Преобразователь напряжения для питания электрических ламп и радиоэлектронных устройств

Полезная модель относится к электротехнике и касается конструкции электронных генераторов импульсного и переменного напряжения. Назначение устройства - преобразование электрической энергии и аккумулирование данной энергии для активации электроламп различного типа, а также накопление дополнительной электрической энергии для питания радио и электрической аппаратуры применяемой как в быту, так и в промышленности. Устройство содержит электронный компенсатор напряжения, согласующее устройство, электронный выпрямитель переменного напряжения в постоянное. В заявляемом устройстве имеется преобразователь высоковольтных импульсов, ограничитель пусковых токов и сетевой фильтр от высокочастотных помех, а также несколько электронных устройств, для того, чтобы аккумулировать и накапливать энергию. С помощью электронных компонентов унифицированного преобразователя напряжения имеется возможность значительно снизить потребляемую мощность радиоэлектронной и электрической аппаратуры на 40-45%, что в свою очередь дает высокий КПД потребления мощности радиоэлектронных и электрических устройств от сети переменного напряжения. Благодаря использованию в унифицированном преобразователе напряжения дополнительных компонентов для накопления энергии, к данному преобразователю напряжения можно подключать одновременно несколько потребителей переменного тока в области радиоэлектронной промышленности без значительного увеличения тока в цепи переменного напряжения, что в свою очередь еще более увеличивает КПД потребляемой мощности электрических устройств от сети переменного напряжения. 4 ил.

Унифицированный преобразователь напряжения для питания электрических ламп и радиоэлектронных устройств с высоким экономическим эффектом относится к электронным генераторам импульсного и переменного напряжения, используемым для преобразования электрической энергии и аккумулирования данной энергии для активации электроламп различного типа, а также накопления дополнительной электрической энергии для питания радио и электрической аппаратуры применяемой как в быту, так и в промышленности.

В настоящее время современный мир не может обойтись без освещения помещений и использования радиоэлектронной аппаратуры. В быту и промышленности наиболее часто применяются следующие типы электроламп в осветительных приборах: люминесцентные, энергосберегающие, с вольфрамовой нитью накаливания и светодиодные.

Известными электротехническими устройствами являются: электрические лампы с вольфрамовой нитью накаливания различной мощности, осветительные приборы на светодиодах и люминесцентные лампы. Так на фиг.1 электролампа 1 с вольфрамовой нитью накаливания подключена непосредственно к сети 110/220 В без дополнительного оборудования. На фиг.2 показан светодиод\ды 2 (электролампа\пы), подключенная сети 110/220 В через импульсный преобразователь напряжения 3. А на фиг.3 показана работа люминесцентной/ых ламп 4. Лампы данного типа работают по принципу высоковольтного пробоя газа в лампе за счет применения реактивных элементов, состоящих из дросселя 5 и конденсатора 6, также биметаллического элемента 7 (стартера). При кратковременном замыкании и размыкании стартером 6 дросселя 4 от сети 110/220 В возникают высоковольтные импульсы, что, в свою очередь, обеспечивают пробой газа в электролампе. Как только электролампа 4 загорается, стартер 6 перестает действовать. Для того, чтобы предотвратить проникновение обратных паразитных импульсов в сеть 110/220 В необходимо применить конденсатор 6, который подключается параллельно к сети 110/220 В. В противном случае мощность потребления данной конструкции будет очень большой.

Недостатками данных устройств являются:

- большое потребление мощности от сети переменного тока;

- выделение реактивной мощности обратно в сеть;

- отсутствие электрических компонентов для аккумулирования и накапливания электрической энергии;

- выделение большой температуры электрическими компонентами;

- увеличение веса конструкции, от чего она становится тяжелой и громоздкой;

- дороговизна электронных компонентов, особенно при использовании светодиодов.

Электролампы с вольфрамовой нитью накаливания потребляют большой ток и также выделяют большое количество тепла. В современное время стали использовать светодиоды и энергосберегающие лампы, но они не долговечны в работе.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является устройство, показанное на фиг.2. Это устройство принято в качестве прототипа

Устройство на фиг.2 состоит из сетевого импульсного источника питания 3 и светодиода/дов 2. Сетевой импульсный источник питания 3 содержит электронные компоненты: импульсный источник питания, катушка индуктивности, конденсатор, биметаллический электронный коммутатор. Так как светодиоды не могут работать напрямую от сети переменного напряжения, то импульсный источник питания преобразует напряжение сети до уровня работоспособности светодиодов (см. статью «Энергосберегающая светодиодная лампа 220 В» из журнала "Радиоаматор" 5 за 2010 г., стр.29, 30, выложена на сайте «Мастер КИТ» в Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: http://www.masterkit.ru/info/newsarcshow.php?num=2621, копия статьи прилагается).

Недостатками прототипа являются отсутствие эффекта экономии потребления электроэнергии от сети переменного напряжения, отсутствие дополнительного аккумулирования электрической энергии и избыточное потребление электрической мощности импульсным преобразователем напряжения.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в уменьшение потребляемой мощности электрических потребителей от сети переменного тока за счет аккумулирования и накопления электрической энергии и направлении ее в электролампу.

Указанный технический результат достигается тем, что в преобразователе напряжения для питания электрических ламп и радиоэлектронных устройств, содержащем электронные компоненты: импульсный источник питания, катушка индуктивности, конденсатор, биметаллический электронный коммутатор, подключены к электрической лампе, к электрической лампе и к радиоэлектронным устройствам подключены электронный компенсатор напряжения, согласующее устройство, электронный выпрямитель напряжения, преобразователь высоковольтных импульсов, ограничитель пусковых токов и сетевой фильтр от высокочастотных помех, а также электронные устройства для аккумулирования и накопления дополнительной энергии для увеличения КПД потребляемой мощности радиоэлектронной аппаратуры.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 - схема подключения электролампы с вольфрамовой нитью накаливания к сети110/220 В;

фиг.2 - схема подключения светодиода к сети 110/220 В через импульсный преобразователь;

фиг.3 - схема подключения люминесцентной лампы к сети 110/220 В;

фиг.4 - блок-схема преобразователя напряжения согласно настоящей полезной модели.

Согласно настоящего изобретения рассматривается унифицированный преобразователь напряжения, который способен самостоятельно нейтрализовать реактивную энергию, аккумулировать и накопить электрическую энергию и направить ее в электролампу. Также, при использовании дополнительного устройства для накопления электрической энергии, можно активировать и другие радиоэлектронные изделия. Таким образом, экономический эффект происходит благодаря накоплению энергии в схеме и передачи ее к электролампе и другим радиоэлектронным конструкциям. В конструкции отсутствуют громоздкие элементы, используются радиоэлементы последнего поколения с двойным запасом по мощности, что в свою очередь не вызывает избыточного выделения тепла. Устройство позволяет интегрировать его в существующие радиоэлектронные и электрические приборы, так как конструкция заявляемого устройства не имеет больших габаритов и большого веса.

Согласно настоящей полезной модели преобразователь напряжения для питания электрических ламп и радиоэлектронных устройств содержит подключенные к электрической лампе электронные компоненты, представляющие собой импульсный источник питания, катушку индуктивности, конденсатор и биметаллический электронный коммутатор. Кроме того, преобразователь дополнительно содержит электронный компенсатор напряжения, согласующее устройство, электронный выпрямитель напряжения, преобразователь высоковольтных импульсов, ограничитель пусковых токов и сетевой фильтр от высокочастотных помех, а также электронные устройства для аккумулирования и накопления электрической энергии и подключения внешних потребителей.

Результатом осуществления такого преобразователя является:

- преобразование электрической энергии и аккумулирование данной энергии для активации электроламп различного типа, а также накопление дополнительной электрической энергии для питания радио и электрической аппаратуры применяемой как в быту, так и в промышленности.

Основное назначение унифицированного преобразователя напряжения - получение высокого КПД потребляемой мощности электрических устройств от сети переменного напряжения. При этом потребляемая мощность от электрической сети уменьшается на 40-45% в зависимости от типа лампы и радиоэлектронной аппаратуры.

Данный унифицированный преобразователь напряжения может использоваться как отдельная конструкция, так и в составе готовых конструкциях осветительных приборов.

Наиболее высокий экономический эффект при применении унифицированного преобразователя напряжения отмечен в работе с люминесцентными и энергосберегающими лампами. Также к данному преобразователю напряжения можно подключить смешанные типы электрических ламп и при этом значительного роста переменного тока в электрической цепи не наблюдается.

Применение заявляемого устройства с высоким КПД потребляемой мощности для освещения помещений, уменьшает риски по пожарной безопасности, так как по электрическим коммуникациям протекает значительно меньше переменного тока.

Заявляемое устройство представлено на фиг.4.

Унифицированный преобразователь напряжения состоит из ограничителя пусковых токов 8, входного фильтра высочастотных помех 9, выпрямителя напряжения постоянного тока 10, накопителя энергии 11, преобразователя высоковольтных импульсов 12, электронного компенсатора напряжения 13, и устройства сопряжения электроламп 14. Изначально переменное напряжение из сети поступает на ограничитель пускового тока 8, который в первый момент включения ограничивает пусковой ток, что, в свою очередь, предотвращает выход из строя входных электронных компонентов, а именно выпрямителя напряжения 10 и преобразователя высоковольтных импульсов 12. Далее переменное напряжение поступает на фильтр высокочастотных помех 9, который препятствует прохождению высокочастотных помех в сеть переменного тока. После этого напряжение поступает на выпрямитель напряжения постоянного тока 10 и затем на накопитель напряжения 11, который на определенное время удерживает постоянное напряжение, достаточное для активации работы остальных электронных компонентов преобразователя. Постоянное напряжение активирует работу преобразователя высоковольтных импульсов 12, который генерирует определенную частоту и скважность импульсов. Высоковольтные импульсы периодически включают и отключают устройство сопряжения 14, и таким образом активируя его работу. К устройству сопряжения 14 подключен электронный компенсатор 13. При взаимодействии между собой электронного компенсатора 13 и устройства сопряжения 14, происходит усиление по напряжению высоковольтных импульсов и дополнительное аккумулирование энергии с передачей накопленной энергии в электролампы 15. Также, дополнительное напряжение передается на входную цепь преобразователя, точнее на вход выпрямителя напряжения постоянного тока 10 компенсируя, таким образом, входное напряжение преобразователя.

Таким образом, используя принцип накопления энергии, согласования импульсов высокого напряжения 14 с электролампами 15 и частичной компенсации энергии входной цепи преобразователя, удалось получить экономический эффект.

Еще больший экономический эффект с высоким КПД можно получить за счет подключения на вход унифицированного преобразователя дополнительного устройства 16, которое способно самостоятельно накапливать энергию переменного тока. Благодаря накопленной энергии, к дополнительному устройству 16 можно подключать не только электролампы разных видов, но и другие электрические приборы, такие как маломощные зарядные устройства 17 мощностью до 12 Вт и напряжением от 110 до 220 В. Таким зарядным устройством можно заряжать все виды мобильных телефонов.

К дополнительному устройству также можно подключить:

- зарядное устройство для автомобиля 18;

- энергосберегающие лампы на 12 Вт 19;

- небольшой мощности электрические лампы с вольфрамовой нитью накаливания 20;

- преобразователи напряжения для питания светодиодов 21;

- зарядные устройства для всех видов маломощных устройств питающихся от 5 вольт постоянного тока 22 (плееры, фото и видео камеры, I-PAD, планшетники и др.);

- вентиляторы 23.

При этом одновременно могут работать электролампы 15 и дополнительные вышеперечисленные электрические устройства. При этом ток в сети не увеличивается пропорционально подключенным нагрузкам.

1. Преобразователь напряжения для питания электрических ламп и радиоэлектронных устройств, содержащий подключенные к электрической лампе электронные компоненты, включающий в себя источник питания, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник питания, состоит из ограничителя пусковых токов, сетевого фильтра от высоковольтных помех и электронного выпрямителя напряжения постоянного тока для передачи постоянного напряжения через накопитель напряжения в преобразователь высоковольтных импульсов, генерирующий высоковольтные импульсы периодического включения и отключения устройства сопряжения, к которому подключен электронный компенсатор для усиления по напряжению высоковольтных импульсов и дополнительного аккумулирования энергии с передачей накопленной энергии в электрические лампы и в выпрямитель напряжения постоянного тока для компенсации входного напряжения преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством автономного накопления энергии переменного тока, к которому подключены внешние потребители.