ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к осветительным устройствам, использующим различные типы источников света.
В некоторых осветительных устройствах может возникать необходимость сочетания различных видов источников света, например, газоразрядные лампы и светодиоды, или газоразрядные лампы и лампы накаливания. Сочетание люминесцентных ламп и светодиодов, например, возможно в устройстве для проверки подлинности бумаг, защищенных от подделок. Проверяемые бумаги должны иметь возможность быть освещенными с различных сторон, а также в различных световых диапазонах. Для обеспечения надежной и длительной работы осветительного устройства его питание осуществляется с помощью электронного пуско-регулирующего устройства, т.н. электронного балласта.
Известно осветительное устройство в соответствии с патентом США №5, 345, 149 (опубл. 06.09.1994, МПК5 Н 05 В 37/00), содержащее два источника света, подключенных параллельно, в качестве одного использована люминесцентная лампа, в качестве другого - лампа накаливания. Люминесцентная лампа подключена к источнику питающего напряжения через индуктивно-емкостной балласт. Контур подключения лампы накаливания содержит конденсатор в качестве балластного элемента. Электрическая схема осветительного устройства позволяет обеспечить необходимый ток в каждом контуре, осуществляя попеременное включение каждого источника света. Однако такая схема не предполагает использования светодиода в качестве одного из источников света. Использование светодиода в осветительном устройстве может быть необходимым требованием, поскольку по сравнению,
например, с лампами накаливания светодиоды обладают более высокими техническими характеристиками, в частности, светоотдачей. Кроме того, в известном устройстве использован не высокочастотный источник питания, что также снижает технические характеристики осветительного устройства в целом.
Известно осветительное устройство в соответствии с патентом США №5, 434, 478 (опубл. 18.07.1995, МПК6 Н 05 В 41/26), содержащее, по меньшей мере, два источника света, и коммутирующий элемент для подключения источников света к источнику высокочастотного питающего напряжения. Данное устройство выбрано в качестве ближайшего аналога.
В известном устройстве использованы источники света одного типа, при этом их параллельное подключение не обеспечивает постоянную нагрузку источника высокочастотного напряжения в момент коммутации, что отрицательно влияет на его работоспособность.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание осветительного устройства с источниками света различного типа - с люминесцентными лампами и светодиодами, использующего в качестве питания источник высокочастотного напряжения.
Как правило, для питания светодиодных источников света применяются схемы, питающиеся от низкого напряжения. Реализация такой схемы в устройстве как отдельного узла приводит к увеличению габаритов осветительного устройства.
Достигаемый технический результат - упрощение схемы осветительного устройства, содержащего источники с различными номинальными токами, за счет сокращения числа входящих элементов, в частности, исключения блока питания, формирующего пониженное напряжение.
Указанный технический результат достигается тем, что в осветительное устройство, содержащее источник высокочастотного питающего напряжения, по меньшей мере, два источника света, первый из которых включает, по меньшей мере, одну люминесцентную лампу, и коммутирующий элемент для подключения источников света к источнику высокочастотного питающего напряжения, введен индуктивный балласт, а второй источник содержит диодный мост, в диагональ которого включен, по меньшей мере, один светодиод, при этом коммутирующий элемент установлен с возможностью поочередного подключения источников света через индуктивный балласт к источнику высокочастотного питающего напряжения.
В цепь подключения второго источника света к источнику высокочастотного питающего напряжения последовательно диодному мосту может быть включен дополнительный конденсатор.
В случае использования первого источника света, содержащего не менее двух люминесцентных ламп, соединенных последовательно, в цепь подключения его к источнику высокочастотного питающего напряжения последовательно лампам включен дополнительный конденсатор.
Возможен вариант выполнения устройства, в котором первый источник включает не менее двух люминесцентных ламп, соединенных последовательно, при этом в цепь подключения его к источнику высокочастотного питающего напряжения последовательно лампам включен первый дополнительный конденсатор, а в цепь подключения второго источника света к источнику высокочастотного питающего напряжения последовательно диодному мосту включен второй дополнительный конденсатор.
Применение индуктивного балласта в предлагаемом устройстве позволяет нормировать ток через нагрузку за счет подбора величины индуктивности, при условии, что падение напряжения на нагрузке
невелико в сравнении с напряжением, создаваемым источником питающего напряжения. В полезной модели в качестве источника света использованы люминесцентная лампа и светодиод, падения напряжения на которых можно считать достаточно малыми. Таким образом, питающий ток для источников света задается выбором величины индуктивности балласта, при этом для питания каждого из источников света применяется общий источник высокочастотного питающего напряжения. Как правило, рабочий ток светодиода несколько превышает рабочий ток люминесцентной лампы. Для обеспечения питания светодиода и лампы, различающимися номинальными токами, в цепь подключения второго источника света к источнику высокочастотного напряжения вводится дополнительный конденсатор, который снижает общее реактивное сопротивление в цепи нагрузки источника питающего напряжения и, таким образом, увеличивает ток, протекающий через светодиод.
С этой же целью в случае использования первого источника света, содержащего не менее двух люминесцентных ламп, соединенных последовательно, в цепь подключения его к источнику высокочастотного питающего напряжения последовательно лампам включают дополнительный конденсатор.
Поочередность подключения каждого источника света к источнику высокочастотного питающего напряжения реализуется посредством коммутирующего элемента, при этом оптимальной для достижения технического результата является схема, в которой источники света соединены последовательно, в этом случае подача электрического тока на выбранный источник света достигается путем короткого замыкания всех участков этой цепи, содержащей остальные источники света. Причем при любой реализации переключения источник высокочастотного питающего напряжения всегда оказывается нагруженным на цепь из
последовательно соединенных источников света, или на какую-либо ее часть.
Полезная модель поясняется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
На фиг.1 представлена принципиальная схема осветительного устройства, содержащего в качестве одного источника света люминесцентную лампу, а в качестве другого источника света -светодиод.
На фиг.2 представлена принципиальная схема осветительного устройства, содержащего три источника света, в качестве одного источника использована группа люминесцентных ламп, а в качестве другого - одна люминесцентная лампа, в качестве третьего - светодиод.
На фиг.3 представлена блок-схема источника высокочастотного питающего напряжения.
Осветительное устройство с двумя источниками света содержит источник 1 высокочастотного питающего напряжения, люминесцентную лампу 2, светодиод 3, конденсаторы 4, 5, катушку 6 индуктивности, переключатель 7, диоды 8, 9, 10, 11. При этом к выводам источника 1 высокочастотного питающего напряжения подключена цепочка последовательно соединенных катушки 6 индуктивности, лампы 2 и диодного моста, включающего диоды 8, 9, 10, 11, в диагональ которого включен светодиод 3. Параллельно последовательному соединению лампы 2 и диодного моста включен переключатель 7, вывод его подвижного контакта соединен с точкой соединения электрода лампы 2 и входа диодного моста. Конденсатор 5 включен между электродами лампы 2. Дополнительный конденсатор 4 включен в цепь последовательно диодному мосту 8, 9, 10, 11.
Осветительное устройство может содержать большее количество источников света, при этом в качестве первого источника света может
быть использована группа люминесцентных ламп, соединенных последовательно. Данный вариант осветительного устройства содержит источник 1 высокочастотного питающего напряжения, к выводам которого последовательно подключены катушка 10 индуктивности, люминесцентные лампы 2, 3 и 4, а также диодный мост, содержащий диоды 5, 6, 7, 8, в диагональ которого включен светодиод 9, а также конденсатор 11. Конденсаторы 14-16 соответственно включены между электродами ламп 2, 3 и 4. Точка соединения катушки 10 индуктивности и лампы 2, а также точка соединения источника 1 высокочастотного питающего напряжения и конденсатора 11 подключены к неподвижным контактам переключателя 12, а его подвижный контакт подключен к точке соединения ламп 3 и 4. Точка соединения лампы 4 и диодного моста 5, 6, 7, 8 соединена с подвижным контактом переключателя 13, а его неподвижные контакты соединены, соответственно, с точкой соединения источника 1 высокочастотного напряжения и конденсатора 11 и подвижным контактом переключателя 12.
В качестве источника 1 высокочастотного питающего напряжения для каждого осветительного устройства используют схему, включающую последовательно соединенные сетевой фильтр 17, двухполупериодный выпрямитель 18 и инвертор 19 с токовой обратной связью. Частота колебаний инвертора 19 с токовой обратной связью определяется параметрами как внутренних цепей, так и цепи нагрузки. При резонансном характере нагрузки частота колебаний инвертора 19 устанавливается вблизи частоты резонанса в цепи нагрузки.
Осветительное устройство в соответствии с первым вариантом работает следующим образом. Подключение первого или второго источника света производится с помощью переключателя 7, выполняющего роль коммутирующего элемента. При включении напряжения питания и закорачивании диодного моста 8, 9, 10, 11 с
дин.
дин.
помощью переключателя 7 лампа 2 не ионизирована и, соответственно, инвертор 19 нагружен на колебательный контур, включающий индуктивность L катушки 6, емкость С конденсатора 5 и активные сопротивления R нитей накала лампы 2. Выходные колебания инвертора 19 начинаются на частоте, близкой к резонансной частоте образованного нагрузкой колебательного контура. При этом напряжение на конденсаторе 5 увеличивается при каждом последующем полупериоде сигнала инвертора 19 и при достижении напряжения, равного напряжению пробоя, лампа 2 загорается. После чего напряжение на лампе 2 падает до напряжения горения, ее динамическое сопротивление R становится значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 5. В этом случае емкость С конденсатора 5 не участвует в дальнейшей работе цепи, и ток в нагрузке будет определяться индуктивностью L и динамическим сопротивлением R лампы 2. В таком режиме схема осветительного устройства обеспечивает подвод необходимой мощности для устойчивого горения лампы 2.
При необходимости включения светодиода 3 и выключения лампы 2 переключатель 7 переводят в другое положение. В этом положении электроды лампы 2 закорачиваются, и она гаснет. Ток нагрузки источника 1 высокочастотного питающего напряжения протекает через последовательно включенные катушку 6 индуктивности, диодный мост 8, 9, 10, 11 и дополнительный конденсатор 4. Причем переменный ток, протекающий через диодный мост 8, 9, 10, 11, выпрямляется этим мостом и протекает также через светодиод 3, включенный в диагональ моста. Величина тока определяется напряжением и частотой на выходе источника 1 высокочастотного питающего напряжения, а также индуктивностью L катушки 6 емкостью С конденсатора 4. При необходимости ток может быть увеличен за счет уменьшения емкости конденсатора 4, что приводит к уменьшению реактивного
последовательного сопротивления в цепи нагрузки источника 1 высокочастотного питающего напряжения.
Осветительное устройство в соответствии со вторым вариантом работает следующим образом. Подключение того или иного источника света производится с помощью коммутирующего элемента, состоящего из переключателей 12 и 13. Напряжение питания от источника 1 высокочастотного питающего напряжения подключается с помощью переключателя 12, одно из положений которого обеспечивает включение группы люминесцентных ламп 2 и 3, соединенных последовательно, другое положение подключает напряжение к контурам, содержащим в качестве источника света одну люминесцентную лампу 4 или светодиод 5, очередность включения которых определяется с помощью переключателя 13.
Таким образом обеспечивается наличие постоянной нагрузки источника высокочастотного питающего напряжения при работе осветительного устройства, использующего различные типы источников света, что исключает опасные прерывания тока в нагрузке в момент переключения и обеспечивает надежную работу устройства.
Описанные схемы реализованы в устройствах для проверки подлинности банкнот. Такие устройства обладают высокой надежностью и долговечностью в работе, при этом они компактны и обеспечивают широкий набор применяемых видов и источников подсветки банкнот.