ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в основном к преобразовательной технике и осветительным устройствам, и может быть использована в помещениях для возможности освещения при отсутствии потребления электрической энергии от постороннего источника.
Известен осветительный прибор (пат. РФ №2199696 F21S 9/02, H01L 35/28, 27.02.2003), содержащий лампу накаливания и устройство электропитания, выполненное в виде термоэлектрической батареи, на первом спае которой расположена емкость с испаряющейся жидкостью, а на втором спае - металлический радиатор, представляющий собой плоскую пластину с плафоном в виде усеченного конуса, причем лампа накаливания помещена в пространство, ограниченное плафоном, и посредством электрических проводов подключена к термоэлектрической батарее, осветительный прибор крепится на подставке.
Недостатками известного устройства являются невысокая величина перепада температур между первым и вторым спаями термоэлектрической батареи, вследствие чего величина мощности, выделяющейся в нагрузке, подключаемой к выводам данной батареи, недостаточно высокая, а также сложность и громоздкость конструкции вследствие необходимости постоянного наличия испаряющейся жидкости в емкости для работы устройства, что снижает надежность работы преобразователя. Другими недостатками являются невозможность работы данного устройства от источника электрической энергии, повышение влажности в помещении, где эксплуатируется такой источник освещения, а также наличие ограничений по температуре и влажности воздуха в таком помещении при работе устройства.
Известен осветительный прибор (пат. РФ №2247896 F21S 9/02, H01L 35/30, 10.03.2005), содержащий лампу накаливания и устройство электропитания, выполненное в виде термоэлектрической батареи, на первом спае которой расположена емкость с водой, а на втором спае - металлический радиатор, представляющий собой плоскую пластину с плафоном в виде усеченного конуса, где лампа накаливания помещена в пространство, ограниченное плафоном, и посредством электрических проводов подключена к термоэлектрической батарее, при этом над емкостью с водой с помощью креплений установлена емкость, заполненная порошкообразной солью, имеющей низкую криогидратную температуру растворения, причем емкость с порошкообразной солью снабжена дозирующим устройством, осуществляющим периодическую засыпку порций соли в емкость с водой по истечении определенного промежутка времени.
Недостатками этого устройства являются сложность и громоздкость конструкции, связанные с наличием не только емкости с испаряющейся жидкостью, но и емкостью, заполненной порошкообразной солью, имеющей низкую криогидратную температуру растворения с дозирующим устройством для обеспечения более высокого перепада температур между первым и вторым спаями термоэлектрической батареи. Все это приводит также к удорожанию устройства. Другими недостатками являются невозможность работы данного устройства от источника электрической энергии, повышение влажности в помещении, где эксплуатируется такой источник освещения, а также наличие ограничений по температуре и влажности воздуха в таком помещении при работе устройства.
Известен осветительный прибор (пат. РФ №2332614 F21S 9/02, 27.08.2008), содержащий термоэлектрическую батарею, на первом спае которой расположена емкость с испаряющейся жидкостью, плафон и лампу, установленную в пространство, ограниченное плафоном, и подключенную к термоэлектрической батарее, при этом емкость представляет собой чашу, выполненную из алюминиевого прямоугольного параллелепипеда, в котором с противоположной стороны крепления термоэлектрической батареи выточено углубление в виде сегмента сферы, а на втором спае термоэлектрической батареи установлен омический нагреватель, представляющий собой резистивную пленку, напыленную на керамическую обкладку термоэлектрической батареи, причем основание емкости вместе с термоэлектрической батареей и омическим нагревателем залито прозрачным диэлектрическим компаундом, из которого методом формования изготовлен плафон, при этом цвет плафона регулируется при изготовлении с помощью различных красящих добавок, подмешиваемых в компаунд, а лампа, представляющая собой набор светодиодов, подключена к термоэлектрической батарее параллельно омическому нагревателю.
Недостатками этого устройства являются сложность и громоздкость конструкции, в которой помимо необходимого наличия емкости с испаряющейся жидкостью для повышения перепада температур между первым и вторым спаями термоэлектрической батареи добавлен омический нагреватель, напыленный на керамическую обкладку термоэлектрической батареи, вследствие чего, во-первых, часть энергии источника тратится на нагрев омического нагревателя, во-вторых, нагревание испаряющейся жидкости приводит к некоторому нагреву и первого спая термоэлектрической батареи. Все это приводит к снижению КПД осветительного прибора и ухудшает его технико-экономические показатели. Помимо этого, недостатками являются невозможность работы данного устройства от источника электрической энергии, повышение влажности в помещении, где эксплуатируется такой источник освещения, а также наличие ограничений по температуре и влажности воздуха в таком помещении при работе устройства.
Наиболее близким к заявленному устройству по технической сути и достигаемому результату является многофункциональное сигнально-осветительное устройство (пат. РФ №82936 H01L 35/28, 10.05.2009), содержащее полупроводниковый термоэлектрический генератор, радиатор охлаждения и осветительный элемент, при этом устройство включает в себя соединенный с полупроводниковым термоэлектрическим генератором повышающий преобразователь напряжения, к которому подключен сигнализатор, а также стабилизатор напряжения, с выходом которого соединены аккумуляторная батарея и осветительный элемент, а также фотореле с датчиком освещения и переключатель режимов работы.
Недостатками данного устройства являются сложность и громоздкость схемы и конструкции устройства, ограниченные функциональные возможности ввиду необходимости обязательного наличия источника тепловой энергии, например такого, как котел, батарея или труба отопления, огонь костра или свечи и т.п. Кроме того, наличие большого количества элементов для питания нагрузки, таких как повышающий преобразователь напряжения, стабилизатор напряжения и другие удорожает и снижает надежность и энергетические показатели комплекса.
Задача предлагаемой полезной модели - расширение функциональных возможностей осветительного устройства, повышение надежности и энергетических показателей, упрощение схемы и конструкции со снижением массогабаритных показателей комплекса благодаря исключению источника тепловой энергии, а также исключению усложняющих и удорожающих устройство преобразователей, стабилизаторов напряжения и сигнализаторов, возможность подключения к источнику электрической энергии с определенными известными параметрами, а также работы от встроенной аккумуляторной батареи с запасенной электрической энергией, полученной благодаря преобразованию выделяющейся при работе осветительного устройства тепловой и части световой энергий вне зависимости от параметров окружающей среды.
Технический результат - повышение КПД устройства.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в осветительном устройстве, состоящем из полупроводникового термоэлектрического генератора, радиатора охлаждения и осветительного элемента, согласно полезной модели, содержащем соединенные с осветительным элементом разъемы с выключателем для подключения к источнику электрической энергии, переключатель режимов работы, выполненный с возможностью соединения осветительного элемента с выводами электрической сети через фотореле с датчиком освещения или с выводами аккумуляторной батареи, с которыми соединен фотоэлемент.
Преимуществом предлагаемого устройства является наличие разъемов для подключения к источнику электрической энергии, отсутствие необходимости наличия дорогостоящего и громоздкого и источника тепловой энергии и возможность запасания электрической энергии, получаемой от тепловой и части световой энергий, выделяемых осветительным элементом, в аккумуляторной батарее.
Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема осветительного устройства.
Осветительное устройство состоит из полупроводникового термоэлектрического генератора 1, радиатора охлаждения 2 и осветительного элемента 3. С осветительным элементом 3 соединены разъемы 4 с выключателем 5 с возможностью подключения к источнику электрической энергии. Переключатель режимов работы 6 выполнен с возможностью соединения осветительного элемента 3 с выводами 7 электрической сети через фотореле 8 с датчиком освещения 9 или к выводам 10 аккумуляторной батареи 11, с которыми соединен фотоэлемент 12.
В качестве осветительного элемента 3 применяются лампы накаливания.
В качестве фотоэлемента 12 может быть использована батарея из ряда фотоэлементов, соединенных в одну цепь.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При подключении осветительного элемента 3 при помощи разъемов 4 и переключателя режимов работы 6 к выводам 7 электрической сети через фотореле 8 с датчиком освещения 9, включении выключателя 5, а также при включении фотореле 8 с датчиком освещения 9 через данный осветительный элемент 3 начинает протекать электрический ток, благодаря чему обеспечивается освещение окружающего пространства. Вследствие выделяющегося при работе осветительного элемента 3 тепла происходит нагрев первого спая термоэлектрического генератора 1. При этом второй спай термоэлектрического генератора 1 охлаждается плотно прикрепленным к нему радиатором охлаждения 2. Вследствие наличия перепада температур между спаями термоэлектрического генератора 1 между его выводами 10 возникает разность потенциалов, благодаря чему обеспечивается заряд аккумуляторной батареи 11, подключенной к указанным выводам 10, то есть накопление в ней электрической энергии.
Фотоэлемент 12, установленный рядом с осветительным элементом 3, обеспечивает вследствие фотоэффекта преобразование части световой энергии, выделяемой осветительным элементом 3, в электрическую энергию, благодаря чему между выводами 10 аккумуляторной батареи 11 дополнительно возникает ЭДС, которая складывается с разностью потенциалов, возникающей при работе термоэлектрического генератора 1. Тем самым обеспечивается дополнительное повышение напряжения на выводах 10 аккумуляторной батареи 11, что увеличивает величину зарядного тока и уменьшает время заряда аккумуляторной батареи 11.
Путем изменения положения переключателя режимов работы 6 возможна работа осветительного элемента 3 как от электрической сети через фотореле 8 с датчиком освещения 9, так и от аккумуляторной батареи 11. При этом фотореле 8 с датчиком освещения 9 позволяют включать осветительный элемент 3 только при недостаточной освещенности окружающего пространства, благодаря чему также происходит экономия электрической энергии.
Работа осветительного устройства от аккумуляторной батареи 11 целесообразна для кратковременного освещения окружающего пространства при необходимости выполнения определенных действий, без затрат электрической энергии от основного источника электрической энергии (электрической сети).
Таким образом, обеспечивается более полный расход электрической энергии, потребляемой осветительным устройством путем преобразования тепловой и части световой энергий, выделяющихся при работе осветительного элемента, в электрическую энергию, которая запасается в аккумуляторной батарее с последующим ее расходом для дальнейшего освещения окружающего пространства. Тем самым значительно повышается КПД осветительного элемента и общий КПД осветительного устройства.
Вследствие малого размера применяемого фотоэлемента 12, его влияние на освещенность окружающего пространства практически отсутствует.
Итак, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет за счет отказа от использования источника тепловой энергии и возможности использования электрической энергии, преобразованной от тепловой и части световой энергий, выделяемых осветительным элементом, заряжающей аккумуляторную батарею, повысить энергетические показатели, сократить массу и габариты осветительного устройства, а также отказаться от использования преобразователей, стабилизаторов напряжения и сигнализаторов с упрощением схемы и конструкции предлагаемого осветительного устройства.
Предлагаемое осветительное устройство имеет меньшую стоимость, по сравнению с аналогами вследствие исключения ряда дорогостоящих элементов за счет использования энергии электрической сети и аккумуляторной батареи.