NL2028335B1 - Lichtarmatuur - Google Patents

Abstract

Een lichtarmatuur omvat een behuizing (10) met althans een aansluiting (14) voor een lichtbron (30) en met een elektronische besturingsschakeling (13) die in staat en ingericht is om de lichtbron (30) aan te sturen en te voeden. De besturingsschakeling (13) neemt gedurende bedrijf een referentiepotentiaal af van een referentiepunt, in het bijzonder aarde. De behuizing is voor warmte uitwisselend contact verbonden met een koelinrichting (20) die ten minste één kanaal (21,22) omvat voor het voeren van een warmte voerend medium. Het warmte voerend medium omvat daarbij een elektrisch geleidende koelvloeistof en is gedurende bedrijf elektrisch met het referentiepunt gekoppeld.

Description

Lichtarmatuur De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lichtarmatuur, omvattende een behuizing met althans een aansluiting voor een lichtbron en met een elektronische besturingsschakeling die in staat en ingericht is om de lichtbron aan te sturen en te voeden, waarbij de besturingsschakeling althans gedurende bedrijf een referentiepotentiaal afneemt van een referentiepunt, in het bijzonder aarde, en waarbij de behuizing voor warmte uitwisselend contact is verbonden met een koelinrichting die ten minste één kanaal omvat voor het voeren van een warmte voerend medium.

Dergelijke verlichtingsarmaturen vinden op grote schaal toepassing in de tuinbouw en voor de verlichting van gebouwen. In de tuinbouw is een recente trend om zonder toetreding van daglicht te telen, bijvoorbeeld ondergronds of anderszins in een gesloten daglichtvrije ruimte. De foto-actieve straling (PAR) die nodig is voor de fotosynthese in groene planten en gewassen wordt in dat geval volledig door middel van kunstlicht aangeboden, terwijl veelal ook overigens een ruimtelijk klimaat in de teeltomgeving volledig wordt gestuurd en onder controle gebracht. Behalve de luchtvochtigheid en omgevingstemperatuur worden ook het spectrum en de lichtintensiteit van het aangeboden kunstlicht nauwkeurig gestuurd en afgestemd op de behoefte van het gewas. Behalve nuttig licht leveren de gangbare lichtarmaturen onvermijdelijk tevens een hoeveelheid warmte. Dit is zelfs bij moderne en relatief energiezuinige lichtbronnen als LEDS nog steeds het geval. Om eventuele overtollige warmte die door de lichtbronnen en de daarmee gekoppeld elektronica wordt gegenereerd weg te kunnen voeren, is een koeling voorzien in de vorm van de koelinrichting waardoorheen een koelvloeistof wordt geleid die in warmte uitwisselend contact met het armatuur treedt.

Niet zelden gaat het bij kunstlicht om een groot aantal lichtarmaturen die centraal worden aangestuurd om daarmee het gewenste spectrum en/of de juiste intensiteit af te geven. Binnen de verlichtingstechnologie is daarvoor een aantal protocollen ontwikkeld waarvan het DALI (Digital Adressable Lighting Interface) protocol er één is. De DALI interface is een wereldwijd gestandaardiseerd protocol voor de aansturing van besturingsschakelingen die de voeding en besturing van lichtarmaturen via een separate bus verbinding verzorgen. Het aantal aan het DALI protocol deelnemende producenten en leveranciers van lichtarmaturen en aanverwante besturingsoplossingen overschrijdt de honderd en omvat vrijwel alle grote firma op

-2- elektrotechnisch gebied. De DALI standaard is dan ook een open standaard waaraan een fabrikant zich vrijwillig kan committeren.

Met name op het gebied van klimaatsturing in de (glas)tuinbouw heeft de zogenaamde Modbus vooral zijn intrede gedaan. Modbus is een datacommunicatieprotocol dat oorspronkelijk werd ingevoerd voor gebruik met programmeerbare logische controllers {PLC's}. Modbus is uiteindelijk uitgegroeid tot een de facto standaard communicatieprotocol en word op grote schaal toegepast als bus-aansturing van uiteenlopende industriële elektronische apparaten.

Met name in de glastuinbouw en tegenwoordig ook bij teelt zonder daglicht {indoor farming) vindt de Modbus gretig aftrek als communicatie- en besturingsplatform tussen een centrale klimaatcomputer en in een teeltomgeving gedistribueerde klimaatsensoren en actoren.

Om de interoperabiliteit tussen armaturen, apparatuur en besturingen van uiteenlopende oorsprong te kunnen garanderen is conformiteit met de standaard een eerste vereiste. In de praktijk blijkt echter dat ook de implementatie van beduidende invloed is op een correcte werking van een dergelijke bus aansturing. Vooral indien op een locatie een (groot) aantal lichtarmaturen vanuit een gemeenschappelijk bus worden aangestuurd, blijken niet alle armaturen op de gewenste wijze te werken.

Met de onderhavige uitvinding wordt ondermeer beoogd te voorzien in een lichtarmatuur dat centraal aanstuurbaar is en daarbij met een grotere bedrijfszekerheid kan worden geïmplementeerde.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een licht armatuur van de in de aanhef bedoelde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat het warmte voerend medium een elektrisch geleidende koelvloeistof omvat en dat de elektrisch geleidende koelvloeistof gedurende bedrijf elektrisch met het referentiepunt is gekoppeld. De uitvinding is daarbij gebaseerd op het inzicht dat een correcte aansturing van een lichtarmatuur , in het bijzonder door middel van een digitale of analoge bus die wordt gedeeld met een {groot} aantal verdere lichtarmaturen, staat of valt met een betrouwbare en gelijke referentiepotentiaal. Die referentiepotentiaal wordt door de besturingsschakeling genomen van een daartoe voorzien referentiepunt; veelal een contact dat aan aarde of een nul-niveau ligt.

_3- Door uit te gaan van een elektrisch geleidende koelvloeistof in één of meer koellichamen waarmee de lichtarmaturen worden gekoeld en door de afzonderlijke referentiepunten daarmee elektrisch te verbinden wordt een equipotentiaalvlak gecreëerd, althans bevorderd, tussen de afzonderlijke referentiepunten waardoor de individuele besturingsschakelingen zoveel als mogelijk een gelijke referentiepotentiaal ontvangen. De aansturing door middel van een digitale bus, zoals een DAL! bus, blijkt daardoor in belangrijke mate nauwkeuriger en betrouwbaarder plaats te vinden, zelfs bij een aanzienlijk aantal lichtarmaturen dat dezelfde koelvloeistof deelt.

Ten behoeve van een betrouwbare elektrische verbinding tussen het referentiepunt en de elektrisch geleidende koelvloeistof heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat het ten minste ene kanaal door een elektrische geleidende kanaalwand wordt begrenst die tijdens bedrijf met de elektrisch geleidende koelvloeistof in contact treedt, en dat de kanaalwand elektrisch met het referentiepunt is gekoppeld, en meer in het bijzonder dat de koelinrichting een monolithisch koellichaam omvat waarin het ten minste ene kanaal zich uitstrekt, in het bijzonder een extrusielichaam, meer in het bijzonder een geëxtrudeerd metaallichaam, bij voorkeur van aluminium. Daarbij kan het contact rechtstreeks plaatsvinden tussen het materiaal van de kanaalwand en de geleidende vloeistof, maar ook worden bij voorkeur voor de verbinding van opeenvolgende leidingdelen metalen appendages toegepast, zoals kranen, filters, {snel)koppelingen en fittingen die met de vloeistof in contact treden en daarmee eveneens bijdragen aan het beoogde equipotentiaal- niveau over de installatie. Deze breken tevens door een eventueel op het leidingwerk aanwezige isolerende opperhuid zodat de potentiaal niettemin daarop wordt ingekoppeld. Bij voorkeur is er aldus over althans in hoofdzaak de gehele lengte van het contactoppervlak van de elektrisch geleidende kanaalwand een galvanisch contact met de vloeistof.

Diezelfde kanaalwand kan op zijn beurt elektrisch geleidend zijn verbonden met het referentiepunt voor de besturingschakeling. Daartoe heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat de behuizing door een metaalprofiel wordt gevormd, in het bijzonder een geëxtrudeerd metaalprofiel, bij voorkeur van aluminium. Door aldus uit te gaan van een metalen behuizing voor het armatuur en deze metallisch te contacteren met de koelinrichting zullen alle metalen delen eenzelfde (referentie}potentiaal, zoals aarde, met elkaar delen. In het bijzonder vormt de koelinrichting of

A- de behuizing aldus zelf het potentiaalvlak voor de besturingschakeling dat bijvoorbeeld met aarde of een nul is gekoppeld. Teneinde een lichtarmatuur eenvoudig te kunnen plaatsen of vervangen zonder de koelvloeistof te onderbreken, heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat althans de aansluiting voor de lichtbron en de elektronische besturingsschakeling zijn opgenomen in een behuizing die losneembaar is gekoppeld met de koelinrichting en daarmee in warmte-uitwisselend contact is.

Een bijzonder uitvoeringsvorm van het lichtarmatuur heeft daarbij als kenmerk dat de behuizing van het armatuur een snapverbinding met de koelinrichting onderhoudt. Aldus kan het aantal lichtarmaturen eenvoudig worden uitgebreid door meer armaturen aan een gemeenschappelijk koellichaam te koppelen en kan ook een armatuur eenvoudig worden verwisseld en vervangen indien daarin een storing wordt geconstateerd. Bij een snapverbinding wordt het desbetreffende armatuur eenvoudig van de koelinrichting bevrijd c.q. daarin vast geklikt.

Om een eventuele speling tussen de behuizing van het armatuur en de koelinrichting weg te nemen, welke anders aan een adequate warmte-overdracht in de weg zou kunnen staan, heeft een bijzonder uitvoeringsvorm van het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat de behuizing door tussenkomst van een samendrukbaar warmtegeleidend contactlichaam met de koelinrichting is verbonden. Het contactlichaam is daarbij zodanig gedimensioneerd dat het bij plaatsing van het armatuur een weinig zal worden samengedrukt en daardoor onder spanning tussen het armatuur en de koelinrichting aanligt. Hierdoor een adequaat warmte uitwisselend contact tussen het armatuur en de koelinrichting verzekerd.

In een eerste verdere bijzondere uitvoeringsvorm heeft het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat de koelinrichting en de elektrisch geleidende koelvloeistof worden gedeeld met ten minste een soortgelijk verder lichtarmatuur. In dat geval is een aantal lichtarmaturen met een gemeenschappelijk koellichaam gekoppeld en daarmee aan een gemeenschappelijk equipotentiaalvlak dat door de koelinrichting en daardoorheen stromende koelvloeistof wordt geboden.

-5- In een tweede verdere bijzondere uitvoeringsvorm heeft het lichtarmatuur volgens de uitvinding als kenmerk dat de elektrisch geleidende koelvloeistof wordt gedeeld met ten minste een soortgelijk verder lichtarmatuur dat is gekoppeld met een afzonderlijk koellichaam.

In dit geval is een aantal lichtarmaturen over afzonderlijke koellichamen verdeeld maar biedt de daardoor gedeelde elektrisch geleidende koelvloeistof een equipotentiaalviak tussen de verschillende koellichamen zodat de besturingsschakelingen niettemin een gelijke referentiepotentiaal zullen ontvangen.

Op zichzelf lenen velerlei vloeistoffen zich als koelvloeistof, waarbij een keuze conform de uitvinding niet louter zal worden bepaald door de warmte voerend vermogen (i.e. de warmtecapaciteit} daarvan maar ook door de elektrische geleidbaarheid.

In dat opzicht geschikte kandidaten zijn bijvoorbeeld uiteenlopende zoutoplossingen, waarbij bij voorkeur voor de elektrisch geleidende koelvloeistof een zoutoplossing is toegepast die voorziet in een groot aantal vrije elektronen, bijvoorbeeld in de vorm van veel vrije ionen en/of meervalente ionen.

Hoewel ook voor de lichtbron in principe elke gewenst lichtbron kan worden toegepast, heeft het lichtarmatuur volgens de uitvinding in het bijzonder als kenmerk dat de lichtbron ten minste één licht emitterende diode {LED) omvat, in het bijzonder een stelsel van al of niet identieke licht emitterende diodes {LEDs}. Door daarbij uit te gaan van een stelsel van al of niet identieke en al of niet groepsgewijs individueel aanstuurbare diodes, kan zowel een intensiteit als lichtkleur van het aangeboden kunstlicht nauwkeurig worden afgestemd op een concrete behoefte, zoals een optimaal spectrum aan foto-actieve straling (PAR) die aan een te telen gewas wordt aangeboden.

Voor de aansturing daarvan wordt met voordeel gebruik gemaakt van een bestaande bus standaard en/of protocol zoals om een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van het armatuur volgens de uitvinding dat wordt gekenmerkt doordat de elektronische besturingsschakeling een bus-interface omvat voor digitale gegevens uitwisseling met een digitale besturingshus, in het bijzonder op basis van het DALI-protocol (Digital Adressable Lighting Interface}, het DMX (digital multiplexing) 512 protocol of het Modbus protocol.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening.

In de tekening toont:

-6- Figuur 1 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een lichtarmatuur volgens uitvinding.

Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuur zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal is getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuur met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

Het lichtarmatuur van figuur 1 omvat een behuizing 10 die als langwerpig hol extrusieprofiel volledig uit aluminium is gevormd. Een holte binnen het extrusieprofiel biedt een doorlopende kamer 11 waarin een printed circuit board (PCB) 12 met daarop een besturingsschakeling 13 is opgenomen, Eventueel kan de besturingsschakeling 13 overigens ook geheel of gedeeltelijk uitwendig, bijvoorbeeld boven of onder de kamer 11, worden aangebracht. De besturingsschakeling 13 omvat een bus-interface met aansluiting (niet getekend) voor een digitale Modbus bus waarmee de schakeling 13 centraal kan worden aangestuurd. Verder omvat de behuizing 10 een aansluiting (fitting) 14 voor een lichtbron 30 die met de schakeling 13 is gekoppeld. In dit voorbeeld omvat de lichtbron één of meer hoog-vermogen LEDs met een uitzonderlijk grote lichtopbrengst in het fotosynthetisch relevante spectrum voor gewassen. De schakeling 13 is in staat om de lichtbron{nen} 30 qua intensiteit en spectrum naar een gewenste waarde te schakelen, daartoe gedreven vanuit de Modbus bus. In plaats van een Modbus besturing kan overigens voor de verlichting ook worden uitgegaan van een DAL! of een DMX{512} bus met dito aansturing en interfaces.

De behuizing is losneembaar verbonden met een koelinrichting 20. De koelinrichting 20 wordt eveneens gevormd door een langwerpig aluminium extrusieprofiel uit één geheel. Een infaatkanaal 21 en retourkanaal 22 van een koelsysteem strekken zich longitudinaal uit in de koelinrichting en zijn extern (niet getoond) gekoppeld met een warmtewisselaar en een pomp. Tijdens bedrijf circuleert een koelvloeistof door de kanalen 21,22 om aldus het materiaal van de koelinrichting 20 op een gewenste lage temperatuur te handhaven.

Tussen de koelinrichting 20 en de behuizing 10 van het armatuur is een samendrukbaar contactelement voorzien in de vorm van een stel verende (blad)vingers 23,24 die klemmend aanliggen op de behuizing 10 van het armatuur. Dit contactelement zorgt voor een goed thermisch contact tussen de koelinrichting 20 enerzijds en de behuizing 10 van het armatuur ys anderzijds. De behuizing 10 is op zijn beurt thermisch gekoppeld met de schakeling 13 en de lichtbron 30 opdat daarin gedissipeerde warmte via het materiaal van de aluminium behuizing 10 en het materiaal van de koelinrichting 20 zal worden weggeleid en opgenomen en weggevoerd door de koelvloeistof in de kanalen 21,22.

Voor een eenvoudige montage en eventueel vervanging van het armatuur is de behuizing 10 losneembaar met de koelinrichting 20 gekoppeld. Daartoe is aan de koelinrichting een stel verende snapvleugels 26,27 gevormd die vallen binnen een respectieve verdiepingen 16,17 die zich als langwerpige groeven aan een basis van de behuizing 10 uitstrekken. De behuizing 10 wordt met een eerste van beide groeven 16,17 tegen één van beide vleugels geplaatst 26,27 en vervolgens door middel van een zwenkbeweging met de ander groef 17,16 achter de andere vleugel 27,26 geklikt. De behuizing klemt zich aldus tussen beide verende vleugels vast en drukt daarbij het contactelement 23,24 iets is waardoor op een aantal posities een goed thermisch contact ontstaat. Dit thermische contact tussen de behuizing en de koelinrichting dient tevens als een elektrische verbinding. De schakeling 13 is voor een correcte aansturing van de lichtbron 30 aangewezen op een contact met een vaste referentiepotentiaal, zoals in dit voorbeeld aarde. Deze neemt de schakeling af van de behuizing 10 hetgeen in de figuur schematisch door middel van een bedrading 31 is aangegeven doch in de praktijk ook een puntcontact kan zijn. Hetzelfde geldt voor een bekabeling 32 naar de fitting 14 van de lichtbron 30 die eveneens door een stel connectoren kan zijn gevormd. Om fluctuaties van de referentiepotentiaal tussen verschillende armaturen onderling te vermijden is het aardcontact 31 conform de uitvinding galvanisch gekoppeld met de circulerende koelvloeistof in de kanalen 21,22 die door de armaturen wordt gedeeld en wordt voor die vloeistof een elektrisch geleidende vloeistof toegepast. Deze vloeistof nivelleert daardoor de potentiaal tussen de verschillende referentiepunten en creert daardoor als het ware een equipotentiaalvlak dat door de individuele schakelingen 13 van de verschillende armaturen als aarde wordt gedeeld. De koelinrichting 20 is daartoe op een geschikte positie van een aardconnectie 25 voorzien, waarmee de armatuur aan de aanwezige elektrische gebouwinstallatie kan worden verbonden. Voor de elektrisch geleidende vloeistof is in dit voorbeeld uitgegaan van een kopersulfaat oplossing in water, maar daarvoor in de plaats kunnen ook andere vloeistoffen met een

-8- voldoende geleidbaarheid en warmte voerende vermogen worden toegepast. Bijvoorkeur wordt voor de elektrisch geleidende koelvloeistof, zoals ook in dit voorbeeld, een zoutoplossing toegepast die voorziet in een groot aantal vrije elektronen in de vorm van veel vrije ionen en/of meervalente ionen.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.

Claims (12)

-9- Conclusies:

1. Verlichtingsarmatuur omvattende een behuizing met althans een aansluiting voor een lichtbron en met een elektronische besturingsschakeling die in staat en ingericht is om de lichtbron aan te sturen en te voeden, waarbij de besturingsschakeling gedurende bedrijf een referentiepotentiaal aanneemt ten opzichte van een referentiepunt, in het bijzonder aarde, en waarbij de behuizing voor warmte uitwisselend contact is verbonden met een koelinrichting die ten minste één kanaal omvat voor het voeren van een warmte voerend medium, met het kenmerk dat het warmte voerend medium een elektrisch geleidende koelvloeistof omvat en dat de elektrisch geleidende koelvloeistof gedurende bedrijf elektrisch met het referentiepunt is gekoppeld.

2. Lichtarmatuur volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het ten minste ene kanaal door een elektrische geleidende kanaalwand wordt begrenst die tijdens bedrijf met de elektrisch geleidende koelvloeistof in contact treedt, en dat de kanaalwand elektrisch met het referentiepunt is gekoppeld.

3, Lichtarmatuur volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de koelinrichting een monolithisch koellichaam omvat waarin het ten minste ene kanaal zicht uitstrekt, in het bijzonder een extrusielichaam, meer in het bijzonder een geëxtrudeerd metaallichaam, bij voorkeur van aluminium.

4, Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de behuizing door een metaalprofiel wordt gevormd, in het bijzonder een geëxtrudeerd metaalprofiel, bij voorkeur van aluminium.

5. Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat althans de aansluiting voor de lichtbron en de elektronische besturingsschakeling zijn opgenomen in een behuizing die losneembaar is gekoppeld met de koelinrichting en daarmee in warmte-uitwisselend contact is.

6. Lichtarmatuur volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de behuizing van het armatuur een snapverbinding met de koelinrichting onderhoudt.

-10-

7. Lichtarmatuur volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de behuizing door tussenkomst van een samendrukbaar warmtegeleidend contactlichaam met de koelinrichting is verbonden.

8. Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de koelinrichting en de elektrisch geleidende koelvloeistof worden gedeeld met ten minste een soortgelijk verder lichtarmatuur.

9, Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de elektrisch geleidende koelvloeistof wordt gedeeld met ten minste een soortgelijk verder lichtarmatuur dat is gekoppeld met een afzonderlijk koellichaam.

10. Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat voor de elektrisch geleidende koelvloeistof ...... is toegepast.

11. Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de lichtbron ten minste één licht emitterende diode (LED) omvat, in het bijzonder een stelsel van al of niet identieke licht emitterende diodes {LEDs}.

12. Lichtarmatuur volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de elektronische besturingsschakeling een bus-interface omvat voor digitale gegevens uitwisseling met een digitale besturingsbus, in het bijzonder op basis van het DAL!-protocol (Digital Adressable Lighting Interface}, het DMX (digital multiplex} protocol of het Modbus protocol.