Переносной светильник с бесконтактным зарядным устройством
Полезная модель относится к области светотехники, а более конкретно к конструкциям газо- и водонепроницаемых переносных осветительных устройств с автономным источником энергии, приспособленных для переноса вручную, и может быть применена при разработке и изготовлении переносных светильников длительного действия без подключения к внешним источникам питания, в т.ч. подводных, предназначенных для использования в качестве аварийных источников света в условиях повышенной влажности и давления.
Светильник содержит герметичный корпус, светопропускающий элемент, взаимосвязанные между собой источник света в виде, по крайней мере одного, светодиодного модуля, аккумуляторную батарею и зарядное устройство, соединенное с питающей сетью.
Новым является то, что зарядное устройство выполнено в виде, по меньшей мере двух, катушек индуктивности: приемной и передающей, связанных между собой посредством индукционной связи, при этом приемная катушка размещена в корпусе светильника и соединена электрически с аккумуляторной батареей, а передающая - в кожухе зарядного устройства и электрически соединена с питающей сетью.
Полезная модель позволяет повысить длительность и удобство автономной эксплуатации светильника в качестве ручного переносного источника света в различных физических средах, в том числе при работе под водой, в затопленных помещениях и на больших глубинах.
Полезная модель относится к области светотехники, а более конкретно к конструкциям газо- и водонепроницаемых переносных осветительных устройств с автономным источником энергии, приспособленных для переноса вручную, и может быть применена при разработке и изготовлении переносных светильников длительного действия без подключения к внешним источникам питания, в т.ч. подводных, предназначенных для использования в качестве аварийных источников света в условиях повышенной влажности и давления, например, в качестве судового комплектующего оборудования на надводных и подводных плавучих сооружениях (судах) различного назначения, в горнодобывающей промышленности, а также при строительстве и эксплуатации подземных сооружений, в т.ч. шахтных выработок, и др.
Известен переносной светильник с зарядным устройством, предназначенный для местного освещения в аварийной ситуации (см. Приложение 1: рекламно-информационный проспект ЗАО «Светотехнический завод «Сатурн» - «Светильник аккумуляторный с подзарядным устройством типа 1154М), содержащий пластмассовый корпус, внутри которого размещены: светодиодный источник света с защитным стеклом, аккумуляторная батарея, малогабаритная кнопка управления работой светильника, ручки для переноса светильника. На корпусе имеются контакты для подключения светильника к подзарядному устройству, состоящему из пластмассового корпуса, в котором на металлической панели смонтированы элементы электрической схемы и металлического каркаса, в который устанавливают светильник.
Недостатками указанного светильника являются: невозможность работы в условиях повышенной влажности и давления, в т.ч. под водой, короткое время работы в аварийном режиме между подзарядками аккумуляторной батареи, отсутствие возможности автоматического включения в аварийной ситуации.
Известен также стационарный светильник аварийного освещения судовой на основе светоизлучающих диодов, выполненный с возможностью крепления в любом положении в пространстве и эксплуатации в условиях повышенной влажности (см. патент на полезную модель 
80214, приор. 2008.08.25, опубл. 2009.01.27, кл.: F21S 8/10, В63В 45/06), содержащий металлический корпус, взаимосвязанные между собой светодиодный источник света, аккумуляторную батарею, блок управления, подключенный к питающей сети, и предназначенный для аварийного освещения внутренних помещений судов, плавучих средств, салонов других транспортных средств, промышленных объектов и жилых зданий в случае исчезновения напряжения в сети питания.
Недостатками аналога являются: невозможность его использования в режиме ручного переносного осветительного устройства, а также - под водой, в т.ч. в затопленных помещениях. Недостатком также является малая продолжительность работы светильника в автономном режиме между подзарядками.
Наиболее близким техническим решением по своей технической сущности (количеству сходных существенных признаков) и назначению к заявляемому, принятым в качестве ближайшего аналога - прототипа полезной модели, является переносной подводный светильник, предназначенный для обеспечения длительного освещения, в т.ч. в аварийной ситуации, (см. патент на полезную модель 69968, приор. 2007.05.02, опубл. 2008.01.10, кл.: F21V 31/00; В63В 45/00), содержащий герметичный корпус, преимущественно цилиндрической формы, с элементами электросхемы и крепления, светопропускающий элемент, например в виде кварцевого или особо-прочного стекла, и источник света в виде, по крайней мере, одного светодиодного модуля, при этом светодиодные модули установлены посредством предусмотренного внутри корпуса радиатора для отвода тепла, а каждый из светодиодов в составе модуля снабжен индивидуальным оптическим элементом по типу оптической линзы для формирования заданной диаграммы направленности. Для длительной эксплуатации светильника в переносном режиме, например переносе вручную, последний подключен к внешнему источнику питания - электроэнергетической системе объекта-носителя, например глубоководного аппарата, и снабжен запрессованным в хвостовик корпуса кабелем питания светильника и дистанционного регулирования режима работы светодиодных модулей по сигналу от внешней системы управления освещением.
Недостатками указанного прототипа являются: невозможность автономной работы без подключения к внешнему источнику питания, значительное неудобство его использования в качестве переносного светильника, в т.ч. в режиме ручной переноски, по причине наличия прикрепленного к нему кабеля для обеспечения питания светильника.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, включая расширение его функциональных возможностей, за счет значительного повышения длительности и удобства автономной эксплуатации светильника в качестве ручного переносного источника света в различных физических средах, в том числе при работе под водой, в затопленных помещениях и на больших глубинах.
При этом решена задача создания переносного универсального многоцелевого светильника с бесконтактным зарядным устройством, особенности конструкции которого позволяют значительно повысить длительность и удобство его эксплуатации в режиме ручной переноски с одновременным расширением функциональных возможностей использования в условиях повышенного давления, а также различных физических сред, в том числе под водой.
Это достигается тем, что в предлагаемом переносном светильнике с бесконтактным зарядным устройством, содержащем герметичный корпус с элементами электросхемы и крепления, светопропускающий элемент, например в виде кварцевого или особо-прочного стекла, взаимосвязанные между собой источник света в виде, по крайней мере одного, светодиодного модуля, аккумуляторную батарею и зарядное устройство, соединенное с питающей сетью, в отличие от ближайшего аналога - прототипа, зарядное устройство выполнено в виде, по меньшей мере двух, катушек индуктивности: приемной и передающей, связанных между собой посредством индукционной связи, при этом приемная катушка размещена в корпусе светильника и соединена электрически с аккумуляторной батареей, а передающая - в кожухе зарядного устройства и электрически соединена с питающей сетью.
Светодиодные модули установлены на предусмотренном внутри корпуса радиаторе для отвода тепла, а каждый из светодиодов в составе модуля снабжен индивидуальным оптическим элементом по типу оптической линзы для формирования заданной диаграммы направленности, при этом корпус выполнен по форме призмы из ударопрочного материала с магнитопроницаемой зоной в месте расположения приемной катушки, а радиатор - в виде установленной в плоскости поперечного сечения корпуса конструкции из материала с высокой теплопередачей.
Корпус может быть выполнен, например, из титанового или алюминиевого сплава, или композиционного материала, а радиатор - в виде цельнометаллической конструкции из алюминиевого сплава, при этом для магнитопроницаемой зоны может быть использован монополимерный или композиционный материал, например, стеклонаполненный поликарбонат или пластик АБС.
Предусмотренные индивидуальные оптические элементы светодиодов позволяют формировать заранее заданные диаграммы направленности светового излучения каждого из них.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что светильник дополнительно снабжен датчиком обратной связи с зарядным устройством, выполненным с возможностью отключения режима заряда в зарядном устройстве при завершении полного заряда аккумуляторной батареи или включения режима заряда при снижении емкости аккумуляторной батареи ниже порогового значения, при этом датчик обратной связи выполнен в виде, по меньшей мере одного, инфракрасного светодиода и одного фотодиода: передающего и приемного, соответственно, связанных между собой оптической связью, при этом передающий светодиод размещен в корпусе светильника и соединен электрически с предусмотренной схемой контроля заряда аккумуляторной батареи, а приемный фотодиод - в кожухе зарядного устройства и электрически соединен со схемой управления последним.
Во всех вариантах конструкции светильника зарядное устройство выполнено с возможностью включения в режим заряда только при нахождении на нем светильника с разряженной ниже порогового уровня аккумуляторной батареей и снабжено исполнительным устройством, выполненным с возможностью включения упомянутого зарядного устройства при воздействии на него магнитного поля постоянных магнитов, установленных на опорной поверхности светильника. Предлагаемая конструкция позволяет сократить расход электроэнергии и повысить надежность и ресурс стационарного зарядного устройства.
При этом, установленные на опорной поверхности светильника постоянные магниты одновременно являются устройствами фиксации светильника на металлических поверхностях объекта применения.
Для защиты светопропускающего элемента от химического воздействия морской воды и налипания микроорганизмов внешняя поверхность светопропускающего элемента снабжена (покрыта) оптически прозрачным гидрофобно-фунгицидным покрытием.
На практике для повышения эффективности работы светильника в зависимости от конкретных условий его эксплуатации и решаемых задач одним из наиболее оптимальных вариантов выполнения полезной модели является конструкция, в которой светильник снабжен блоком управления, соединенным электрически с источником света, аккумуляторной батареей, приемной катушкой и выполненный с возможностью изменения режима работы источника света и переключения его посредством предусмотренной кнопки управления в следующие режимы: «выключено», «100%-ый световой поток», «50%-ый световой поток», при этом кнопка управления размещена на рукоятке корпуса светильника.
В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции подводного светильника осуществляют с использованием известных материалов и оборудования посредством последовательного выполнения взаимосвязанных стадий и операций известного технологического процесса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых схематично изображены: на фиг.1 - общий вид с боку в разрезе подводного переносного светильника с «функционально» обозначенными основными его узлами и элементами; на фиг.2 - поперечное сечение бесконтактного зарядного устройства (стационарной части устройства, прикрепляемой к поверхности объекта применения); на фиг.3 - общий вид с боку зарядного устройства с разрезом в месте установки передающей катушки индуктивности.
Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является глубоководный переносной светильник с бесконтактным зарядным устройством, получивший в дальнейшем коммерческое наименование «Призма».
Светильник (см. фиг.1) с бесконтактным зарядным устройством (см. фиг.2 и фиг.3) содержит герметичный призматический корпус - 1 из алюминиевого сплава со светопропускающим элементом (стеклом) - 2, снабженным, с внешней стороны, оптически прозрачным гидрофобно-фунгицидным покрытием (на чертеже не показано); рукоятку - 3 с встроенным переключателем режимов («выключено», «100%-ый световой поток», «50%-ый световой поток») работы - кнопкой управления - 4; радиатор - 5 из алюминиевого сплава для отвода тепла, установленный в передней части корпуса (1), с жестко закрепленным на нем светодиодным модулем - 6, снабженным индивидуальным оптическим элементом (оптической линзой) - 7, аккумуляторную батарею - 8, соединенную электрически со светодиодным модулем (6); высокочастотный блок с приемной катушкой индуктивности - 9; блок управления - 10; систему крепления - 11 к зарядному устройству. Зарядное устройство (см. фиг.2 и фиг.3) состоит из: алюминиевого основания - 12; защитного кожуха - 13; системы крепления - 14 светильника; передающей катушки индуктивности - 15; блока преобразования напряжения из 220 В в 12 В - 16; системы крепления зарядного устройства к стене - 17; блока подвода питания 220 В - 18.
Зарядное устройство снабжено исполнительным устройством (на чертеже не показано), выполненным с возможностью включения зарядного устройства при воздействии на него магнитного поля постоянных магнитов (на чертеже не показаны), установленных на нижней опорной поверхности корпуса 1 светильника. При этом, постоянные магниты одновременно являются устройствами фиксации светильника на металлических поверхностях объекта применения.
Светильник также снабжен датчиком обратной связи с зарядным устройством для его включения или отключения, выполненным в составе передающего светодиода (на чертеже не показано), размещенного в корпусе 1 светильника и соединенного электрически с блоком управления 10 (схемой контроля заряда аккумуляторной батареи 8), и приемного фотодиода (на чертеже не показано), установленного в кожухе 13 зарядного устройства и электрически соединенного со схемой (на чертеже не показано) управления зарядным устройством.
Питание светильника в аварийном режиме осуществляется от аккумуляторной батареи 8.
Для обеспечения герметичности мест соединений узлов и деталей применены резиновые или фторопластовые прокладки (на чертеже не показаны).
Все необходимые для функционирования светильника отдельные комплектующие соединены между собой электрически согласно электросхеме светильника (на чертеже не показано).
Эксплуатацию глубоководного переносного светильника с бесконтактным зарядным устройством вышеописанной конструкции осуществляют следующим образом.
В дежурном режиме светильник находится в зарядном устройстве, а его источник питания (аккумуляторная батарея - 8) заряжается от зарядного устройства, используя индукционную зарядовую связь, создаваемую передающей катушкой индуктивности - 15 (см. фиг.3) и высокочастотным блоком с приемной катушкой индуктивности - 9 (см. фиг.1). При этом источник света - светодиодный модуль - 6 (см. фиг.1) в светильнике выключен. Заряд аккумуляторной батареи - 8, а также включение и отключение зарядного устройства осуществляется автоматически блоком управления - 10 (см. фиг.1), в зависимости от ее состояния (степени разряда). При установке - снятии светильника с зарядного устройства происходит автоматическое включение - отключение зарядного устройства. С целью сокращения энергопотребления стационарным блоком, после достижения необходимой степени заряда аккумуляторной батареи 8 срабатывает датчик обратной связи (на чертеже не показано), при этом загорается передающий светодиод (на чертеже не показано), установленный в корпусе 1 светильника, вызывающий срабатывание фотодиода (на чертеже не показано), расположенного в кожухе 13 стационарного блока, по сигналу которого схема управления (на чертеже не показано) отключает стационарный блок от сети до того момента, пока не будет зафиксирован блоком управления 10 разряд аккумуляторной батареи 8 ниже установленного уровня, и не отключится датчик обратной связи, т.е. погаснет передающий светодиод датчика обратной связи.
При пропадании напряжения, а также при снятии светильника с зарядного устройства автоматически светодиодный модуль - 6 включается на 100% (максимальный) световой поток.
При нажатии на кнопку управления - 4 (см. фиг.1), блок управления - 10 циклически изменяет режим работы светодиодного модуля 6 на режим «50%», «выключено» и снова «100%».
1. Переносной светильник с бесконтактным зарядным устройством, содержащий герметичный корпус с элементами электросхемы и крепления, светопропускающий элемент, например в виде кварцевого или особо прочного стекла, взаимосвязанные между собой источник света в виде, по крайней мере, одного светодиодного модуля, аккумуляторную батарею и зарядное устройство, соединенное с питающей сетью, отличающийся тем, что зарядное устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух катушек индуктивности: приемной и передающей, связанных между собой посредством индукционной связи, при этом приемная катушка размещена в корпусе светильника и соединена электрически с аккумуляторной батареей, а передающая - в кожухе зарядного устройства и электрически соединена с питающей сетью.
2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиодные модули установлены на предусмотренном внутри корпуса радиаторе для отвода тепла, а каждый из светодиодов в составе модуля снабжен индивидуальным оптическим элементом по типу оптической линзы для формирования заданной диаграммы направленности, при этом корпус выполнен по форме призмы из ударопрочного материала с магнитопроницаемой зоной в месте расположения приемной катушки, а радиатор - в виде установленной в плоскости поперечного сечения корпуса конструкции из материала с высокой теплопередачей.
3. Светильник по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен блоком управления, соединенным электрически с источником света, аккумуляторной батареей, приемной катушкой, и выполненный с возможностью изменения режима работы источника света и переключения его посредством предусмотренной кнопки управления в следующие режимы: «выключено», «100%-ый световой поток», «50%-ый световой поток», при этом кнопка управления размещена на рукоятке корпуса светильника.
4. Светильник по п.3, отличающийся тем, что внешняя поверхность светопропускающего элемента снабжена оптически прозрачным гидрофобно-фунгицидным покрытием.
5. Светильник по п.4, отличающийся тем, что зарядное устройство выполнено с возможностью включения в режим заряда только при нахождении на нем светильника с разряженной ниже порогового уровня аккумуляторной батареей и снабжено исполнительным устройством, выполненным с возможностью включения упомянутого зарядного устройства при воздействии на него магнитного поля постоянных магнитов, установленных на опорной поверхности светильника.
6. Светильник по п.5, отличающийся тем, что дополнительно снабжен датчиком обратной связи с зарядным устройством, выполненным с возможностью отключения режима заряда в зарядном устройстве при завершении полного заряда аккумуляторной батареи или включения режима заряда при снижении емкости аккумуляторной батареи ниже порогового значения, при этом датчик обратной связи выполнен в виде, по меньшей мере, одного инфракрасного светодиода и одного фотодиода: передающего и приемного соответственно, связанных между собой посредством оптической связи, при этом передающий светодиод размещен в корпусе светильника и соединен электрически с предусмотренной схемой контроля заряда аккумуляторной батареи, а приемный фотодиод - в кожухе зарядного устройства и электрически соединен со схемой управления последним.
