NO158389B - Anordning for styring av belysningsarmatur. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omfatter en anordning av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1, for styring av lyskilder, særlig i innendørs lysanlegg.

Ved en slik styringsenhet søkes oppnådd at den enkelte lyskilde eller grupper av lyskilder dempes eller kobles ut når det nødvendige belysningsnivået i vedkommende del av rommet opprettholdes av en tilstrekkelig tilgang på dagslys/sollys. Dette vil ha en gunstig virkning for inneklimaet, særlig i perioder med høy utetemperatur. Avslåtte lyskilder kan bety en direkte innsparing av energiutgifter, og kan i mange tilfeller redusere vedlikeholdskostnadene.

For å oppnå dette er det tidligere kjent å benytte lokale eller sentrale styringsenheter som kobler ut og inn, eventuelt demper (dimmer), lyskilder eller grupper av lyskilder ut fra fotocellemåling av belysningsstyrken på et referansested, og/eller ved hjelp av urbryter. (Det er beskrevet i Elektro - Elektro-teknisk Tidsskrift 91, nr. 7, s. 12-15, 11.april 1978,. Lampetten nr. 3, 1977, samt brosjyremateriell fra Notika A/S, DK-9400 Nørresundby, vedr. produktet LUXSTAT (varemerke)).

Det finnes også manuelle fjernbetjeningsenheter basert på overføring av styresignaler via IR-stråling for lokal inn- og utkobling eller dempning (dimming) av lyskilder eller grupper av lyskilder (En slik anordning er beskrevet i Siemens Elektrodienst 26 (1984) Heft 3, s.23). Slike enheter finnes også i kombinasjon med de automatiske styresystemene som er nevnt ovenfor, f.eks. Philips Technical Information "Light": "Integrated Function System".

De hittil kjente automatiske styringssystemene benytter en enkelt detektor (fotocelle) for å registrere på et valgt referansested, enten summen av bidragene fra dagslys/sollys og den kunstige belysningen i rommet, eller belysningsstyrken utenfor bygningen.

Fra GB-patentskrift 2.123.751 er det kjent et styresystem for styring av alle lyskildene i et lokale under ett. Lysdetektoren fanger inn lys fra stor innfallsvinkel. Et liknende styringssystem er beskrevet i US-patentskrift 4.236.101.

I alle rom med dagslystilgang varierer belysningsstyrken for dagslyset alene sterkt fra sted til sted, og dessuten over tid på grunn av endringer i solens posisjon kombinert med rommets arkitektoniske utforming. Behovet for kunstig tilleggsbelysning vil variere fra sted til sted, og over tid i rommet. Det er således et vesentlig problem å finne et referansested for detektoren som kan sies å være representativt for rommet som helhet.

Det er ytterligere et problem at behovet for belysningsstyrke kan variere fra den ene arbeidsplassen til den andre.

Det er også en ulempe at de eksisterende tekniske løsningene for automatisk styring krever ekstra installasjoner av styresignalledere eller egne effektkurser for lysinstallasjonene. Dette medfører ekstra installasjons kostnader ved nye anlegg, og kostbare tilleggsinstallasjoner ved anvendelse av eksisterende anlegg.

Oppfinnelsen har til hovedformål å skape et styringssystem som i større utstrekning enn tidligere tar konsekvensen av at dagslystilgangen varierer fra sted til sted og over tid i lokalet, slik at belysningsstyrkebehovet på den enkelte arbeidsplassen opprettholdes i størst mulig grad av innfallende dagslys/sollys alene. Det ønskes individuell automatisk styring av de enkelte lyskildene på en slik måte at styringen av den enkelte lyskilde ikke innvirker på den tilsvarende styringen av andre lyskilder i rommet, slik at ustabilitet opptrer. Den enkelte lyskilders styringsenhet må kunne kalibreres individuelt i h.h. til det belysningsnivå som er hensiktsmessig for vedkommende del av rommet.

Dette kan oppnås ved å utforme anordningen i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. hhv.2.

Oppfinnelsen muliggjør lokal styring av lyskildene i nye eller eksisterende anlegg uten ekstra kostnader forbundet med innføring av styringssignalledere eller separate effektkurser for lysinstallasjonene.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen vil gå fram av underkravene 3-6.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et eksempel på de geometriske forhold ved en takmontert lysarmatur,

fig. 2 viser skjematisk kurver for de forskjellige komponenter av lysfluxen, som kan måles i arbeidsområdet i fig. 1,

fig. 3 viser skjematisk den elektriske kretsen for en armatur med et lysrør, som er forsynt med en anordning i samsvar med oppfinnelsen, mens

fig. 4 viser skjematisk de optiske og elektroniske komponentene ved en utførelsesform av oppfinnelsen.

I fig. 1 er det vist en armatur 11 med et lysrør plassert under et tak 12 for å belyse et arbeidsbord 13.

Armaturen 11 er forsynt med en anordning 14 utformet i samsvar med oppfinnelsen for å styre på- og avkoblingen. Detaljene ved denne anordningen vil bli beskrevet nærmere nedenfor. Her skal bare beskrives dens optiske system 15 med en detektor 16, som fanger inn lys fra arbeidsplassen. Detektoren 16 er plassert i en rørformet avblending 17 som dessuten er dekket med et optisk filter 18. Avblendingen 17 avgrenser en åpningsvinkel på lys som faller inn på detektoren 16.

Fig. 2 viser kurver for belysningsstyrkens variasjon på målestedet, avhengig av tida. En fast dagslys-/sollyskomponent Ep stammer fra et ikke vist vindu opptil arbeidsplassen i fig. 1. I tillegg kommer belysningsstyrken som skyldes det elektriske lyset, E . Denne vil variere med det elektriske signalet, altså med den dobbelte frekvens av lysnettfrekvensen, d.v.s. 100 Hz, mellom verdiene EAmax °<9>E„ .. Det vil altså eksistere en viss belysningsstyrke også

Amin

når det elektriske signalet er null, p.g.a. tregheten i lyssystemet ved lysrør.

Det vil nedenfor bli beskrevet nærmere hvordan anordningen ifølge oppfinnelsen reagerer på sammensatte lyssignaler som faller inn på detektoren 16.

I fig. 3 er det for det første illustrert de elektriske komponentene til en lysrørarmatur 11. Hovedelementet her er et lysrør 20 med en starter 21, en reaktor 22 og en fasekondensator 23. Disse komponentene er på i og for seg kjent måte koblet sammen og til ei inngangsklemme 24.

Anordningen ifølge oppfinnelsen som er betegnet generelt med henvisningstall 14 omfatter en elektrisk del 25 som er seriekoblet mellom nettet og lysrørarmaturen 11, og en optisk del 15 med detektoren 16.

I fig. 4 er det vist et utførelseseksempel på en lysenhet 25 for av-på-kobling. Den omfatter en elektronisk bryter 27 som er koblet i serie mellom en nettinggang og lysrørarmaturen 11. Den elektroniske bryteren 27 styres av og på gjennom signal fra en komparatorkrets 28. I denne sammenliknes et inngangssignal fra detektoren 16 over en krets 29, som skal beskrives nærmere nedenfor med et referansesignal som styres med et potensiometer 30. Den elektroniske kretsen 29 omfatter et elektronisk filter, en tidsforsinkelse og en forsterker. Funksjonen til disse delene vil bli beskrevet nærmere nedenfor, idet kretsen forutsettes oppbygget på prinsippielt kjent måte av tilgjengelige komponenter.

I fig. 4 er det også vist nærmere utformingen

av en teleskopisk, rørformet avblending 17, som er festet til et hus 31 utenfor detektoren 16. I eksempelet er det optiske filteret 18 montert over den indre åpningen i avblendingen 17.

Huset 31 kan brukes for montering på allerede eksisterende armaturer, for uavhengig montering eller for innbygging.

For å oppnå formålet med oppfinnelsen er det nødvendig at målingen av lyset og behandlingen av det signal som registreres skjer på en eller flere av følgende måter: 1. Det optiske filteret 18 utformes for å transmittere lys i en del av spekteret der forholdet mellom det optiske egensignalet og det optiske hovedsignalet, nemlig skapt av fremmed lys, er et minimum. Dette vil i ett eksempel kunne bety at det brukes et filter som slipper gjennom lys nær opptil det infrarøde området. 2. Detektoren 16 har et lysfølsomt element med høy spektral følsomhet i det området som er nevnt ovenfor. Dette bidrar også til at det først og fremst måles fremmed lysinnfall i måleområdet. 3. Den elektroniske kretsen 29 inneholder komponenter som beregner hovedsignalet, altså komponenten av fremmed lys, E^på grunnlag av den registrerte variasjonen av belysningsstyrken i løpet av vekselstrømsperioden slik det er vist i fig. 2.

Ifølge oppfinnelsen er det mulig med en styringsenhet å . sikre en riktig belysningsstyrke i armaturens belysningsområde ved en individuell kalibrering. Dette innebærer at bare det antall armaturer som er nødvendig for å opprettholde denne riktige belysningsstyrken er i drift til enhver tid.

Det skal nå gis en mer detaljert beskrivelse av signalbehandlingen i styringskretsen 29.

Det elektriske signalet fra detektoren inneholder en tilnærmet konstant andel som kan relateres til dagslys/ sollys-komponenten E^i belysningsstyrken på målestedet, og en andel som kan relateres til belysningsstyrken Eft som skyldes elektriske lyskilder. Dette er illustrert i fig. 2.

Det elektriske signalet forsterkes. Under antagelse av en karakteristisk verdi for forholdet E,.. /E* kan andelen

Amin Amax

E, filtreres bort, og den resterende delen av E.. gjøres

A y Amin yj

minst mulig, i prinsippet fjernes helt. Slik at det endelige elektriske signalet inneholder informasjon bare om komponenten ED og en eventuell rest av E^. Dette viderebehandles i komparatoren.

Forsterkerkretsens tidsforsinkelse hindrer at tilfeldige variasjoner av kort varighet i belysningsstyrken på målestedet fører til på- eller avslag av armaturen.

Det endelige elektriske signalet blir i komparatorkretsen sammenliknet med manuelt innstillbare nivåer for belysningsstyrke og hysterese. Nivået for hysteresen innstilles med et potensiometer 32. Hysteresen virker slik at nivået for belysningsstyrken som fører til avslag av armaturen ligger høyere enn det tilsvarende som fører til påslag. Derved unngås at det oppstår gjensidig påvirkning og ustabilitet for den enkelte armatur og armaturene i mellom. Signalet fra komparatorkretsen 28 aktiverer så den elektroniske bryteren 27 ut eller inn.

Oppfinnelsen kan modifiseres på forskjellige måter i forhold til eksempelet. Den elektroniske bryteren 27 kan erstattes med en krets som kan styre lysarmaturen trinnløst eller i trinn, f.eks. en fasestyrt triac. På denne måten kan det foretas en enda mer nøyaktig tilpasning av belysningsstyrken.

Oppfinnelsen vil i utgangspunktet være egnet for bruk ved individuelle belysningsarmaturer. I prinsipp kan den imidlertid utnyttes også for grupper på to eller flere armaturer som styres under ett. I dette tilfellet vil anordningen få en sentral plassering i det samlete lysfelt fra armaturene. F.eks. kan ei rekke armaturer langs en vindusvegg styres for seg, og armaturer som er plassert lenger inn i rommet styres for seg.

Styringssystemet ifølge oppfinnelsen kan også kombineres med et system for inn- og utkobling ved hjelp av en IRT-sender, som tilsvarer det som er beskrevet under omtalen av kjent teknikk foran.

Claims (6)

1. Anordning for styring av effekter til belysningsarmaturer i et lokale med flere slike armaturer og med varierende dagslystilgang, hvor det brukes en lysdetektor med tilknyttet styrekrets som særlig registrerer dagslysets bidrag til lysnivået i lokalet, og som styrer effekten som tilføres belysningsarmaturene, for å redusere energiforbruket når dagslys er tilgjengelig,karakterisert vedat hver enkelt belysningsarmatur som skal styres er tilknyttet en egen lysdetektor (16) med tilhørende styrekrets (29), at hver lysdetektor er forsynt med en varierbar avblending (17) som avgrenser et begrenset referanseområde innenfor denne armaturens betjeningsområde og at lysdetektoren omfatter optiske midler for å bevirke at den i hovedsak registrerer lysinnfall i den del av spekteret der forholdet mellom det optiske egensignalet, forårsaket av armaturens eget lys, og det optiske hovedsignalet, forårsaket av dagslys og eventuelle andre lyskilder er et minimum.

2. Anordning for styring av effekten til belysningsarmaturer i et lokale med flere slike armaturer og med varierende dagslystilgang, hvor det brukes en lysdetektor med tilknyttet styrekrets som særlig registrerer dagslysets bidrag yil lysnivået i lokalet, og som styrer effekten som tilføres belysningsarmaturene, for å redusere energiforbruket når dagslys er tilgjengelig,karakterisert vedat hver enkelt belysningsarmatur som skal styres er tilknyttet en egen lysdetektor (16) med tilhørende styrekrets (29), at hver lysdetektor er forsynt med en varierbar avblending (17) som avgrenser et begrenset referanseområde innenfor denne armaturens betjeningsområde, og at den elektroniske styrekretsen er innrettet til å beregne et hovedsignal som tilsvarer det optiske hovedsignalet på grunnlag av den registrerte variasjonen av belysningsstyrken i løpet av en vekselstrømsperiode og bruke dette hovedsignalet som grunnlag for styring av effekten til armaturen.

3. Anordning i samsvar med patentkrav 1 eller 2, karkterisert ved at avblendingen (17) er utformet for å avgrense et referanseområde som utgjør en brøkdel av belysningsarmaturens betjeningsområde.

4. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-3,karakterisert vedat avblendingen (17) er utformet som et teleskopisk rør.

5. Anordning i samsvar med et av patentkravene 1-4,karakterisert vedat styrekretsen (29) er anbragt i eller i umiddelbar tilknytning til belysningsarmaturen.

6. Anordning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat lysdetektoren (16) har et lysfølsomt element med høy spektral følsomhet i det området der forholdet mellom det optiske egensignalet og det optiske hovedsignalet er et minimum.