ГИБРИДНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к светотехнике и приборостроению и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных люминесцентных газоразрядных источников света. Полезная модель направлена на повышение коэффициента полезного действия электронной люминесцентной лампы.
Известная электронная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети разрядную колбу и электронный пускорегулирующий аппарат с дросселем (Источники света. Каталог. - OS-RAM, 2009. - С.3.11).
Недостатком электронной люминесцентной лампы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено значительными потерями в разрядной колбе и электродах при заданной яркости свечения лампы, недостаточной эффективностью примененного в лампе принципа преобразования электрической энергии тока проводимости в световую энергию.
Известна электронная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную колбу и электронный пускорегулирующий аппарат с дросселем (Каталог ламп 2009/2010 гг. - GE LIGHTING, 2009. - С.74).
Недостатком электронной люминесцентной лампы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено значительными потерями в разрядной колбе и электродах при заданной яркости свечения лампы, недостаточной эффиктивностью примененного в лампе принципа преобразования электрической энергии тока проводимости в световую энергию.
Известна электронная люминесцентная лампа, содержащая корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную колбу и электронный пускорегулирующий аппарат с дросселем (Энергосберегающие лампы. Каталог. - GENERAL, 2010. - С.4).
Указанная электронная люминесцентная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.
Недостатком электронной люминесцентной лампы является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено значительными потерями в разрядной колбе и электродах при заданной яркости свечения лампы, недостаточной эффективностью примененного в лампе принципа преобразования электрической энергии тока проводимости в световую энергию.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения коэффициента полезного действия электронной люминесцентной лампы, что является целью полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в гибридной электронной люминесцентной лампе, содержащей корпус с цоколем для подключения к питающей сети, разрядную колбу, электронный пускорегулирующий аппарат с дросселем, дроссель выполнен в виде индуктора с сердечником и расположен в непосредственной близости от разрядной колбы на ее оси симметрии.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение коэффициента полезного действия электронной люминесцентной лампы, что достигается за счет принятого нового гибридного принципа преобразования электрической энергии в световую энергию. Световая энергия вырабатывается за счет эффективного использования тока проводимости лампы и энергии вихревых токов в разрядной колбе. Оба вида преобразования энергии оптимально дополняют друг друга и позволяют создать люминесцентную газоразрядную лампу с максимально высоким коэффициентом полезного действия.
Повышение коэффициента полезного действия гибридной электронной люминесцентной лампы, является полученным техническим результатом. обусловленным новым принципом преобразования энергии, особенностями новой конструкции электронной люминесцентной лампы, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемой гибридной электронной люминесцентной лампы являются существенными.
На рисунке приведен пример типовой конструкции гибридной электронной люминесцентной лампы.
Гибридная электронная люминесцентная лампа содержит корпус 1 с цоколем 2 для подключения к питающей сети, разрядную колбу 3, электронный пускорегулирующий аппарат с дросселем, который выполнен в виде индуктора 4 с сердечником 5 и расположен в непосредственной близости от разрядной колбы на ее оси симметрии.
Гибридная электронная люминесцентная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколь 2 стандартного вида подключается к обычной питающей сети переменного тока. Корпус 1 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы гибридной электронной люминесцентной лампы. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в том числе, корпусом 1. Электронный пускорегулирующий аппарат преобразует переменное напряжение питающей сети низкой частоты в переменное напряжение повышенной частоты, необходимое для питания разрядной колбы и поддержания в ней электрического разряда. При работе устройства электронный пускорегулирующий аппарат обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения (низкие пульсации выходного напряжения и тока лампы, стабилизированный выходной ток, высокий коэффициент мощности и коэффициент полезного действия). Электрический разряд в колбе 3 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется люминофором, нанесенным на ее внутреннюю поверхность, восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения «белого света». Энергия поступает в объем разрядной колбы 3 по двум каналам преобразования: от тока проводимости и от вихревых токов, наводимых переменным электромагнитным полем дросселя (индуктора) 4 за счет электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция вызывает ионизацию атомов рабочего вещества разрядной колбы 3 и образование плазмы. Плазма представляет собой проводящую среду и разрядная колба 3 выполняет роль вторичной обмотки эквивалентного трансформатора, первичной обмоткой которого является индуктор 4. Электрическая цепь вторичной обмотки замыкается через электроды разрядной колбы 3, в результате чего через нее дополнительно протекает ток проводимости. Сердечник 5 локализует магнитный поток индуктора 4 в объеме. Потоки рассеяния индуктора 4 замыкаются через части разрядной колбы 3, вызывая формирование вихревых токов. Ускоренные электроны плазмы возбуждают атомы рабочего вещества разрядной колбы 3. Переход атомов рабочего вещества в нормальное состояние вызывает излучение световых волн. Индуктор 4 является элементом схемы электронного пускорегулирующего аппарата лампы, обеспечивая его работоспособность и ограничение тока проводимости через разрядную колбу 3.
Индуктор лампы 4 может состоять из двух или более частей в зависимости от конструкции разрядной колбы 3. Сердечник 5 может быть выполнен с дополнительными элементами охлаждения. Электроды разрядной колбы 3, в общем случае, могут не иметь дополнительного специального покрытия, повышающего эмиссионные свойства. Разрядная колба 3 может быть выполнена без люминофорного покрытия, например, в лампах ультрафиолетового излучения. Принцип работы гибридной электронной люминесцентной лампы при этом не изменяется.
По сравнению с прототипом существенно повышается коэффициент полезного действия гибридной электронной люминесцентной лампы. Электрическая энергия преобразуется в световую энергию по двум каналам: от тока проводимости и от вихревых токов за счет электромагнитной индукции. В результате, каждый элемент лампы является оптимальным и может быть выполнен с минимальными потерями. Электронный пускорегулирующий аппарат лампы (за счет использования нового принципа) работает на оптимальной частоте с низкими потерями. Коэффициент полезного действия лампы увеличивается на 5÷7%.
Дополнительно, в новой гибридной электронной люминесцентной лампе обеспечивается более высокая светоотдача. По сравнению с прототипом светоотдача может возрасти до 110÷120 лм/Вт, что на 50÷60% выше, чем в известных лампах.
В результате уменьшения электрической нагрузки на электроды снижается их износ, что увеличивает срок службы и надежность работы заявляемой гибридной электронной люминесцентной лампы Срок службы новой гибридной электронной люминесцентной лампы может быть увеличен в 3÷5 раз. Время наработки на отказ лампы (оценка надежности работы) увеличивается на 80÷90% по сравнению с прототипом.
По сравнению с прототипом может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена (на 10÷15%) заявляемой гибридной электронной люминесцентной лампы за счет отсутствия необходимости применения электродов с дополнительными покрытиями, уменьшения потерь мощности в элементах и снижения их загрузки по току, следовательно, за счет возможности использования элементов на меньшую установленную мощность и с более низкой ценой.
По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой лампы (до 7%) за счет оптимизации конструкции. Уменьшение весогабаритных показателей гибридной электронной люминесцентной лампы существенно расширяет ее область применения.