, вставляемая часть 17 также должна быть сконфигурирована с учетом выступающего первого провода 6 и канала 5 для провода, например, как, по существу, цилиндрическая часть с поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению баллона 2. При этом, чтобы позволить первому проводу 6 выступать за границы баллона 2, вставляемая часть 17 снабжена канавкой 18, в которую может входить канал 5.
В показанном на фиг.4 альтернативном варианте, в котором канал 5 для провода несколько короче канала 4 для источника света, заглушка 15, устанавливаемая на первом конце 7 баллона 2, может быть такой же, как в и предыдущем варианте. Однако закрывающая часть 16 может быть сконфигурирована как пластина (не изображена), поскольку первый провод 6 не выступает из баллона 2, так что не требуется выполнять эту часть с возможностью принятия этого провода. Если длина вставляемой части 17 в продольном направлении превышает разность длины канала 5 для провода и длины канала 4 для источника света, необходимо учесть наличие канала 5 для провода, как это было сделано в предыдущем варианте, т.е. предусмотреть во вставляемой части 17 канавку 18. Если же длина вставляемой части 17 не превышает разности длин указанных каналов, наличия у вставляемой части 17 канавки под канал 5 для провода не требуется.
В обоих описанных вариантах вставляемую часть 17 желательно выполнить с внутренним диаметром, соответствующим диаметру лампы с холодным катодом, чтобы эта часть эффективно фиксировала лампу, центрируя ее в канале для источника света. Защитный колпачок 12 по фиг.3c также предпочтительно содержит аналогичную вставляемую часть (не изображена), чтобы обеспечить фиксацию лампы с холодным катодом и ее центрирование в канале для источника света на соответствующем конце прозрачного баллона.
Устройство 1 предпочтительно содержит также по меньшей мере одно уплотнительное кольцо 19, выполненное с возможностью охватывать лампу 3 с холодным катодом и, контактируя с внутренней стенкой канала 4 для источника света, поддерживать лампу 3 в этом канале.
Данное по меньшей мере одно кольцо желательно выполнить по меньшей мере частично прозрачным, чтобы сделать его менее заметным и минимизировать блокирование излучения лампы с холодным катодом.
Хотя изобретение было описано на примере нескольких своих вариантов, они не ограничивают объем изобретения. В этой связи можно отметить, что по меньшей мере частично прозрачному баллону не требуется придавать форму кругового цилиндра: он может иметь поперечное сечение овальной, квадратной, прямоугольной или иной формы.