ITTO20110465A1 - Sistema di illuminazione, relativa lampada fluorescente compatta e relativo procedimento di sostituzione - Google Patents
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Description
“Sistema di illuminazione, relativa lampada fluorescente compatta e relativo procedimento di sostituzioneâ€
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
La presente descrizione riguarda i sistemi di illuminazione.
La presente descrizione à ̈ stata sviluppata con particolare attenzione al suo possibile impiego per sostituire lampade a scarica ad alta pressione.
Sfondo tecnologico
Sono noti sistemi di illuminazione che comprendono almeno una sorgente luminosa, quale ad esempio una lampada a scarica. In generale, una lampada a scarica à ̈ un tipo di lampadina basata sull'emissione di radiazione elettromagnetica da parte di un plasma di gas ionizzato, ovvero la ionizzazione del gas à ̈ ottenuta tramite una scarica elettrica attraverso il gas stesso.
Ad esempio, in applicazioni d’illuminazione stradale, o l’illuminazione di stadi vengono spesso utilizzati lampade a vapore di mercurio ad alta pressione. In particolare, con l'aumento della pressione, la luce emessa di tali lampade à ̈ sposta in luce bianca-azzurra.
La Figura 1 mostra una tipica forma di attuazione di una lampada 1 avente un bulbo di vetro esterno con forma sostanzialmente ellittica.
Nell’esempio considerato, la lampada 1 comprende un connettore 12, quale ad esempio un attacco Edison E27, comprendente due contatti 122 e 124 per il collegamento ad un’alimentazione.
All’interno della lampada 1 à ̈ disposto una lampada a vapore di mercurio ad alta pressione 10. Nell’esempio considerato, la lampada 10 comprende un tubo di scarica 102 e quattro contatti 104a, 104b, 106a e 106b.
Nell’esempio considerato, i contatti 104a e 104b vengono utilizzati come elettrodi per la scarica principale, e il contatto 106b viene utilizzato come elettrodo di innesco. Ad esempio, a tale scopo, gli elettrodi 104a e 106a possono essere collegati al primo contatto 122 del connettore 12, e il contatto 104b può essere collegato al secondo contatto 124 del connettore 12. Infine, il contatto 106b può essere collegato al primo contatto 122 del connettore 12 attraverso un resistore ausiliare 14.
Di conseguenza, a lampada fredda, il gas d’innesco à ̈ generalmente poco ionizzato e la pressione all’interno del tubo di scarica 102 risulta bassa. Per innescare la scarica, viene quindi utilizzato l’elettrodo ausiliario 106b, ovvero un elettrodo che ha una distanza inferiore alla distanza tra gli elettrodi 104a e 104b per la scarica principale. Infatti, il resistore 14 garantisce che in fase di accensione la scarica avviene tra l’elettrodo principale 104b e l’elettrodo ausiliario 106b, mentre nel funzionamento a regime avviene principalmente tra i due elettrodi principale 104a e 104b.
L’esperto del ramo apprezzerà che lampade del tipo mostrato nella Figura 1 non vengono collegati direttamente alla rete elettrica, quale ad esempio una tensione 230 VAC, ma à ̈ necessario un alimentatore esterno per limitare la corrente che attraversa la lampada 1.
La Figura 2 mostra in questo contesto una forma di attuazione, in cui viene utilizzato un alimentatore convenzionale 2, ovvero un reattore 22. In particolare, tale reattore 22 à ̈ un componente elettromagnetico passivo induttivo. Ad esempio, il contatto 124 della lampada secondo la Figura 1 può essere collegato tramite il reattore alla fase L1 della rete di alimentazione, mentre il contatto 122 può essere collegato direttamente al neutro N. Ad esempio, alla tensione di rete 230V e 50Hz, un reattore commerciale da 125W utilizzato nella pratica comune ha tipicamente una corrente erogata compresa tra 1.10 A e 1.30 A e un fattore di potenza (power factor) tra 0.50 e 0.53. Invece, un reattore da 80W ha tipicamente una corrente erogata compresa tra 0.75 A e 0.95 A e fattore di potenza tra 0.50 e 0.53.
Tuttavia, proprio a causa dell’elevata presenza di mercurio, le lampade al mercurio ad alta pressione a breve non possono essere più veduti sul territorio europeo.
Una possibile soluzione a questo problema à ̈ la sostituzione diretta di tali lampade, ad esempio, con lampade a vapori di sodio ad alta pressione fatte per la sostituzione diretta, ovvero senza la necessità di modificare l’installazione del restante sistema di illuminazione, quale ad esempio, i connettori e gli alimentatori.
Scopo e sintesi
Gli inventori hanno osservato che una sostituzione con lampade a vapori di sodio spesso non raggiunge soddisfacenti risultati. Infatti, tali lampade hanno una resa cromatica non ottimale, e necessitano di un ciclo di raffreddamento di 3-5 minuti per una nuova riaccensione.
L’invenzione si prefigge lo scopo di superare gli inconvenienti sopra delineati.
Infatti, gli inventori hanno osservato che sorprendentemente à ̈ possibile modificare una lampada fluorescente compatta, ovvero una lampada a scarica a bassa pressione, in modo tale che esse può essere utilizzato in un sistema di illuminazione predisposto per l’uso con lampade ad alta pressione, quale ad esempio lampade a vapore di mercurio ad alta pressione.
Secondo l’invenzione, tale scopo à ̈ raggiunto grazie ad un sistema di illuminazione avente le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni che seguono. L’invenzione riguarda anche una relativa lampada fluorescente compatta e un relativo procedimento di sostituzione. Le rivendicazioni formano parte integrante dell’insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all’invenzione.
In varie forme di attuazione, si sostituisce quindi una lampada a scarica ad alta pressione con una lampada fluorescente compatta.
In varie forme di attuazione la lampada fluorescente compatta comprendente un attacco che à ̈ compatibile con l’attacco della lampada a scarica ad alta pressione originale. In generale tale attacco comprende due contatti.
In varie forme di attuazione, la lampada fluorescente compatta comprende anche un tubo di scarica comprendente un primo ed un secondo elettrodo, in cui il primo elettrodo à ̈ collegato ad uno dei contatti dell’attacco.
In varie forme di attuazione, il secondo elettrodo à ̈ collegato all’altro contatto dell’attacco attraverso un reattore, ovvero il reattore à ̈ collegato tra il secondo elettrodo e l’altro contatto dell’attacco.
In varie forme di attuazione, la lampada fluorescente compatta comprende anche uno starter collegato in parallelo con gli elettrodi.
In varie forme di attuazione, il reattore e lo starter della lampada fluorescente compatta sono configurati in modo tale che la lampada fluorescente compatta può essere utilizzata con un alimentatore tradizionale predisposto per l’uso con lampade a scarica ad alta pressione, ovvero il reattore e lo starter sono configurati per compensare la presenza dell’alimentatore tradizionale che à ̈ esterno alla lampada fluorescente compatta.
Breve descrizione delle figure
L’invenzione sarà ora descritta, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure annesse, in cui:
— le Figure 1 e 2 sono state descritte già in precedenza;
— la Figure 3 mostra una lampada fluorescente compatta secondo la presente soluzione; e
- la Figura 4 mostra un sistema di illuminazione in cui viene utilizzo la lampada della Figura 3.
Descrizione particolareggiata
Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti, materiali ecc. In altri casi, strutture, materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti delle forme di attuazione.
Il riferimento ad “una forma di attuazione†nell’ambito di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritte in relazione alla forma di attuazione à ̈ compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione†, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinati in un modo adeguato in una o più forme di attuazione.
I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.
Come menzionato in precedenza, gli inventori hanno osservato che à ̈ possibile utilizzare nel sistema di illuminazione della Figura 2 anche lampade fluorescente compatte (Compact Fluorescent Lamp o CFL).
La Figura 3 mostra la struttura di una convenzionale lampada fluorescente compatta 3.
Nella forma di attuazione considerata, la lampada 3 comprende una lampada fluorescente 30 costituita da un tubo di vetro 302, che può essere lineare, circolare o variamente sagomato. Inoltre, ai due estremi del tubo sono presenti due elettrodi 304a e 304b.
In una forma di attuazione, all’interno del tubo 302 à ̈ dapprima praticato il vuoto, poi introdotto un gas nobile, quale ad esempio argon, xeno, neon, o kripton a bassa pressione, ovvero il tubo 302 contiene un gas nobile a bassa pressione. Tipicamente viene anche introdotto una piccola quantità di mercurio liquido, che in parte evapora mescolandosi al gas nobile. L’esperto del ramo apprezzerà che il funzionamento di una tale lampada e ben noto. Ad esempio, in una tipica lampada fluorescente compatta, gli elettroni in movimento tra i due elettrodi 304a e 304b eccitano gli atomi di mercurio contenuti nel gas, sollecitandoli a emettere radiazione ultravioletta.
In una forma di attuazione, la lampada comprende un connettore 32, quale ad esempio un attacco Edison E27 comprendente due contatti 322 e 324 per il collegamento ad un’alimentazione.
In una forma di attuazione, la superficie interna del tubo 302 à ̈ rivestita di un materiale fluorescente. Il materiale fluorescente di cui à ̈ ricoperto il tubo, investito dalla radiazione generata tramite il mercurio, emette a sua volta luce visibile.
In una forma di attuazione, la lampada 3 comprende anche uno starter 36 per l’innesco della lampada 30 e un reattore 34 per la limitazione di corrente.
In una forma di attuazione, il reattore, quale ad esempio un induttore, à ̈ collegato in serie alla lampada, ovvero con uno degli elettrodi della lampada. Ad esempio, nella forma di attuazione considerata, il reattore à ̈ collegato in serie con l’elettrodo 304a.
Invece lo starter 36 à ̈ responsabile per l’innesco della lampada. Ad esempio, tipicamente lo starter 36 à ̈ collegato in parallelo alla lampada, ovvero tra gli elettrodi 304a e 304b, in modo tale che gli elettrodi della lampada vengono riscaldati, ad esempio fino a una temperatura di circa 1200 - 1300 K, avviando in questo modo il processo di ionizzazione del gas. Ciò determina quindi la scarica che consente poi la completa ionizzazione del gas ed il funzionamento a regime della lampada.
In una forma di attuazione, lo starter 36 à ̈ un interruttore in cui il contatto mobile à ̈ costituito da una lamina bimetallica che si deforma riscaldandosi. L’esperto del ramo apprezzerà che il funzionamento di un tale starter à ̈ ben noto nel contesto delle lampade fluorescente. In particolare, lo starter insieme al reattore 34 possono creare una sovratensione tale da causare la scarica e conseguente ionizzazione del gas della lampada, con la sua accensione.
La Figura 4 mostra una possibile forma di attuazione di un sistema di illuminazione secondo la presente descrizione.
Nella forma di attuazione considerata, il sistema corrisponde sostanzialmente al sistema della Figura 2, ovvero un sistema predisposto per l’uso con lampada a vapori di mercurio ad alta pressione. Soltanto al posto della lampada a vapori di mercurio ad alta pressione 1 viene utilizzata una lampada fluorescente compatta 3, ovvero una lampada a scarica a bassa pressione.
Di conseguenza il collegamento elettrico, i componenti esterni, in particolare l’alimentatore convenzionale 2, ovvero il reattore 22, e il connettore meccanico per il collegamento alla lampada, quale ad esempio un supporto per un attacco Edison E27, rimangono inalterati.
In particolare, gli inventori hanno osservato che una lampada fluorescente compatta può essere utilizzato nel sistema di illuminazione della Figura 2 modificando i parametri del reattore 34 e dello starter 36 in modo tale che la lampada compensi la presenza dell’alimentatore convenzionale esterno 2. Infatti, gli inventori hanno osservato, che tali modifiche sono necessari, perché rispetto a lampade fluorescente la tensione ai capi della lampada ad alta pressione, ovvero tra i contatti 124 e 122, à ̈ inferiore (50..200 V), mentre la corrente può essere notevolmente più elevato (tipicamente 1..10 A). Ad esempio, lo starter deve essere opportunamente calibrato per ottenere un'accensione quanto più veloce e decisa.
Ad esempio, in una forma di attuazione si utilizza una lampada comprendente tre o quattro tubi di vetro 302 con diametro T5, ovvero 16 mm, collegati in serie.
In una forma di attuazione, la tensione di chiusura (closure voltage) dello starter 36, ovvero la tensione alla quale il contatto bimetallico dello starter chiude, Ã ̈ al massimo 198 V.
In una forma di attuazione, la tensione di non richiusura (non reclosure voltage), ovvero la tensione sotto la quale il contatto bimetallico non chiude più, à ̈ almeno 140 V.
In una forma di attuazione, la tensione di impulso (pulse or surge voltage), ovvero la tensione minima che viene generato insieme al reattore per l’innesco della lampada, à ̈ almeno 800V.
In una forma di attuazione, l’impedenza del reattore addizionale 34 à ̈ tra 10 e 80 mH. Di conseguenza, il valore complessivo dell’impedenza del reattore esterno 22 e del reattore addizionale 34 à ̈ compreso tra 500 e 900 mH.
In una forma di attuazione, il fattore di potenza (power factor) del reattore addizionale à ̈ 0.1.
In una forma di attuazione, la corrente massima ammissibile (admissible current) del reattore addizionale à ̈ tra 0.6 e 1.2 A, preferibilmente tra 0.8 e 1.2 A.
Ad esempio, in una forma di attuazione, si utilizza le seguenti componenti per una lampada fluorescente compatta con 125 W:
- un tubo di scarica 302 comprendente 4 tubi di vetro 302 con diametro T5 collegati in serie;
- una reattore collegato in serie con il tubo di scarica 302 con una impedenza di ca. 20 mH, un fattore di potenza di 0.1 e una corrente ammissibile di 1.2 A; e
- uno starter con una tensione di chiusura di al massimo 198 V, una tensione di non richiusura di almeno 140 V, e una tensione di impulso di almeno 900 V.
Gli inventori hanno osservati che tale lampada ha ca.
5500 lm quando utilizzata nel sistema di illuminazione della Figura 2.
L’esperto del ramo apprezzerà che la soluzione qui descritta può anche essere utilizzata per altre lampade fluorescente compatte. Ad esempio, per lampade con 50 W può essere utilizzato un reattore che limita la corrente a ca.
0.6 A, mentre per lampade con 80 W la corrente dovrebbe essere ca. 0.8 A.
In una forma di attuazione, la soluzione qui descritta può contemplare anche modifiche del gas di riempimento, variando le percentuali di Argon tra 100% e 20% e utilizzando altri gas quali Neon o Krypton per adattare i parametri elettrici della lampada (tensione e corrente di lampada) alle esigenze.
In una forma di attuazione, il tubo 302 della lampada 3 comprende anche amalgama. Ad esempio, a tal proposito può essere utilizzata una lega di metalli come In, Bi, Pb, Sn, Cu e Ag, con o senza Hg, a seconda delle esigenze. Ad esempio, gli inventori hanno osservato che si può utilizzare amalgama InAg4 per migliorare il funzionamento di una lampada 3 con 60 W che può essere utilizzato come sostituto per una lampada a vapori di mercurio di 80W. Ad esempio tale amalgama permette di avere un flusso luminoso stabile e superiore al 90% del flusso massimo in un intervallo di temperature compreso tra 5°C e 70°C.
In una forma di attuazione, per avere un più rapido avviamento luminoso della lampada, si può utilizzare in aggiunta anche l’amalgama di avviamento, in forma di sfera o di flag, composta da In.
La soluzione qui descritta ha numerosi vantaggi rispetto ad una sostituzione con lampade a vapore di sodio ad alta pressione, quale ad esempio:
- la stessa luminosità può essere raggiunto con un consumo energetico inferiore (una riduzione di ca. 35%);
- le lampade fluorescente compatte comprendono meno sostanze tossiche;
- la resa cromatica à ̈ migliore; e
- i tempi di accensione e i tempi per una riaccensione sono inferiori.
Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.
Claims (2)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di illuminazione comprendente: - un connettore comprendente due contatti (122, 124; 322, 324) per il collegamento ad una lampada (1; 3), - una lampada (1; 3) collegato a detto connettore, e - un alimentatore tradizionale (2) disposto tra una rete di alimentazione (L1, N) e detto connettore, in cui detto alimentatore tradizionale (2) comprende un reattore (22) collegato in serie con detta lampada (1; 3), detto reattore (22) di detto alimentatore tradizionale (2) essendo configurato per alimentare una lampada di scarica ad alta pressione (1), caratterizzato dal fatto che detta lampada à ̈ una lampada fluorescente compatta (3) comprendente: - un attacco comprendente un primo (322) ed un secondo (324) contatto per il collegamento ad detto connettore, - un tubo di scarica (302) comprendente un primo (304b) ed un secondo (304a) elettrodo, in cui detto primo elettrodo (304b) à ̈ collegato a detto primo contatto (322) di detto attacco, - un reattore (34) collegato tra detto secondo elettrodo (304a) e detto secondo contatto (324) di detto attacco, e - uno starter (36) collegato tra detto primo (304b) e detto secondo (304a) elettrodo, in cui detto reattore (34) e detto starter (36) di detta lampada fluorescente compatta (3) sono configurati in modo tale che detta lampada fluorescente compatta (3) può essere utilizzata con detto alimentatore tradizionale (2). 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detta lampada fluorescente compatta (3) comprende tre o quattro tubi di scarica (302) con diametro T5 collegati in serie. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la tensione di chiusura di detto starter (36) à ̈ al massimo 198 V. 4. Sistema secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui la tensione di non richiusura di detto starter (36) à ̈ almeno 140 V. 5. Sistema secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui la tensione di impulso di detto starter (36) à ̈ almeno 800V. 6. Sistema secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui l’impedenza di detto reattore (34) di detta di detta lampada fluorescente compatta (3) à ̈ tra 10 e 80 mH. 7. Sistema secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il fattore di potenza di detto reattore (34) di detta lampada fluorescente compatta (3) à ̈ 0.1. 8. Sistema secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui la corrente massima ammissibile di detto reattore (34) di detta lampada fluorescente compatta (3) à ̈ tra 0.6 e 1.2 A, preferibilmente tra 0.8 e 1.
- 2 A. 9. Lampada fluorescente compatta (3) suscettibile di essere utilizzato in un sistema di illuminazione secondo una delle precedenti rivendicazioni, comprendente: - un attacco comprendente un primo (322) ed un secondo (324) contatto, - un tubo di scarica (302) comprendente un primo (304b) ed un secondo (304a) elettrodo, in cui detto primo elettrodo (304b) à ̈ collegato a detto primo contatto (322) di detto attacco, - un reattore (34) collegato tra detto secondo elettrodo (304a) e detto secondo contatto (324) di detto attacco, e - uno starter (36) collegato tra detto primo (304b) e detto secondo (304a) elettrodo, in cui detto reattore (34) e detto starter (36) di detta lampada fluorescente compatta (3) sono configurati in modo tale che detta lampada fluorescente compatta (3) può essere utilizzata con detto alimentatore tradizionale (2) di detto sistema di illuminazione. 10. Procedimento per sostituire la lampada di un sistema di illuminazione comprendente: - un connettore comprendente due contatti (122, 124; 322, 324) per il collegamento ad una lampada di scarica ad alta pressione (1), - una lampada (1; 3) collegato a detto connettore, e - un alimentatore tradizionale (2) disposto tra una rete di alimentazione (L1, N) e detto connettore, in cui detto alimentatore tradizionale (2) comprende un reattore (22) collegato in serie con detta lampada (1; 3), detto reattore (22) di detto alimentatore tradizionale (2) essendo configurato per alimentare una lampada di scarica ad alta pressione (1), caratterizzato dal fatto che detto procedimento comprende le fasi di: a) predisporre una lampada fluorescente compatta (3) comprendente: - un attacco comprendente un primo (322) ed un secondo (324) contatto per il collegamento ad detto connettore, - un tubo di scarica (302) comprendente un primo (304b) ed un secondo (304a) elettrodo, in cui detto primo elettrodo (304b) à ̈ collegato a detto primo contatto (322) di detto attacco, - un reattore (34) collegato tra detto secondo elettrodo (304a) e detto secondo contatto (324) di detto attacco, e - uno starter (36) collegato tra detto primo (304b) e detto secondo (304a) elettrodo, in cui detto reattore (34) e detto starter (36) di detta lampada fluorescente compatta (3) sono configurati in modo tale che detta lampada fluorescente compatta (3) può essere utilizzata con detto alimentatore tradizionale (2), e b) sostituire detta lampada (1; 3) con detta lampada fluorescente compatta (3).
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| IT000465A ITTO20110465A1 (it) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Sistema di illuminazione, relativa lampada fluorescente compatta e relativo procedimento di sostituzione |
| PCT/EP2012/058145 WO2012163624A1 (en) | 2011-05-27 | 2012-05-03 | Illumination system, relative compact fluorescent lamp and relative replacement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000465A ITTO20110465A1 (it) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Sistema di illuminazione, relativa lampada fluorescente compatta e relativo procedimento di sostituzione |
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Family Applications (1)
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| IT000465A ITTO20110465A1 (it) | 2011-05-27 | 2011-05-27 | Sistema di illuminazione, relativa lampada fluorescente compatta e relativo procedimento di sostituzione |
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| EP0030785A1 (en) * | 1979-09-20 | 1981-06-24 | Davis Engineering Limited | Electric discharge lamp adapter circuits |
| DE19505476A1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-08-22 | Walter Holzer | Kompaktleuchtstofflampe in Adapterausführung |
| JP2003217506A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蛍光ランプ及び照明装置 |
| CN2814882Y (zh) * | 2005-08-08 | 2006-09-06 | 黄甜仔 | 电子镇流器启动缓冲装置 |
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2011
- 2011-05-27 IT IT000465A patent/ITTO20110465A1/it unknown
-
2012
- 2012-05-03 WO PCT/EP2012/058145 patent/WO2012163624A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
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| Title |
|---|
| DATABASE WPI Week 201133, Derwent World Patents Index; AN 2011-E26617, XP002666215 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012163624A1 (en) | 2012-12-06 |
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