NL1037349C2 - Werkwijze en inrichting voor een gasontladingslamp zonder elektroden voor verlichting, uv desinfectie en ozonproduktie. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor een gasontiadingslamp zonder elektroden voor verlichting, UV desinfectie en ozonproduktie

Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting om gasontladingslampen zonder elektroden van elektrische energie te voorzien gekenmerkt door een voedingsbron die kan 5 worden aangesloten op het lichtnet en die een gelijkgerichte hoogspanning levert van bijvoorbeeld 300 Volt en / of een gelijkgerichte laagspanning van bijvoorbeeld 24 Volt, middelen om een gepulseerde wisselspanning of een gepulseerde gelijkspanning op te wekken, tenminste een versterker om de wisselspanning en / of de gepulseerde gelijkspanning te versterken, een (hoogspannings)transformator met tenminste een primaire 10 en een secundaire wikkeling, een eerste spoel die tenminste ten dele om de gasontiadingslamp wordt gewikkeld of waarvan het opgewekte (elektro)magnetisch veld zich uitstrekt tot het gas in de gasontiadingslamp, een tweede spoel die tenminste ten dele om de gasontiadingslamp wordt gewikkeld of waarvan het opgewekte (elektro)magnetische veld zich uitstrekt tot het gas in de gasontiadingslamp waarbij slechts een aansluiting van 15 de eerste spoel galvanisch wordt verbonden met de (hoogspannings)transformator en waarbij ook slechts een aansluiting van de tweede spoel galvanisch wordt verbonden met de uitgang van de hoogspanningstransformator.

Inleiding 20 In openbare gebouwen bedrijfsruimten, fabriekshallen, garages, loodsen en woningen is een goede verlichting van essentieel belang. Gezien het toenemend maatschappelijk belang van een duurzame verlichting bestaat een groeiende behoefte voor alternatieven van de gloeilamp die slechts een lage lichtopbrengst per Watt verbruikt vermogen oplevert. Goede alternatieven zijn volgens stand der techniek de TL verlichting en de LED lamp. Door 25 de relatief hoge kostprijs van de LED lamp en de met LED technologie gepaard gaande problemen, zoals een beperkt lichtspectrum en een veelvoud van schaduwen door toepassing van een groot aantal LEDs, zijn gasontladingslampen in veel toepassingen te prefereren boven LEDs.

Ook voor desinfectiedoeleinden wordt volgens stand der techniek gebruik gebruik gemaakt 30 van gasontladingslampen (UVC lampen). Er zijn volgens stand der techniek ook al UV LEDs verkrijgbaar maar deze hebben een zeer hoge kostprijs, een laag rendement, een korte levensduur en een klein vermogen. In zonnebanksystemen worden ook gasontladingslampen toegepast.

Verlichting door middel van TL buizen wordt volgens stand der techniek meestal 35 aangestuurd met een wisselspanning van 50 Hz. Door in serie met de TL lamp een smoorspoel als inductieve last te plaatsen wordt het vermogen van de TL lamp geregeld.

De TL lamp wordt met een daartoe bestemde starter ingeschakeld. Met de schakeling wordt 1 0 3 7 3 4 9 2 een gloeidraad verwarmd tot deze een gewenste temperatuur heeft bereikt waarna met een spanningspuls gasontlading wordt opgewekt. Hierna start de TL lamp. Een nadeel van 50 Hz verlichting is dat de schakelsnelheid zo laag is dat deze door het menselijk oog wordt opgemerkt en vaak als hinderlijk wordt ervaren. Daarnaast dissipeert de smoorspoel die bij 5 een 50 Hz verlichting wordt toegepast een aanzienlijke hoeveelheid energie. Hoogfrequente aansturingen van TL verlichting zorgen ervoor dat de TL verlichting geen hinderlijke knippereffecten veroorzaakt en zijn tevens energiezuiniger. In de praktijk worden echter 50 Hz aansturingen nog veelvuldig toegepast omdat deze goedkoper zijn.

In de markt bestaat een grote behoefte aan hoogfrequente aansturingen van 10 gasontladingslampen die tegen een lage kostprijs in massa kunnen worden geproduceerd. Met de technologie volgens onderhavige vinding is het mogelijk hoogfrequente aansturingen van gasontladingslampen tegen een lage kostprijs te produceren.

Een nadelig kenmerk van gangbare gasontladingslampen volgens stand der techniek is dat deze zijn uitgerust met elektroden en met een gloeispiraal. Een ander nadelig kenmerk is 15 dat deze gasontladingslampen kwik bevatten.

Onderhavige vinding betreft ook een werkwijze en inrichting waarmee het mogelijk is gasontladingslampen aan te sturen zonder gebruikmaking van de daarin aanwezige gloeispiralen en zonder gebruikmaking van de daarin aanwezige elektroden. Dit betekent dat bestaande gasontladingslampen zoals TL lampen en UVC lampen en lampen die in een 20 zonnebank worden geplaatst, maar niet daartoe beperkt, op een nieuwe wijze kunnen worden aangestuurd waarbij de aanwezige elektroden en gloeispiralen niet worden gebruikt. Daarnaast biedt de technologie volgens onderhavige vinding de mogelijkheid om gasontladingslampen te produceren die geen elektroden en ook geen gloeidraad bevatten. Dit betekent dat het produktieproces van de gasontladingslampen drastisch kan worden 25 vereenvoudigd en dat UVC desinfectiesystemen op een veiligere en eenvoudigere manier kunnen worden gerealiseerd in vergelijking tot stand der techniek. Tot slot kan met de technologie volgens onderhavige vinding een type gasontladingslamp als verlichting worden toegepast die geen kwik bevat hetgeen niet alleen een kostenvoordeel oplevert maar vooral ook duurzaam is en het milieu spaart.

30 Tevens blijkt het mogelijk om de gasontladingslampen volgens de technologie van onderhavige vinding toe te passen bij de produktie van ozon. Ozon wordt in de praktijk onder andere toegepast voor de desinfectie van water en lucht. Een ozongenerator bestaat uit een hoogspanningsgenerator die bij voorkeur een wisselspanning genereert met een frequentie in het gebied van 1 Hz tot 100 MHz en meer bij voorkeur in het gebied van 1 kHz 35 tot 100 kHz. Deze hoogspanning wordt vervolgens werkzaam verbonden met speciaal ontworpen elektroden waarbij tussen de elektroden gasontlading optreedt en een corona ontstaat. In de corona wordt ozon geproduceerd en tegelijkertijd een hoeveelheid UV

3 straling. Een eerste belangrijk nadeel van de elektroden volgens stand der techniek is dat deze tenminste ten dele uit metaal bestaan dat aan veroudering zoals corrosie, verdamping of pitting onderhevig is. Een tweede belangrijk nadeel van de elektroden volgens stand der techniek is dat het ontwerp van deze elektroden kostbaar is aangezien een constante 5 afstand tussen de elektroden van essentieel belang is voor een goede werking van de elektroden en de metalen geleiders nauwkeurig gepositioneerd moeten zijn in hun behuizing. Onder behuizing wordt in deze context het dielectricum verstaan dat de elektroden tenminste voor een deel omhuld. Vaak bestaat dit dielectricum uit glas, keramiek of composiet materiaal. Een derde belangrijk nadeel van de elektroden volgens stand der 10 techniek is dat garantie van een minimale levensduur van de elektroden moeilijk is te geven gezien het feit dat slechts een zeer kleine tolerantie in geometrie en materiaalsamenstelling van de elektroden acceptabel is voor een betrouwbare werking.

Met de technologie volgens onderhavige vinding is het mogelijk om gasontladingsbuizen als elektroden voor ozonproduktie te maken waarbij het werkzame deel van deze elektroden 15 geen metalen geleider bevat zodat geen corrosie kan optreden. Tevens is de tolerantie in de geometrie van de elektroden bij de technologie volgens onderhavige vinding veel minder kritisch dan bij de elektroden volgens stand der techniek. Tot slot kan door de keuze van het materiaal van de elektroden volgens de technologie van onderhavige vinding, in de praktijk meestal glas of kwarts, in combinatie met de produktiemethode van de elektroden, met 20 eenvoudige middelen een minimale levensduur van de elektroden worden gegarandeerd.

De technologie volgens onderhavige vinding is tevens uitermate geschikt om te worden toegepast in combinatie met een inrichting voor draadloze energie-overdracht. Een dergelijke inrichting wordt verderop in deze aanvrage beschreven en bevat als essentiele onderdelen een primaire spoel en een secundaire spoel waartussen door inductie energie-25 overdracht plaatsvindt. De primaire spoel en de secundaire spoel bestaan bij voorkeur uit spiraalgewonden spoelen die op een printplaat zijn aangebracht en / of uit cilindrische spoelen. Met name draadloze energie-overdracht door middel van inductie naar UVC lampen of naar inrichtingen voor de produktie van ozon zijn commercieel interessant omdat op deze wijze inherent veilige desinfectiesystemen kunnen worden gemaakt die uitermate 30 geschikt zijn voor desinfectie van water. Dergelijke systemen maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.

Technische beschrijving van onderhavige vinding

De technologie volgens onderhavige vinding bestaat volgens een eerste aspect uit een 35 voeding. Deze voeding betrekt zijn elektrische energie bij voorkeur uit het lichtnet of uit een accu of uit een zonnecel of uit een turbine waaronder een windmolen of uit een microbiele brandstofcel. Volgens een tweede aspect bestaat onderhavige vinding uit een 4 microprocessor en / of microcontroller en / of PC, verderop kortweg microprocessor genoemd, die op tenminste 2 uitgangen alternerend een gepulseerde gelijkspanning zoals bijvoorbeeld een blokspanning levert. De frequentie en eventueel de amplitude van de gepulseerde gelijkspanning zijn softwarematig instelbaar en de kloksnelheid van de 5 microprocessor wordt bij voorkeur middels een extern kristal ingesteld. Volgens een derde aspect bestaat onderhavige vinding uit een voorversterker die elk van de (blok)spanningen die door de microprocessor geleverd worden versterkt. Bij voorkeur bestaat een dergelijke voorversterker uit een NPN transistor zoals een transistor van het type BC547B die met de basis is aangesloten op de uitgang van de microprocessor, waarvan de emitter op de nul is 10 aangesloten en de collector via een collectorweerstand op de plus is aangesloten. Volgens een vierde aspect bestaat onderhavige vinding uit een vermogensversterker die door de voorversterker wordt gevoed. De vermogensversterker bestaat bij voorkeur uit 2 FETs. De gate van elke FET wordt aangesloten op een kanaal van de voorversterker. Voor de koppeling van de gate van de FETs aan de voorversterker wordt optioneel gebruik gemaakt 15 van 2 weerstanden als spanningsdeler en / of een koppelcondensator en / of een zenerdiode. Het eindresultaat is dat beide FETs van de vermogensversterker alternerend aan en uitgeschakeld worden door de microprocessor. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van N FETs en een niet limiterend voorbeeld van geschikte FETs zijn een FETs van het type IRF640. De drain van beide FETs wordt aangesloten op de primaire wikkeling van een 20 (hoogspannings)transformator die met een middenaftakking is uitgerust. De middenaftakking wordt aangesloten op de plus van de voedingsbron. Door nu beide FETs alternerend te schakelen wordt op de secundaire wikkeling van de transformator een wisselspanning opgewekt. Kort samengevat werkt de vermogensversterker volgens het push pull principe. Volgens een vijfde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige 25 vinding uit een eerste spoel die tenminste ten dele om de gasontladingslamp wordt gewikkeld of waarvan het opgewekte magnetisch veld zich uitstrekt tot het gas in de gasontladingslamp. Volgens een zesde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een tweede spoel die tenminste ten dele om de gasontladingslamp wordt gewikkeld of waarvan het opgewekte magnetische veld zich uitstrekt tot het gas in de 30 gasontladingslamp waarbij slechts een aansluiting van de eerste spoel galvanisch wordt verbonden met de (hoogspannings)transformator en waarbij ook slechts een aansluiting van de tweede spoel galvanisch wordt verbonden met de uitgang van de hoogspanningstransformator. Volgens een zevende aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tenminste een gasontladingsbuis verder op in de tekst ook wel 35 gasontladingslamp genoemd. Volgens een achtste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit middelen om elektromagnetische straling en / of een magnetisch veld en / of een elektrisch veld dat door de aansturing van de gasontladingslamp wordt 5 geproduceerd af te schermen van de omgeving. Niet limiterende voorbeelden van middelen waarmee deze afscherming kan worden gerealiseerd zijn een kooi van Faraday om de gasontladingslamp en / of de aansturing van de gasontladingslamp bestaande uit massief metaal, geperforeerd metaal zoals gaas, een zogenaamde hf coating of verf waarin zich 5 metalen deeltjes bevinden, metalen doppen of andere geleiders aan de uiteinden van een buisvormige gasontladingsbuis en metalen draad parallel aan de gasontladingsbuis die fungeert als richtingantenne voor de elektromagnetische straling zodat deze zich slechts in een richting voortplant i.e., van de eerste spoel naar de tweede spoel.

Nu de basiskenmerken van de technologie volgens onderhavige vinding zijn uitgelegd volgt 10 een korte kwalitatieve beschrijving van de technologie volgens onderhavige vinding. De microcontroller produceert op 2 kanalen in tegenfase een blokspanning die na versterking in een voorversterker en versterker worden gebruikt om een (hoogspannings)transformator in push pull configuratie aan te sturen. Hierdoor ontstaat op de secundaire zijde van deze transformator een hoogspanning. De frequentie van deze hoogspanning is softwarematig 15 instelbaar middels de microcontroller. Door nu een aansluiting van de secundaire spoel van de hoogspanningstransformator aan te sluiten op de eerste spoel die om een gasontladingsbuis is gewikkeld en de tweede aansluiting van de secundaire spoel van de hoogspanningstransformator aan te sluiten op de tweede spoel die om de gasontladingsbuis is gewikkeld onstaat in de buis een wisselend magnetisch veld. Hierdoor 20 treedt in de buis gasontlading op. Het gevolg is dat we een gasontladingsbuis ontsteken en vervolgens laten branden zonder gebruik te maken van elektroden of een gloeispiraal. Een en ander is geïllustreerd in figuur 1. TR1 is de hoogspanningstransformator. De primaire spoel van deze hoogspanningstransformator heeft een centertip B die op de plus van de voeding wordt aangesloten en 2 aansluitpunten A en B die elk werkzaam verbonden zijn 25 met de eindtrap van de push pull versterker. Zoals in figuur 1 duidelijk zichtbaar is, zijn spoelen L1 en L2 om een gasontladingslamp gewikkeld die in dit geval buisvormig is en is slechts 1 aansluiting van respectievelijk spoel L1 en spoel L2 galvanisch verbonden met transformator TR1.

Nu de basiselementen van de technologie volgens onderhavige vinding zijn beschreven en 30 ook de werking van de technologie kwalitatief is beschreven volgt een aantal voorkeuruitvoeringsvormen.

In een eerste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gebruikt om gangbare TL verlichting of UVC lampen of zonnebank lampen aan te sturen. In tegenstelling tot de systemen die op de markt zijn bevat het armatuur van de TL verlichting 35 een spoel L1 en een spoel L2 zoals weergegeven in figuur 1. De spoelen zijn bij voorkeur aangebracht of ingegoten in 2 holle houders met elk een lengte tussen 1 cm tot 50 cm. Elk uiteinde van de TL buis wordt in een houder geschoven. De elektroden van de TL buis en 6 de gloeispiraal worden niet gebruikt en zijn als dummy aanwezig. De technologie volgens onderhavige vinding heeft ten opzichte van de stand der techniek als voordeel dat deze goedkoper is en dat geen TL starter en ook geen smoorspoel nodig zijn. Verder heeft de technologie volgens onderhavige vinding als voordeel dat deze niet op een 5 voedingsspanning van 50 Hz werkt maar op een hogere frequentie. Bij voorkeur ligt de frequentie van de aangeboden wisselspanning in het gebied van 100 Hz tot 100 MHz. Meer bij voorkeur ligt de frequentie van de aangeboden wisselspaning in het gebied van 1 kHz tot 10 MHz. Nog meer bij voorkeur ligt de frequentie van de aangeboden wisselspanning in het gebied van 1 kHz tot 1 MHz en het meest bij voorkeur ligt de frequentie van de aangeboden 10 wisselspanning in het gebied van 5 kHz tot 100 kHz.

In een tweede uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gebruikt volgens de eerste uitvoeringsvorm echter in dit geval heeft de toegepaste gasontladingsbuis geen elektroden en geen gloeidraad. Dit betekent dat een volledig glazen buis of kwartsbuis of buis met een behuizing van een composiet of ander materiaal met 15 daarin een gas wordt toegepast.

In een derde uitvoeringsvorm bestaat de gasontladingsbuis uit een buis met een gasdruk van 0.001 mbar tot 1 bar, bij voorkeur met een gasdruk van 0.1 mbar tot 100 mbar, nog meer bij voorkeur met een gasdruk van 1 mbar tot 50 mbar en het meest bij voorkeur met een gasdruk van 5 mbar tot 40 mbar. De buis is gevuld met gangbare gassen zoals argon 20 en / of neon en / of helium en / of xenon en / of stikstof en / of kwik en / of metaalhydriden en / of waterstof en / of metaalzouten waaronder strontiumzouten. De diameter van de buis ligt bij voorkeur tussen 1 millimeteren 1 meter meer bij voorkeur tussen 10 millimeteren 10 cm en het meest bij voorkeur tussen 10 millimeter en 40 millimeter. De lengte van de buis is bij voorkeur tussen 1mm en 5 meter, meer bij voorkeur tussen 100 mm en 2 meter en het 25 meest bij voorkeur tussen 200 mm en 1.5 meter. Het aantal windingen van de inductiespoelen of antennespoelen L1 en L2 ligt bij voorkeur tussen 1 winding en 10.000 windingen, meer bij voorkeur tussen 10 windingen en 1000 windingen en het meest bij voorkeur tussen 50 windingen en 50 windingen en 500 windingen. De lengte van de spoelen ligt bij voorkeur tussen 1 millimeter en 5 meter, meer bij voorkeur tussen 10 30 millimeter en 50 centimeter en het meest bij voorkeur tussen 10 millimeter en 100 millimeter.

In een vierde uitvoeringsvorm bestaat de hoogspanningstransformator in de technologie volgens onderhavige vinding uit een stapeling van tenminste 2 op een printplaat (PCB) aangebrachte spiraalgewonden spoelen om de spanning omhoog te transformeren.

35 Opgemerkt wordt dat de primaire spoel bij voorkeur is aangebracht op een dubbelzijdige printplaat waarbij beide zijden van de printplaat doorverbonden zijn op zodanige wijze dat op elke zijde van de printplaat exact evenveel windingen en een evengrote zelfinductie 7 aanwezig is. Ter plekke van de doorverbinding van de ene zijde naar de andere zijde bevindt zich de centertip van de primaire zijde van de transformator. Door nu een tweede spoel op een tweede printplaat aan te brengen en deze tweede printplaat op de eerste printplaat met de primaire spoel te plaatsen wordt een push pull 5 hoogspanningstransformator verkregen. Opgemerkt wordt dat door het slim plaatsen van contactpunten op elke printplaat met een spoel kunnen spoelen op verschillende printplaten door stapeling in serie of parallel worden gezet. Dit kan zowel voor de primaire als voor de secundaire spoelen gebeuren. Door tussen de printplaten dunne kunststofplaatjes en / of ferrietplaatjes aan te brengen kan zowel de koppeling tussen primaire en secundaire spoel 10 als het isolerend vermogen van de transformator worden ingesteld. Het grote voordeel van een hoogspanningstransformator die op deze wijze is opgebouwd is een lage kostprijs en een zeer hoge doorslagspanning.

In een vijfde uitvoeringsvorm worden twee gasontladingsbuizen toegepast die aangesloten zijn op de wijze zoals weergegeven in figuur 2. Figuur 2 laat een push pull 15 hoogspanningstransformator zien die in analogie met figuur 1 werkt. Echter deze uitvoeringsvorm worden 2 gasontladingsbuizen g1 en g2 toegepast. Op elk van deze gasontladingsbuizen is een spoel gewikkeld i.e., spoel L1 op g1 en spoel L2 op g2. De buizen worden bij voorkeur zodanig ten opzichte van elkaar gepositioneerd dat buis g1 en buis g2 parallel ten opzichte van elkaar zijn geplaatst zodanig dat het uiteinde van g2 onder 20 spoel L1 ligt en het uiteinde van g1 boven spoel L2. Verder ligt de afstand tussen g1 en g2 bij voorkeur tussen 0.01 millimeteren 100 millimeter, meer bij voorkeur tussen 0.1 millimeter en 10 millimeter en het meest bij voorkeur tussen 1 millimeter en 5 millimeter. Het gevolg van de situatie in figuur 2 is dat zowel in buis g1 als in buis g2 gasontlading optreedt. Een tweede gevolg is dat tussen buis g1 en g2 een corona ontstaat en met een zeer grote 25 efficiency ozon wordt geproduceerd. Opgemerkt wordt dat in tegenstelling tot stand der techniek op deze wijze ozonelektroden worden verkregen die geen metaal bevatten. Bij voorkeur worden buizen g1 en g2 in daarvoor bestemde houders geplaatst die tevens een spoel L1 en L2 bevatten op de wijze zoals reeds beschreven in de eerste uitvoeringsvorm. Het is de vakman duidelijk dat de configuratie zoals weergegeven in figuur 2 ongekende 30 mogelijkheden biedt om de ozonelekroden de gewenste eigenschappen te geven. Zo kan het aantal windingen van spoelen L1 en L2 worden gevarieerd, de dikte van het glas, het soort gas in de ontladingsbuis, de druk van het gas in de ontladingsbuis en de afstand van buizen g1 en g2 ten opzichte van elkaar. Uit experimenten blijkt dat de configuratie zoals weergegeven in figuur 2 tot zeer stabiele ozonelektroden leidt die veel minder gevoelig zijn 35 voor kleine veranderingen in geometrie dan elektroden die volgens stand der techniek worden toegepast. Verder is de vakman duidelijk dat de plaatsting van de buizen ten opzichte van elkaar slechts een van de vele mogelijkheden weergeeft en dat ook 8 configuraties van meer dan 2 buizen mogelijk zijn. Een ozongenerator met een aansturing zoals beschreven in onderhavige vinding gecombineerd met een configuratie zoals weergegeven in figuur 2 maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding In een zesde uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding S gecombineerd met een inrichting voor draadloze energie-overdracht. Hierbij bestaat de inrichting voor de draadloze energie-overdracht uit een aansturing zoals deze ook voor een gasontladingslamp wordt toegepast i.e., uit een microcontroller, voorversterker, versterker, push pull transformator. Op de secundaire zijde van de push pull transformator wordt nu een spiraalgewonden spoel L1 aangesloten of een cilindrisch gewonden spoel L1 10 aangesloten. Deze spoel L1 is inductief gekoppeld met een spoel L2 die eveneens spiraalgewonden of cilindrisch gewonden is. Een en ander is ter verduidelijking schematisch weergegeven in figuur 3. Spoel L1 is verbonden met spoel L3 die om een gasontladingsbuis is aangebracht en spoel L2 is verbonden met spoel L4 die om een gasontladingsbuis is aangebracht. Indien spoel L2 samen met de gasontladingsbuis en 15 spoel L3 en L4 bijvoorbeeld in een container waardoorheen water stroomt is aangebracht, en spoel L1 buiten of om de container, wordt een draadloze energievoorziening verkregen voor de gasontladingslamp. Spoelen L1 en L2 alsmede spoelen L3 en L4 kunnen desgewenst in de behuizing worden geïntegreerd.

In een zevende uitvoeringsvorm wordt draadloze energie-overdracht gerealiseerd door 20 configuratie in figuur 1 toe te passen. Hiertoe wordt de gasontladingslamp zoals weergegeven in figuur 1 in een container geplaatst die met lucht of met water wordt doorstroomd. Spoelen L1 en L2 zijn om de container gewikkeld of in de container geïntegreerd. Het gevolg is dat de gasontladingslamp in de container draadloos van energie wordt voorzien. Kortgezegd is deze zevende uitvoeringsvorm een vereenvoudiging van de 25 zesde uitvoeringsvorm omdat spoelen L1 en L2 uit figuur 3 weggelaten kunnen worden.

In een achtste uitvoeringsvorm wordt de draadloze energie-overdracht zoals beschreven in de zesde of de zevende uitvoeringsvorm toegepast om draadloos ozon te produceren.

Deze draadloze produktie van ozon geschiedt bij voorkeur met een configuratie zoals beschreven in figuur 2.

30 In een negende uitvoeringsvorm wordt de configuratie zoals weergegen in figuur 2 toegepast om radikalen te produceren om chemische reakties uit te voeren. Hiertoe loopt de reaktant of lopen de reaktanten onder invloed van de zwaartekracht als een vloeistoffilm langs tenminste een gasontladingslamp. Hierdoor ontstaat aan het vloeistofoppervlak een corona en is de reaktant in contact met ozon in statu nascendi. Het is de vakman duidelijk 35 dat op deze wijze zeer efficient polymerisatiereakties kunnen worden uitvoerd alsmede de produktie van epichloorhydrine uit glycerol en zoutzuur waarbij het glycerol als vloeistoffilm langs de gasontladingslamp wordt geleid en waarbij het zoutzuur bij voorkeur in gasvorm 9 aanwezig is. Het is de vakman ook duidelijk dat in plaats van ozon ook UV lampen kunnen worden aangewend om de chemische reakties op gang te brengen en te houden.

In een tiende uitvoeringsvorm worden een of meerdere van de uitvoeringsvormen een t/m acht gecombineerd.

5 In een elfde uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast met technologie om, bij voorkeur draadloos, middels al dan niet gepulseerde electrolyse te desinfecteren en / of middels ultrasone trillingen te desinfecteren en / of middels gemoduleerde radiogolven te desinfecteren. Het is de vakman bekend dat op deze wijze op een duurzame wijze desinfectie plaats vindt i.e., per watt elektrisch vermogen kan meer 10 fluidum worden gedesinfecteerd dan wanneer dit vermogen met elke desinfectietechniek afzonderlijk wordt aangewend.

In een twaalfde uitvoeringsvorm wordt in een van de voorgaande uitvoeringsvormen geen microprocessor gebruikt als functiegenerator maar een Colpitts oscillator of een 555 timer of een oscillator met tenminste een transistor of vacuumbuis.

15 In een dertiende uitvoeringsvorm bestaat de hoogspanningstransformator uit een autobobine. Het is de vakman duidelijk dat in dit geval geen push pull schakeling maar een enkelzijdige aansturing aan de primaire zijde van de transformator wordt toegepast zoals bijvoorbeeld een single ended versterker.

In een veertiende uitvoeringsvorm bestaat de versterker uit een commercieel verkrijgbare 20 audioversterker.

Voorbeeld 1.

Een functiegenerator wordt ingesteld op een sinusvormig signaal met een frequentie van 6 kHz. De functiegenerator wordt aangesloten op de ingang van een audioversterker met een 25 vermogen van 1200 Watt. De uitgang van de versterker wordt aangesloten op een autobobine. De hoogspanningsaansluitingen van de autobobine worden aangesloten op een configuratie met L1, L2 en een gasontladingsbuis zoals weergegeven in figuur 1. De gasontladingsbuis bestaat uit een UVC buis met een vermogen 18 Watt en een lengte van circa 30 centimeter en een diameter van circa 15 millimeter. Om beide uiteinden van de 30 buis werd een spoel L1 en L2 gewikkeld elk met 70 windingen van geisoleerd koperdraad met een diameter van 0.5mm.

Bij inschakelen van de functiegenerator en de versterker ontstak de UVC buis en bleef stabiel branden. Hiermee is aangetoond dat dexwerking van de technologie volgens onderhavige vinding met eenvoudige middelen kan worden gerealiseerd en goed werkt. Het 35 is de vakman duidelijk dat de configuratie uit voorbeeld 1 verre van optimaal is maar desalniettemin prima werkt.

10

Voorbeeld 2.

Als voorbeeld 1 echter in dit geval wordt op de hoogspanningsaansluitingen van de autobobine de configuratie in figuur 2 aangesloten dat wil zeggen een configuratie met 2 gasontladingsbuizen g1 en g2 die respectievelijk een spoel L1 en L2 bevatten. De 5 gasontladingsbuizen in dit voorbeeld zijn 2 buisjes met elk een lengte van 170 millimeter en een diameter van 10 millimeter. Deze buisjes zijn gevuld met argon met een druk bij kamertemperatuur van 20 mbar. Spoel L1 en L2 tellen elk 120 windingen van geisoleerd koperdraad met een diameter van 0.5 mm. De buisjes worden volgens de opstelling in figuur 2 geplaatst op een onderlinge afstand van 1 millimeter.

10 Inschakelen van de functiegenerator en de audioversterker levert een gasontlading in beide buisjes. Tevens is tussen de buisjes een paarse gloed waarneembaar en binnen enkele seconden ruikt de omgeving naar ozon. Tijdens de produktie van ozon is ook een sissend geluid hoorbaar.

Hiermee is aangetoond dat de werking van de technologie volgens onderhavige vinding met 15 eenvoudige middelen kan worden gerealiseerd en goed werkt. Het is de vakman duidelijk dat de configuratie uit voorbeeld 2 verre van optimaal is maar desalniettemin prima werkt.

Voorbeeld 3.

Als voorbeeld 2 maar nu wordt in plaats van de argonbuisjes twee UVC buizen uit 20 voorbeeld 1 gebruikt waarbij de eerste UVC buis wordt voorzien van een spoel L1 en de tweede UVC buis van een spoel 12. Spoel L1 en L2 tellen elk 70 windingen van geisoleerd koperdraad met een diameter van 0.5 mm. Beide buizen worden volgens de configuratie in figuur 2 naast elkaar gelegd op een onderlinge afstand van 1 millimeter.

Inschakelen van de functiegenerator en de audioversterker leidt ertoe dat beide buizen 25 onsteken en UVC straling wordt geproduceerd. Daarnaast is tussen de buizen een paarse gloed van een corona waarneembaar, wordt een sissend geluid geproduceerd en ruikt het binnen enkele seconden naar ozon.

Hiermee is aangetoond dat de werking van de technologie volgens onderhavige vinding met eenvoudige middelen kan worden gerealiseerd en goed werkt. Het is de vakman duidelijk 30 dat de configuratie uit voorbeeld 3 verre van optimaal is maar desalniettemin prima werkt.

Voorbeeld 4.

Een PIC processor van het type 16F84A wordt gevoed via een 24V laboratoriumvoeding. Hiertoe wordt een spanningsstabiliserend element gebruikt dat de spanning van 24 Volt 35 omzet in een spanning van 5 Volt. Dit wordt gerealiseerd door gebruik te maken van een spanningsregelaar van het type LM317. Opgemerkt wordt dat ook een zenerdiode als goedkoper alternatief voor deze toepassing kan worden ingezet. De software van de PIC

11 processor is zodanig ingesteld dat met een frequentie van circa 6 kHz alternerend een blokspanning op uitgang 1 en uitgang 2 zet. De voorversterker bestaat uit 2 transistors van het type BC547B die elk op de basis gevoed worden door de PIC processor. De collector van elke transistor is via een collectorweerstand van 470 ohm met de plus verbonden en de 5 emitter van elke transistor is met de min verbonden. Op de collector wordt de gepulseerde spanning afgenomen met een koppercondensator van 1 micro Farad. Vervolgens wordt de koppelcondensator aangesloten op een spanningsdeler die uit een serieschakeling bestaat van een weerstand van 470 Ohm en 1 kilo Ohm en die via de weerstand van 1 kilo Ohm op de nul is aangesloten. De spanning over elke weerstand van van 1 kilo Ohm wordt over de 10 gate van een FET van het type IRF640 gezet. De drain van elk van deze FETs is aangesloten op een uiteinde van de primaire spoel. De centertip van de primaire spoel is aangesloten op de plus van de voeding. De source van beide FETs is op de nul aangesloten. De transformator bestaat een primaire spoel met centertip en een secundaire spoel waarbij de verhouding van het aantal primaire windingen : aantal secundaire 15 windingen gelijk is aan 1:50. De transformator is geschikt gemaakt voor frequenties tussen circa 5 kHz en 80 kHz met een optimale werking bij een frequentie rond 10 kHz. Op de secundaire zijde van de transformator is een buis uit voorbeeld 1 met spoelen L1 en L2 aangesloten. Na inschakelen van de aansturing ontsteekt de UVC lamp en blijft stabiel branden.

20

Voorbeeld 5

Als voorbeeld 4 maar nu bij een frequentie van 10 kHz of bij een frequentie van 20 kHz of bij een frequentie van 50 kHz of bij een frequentie van 100 kHz of bij een frequentie van 500 kHz of bij een frequentie van 1 MHz.

25

Voorbeeld 6

Als voorbeeld 5 waarbij de functiegenerator een 555 timer of een Colpitts oscillator of een andere oscillator is met tenminste een transistor of een vacuumbuis.

30 Voorbeeld 7

Als voorbeeld 5 waarbij een elektromagnetische zender wordt toegepast als functiegenerator en versterker en waarbij spoelen L1 en L2 met 1 draad volgens figuur 1 zijn aangesloten op de eindtrap van de elektromagnetische zender en waarbij de elektromagnetische zender in het gebied van 1 MHz tot 150 MHz werkt.

Voorbeeld 8

Als voorbeeld 4 waarbij niet een push pull versterker maar een single ended versterker 35 12 wordt toegepast om de hoogspanningstransformator aan te sturen.

Nu de technologie volgens onderhavige vinding geheel duidelijk is en is toegelicht met een aantal voorbeelden volgt een opsomming van uitvoeringsvormen van draadloze energie-5 overdracht die in combinatie met de technologie in deze aanvrage kan worden toegepast. Dergelijke combinaties vallen nadrukkelijk onder de technologie van onderhavige vinding, met name het toepassen van afgestemde kringen ter verhoging van de energie-efficiency van de overdracht van elektrische energie.

10 Omschrijving van toepassingen van draadloze energie-overdracht ter combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding

De technologie volgens de onderhavige vinding maakt gebruik van energie-overdracht door inductie. Dit in de elektrotechniek bekende principe wordt in de regel toegepast door gebruik te maken van tenminste 2 cylindrisch gewikkelde spoelen. De eerste spoel wordt 15 aangesloten op een zendinrichting die bij voorkeur sinusvormige wisselspanning levert. De tweede spoel wordt in het veld van de eerste spoel geplaatst. Door inductie ontstaat in de tweede spoel een wisselspanning. Als op de 2e spoel een belasting, zoals bijvoorbeeld een lamp, wordt aangesloten dan kan deze van energie worden voorzien. Bovenstaande houdt in dat het technisch mogelijk is om een eerste spoel in een wand of een container of een 20 andere afgesloten ruimte in te bouwen en deze spoel aan te sluiten op een sinusgenerator die optioneel ook in de wand is ingebouwd. Indien we vervolgens een schilderij met een geschikte spoel en verlichting aan de wand hangen in nabijheid van de eerste spoel, dan kan de zendinricht in de wand de verlichting van het schilderij draadloos van energie voorzien. Hierdoor wordt het mogelijk om objecten die elektriciteit verbruiken zonder in het 25 oog springende elektriciteitsdraden en zonder tussenkomst van een vakman op te hangen, in bedrijf te nemen en te verwisselen. Onder verlichting worden in deze context ook gasontladingslampen verstaan waaronder lampen ter produktie van ozon volgens de technologie van onderhavige vinding en UVC lampen en zonnebanklampen.

Het is voor de vakman duidelijk dat de efficiency waarmee door inductie energie kan 30 worden overgebracht sterk afneemt bij toenemende afstand tussen de zendspoel en de ontvangstspoel. Ook is het voor de vakman duidelijk dat voor overdracht van een significante hoeveelheid energie spoelen met een relatief grote diameter en een relatief groot aantal windingen noodzakelijk zijn. Cylindrisch gewikkelde spoelen zouden, indien toegepast in onderhavige vinding al snel onacceptabel grote dimensies hebben. Een grote 35 diameter van de zendspoel is meestal acceptabel maar met name de lengte van de cylindrische zendspoel wordt al snel zo groot dat het technisch en / of economisch niet meer haalbaar is om een dergelijke spoel in de muur of in een lichtbak in te bouwen.

13

Bovendien het is in geval van een lichtbak om estetische redenen gewenst om de lichtbak zo plat mogelijk te maken.

De uitvinders van onderhavige vinding hebben vastgesteld dat spiraalgewonden spoelen uitermate geschikte zendspoelen en ontvangstspoelen zijn om volgens het concept van 5 onderhavige vinding platte zendinrichtingen en ontvangstinrichtingen te maken. In een vijftiende voorkeuruitvoeringsvorm worden de zend- en ontvangstspoelen op een printplaat geëtst. In een zestiende voorkeuruitvoeringsvorm wordt aan elke zijde van een dubbelzijdige printplaat een spoel geëtst waarbij de eerste spoel op een sinusgenerator wordt aangesloten en waarbij door koppeling van de eerste spoel met de tweede spoel de 10 door de sinusgenerator geleverde spanning omhoog wordt getransformeerd. Hierdoor kan het bereik van de zendinrichting worden vergroot. In de ontvangstinrichting wordt optioneel op analoge wijze de spanning omlaaggetransformeerd om de impedantie van de verlichting af te stemmen op de impedantie van de ontvangstspoel. In een zeventiende voorkeuruitvoeringsvorm wordt met behulp van een diode of diodebrug de wisselspanning 15 gelijkgericht en desgewenst met een of meerdere condensatoren afgevlakt. De aldus verkregen gelijkspanning wordt gebruikt om een accu in de ontvangstinrichting op te laden. In een achtiende voorkeuruitvoeringsvorm wordt de wisselspanning in de ontvangstinrichting gebruikt om EL folie van energie te voorzien en te laten oplichten. In een negentiende voorkeuruitvoeringsvorm wordt de spiraalgewonden spoel van de 20 ontvangstinrichting door middel van een geleidende coating op een folie aangebracht. In een twintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt de spiraalgewonden spoel op de achterkant van de ontvangstinrichting in het algemeen en EL folie in het bijzonder aangebracht en aangesloten waarna het EL folie vervolgens nog een keer wordt gelamineerd zodat de spoel volledig geisoleerd is. In een eenentwintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt de 25 spiraalgewonden spoel op de ontvangstinchting in het algemeen en EL folie in het bijzonder geprint en vindt isolatie met een coating plaats. In een twee-entwintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt de spoel van de zendinrichting in serie geschakeld en / of parallel geschakeld met een condensator om op deze wijze een resonantiekring te maken. Optioneel wordt ook de spoel van de ontvangstinrichting uitgerust met een in serie 30 geschakelde en / of een parallel geschakelde condensator om ook in de ontvangstinrichting een afgestemde kring te verkrijgen. De eigenschappen van de spoelen en condensators) worden afgestemd op de toegepaste frequentie van de wisselspanning in de eindtrap van de zendinrichting. Het is voor de vakman duidelijk dat de werkwijze en inrichting met een resonantiekring als voordeel heeft dat de inductiespanningen in de spoelen hoger worden. 35 Op deze wijze kan worden bewerkstelligd dat de energie-overdracht over een grotere afstand tussen spoelen van respectievelijk de zendinrichting en de ontvangstinrichting kan worden uitgevoerd. In een drie-entwintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt onderhavige 14 vinding toegepast voor het het belichten van objectglazen van microscopen. Door aan de onderkant van een objectglaasje EL folie aan te brengen kan een objectglaasje van een instelbare hoeveelheid licht worden voorzien volgens een van de eerdere voorkeuruitvoeringsvormen maar niet daartoe beperkt. Voordeel hierbij is dat de 5 zendinrichting in de microscoop kan worden ingebouwd en dat de objectglaasjes onafhankelijk van de zendinrichting kunnen worden gebruikt en eenvoudig kunnen worden vervangen. In een vierentwintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt een vlakke spoel aangebracht op een objectglaasje voor een microscoop en wordt deze spoel van energie voorzien door een andere spoel of door de spoel op het objectglaasje aan te sluiten op een 10 zendinrichting. Het gevolg is dat micro-organismen die zich op het objectglaasje bevinden worden blootgesteld aan een wisselend magnetisch en / of elektrisch veld. Op deze wijze kan het gedrag van micro-organismen onder invloed van (radio)golven worden bestudeerd of veranderd zonder dat elektroden in rechtstreeks contact moeten worden gebracht met de vloeistof op het objectglaasje. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van resonantiekringen in 15 de zend- of ontvangstinrichting om energie-overdracht te bevorderen. In een vijfentwintigste voorkeuruitvoeringsvorm wordt in de zendinrichting gebruik gemaakt van een sinusvormige wisselspanning met een frequentie in het gebied van 1 Hz tot 1 kHz en / of een frequentie in het gebied van 1 kHz tot 5 kHz en / of een frequentie in het gebied van 5 kHz tot 10 kHz en / of een frequentie in het gebied van 10 kHz tot 100 kHz en / of een frequentie in het 20 gebied van 100 kHz tot 1 MHz en / of een frequentie in het gebied van 1 MHz tot 100 MHz en / of een frequentie in het gebied van 100 MHz tot 100 GHz. Het is voor de vakman duidelijk dat afhankelijk van het over te dragen vermogen, de impedantie van de belasting in de ontvangstinrichting, de te overbruggen afstand voor draadloze energie-overdracht, de maximaal toepasbare diameter van de spoelen een van bovengenoemde 25 frequentiegebieden de voorkeur heeft. Verder is voor de vakman duidelijk dat onder bepaalde omstandigheden een pulsvormige wisselspanning, een pulsvormige gelijkspanning of een blokspanning de voorkeur genieten boven een sinusvormige wisselspanning.

Om een efficiënte energie-overdracht te bewerkstelligen met spoelen die een beperkt aantal 30 windingen hebben wordt in de praktijk een zendinrichting voor draadloze energie-overdracht bij voorkeur ontworpen op / ingesteld op een zendfrequentie boven 1 kHz, nog meer bij voorkeur op een zendfrequentie boven 5 kHz en het meest bij voorkeur op een zendfrequentie boven 10 kHz. De primaire kring van de ontvangstinrichting genereert een wisselspanning met dezelfde frequentie als die van de zendinrichting. Voor het aansturen 35 van een LED verlichting levert dit geen problemen maar veel commercieel verkrijgbare EL verlichtingen dienen aangestuurd te worden met een wisselspanning van circa 200 Hz tot 2 kHz. Om een wisselspanning met een hogere frequentie dan circa 2 kHz geschikt te maken 15 als energiebron voor een EL verlichting wordt de ontvangstinrichting uitgerust met een diode(brug) en een afvlakcondensator om op deze wijze de wisselspanning gelijk te richten. De aldus verkregen gelijkspanning wordt gebruikt als voedingsbron voor een frequentiegenerator die van de gelijkspanning een wisselspanning met de gewenste 5 frequentie in het gebied van 200 Hz tot 2 kHz maakt. Op deze wisselspanning wordt vervolgens de EL verlichting aangesloten. Commercieel verkrijgbare miniatuur spanningsinverters voor EL verlichting zoals het type 1V504 (WAEL, MBLR6M03) zijn uitermate geschikt om te worden toegepast in combinatie met onderhavige vinding. Desgewenst kan naast energie-overdracht ook informatie-overdracht worden toegepast.

10 Het is voor de vakman duidelijk dat deze informatie-overdracht bij voorkeur bij hoge frequenties plaatsvindt zodat een grote overdrachtsnelheid van informatie kan worden gerealiseerd. Een methode om informatie-overdracht en energie-overdracht tegelijkertijd te realiseren is door amplitudemodulatie, frequentiemodulatie, fasemodulatie of enkelzijbandmodulatie van een draaggolf.

15

Voorbeeld 9

De opstelling uit voorbeeld 4 wordt bedreven op een frequentie van 40 kHz. Als transformator wordt een transformator met centertip toegepast aan de primaire zijde van de spoel en een wikkelverhouding primair: secundair van 1:2. Op de secundaire wikkeling van 20 de uitgangstransformator wordt elektroluminescerende folie aangesloten.

Inschakelen van de elektronische schakeling heeft tot gevolg dat de elektroluminescerende folie oplicht.

Voorbeeld 10 25 Als voorbeeld 9 maar nu wordt een platte spiraalgewonden spoel op de secundaire wikkeling van de transformator met centertip aangesloten. Op een tweede spiraalgewonden spoel wordt elektroluminescerende folie aangesloten.

Inschakelen van de schakeling leidt tot oplichten van de folie.

30 35 1037349

Claims (2)

1. Inrichting om gasontladingslampen van elektrische energie te voorzien gekenmerkt door • een voeding die een gelijkspanning produceert 5. een microprocessor volgens de definitie in deze aanvrage die een gepulseerde gelijkspanning produceert waarvan de frequentie softwarematig kan worden ingesteld • een voorversterker die tenminste een transistor of een FET of een vacuumbuis bevat. 10. een vermogensversterker die tenminste een vermogenstransistor of een FET of een vacuumbuis bevat • een transformator die tenminste een primaire en een secundaire spoel bevat • tenminste een gasontladingslamp waaromheen tenminste een spoel gewikkeld is of waarvan het opgewekte magnetisch veld zich uitstrekt tot het 15 gas in de gasontladingslamp

2. Werkwijze om gasontladingslampen van elektrische energie te voorzien gekenmerkt door • een voeding die een gelijkspanning produceert • een microprocessor volgens de definitie in deze aanvrage die een 20 gepulseerde gelijkspanning produceert waarvan de frequentie softwarematig kan worden ingesteld • een voorversterker die tenminste een transistor of een FET of een vacuumbuis bevat. • een vermogensversterker die tenminste een vermogenstransistor of een FET 25 of een vacuumbuis bevat • een transformator die tenminste een primaire en een secundaire spoel bevat 30 35 1037349