DK161297B - Anordning til styring af belysningsarmaturer - Google Patents

Description

- i -

DK 161297 B

Den foreliggende opfindelse angår en anordning til styring af belysningsarmaturer og af den i krav l's indledning angivne art.

5

Ved en sådan styringsenhed søges opnået, at det enkelte armatur eller grupper af armaturer dæmpes eller kobles ud, når det nødvendige belysningsniveau i den pågældende del af rummet opretholdes af tilstrækkeligt dagslys/sollys. Dette vil have en gunstig virkning for indeklimaet, særlig i perioder med høj udetemperatur. Afbrudte lyskilder kan betyde en direkte besparelse af energiudgifter og kan i mange tilfælde reducere vedligeholdelsesomkostningerne.

For at opnå dette er det kendt at benytte lokale eller centrale styringsenheder, som kobler fra og til, eventuelt dæmper, armaturer eller grupper af armaturer på basis af fotocellemåling af belysningsstyrken på et referencested og/eller ved hjælp af et kontaktur. (Det er beskrevet i 20

Elektro - Elektro-teknisk Tidsskrift 91, nr. 7, side 12-15, 11. april 1978, Lampetten nr. 3, 1977 samt brochuremateriale fra Notika A/S, DK-9400 Nørresundby, vedrørende produktet LUXSTAT (varemærke).) 25

Der findes også manuelle fjernbetjeningsenheder baseret på overføring af styresignaler via IR-stråling for lokal tilog frakobling eller dæmpning af armaturer eller grupper af armaturer (en sådan anordning er beskrevet i Siemens Elek- trodienst 26 (1984) hæfte 3, side 23). Sådanne enheder 30 findes også i kombination med de automatiske styresystemer, som er nævnt ovenfor, fx Philips Technical Information "Light" og "Integrated Function System".

De hidtil kendte automatiske styringssystemer benytter en 35 enkelt detektor (fotocelle) til at registrere pa et valgt referencested, enten summen af bidragene fra dagslys/sollys og den kunstige belysning i rummet eller belysningsstyrken

DK 161297B

- 2 - uden for bygningen.

Fra GB patentskrift nr. 2.132.751 kendes et styresystem til styring af alle lyskilderne i et lokale under et, Lysde-5 tektoren indfanger lys fra en stor indfaldsvinkel. Et lignende styringssystem er beskrevet i US patentskrift nr. 4.236.101.

I alle rum med dagslystilgang varierer belysningsstyrken for dagslyset alene stærkt fra sted til sted og desuden med tiden på grund af ændringer i solens position kombineret med rummets arkitektoniske udformning. Behovet for kunstig tillægsbelysning vil variere fra sted til sted og med tidspunktet i rummet. Det er således et væsentligt problem at finde et referencested for detektoren, som kan siges at være repræsentativt for rummet som helhed.

Det er yderligere et problem, at behovet for belysningsstyrke kan variere fra den ene arbejdsplads til den anden.

20

Det er også en ulempe, at de eksisterende tekniske løsninger for automatisk styring kræver ekstra installationer af styresignalledere eller egne effektledere for lysinstallationerne. Dette medfører ekstra installationsomkostninger 25 ved nye anlæg og kostbare tillægsinstallationer ved anvendelse af eksisterende anlæg.

Formålet med opfindelsen er at anvise en anordning, som giver individuel automatisk styring af det enkelte lysarmatur 30 på en sådan måde, at styringen af det enkelte armatur ikke indvirker på den tilsvarende styring af andre armaturer i rummet, således at ustabilitet optræder. Det enkelte armaturs styringsenhed må kunne kalibreres individuelt i overensstemmelse med det belysningsniveau, som er hensigtsmæssigt for vedkommende del af rummet.

Dette kan opnås ved at udforme anordningen som anvist i - 3 -

DK 161297B

krav 1.

Opfindelsen muliggør lokal styring af lyskilderne i nye eller eksisterende anlæg uden ekstra omkostninger forbundet 5 med indføring af styringssignalledere eller separate effektledere for lysinstallationerne.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser et eksempel på de geometriske forhold ved et loftsmonteret lysarmatur, fig. 2 skematisk kurver for de forskellige komponenter af lysfluxen, som kan måles i arbejdsområdet i fig. 1, 15 fig. 3 skematisk det elektriske kredsløb for et armatur med et lysstofrør, som er forsynet med en anordning ifølge opfindelsen, og fig. 4 skematisk de optiske og elektroniske komponenter ved en udførelsesform for en anordning ifølge op- 20 findelsen.

I fig. 1 er vist et armatur 11 med et lysstofrør placeret under et loft 12 for at belyse et arbejdsbord 13.

25

Armaturet 11 er forsynet med en anordning 14 udformet i overensstemmelse med opfindelsen til at styre til- og frakoblingen. Detaljerne ved denne anordning vil blive beskrevet nærmere nedenfor. Her skal kun beskrives dens optiske system 15 med en detektor 16, som indfanger lys fra 30 arbejdspladsen. Detektoren 16 er placeret i en rørformet afblænding 17, som desuden er dækket med et optisk filter 18. Afblændingen 17 afgrænser en åbningsvinkel alpha for lys, som falder ind på detektoren 16.

Fig. 2 viser kurver for belysningsstyrkens variation på målestedet, afhængig af tiden. En fast dagslys-/sollyskomponent Ed stammer fra et ikke vist vindue nær arbejdspladsen 35 - 4 -

DK 161297 B

i fig. 1. I tilgift kommer belysningsstyrken, som skyldes det elektriske lys, E*. Denne vil variere med det elektri-

A

ske signal, altså med den dobbelte frekvens af lysnetfrekvensen, dvs. 100 Hz, mellem værdierne E og E . . Der ^ rafflcl/C Amin vil altså eksistere en vis belysningsstyrke, også når det elektriske signal er nul, på grund af trægheden i lyssystemet ved lysstofrør.

Det vil nedenfor blive beskrevet nærmere, hvordan anordnin- 10 gen ifølge opfindelsen reagerer pa sammensatte lyssignaler.,________ ____________ som falder ind på detektoren 16.

I fig. 3 er for det første vist de elektriske komponenter til et lysstofrørarmatur 11. Hovedelementet her er et lys-15 stofrør 20 med en starter 21, en reaktor 22 og en fasekondensator 23. Disse komponenter er på i og for sig kendt måde koblet sammen og til en indgangsterminal 24.

Anordningen ifølge opfindelsen, som er betegnet generelt 20 med henvisningstal 14, omfatter en elektrisk del 25, som er seriekoblet mellem lysnettet og lysstofrørarmaturet 11, og en optisk del 15 med detektoren 16.

I fig. 3 er vist et udførelseseksempel for en lysenhed 25 25

for til- og frakobling. Den omfatter en elektronisk afbryder 27, som er koblet i serie mellem en nettilslutning og lysstofrørarmaturet 11. Den elektroniske afbryder 27 styres til og fra gennem signaler fra en komparatorkreds 28. I

denne sammenlignes et indgangssignal fra detektoren 16 over 30 en kreds 29, som skal beskrives nærmere nedenfor, med et referencesignal, som styres med et potentiometer 30. Den elektroniske kreds 29 omfatter et elektronisk filter, en tidsforsinkelse og en forstærker. Funktionen af disse dele vil blive beskrevet nærmere nedenfor, idet kredsen forud-35 sættes opbygget på principielt kendt måde af tilgængelige komponenter.

DK 161297 B

- 5 - I fig. 4 er også vist den nærmere udformning af en teleskopisk, rørformet afblænding 17, som er fastgjort til et hus 31 uden for detektoren 16. I eksemplet er det optiske filter 18 monteret over den indre åbning i afblændingen 17.

5

Huset 31 kan benyttes til montering på allerede eksisterende armaturer, til uafhængig montering eller til indbygning.

For at opnå formålet med opfindelsen er det nødvendigt, at ^ målingen af lyset og behandlingen af det signal, som registreres, sker på en eller flere af følgende måder: 1. Det optiske filter 18 udformes for at transmittere lys i en del af spektret, hvor forholdet mellem det optiske ^ egensignal og det optiske hovedsignal, nemlig skabt af fremmed lys, er et minimum. Dette vil i et eksempel kunne betyde, at der bruges et filter, som lader lys slippe igennem nær det infrarøde område.

20 2. Detektoren 16 kan være fremstillet af et materiale med særlig høj spektral følsomhed i det område, som er nævnt ovenfor. Dette bidrager også til, at der først og fremmest måles fremmed lysindfald i måleområdet.

25 3. Den elektroniske kreds 29 indeholder komponenter, som beregner hovedsignalet, altså komponenten af fremmed lys Ed, på grundlag af den registrerede variation af belysningsstyrken i løbet af vekselstrømsperioden, som det er vist i fig. 2.

30

Ifølge opfindelsen er det muligt med en styringsenhed at sikre en rigtig belysningsstyrke i armaturets belysningsområde ved en individuel kalibrering. Dette indebærer, at kun det antal armaturer, som er nødvendig for at opretholde 35 denne rigtige belysningsstyrke, er i drift til enhver tid.

Der skal nu gives en mere detaljeret beskrivelse af signal-

DK 161297 B

- 6 - behandlingen i styrekredsen 29.

Det elektriske signal fra detektoren indeholder en tilnær-5 met konstant andel, som kan relateres til dagslys/sollyskomponenten Ed i belysningsstyrken på målestedet, og en andel, som kan relateres til belysningsstyrken E , som skyl-des elektriske lyskilder. Dette er illustreret i fig. 2.

j^q Det elektriske signal forstærkes. Under antagelse af en karakteristisk værdi for forholdet E,. . /E, kan andelen E^ filtreres bort, og den resterende del af E^min gøres mindst mulig, i princippet fjernes helt. Det endelige elektriske signal indeholder således alene information om -^5 komponenten Εβ og en eventuel rest af E^. Dette viderebe-handles i komparatoren.

Forstærkerkredsens tidsforsinkelse hindrer, at tilfældige varitioner af kort varighed i belysningsstyrken på måleste-20 det medfører til- eller frakobling af armaturet.

Det endelige elektriske signal bliver i komparatorkredsen sammenlignet med manuelt indstillelige niveauer for belysningsstyrke og hysterese. Niveauet for hysteresen indstil-25 les med et potentiometer 32. Hysteresen virker således, at niveauet for belysningsstyrken, som fører til frakobling af armaturet, ligger højere end det tilsvarende, som medfører tilkobling. Derved undgås, at der opstår gensidig påvirkning og ustabilitet for det enkelte armatur og armaturerne 20 indbyrdes. Signalet fra komparatorkredsen 28 aktiverer den elektroniske afbryder 27 ud eller ind.

Opfindelsen kan modificeres på forskellige måder i forhold til eksemplet. Den elektroniske afbryder 27 kan erstattes 25 med en kreds, som kan styre lysarmaturet trinløst eller i trin, fx en fasestyret triac. På denne måde kan der foretages en endda mere nøjagtig tilpasning af belysningsstyrken.

- 7 -

DK 161297B

Anordningen ifølge opfindelsen vil i udgangspunktet være

egnet til brug ved individuelle belysningsarmaturer. I

princippet kan den imidlertid udnyttes også for grupper på to eller flere armaturer, som styres under et. I dette 5 tilfælde skal anordningen have en central placering i det samlede lysfelt fra armaturerne. Fx kan en række armaturer langs en vinduesvæg styres for sig, og armaturer, som er placeret længere inde i rummet, styres for sig.

10

Styringssystemet ifølge opfindelsen kan også kombineres med et system for til- og frakobling ved hjælp af en IRT-sen-der, som modsvarer det, som er beskrevet under omtalen af kendt teknik i det foregående.

15 20 25 30 35

Claims (6)

1. Anordning til styring af effekter til belysningsarmaturer i et lokale med flere sådanne armaturer og med varie- 5 rende dagslystilgang og under anvendelse af en lysdetektor med tilknyttet styrekreds, som især registrerer dagslysets bidrag til lysniveauet i lokalet, og som styrer effekten, der tilføres belysningsarmaturerne for at reducere energiforbruget, når dagslys er tilgængeligt, kendeteg-^ net ved, at hvert enkelt belysningsarmatur, som skal styres, er tilknyttet en egen lysdetektor (16) med tilhørende styrekreds (29), at hver lysdetektor er forsynet med en varierbar afblænding (17), som afgrænser et begrænset referenceområde inden for det pågældende armaturs betje-15 ningsområde, og at lysdetektoren omfatter optiske midler til at bevirke, at den i hovedsagen registrerer lysindfald i den del af spektret, hvor forholdet mellem det optiske egensignal forårsaget af armaturets lysafgivelse og det optiske hovedsignal forårsaget af fremmed lys, særlig dags- 20 , . . . lys, er et minimum.

2. Anordning til styring af effekter til belysningsarmaturer i et lokale med flere sådanne armaturer og med varie- rende dagslystilgang og under anvendelse af en lysdetektor 25 med tilknyttet styrekreds, som især registrerer dagslysets bidrag til lysniveauet i lokalet, og som styrer effekten, * der tilføres belysningsarmaturerne for at reducere energiforbruget, når dagslys er tilgængeligt, kendeteg net ved, at hvert enkelt belysningsarmatur, som skal 30 styres, er tilknyttet en egen lysdetektor (16) med tilhørende styrekreds (29), at hver lysdetektor er forsynet med en varierbar afblænding (17), som afgrænser et begrænset referenceområde inden for det pågældende armaturs betjeningsområde, og at den elektroniske kreds (29) er indret-35 tet til at beregne et hovedsignal, som modsvarer det opti ske hovedsignal på grundlag af den registrerede variation af belysningsstyrken i løbet af en vekselstrømsperiode, og - 9 - DK 161297B bruge dette hovedsignal som grundlag for styring af armaturet.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 5 ved, at afblændingen (17) er udformet til at afgrænse et referenceområde, som udgør en brøkdel af belysningsarmaturets betjeningsområde.

4. Anordning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, ^ at afblændingen (17) er udformet som et teleskopisk rør.

5. Anordning ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at styrekredsen (29) er anbragt i eller i umiddelbar tilknytning til belysningsarmaturet. 15

6. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at lysdetektoren (16) har et lysfølsomt element med høj spektral følsomhed i det område, hvor forholdet mellem det optiske egensignal og det optiske hovedsignal er et mini- 20 mum. 25 30 35