FI97935C - Valaisinjärjestely - Google Patents

Description

97935

Valaisinjärjestely

Keksinnön kohteena on valaisinjärjestely kahden erilaisen valotehotason kehittämiseksi esimerkiksi liiken-5 nevälineessä, joka järjestely käsittää hehkulamppuja korkeamman valotehotason kehittämiseksi ja valoa emittoivia diodeita matalamman valotehotason kehittämiseksi.

Tyypillisesti liikennevälineissä, kuten turistibusseissa, normaali sisävalaistus ja vastaavasti yövalaistus 10 hoidetaan hehkulampuilla. Sisävalaistus hoidetaan kirkkailla hehkulampuilla ja yövalaistus puolestaan sinisiksi tai vihreiksi värjätyillä lampuilla. Ongelmaksi muodostuu lamppujen suhteellisen lyhyt elinikä (1000...3000 h), joka vielä laskee jännitteen noustessa nimellisarvostaan, esi-15 merkiksi 24 V, usein arvoon 26...27 V ajon (latauksen) aikana. Tästä lyhyestä lamppujen eliniästä seuraa tarve vaihtaa lamppuja suhteellisen usein, mikä aiheuttaa sekä tarvike- että työkustannuksia.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin 20 valaisinjärjestely, jossa lamppujen elinikä saadaan oleel lisesti nykyistä pidemmäksi ja jossa kahden eritasoisen, siis päivä- ja yökäyttöön tarkoitetun valotason, aikaansaaminen on yksinkertaista. Tähän päästään keksinnön mukaisen valaisinjärjestelyn avulla, jolle on tunnusomaista, .'.j 25 että se käsittää ainakin yhden hehkulampun ja ainakin yh- ; .·. den valoa emittoivan diodin sarjaankytkennän käsittäviä • · · elementtejä ja välineet joko korkeamman tai matalamman • · ' jännitetason kytkemiseksi mainittujen elementtien yli vas taavasti korkeamman ja matalamman valotehotason kehittämi-*·ί·’ 30 seksi.

V * Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaisesti välineet joko korkeamman tai matalamman jännitetason kytkemiseksi mainittujen elementtien yli käsittävät regulaattorin mainittujen elementtien yli vaikuttavan syöttöjänni-35 tetason pitämiseksi joko korkeampaa tai matalampaa valote- 2 97935 hotasoa vastaavassa arvossa. Toisen suoritusmuodon mukaisesti välineet joko korkeamman tai matalamman jännitetason kytkemiseksi mainittujen elementtien yli käsittävät kyt-kinvälineet mainittujen elementtien kytkemiseksi joko si-5 nällään rinnan syöttöjännitteen ylitse korkeamman valote-hotason kehittämiseksi tai kaksi tai useampia elementtejä käsittävinä elementtisarjoina rinnan syöttöjännitteen ylitse matalamman valotehotason kehittämiseksi.

Keksinnön mukaisessa valaisinjärjestelyssä hehku-10 lamppu toimii toisaalta valoa emittoivan diodin edellyttämänä sarjavastuksena ja toisaalta diodi ottaa osan syöttö jännitteestä, jolloin hehkulamppu ei saa täyttä jännitettään, jos syöttöjännite on mitoitettu vastaamaan hehkulampun nimellisjännitettä, mikä merkitsee hehkulampun 15 eliniän oleellista kasvua.

Käyttämällä syöttöjännitteen asetteluun regulaattoria päästään toisaalta käsiksi juuri haluttuihin jännitetasoihin molemmissa toimintatiloissa ja siirtymä tasolta toiselle voidaan toteuttaa haluttaessa portaattomana.

20 Suositeltavassa suoritusmuodossa regulaattori on sovitettu reguloimaan korkeampaa valotehotasoa vastaavan syöttöjännitetason oleellisesti hehkulampun nimellisjän-nitteeseen, kuten 24 V, ja matalampaa valotehotasoa vas-; taavan syöttöjännitetason alle 50%:iin mainitusta nimel- 25 lisjännitteestä, kuten noin arvoon 10 V. Sovittamalla kor- 4 · · • · , ·. keampaa valotehotasoa vastaava jännitetaso hehkulampun • f i nimellisjännitteeseen, päästään siihen edulliseen tilan- < · teeseen, jossa hehkulamppu ei koskaan saa täyttä jännitettään, minkä johdosta sen elinikä merkittävästi lisääntyy. ·ϊ·* 3 0 Yövalaistuksessa hehkulampun ja diodin sarjaankytkentä saa v : puolestaan esimerkiksi noin 10 V jännitteen, jolloin diodi edelleen palaa kynnysjännitteensä ansiosta vielä noin 80 %:n valoteholla, kun taas hehkulamppu on käytännössä lähes pimeä.

35 Seuraavassa keksinnön mukaista valaisinjärjestelyä li 3 97935 kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jonka kuvio 1 esittää periaatteellisen kytkentäkaavion keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaiselle valaisin-5 järjestelylle, kuvio 2 esittää periaatteellisen kytkentäkaavion keksinnön toisen suoritusmuodon mukaiselle valaisinjärjes-telylle, kun se on sovitettu kehittämään korkeamman valo-tehotason ja 10 kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisen suoritusmuodon, kun se on sovitettu kehittämään matalamman valotehotason.

Kuviossa 1 esitetyssä keksinnönmukaisen valaisin-järjestelyn esimerkinomaisessa kytkentäkaaviossa on useita hehkulampun 1 ja valoa emittoivan diodin 2 sarjaankytken-15 töjä, jotka on nimetty elementeiksi 4. Kuvatussa suoritus muodossa elementti 4 käsittää yhden hehkulampun ja yhden valoa emittoivan diodin, mutta elementtiin voidaan sijoittaa myös esimerkiksi kaksi tai miksei useampiakin hehkulamppuja ja samoin diodien lukumäärä voi vaihdella. Esi-20 merkiksi kytkentä, jossa hehkulamppuja on kaksi voi olla myös taloudellisesti edullinen, koska 12 V hehkulamppujen hinta on oleellisesti alhaisempi kuin 24 V hehkulamppujen hinta.

. Keksinnön mukaisesti elementit 4 on kytketty rinnan 25 näitä elementtejä syöttävään syöttöjännitteeseen nähden.

• · : : : Tämä syöttöjännite on regulaattorin 3 avulla aseteltavissa haluttuun arvoon. Jos hehkulamppujen nimellis jännite on 24 V, kuten se tyypillisesti busseissa on, voidaan regulaat-. .·. torin 3 avulla syöttöjännite päivävalaistusta varten ase- ’Y'' 30 telia juuri kyseiseen jännitearvoon 24 V. Tällöin hehku- • · · lampun 1 ja valoa emittoivan diodin 2 ylitse vaikuttava • · · jännitetaso on kyseiset 24 V. Koska valoa emittoiva diodi ottaa jännitteestä noin 3 V osalleen kynnysjännitteensä ansiosta ja palaa täydellä valoteholla, jää hehkulampun 1 35 ylitse vain noin 21 V jännite. Lampun nimellisjännitteen 4 97935 ollessa 24 V, merkitsee tämä 3 V jännitepudotus, että hehkulamppua syötetään hivenen alle 90 % nimellisjännitteel-lä, jolloin sen elinikä kasvaa noin kolminkertaiseksi nimellisarvoonsa verrattuna.

5 Regulaattorille 3 syötetään normaalin sisävalais- tuksen tapauksessa jännite liikennevälineen, kuten bussin akulta/laturilta, jolloin vastaavat jännitetasot voivat olla esimerkiksi 24 V ja 27 V. Regulaattorin 3 avulla tämä jännite saadaan kuitenkin vakioitua esimerkiksi mainittuun 10 24 V arvoon. Kun tarvitaan yövalaistusta, syötetään regu laattorille 3 ohjausjännite, joka tuodaan kuviossa esitetyssä kytkentäkaaviossa napaan, jota on merkitty +24 V Yövalo. Tästä jännitteestä on kolmen vastuksen Rl, R2 ja R3 muodostaman jännitteenjakajan avulla synnytetty regu-15 laattorille 3 ohjausjännite, joka pudottaa valaisimien syöttöjännitteen alle 50 %:iin hehkulamppujen nimellisjän-nitteestä, kuten esimerkiksi arvoon 10 V. Tällöin regulaattorin ohjausnapaan tulevan jännitetason voidaan ajatella olevan esimerkiksi noin 15 V, jos regulaattori on 20 sellainen, että sen ohjausnavan ja lähtönavan välinen jännite-ero reguloituu esimerkiksi arvoon noin 5 V.

Kun valaisinjärjestelylle yövalokäytössä syötetään regulaattorilta 3 10 V tasoinen syöttöjännite, tämä jän- . · nite jakaantuu hehkulampun 1 ja valoa emittoivan diodin 2 ·.'·· 25 osalle. Tällaisellakin jännitteellä valoa emittoiva diodi • · • ^ · 2 toimii kynnysjännitteensä ansiosta vielä noin 80 %:n valoteholla. Hehkulampun saama jännitetaso on kuitenkin niin alhainen, että se palaa hyvin himmeästi tai on lähes . pimeä. Tällä tavoin käyttämällä alhaisempaa syöttöjänni- • · · • · · 30 tettä saadaan valot kytkettyä yövalaistusta vastaavalle • · · valotehotasolle, jolla valoa emittoivat diodit toimivat • · · \. ’ käytännössä yksinomaisina valonlähteinä.

Tulee huomata, että keksinnön mukaisessa kytkennässä hehkulamppu, joka on sarjassa valoa emittoivan diodin 35 kanssa, toimii samalla myös valoa emittoivan diodin edel- li 5 97935 lyttämänä sarjavastuksena eikä mitään erillistä sarjavas-tusta tarvita.

Kuvion 1 mukaisen valaisinjärjestelyn etuna voidaan edelleen mainita, että käyttämällä regulaattoria 3 saadaan 5 lamppujen kytkentävirtasysäys jäämään pois. Tyypillisesti bussin valojen virta on noin 20 A kun taas kytkentävirtasysäys on tähän nähden noin kymmenkertainen eli tasolla 200 A. Edelleen keksinnön mukaisen valaisinjärjestelyn etuna on, että sitä voidaan hyvin yksinkertaisesti himmen-10 tää tavanomaisten himmentimien avulla.

Keksinnön toinen esimerkinomainen suoritusmuoto on esitetty kuvioissa 2 ja 3. Siinä samoinkuin kuvion 1 suoritusmuodossa käytetään hehkulampun 1 ja valoa emittoivan diodin 2 muodostamia elementtejä 4. Kuvion 2 mukaisessa 15 tilanteessa nämä elementit 4 on kytketty suoraan syöttö-jännitteen plus- ja miinusnapojen ylitse, jolloin kunkin elementin ylitse tulee vaikuttamaan näiden napojen välillä vallitseva syöttöjännite. Busseissa tämä jännite on tyypillisesti 24 V, joka ajon aikana ja laturin ollessa siten 20 toiminnassa usein nousee arvoon 26...27 V. Kun hehkulampun 1 nimellisjännite on 24 V, ei hehkulamppu nytkään saa jännitettä, joka ylittäisi tämän nimellisjännitteen, koska valoa emittoiva diodi 2 ottaa osalleen syöttöjännitteestä : . noin 3 V. Tässäkin kytkennässä hehkulamppujen elinikä pi- 25 tenee verrattuna tilanteeseen, jossa ajoneuvon akuston/la- • · • j turin kehittämä jännite suoraan syötettäisiin hehkulampun ylitse. Kuvion 2 mukaisessa tilanteessa sekä hehkulamppu että valoa emittoiva diodi toimivat diodin osalta täydellä . .·. valotehollaan ja hehkulampun osalta joko täydellä valote- • · · 30 hollaan tai sitä jossain määrin alhaisemmalla valoteholla, • · · mikäli syöttöjännite alittaa arvon 27 V.

M»

Kuviossa 2 on edelleen esitetty kytkinjärjestely 5, jonka avulla elementtien 4 kytkentää voidaan muuttaa. Kuvion 2 mukaisessa tapauksessa molempien elementtien 4 35 ylitse vaikuttaa täysi syöttöjännite. Kuvion 3 mukaisessa 6 97935 tilanteessa kytkin 5 on kuitenkin vaihtanut kytkentäasen-toaan, jolloin elementtien 4 toiset navat kytkeytyvät suoraan toisiinsa liittymättä kumpaankaan syöttöjännitteen napaan. Tällöin kaksi elementtiä 4 kytkeytyy sarjaan syöt-5 töjännitteen ylitse. Tällöin molempien elementtien osalle tulee noin puolet syöttöjännitteestä eli 24 V syöttöjän-nitteen tapauksessa noin 12 V. Tässä tilanteessa valodiodi toimii, kuten kuvion 1 suoritusmuodossakin, kynnysjännitteensä ansiosta vielä noin 80 %:n valoteholla, kun taas 10 hehkulampun ylitse jäävä jännite on niin alhainen, että hehkulamppu on käytännössä pimeänä.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisessa suoritusmuodossa hyvin yksinkertaisen kytkinvälineen 5 avulla aikaansaadun kyt-kentämuutoksen avulla kyetään elementtien 4 ylitse vaikut-15 tava jännite pudottamaan täydestä arvosta puoleen arvoon.

Tämä merkitsee valotehotason oleellista muutosta vastaten muutosta, joka aikaansaatiin kuvion 1 suoritusmuodon yhteydessä. Nämä kaksi eri valotehotasoa soveltuvat hyvin bussin sisävalaistuksen ja vastaavasti yövalaistuksen to-20 teuttamiseen.

Yllä keksinnön mukaista valaisinjärjestelyä on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla ja on ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä joitakin muutoksia poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimus-25 ten määrittelemästä suojapiiristä. Siten järjestely, jonka • · · avulla hehkulampun tai lamppujen ja valoa emittoivan dio-

«M

: din tai diodien muodostaman elementin ylitse vaikuttava jännite muutetaan korkeamman valotehotason edellyttämästä . arvosta matalamman valotehotason edellyttämään arvoon, voi 30 olla jokin muukin kuin kuvattu regulaattori tai jännitettä * t » • alentava kytkentämuutos. Myös muuntyyppiset välineet ja • · *·’ järjestelyt kahden eritasoisen syöttöjännitteen aikaansaa miseksi tulevat luonnollisesti kysymykseen keksinnön mukaisen valaisinjärjestelyn yhteydessä. Samoin tulee havai-35 ta, että yhden hehkulampun ja yhden diodin yhdistelmä on 7 97935 vain esimerkki käytetyn elementin rakenteesta ja elementtiin voitaisiin oikea mitoitus luonnollisesti huomioonottaen sijoittaa myös kaksi tai useampia hehkulamppuja ja vastaavasti diodien lukumäärä voi myös olla suurempi kuin 5 yksi.

• · • · · » · ·

• · · I

♦ · « • · · ♦ ♦ ♦ ♦ « · · • · r ·»» • · « » · · ♦ ·· • ♦

Claims (5)

97935

1. Valaisinjärjestely kahden erilaisen valoteho-tason kehittämiseksi esimerkiksi liikennevälineessä, joka 5 järjestely käsittää hehkulamppuja (1) korkeamman valoteho-tason kehittämiseksi ja valoa emittoivia diodeita (2) matalamman valotehotason kehittämiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin yhden hehkulampun (1) ja ainakin yhden valoa emittoivan diodin (2) sarjaankytkennän 10 käsittäviä elementtejä (4) ja välineet (5;3) joko korkeamman tai matalamman jännitetason kytkemiseksi mainittujen elementtien (4) yli vastaavasti korkeamman ja matalamman valotehotason kehittämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valaisinjärjeste-15 ly, tunnettu siitä, että välineet joko korkeamman tai matalamman jännitetason kytkemiseksi mainittujen elementtien (4) yli käsittävät regulaattorin (3) mainittujen elementtien (4) yli vaikuttavan syöttöjännitetason pitämiseksi joko korkeampaa tai matalampaa valotehotasoa vastaa-20 vassa arvossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen valaisin- järjestely, tunnettu siitä, että mainittu elementti (4) on sellaisenaan kytketty suoraan syöttöjännit- teen yli. *. ‘i 25

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen valaisinjärjeste- ! ly, tunnettu siitä, että regulaattori (3) on so- • « · ί.ί · vitettu reguloimaan korkeampaa valotehotasoa vastaavan syöttöjännitetason oleellisesti hehkulampun nimellisjän- : nitteeseen, kuten 24 V, ja matalampaa valotehotasoa vas- • · · 30 taavan syöttöjännitetason alle 50%: iin mainitusta nimel- II 97935 elementtien (4) kytkemiseksi joko sinällään rinnan syöttö jännitteen ylitse korkeamman valotehotason kehittämiseksi tai kaksi tai useampia elementtejä (4) käsittävinä ele-menttisarjoina rinnan syöttöjännitteen ylitse matalamman 5 valotehotason kehittämiseksi. • · • · • 1 1 • · · ·1♦ · • M • · · • · · • · i * · M I • « · • · « · · • · • · 97935