ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к средствам освещения, в которых изменение характеристик светового потока осуществляется путем регулирования и/или деформации частей осветительного устройства.
Известно осветительное устройство, включающее устанавливаемый на опоре профилированный (скругленный) корпус, размещенный в корпусе источник света, профилированный экран-отражатель, опорную раму для размещения экрана-отражателя, при этом корпус снаружи снабжен рядом канавок, ограниченных ребрами /Заявка RU 2009122108/28/. Экран-отражатель выполнен таким образом, что его поверхность - сплошная или составленная набором отдельных площадок -практически в каждой точке ортогональна направлению падающих лучей света. Такая форма отражателя уменьшает рассеяние света и повышает кпд устройства за счет фокусировки светового потока в заданной области, оребрение корпуса обеспечивает теплоотвод от корпуса при его нагреве во время работы устройства, а наличие канавок обеспечивает отекание воды и предотвращает ее застаивание на корпусе при работе устройства на воздухе. Однако, несмотря на то, что результирующее тепловое влияние на конструкцию устройства может оказаться малым, наличие ребер усложняет процесс изготовления корпуса, повышает материалоемкость устройства. Кроме того, в устройстве отсутствует возможность встроенного регулирования направления светового потока, изменение направления светового потока производится путем поворота корпуса, шарнирно закрепленного на опоре.
Известно осветительное устройство, включающее источник света с отражателем, установленным с возможностью перемещения вдоль оси относительно источника света, при этом отражатель установлен на вставке с держателем, а установка его регулируется с помощью пары винт-гайка /DE 3704502/. Во вставке выполнены и симметрично размещены вентиляционные каналы, обеспечивающие постоянное охлаждение устройства при включенном источнике света. Изменение характеристик светового потока и эффективности освещения регулируется перемещением отражателя по вставке вдоль оси устройства, что расширяет/сужает световой конус и освещенность отдельных областей пространства, но не меняет направления светового потока.
Известно осветительное устройство с регулировкой условий освещения, включающее источник света (лампу), скрепленный с отражателем, который выполнен из двух сочлененных частей параболических поверхностей, наружные края которых соединены гибкой связью (цепью), длина которой регулируется путем затяжки или ослабления /WO 96/37732/. При изменении длины цепи соответственно меняется раскрыв отражателя и размер светового пятна. Тепловые флуктуации исключены посредством элемента тепловой защиты, размещаемой на патроне, что исключает влияние тепла, создаваемого источником света, на отражатель. Недостатком известного устройства является использование гибкой связи для регулировки светового потока, что ограничивает область применения и исключает использование подобных отражателей, например, для уличных светильников.
Известны осветительные устройства - уличные светильники закрытого типа (серии ЖКУ), которые предназначены для освещения улиц, дорог, открытых площадок, железнодорожных платформ, придомовых территорий. Светильник включает корпус, размещенный в нем оптический блок с источником света, отражателем и пускорегулирующей аппаратурой (ПРА), рассеиватель, сочлененный замками с корпусом по его фланцу через войлочную прокладку /светильник уличный ЖКУ 16-150-001/002/. Корпус светильника - металлический, ПРА установлен на металлическом основании, эффективно отводящем тепло, рассеиватель - плафон выполнен прозрачным из ударопрочного поликарбоната, отражатель выполнен металлическим (из алюминиевого листа) для повышения КПД светильника, патрон лампы (источника света) прикреплен к отражателю. Светильники устанавливаются на опору или кронштейн опоры под заданным углом (от 0 до 20°) к горизонту. Специальный металлический ограничитель фиксирует при монтаже светильника глубину проникновения опоры в корпус светильника. Конструкция светильника надежна и практична, кпд светильника не менее 70%. Замковое крепление рассеивателя к корпусу позволяет легко обслуживать светильник, заменять источник света, чистить рассеиватель. Вместе с тем, в известном устройстве отсутствуют средства регулирования направления светового потока и при необходимости нужно менять кронштейн опоры. Кроме того, рассеяние тепла внутри корпуса приводит к тепловым деформациям конструкции в целом, что изменяет зазор между корпусом и рассеивателем и способствует тому, что устройство «дышит», стареет войлочная прокладка, следствием чего является поступление внутрь пыли и влаги извне и появление конденсата при колебаниях температуры. Указанные особенности конструкции снижают потребительские качества устройства, увеличивают затраты на обслуживание светильников.
Осветительное устройство, включающее корпус, источник света с отражателем, пускорегулирующую аппаратуру, рассеиватель и средства крепления рассеивателя к корпусу, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.
Задача полезной модели состоит в улучшении эксплуатационных характеристик за счет встроенного регулирования направления светового потока, устранение вредных воздействий, обусловленных расширением воздуха внутри устройства, а также изоляция источника света от механических воздействий.
Задача решена тем, что осветительное устройство, включающее корпус, источник света с отражателем, пускорегулирующую аппаратуру, рассеиватель и средства крепления рассеивателя к корпусу, в соответствии с полезной моделью снабжено переходным фланцем, выполненным с возможностью установки его в рассеивателе, кольцевой эластичной мембраной, выполненной с обеспечением присоединения ее к переходному фланцу по наружному периметру и к отражателю по внутреннему периметру, и устройством управления перемещением отражателя с хомутом для фиксации его положения, который жестко связан свободными концами с переходным фланцем, при этом эластичная кольцевая мембрана выполнена с кольцевыми гофрами.
Кроме того, кольцевая эластичная мембрана выполнена утолщенной по наружному и внутреннему периметрам с пазами для заведения в них краев переходного фланца и отражателя.
Кроме того, кольцевая эластичная мембрана выполнена из резиноподобного термопластичного материала, в частности, силикона.
Кроме того, эластичная кольцевая мембрана выполнена с равновысокими кольцевыми гофрами.
Кроме того, отражатель имеет форму части параболоида вращения с участком плоской поверхности для установки патрона с источником света.
Кроме того, отражатель выполнен из металла и имеет полированную поверхность.
Кроме того, устройство управления перемещением отражателя связано с корпусом отражателя и выполнено, в частности, в виде радиального шарнира с демпфирующим контактным элементом.
Кроме того, поверхность рассеивателя в месте контакта с корпусом снабжена уплотнительной прокладкой.
Кроме того, в качестве средств крепления рассеивателя к корпусу выбраны защелки и/или винтовые соединения.
Кроме того, пускорегулирующая аппаратура размещена в корпусе и связана с источником света электрическим кабелем, длина которого обеспечивает разъем корпуса и рассеивателя.
Кроме того, корпус скреплен с рассеивателем на одноименном отрезке их периметров с возможностью разъема.
Технический результат полезной модели состоит в изменении направления светового потока за счет перемещения отражателя внутри осветительного устройства, реализуемого в условиях деформации эластичной гофрированной мембраны, и повышении степени защиты внутреннего пространства рассеивателя от пыли и влаги за счет постоянного закрытия его эластичной мембраной, а также защита источника света от воздействия вибрации различного происхождения.
Сущность полезной модели поясняют фиг.1, на которой представлена схема осветительного устройства в сборе, фиг.2, на которой представлена кольцевая эластичная мембрана - вид сверху, фиг.3, на которой представлена кольцевая эластичная мембрана - сечение.
Осветительное устройство содержит (фиг.1) наружный корпус 1, сопряженный с рассеивателем света 2 через уплотнительную прокладку. На рассеивателе 2 установлены переходной фланец 3, укрепленный винтами в корпусе рассеивателя 2, кольцеобразная эластичная мембрана 4, которая выполнена с кольцевыми гофрами, утолщена по наружному и внутреннему периметрам и имеет в утолщенных частях кольцевые пазы для заведения в них краев переходного фланца 3 и отражателя 5, в полости которого расположен источник света 6 (лампа, галогенный источник), соединенный с ним механически за счет крепления патрона 3 смонтировано устройство управления перемещением отражателя 8. Устройство управления перемещением отражателя 8 жестко связано с корпусом отражателя 5 и выполнено, в частности, в виде радиального шарнира, который связан с корпусом отражателя 5 через демпфирующий контактный элемент - резиновый переходник - и обеспечивает приложение радиального усилия к корпусу отражателя и его поворот на заданный угол вокруг его продольной оси (оси светового конуса). Пускорегулирующая аппаратура (ПРА) 9, например, типа ЭмПРА или ЭПРАН, обеспечивающая стабилизацию напряжения, управление мощностью и диагностику состояния лампы, установлена стационарно в профилированном корпусе 1 известным образом и соединена электрическим кабелем с патроном источника света 6, при этом длину кабеля выбирают такой, чтобы обеспечить разъем корпуса 1 по контуру разъема (на фиг.1 не показан), разделяющего отсек для ПРА 9 и отсек для оптического блока в составе - источник света 6 и отражатель 5. В сборе части корпуса 1 дополнительно соединены винтами или защелками, которые легко извлекаются при разъеме устройства. Корпус 1 и рассеиватель 2 жестко соединены одноименными отрезками периметров, что позволяет откинуть корпус 1 от рассеивателя 2, например, при замене источника света. ПРА 9 связан с внешним источником электропитания, подводимым посредством кабеля через подвес 10 (или опору) осветительного устройства.
Кольцеобразная эластичная мембрана 4 (фиг.2) выполнена гофрированной, при этом обводы центральной части мембраны 4 и внешний контур отражателя 5 конгруэнтны, что обеспечивает постоянный контакт этих элементов устройства. Мембрана 4 в вертикальном сечении имеет форму седла (фиг.3), что обеспечивает приподнятое положение отражателя 5 над переходным фланцем 3 и освещение рассеивателя 2 более широким световым конусом. Мембрана 4 изготовлена из резиноподобного термопластичного материала, например, силикона, методом формовки, при этом гофры имеют предпочтительно одинаковую амплитуду, что позволяет контролировать направление светового конуса при изменении положения отражателя 5. Наружный и внутренний периметры мембраны 4 утолщены и выполнены с кольцевыми пазами 11 посередине (фиг.3), образуя П-образный захват оппозитных для мембраны 4 краев переходного фланца 3 и отражателя 5, при этом наличие пазов исключает необходимость выполнения других контактных элементов.
Отражатель 5 имеет поверхность в виде части параболоида вращения, ось которого совпадает с осью светового потока, создаваемого источником света 6. При размещении источника света 6 в фокусе параболоида вращения формируется световой поток с минимальной расходимостью, что позволяет осветить рассеиватель 2 с наименьшими световыми потерями. Отражатель 5 может быть выполнен из металла с полированной отражающей поверхностью для повышения плотности потока отраженного светового излучения, или из пластика с металлизированной отражающей поверхностью. Часть параболической поверхности отражателя 5 скошена и представляет собой плоский участок для установки источника света 6 путем монтажа на нем патрона лампы. Изменение положения светового потока в пространстве производится с помощью поворота отражателя 5 вокруг оптической оси, для чего используют устройство управления перемещением отражателя 8, такое, как, например, радиальный шарнир, смонтированный одним концом на хомуте 7, а другим концом упирающийся в отражатель 5 через демпфирующий контактный элемент - например, резиновый переходник. Величина радиального смещения, обусловленного воздействием шарнира на отражатель 5, определяет угол отклонения светового потока от нормали или другого заданного направления, который может быть зафиксирован при фиксации положения шарнира.
При включении источника света тепловые потоки нагревают элементы и воздух внутри устройства, что приводит к их тепловому расширению и вытеснению части воздуха наружу, а затем, после выключения источника света и охлаждения устройства происходит обратный процесс и воздух, вместе с пылью и влагой всасывается внутрь устройства. Влага конденсируется и вместе с пылью оседает на стенках устройства, что приводит к изменению характеристик светового потока. Однако мембрана 4 компенсирует тепловое расширение конструктивных элементов и исключает попадание в корпус 1, в область источника света 6, пыли и влаги. Существенным является также и ожидаемое снижение влияния широкополосных случайных акустических сигналов и вибраций различного происхождения (ветровые нагрузки, транспортные шумы, акустические сигналы) на целостность электрической цепи, стабильность контактных соединений и срок службы источника света, т.к. вибрации устройства, передаваемые на оптический блок через хомут 7, демпфируются контактным элементом устройства управления перемещением отражателя 8 (резиновым переходником), а также поглощаются эластичной кольцевой мембраной 4. В итоге увеличивается срок службы устройства на основе лампы накаливания или галогенного источника света, удлиняется межремонтный период, расширяются возможности применения известных типов светильников при их конструктивной доработке в соответствии с полезной моделью, что может обеспечить заметный экономический эффект при использовании.
В качестве примера конкретного выполнения было разработано осветительное устройство на базе уличного светильника по ТУ 3461-001-96842933-2009 (производства компании «АрхиМет», г.Санкт-Петербург). Светильник включает металлическую корпусную конструкцию из алюминиевого сплава; рассеиватель из поликарбоната; узел подвеса; детали крепежные и защитные; пускорегулирующую аппаратуру (ПРА); полимерные уплотнители; источник света - натриевая лампа высокого давления типа ДНаТ (модель ЖСУ 47-1100-001). Источник света снабдили отражателем параболического типа со скошенной стенкой, на которой укрепили источник света. Изготовили эластичную мембрану формовкой из силикона, сохраняющего эластичность в широком диапазоне температур, для данного светильника максимальные размеры мембраны 481×280 мм, минимальные размеры - 321×208 мм, 4 кольцевых гофры, толщина мембраны 2,5 мм, глубина пазов для заведения переходного фланца и отражателя порядка 8 мм. В светильник установили переходной фланец 3, укрепили его на рассеивателе 2 винтами, присоединили эластичную мембрану 4, к которой присоединили отражатель 5 с источником света 6. На фланец 3 установили хомут 7 с укрепленным на нем радиальным шарниром с резиновым переходником (8) для обеспечения контакта с отражателем. Соединили источник света 6 с ПРА 9, соединили корпус 1 с рассеивателем 2 через уплотнительную прокладку, закрепили разъемное соединение корпуса винтами и включили в сеть. При установке светильника на подвесе 10 при отсутствии радиального смещения отражателя 5 зафиксировали направление оси светового конуса (по нормали), задавая радиальное смещение отражателя 5, определили функцию отклонения оси светового конуса от нормали при каждом положении радиального шарнира. Установили, что при указанных параметрах мембраны 4 функция отклонения оси светового конуса от нормали нелинейна из-за упругости мембраны, однако при малых радиальных смещениях отражателя 5 ее можно считать линейной, при этом каждая гофра при сжатии обеспечивает отклонение светового конуса от нормали примерно на пять градусов. Исследование работы устройства в условиях колебания температур и влажности в течение 100 часов показали, что в рассеивателе 2 отсутствуют следы конденсата и пыли, т.е. эластичная мембрана 4 обеспечивает его надежную изоляцию. Устройство установили на стационарной опоре на магистрали с интенсивным движением грузового транспорта, вблизи железнодорожного пути, т.е. в условиях повышенных вибрационных нагрузок на рабочие элементы устройства. После 500 часов эксплуатации устройства в штатном режиме параметры светового потока практически не отличались от исходных, в то время как в аналогичных условиях работы базового осветительного устройства источники света уже требовали замены, что свидетельствует об эффективной виброизоляции оптического блока с помощью мембраны. Таким образом, заявляемое устройство обладает улучшенными потребительскими свойствами, характеризуется сниженными расходами на обслуживание и расширяет арсенал экономичных и долговечных средств освещения.