FI122954B - LED-putkilamppu ja valaisinjärjestely - Google Patents

Description

LED-putkilamppu ja valaisinjärjestely

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy lamppuihin ja erityisesti LED-putkilamppuihin, joissa on yksi tai useampi LED valonlähteenä ja joilla voidaan korvata loisteputki.

5 Loistelamppuja käytetään laajasti erilaisissa kohteissa, kuten ko deissa, toimistoissa, teollisuudessa. Loistelamput ovat pitkäikäisempiä, taloudellisempia ja tehokkaampia kuin hehkulamput, joissa suurin osa sähkötehosta muuttuu valon sijasta lämmöksi. Perinteisessä loistelampussa runkona toimii suora putki, jonka pituus on 15-60 -kertainen putken halkaisijaan verrattuna. 10 Putki voi myös olla taivutettu, jolloin putki voi olla muodoltaan lähes millainen tahansa. Loisteputket ovat pienipaineisia elohopeapurkauslamppuja, joissa putken sisäpinta on päällystetty fluoresoivalla materiaalilla. Loisteputken rakenne on hyvin yksinkertainen ja sitä on havainnollistettu kuviossa 1 A. Lamppu koostuu ilmatiiviistä lasiputkesta 4, jonka sisällä on pieni määrä elohopeaa, ja-15 lokaasutäytös, fluorisoiva pinnoite (loisteaine), kuten fosfori, sekä elektrodit 2 ja 3. Loisteputken kummassakin päässä on kansi 5 tai 6, jossa on kaksi symmetrisesti sijoitettua kosketinpiikkiä 7 ja 8 tai 9 ja 10, joihin elektrodi 2 tai 3 on kytketty. Loisteputken sähkönsyöttö suoritetaan näiden kosketinpiikkien 7 ja 8, 9 ja 10 kautta. Lampun ollessa toiminnassa elektrodien 2 ja 3 lämpötilan on ol-20 tava riittävän suuri, jotta niistä irtoaa elektroneja. Loistelamppu ei normaalilla käyttöjännitteellä syty ilman esihehkutusta. Loisteputkille (EN 60081) on tyypillistä, että niiden katodit ovat lämmitetty erilisillä hehkupiireillä tai järjestelyillä. Toisaalta syttymisen jälkeen on rajoitettava putken läpi kulkevaa purkausvirtaa, jotta putki ei tuhoudu. Tämän vuoksi kaikki loisteputket tarvitsevat jonkinlaisen 25 liitäntälaitteen. Perinteisesti liitäntälaite on ollut kuristin-sytytin-yhdistelmä, jota

C\J

^ on havainnollistettu kuviossa 1B. Kun valaisimelle kytketään verkkojännite ^ (esim. 230 VAC), resistanssi putken läpi on hyvin suuri ja sähkövirta kulkee ku- 9 ristimen L, elektrodin 3, suljetun sytyttimen 11 ja elektrodin 2 kautta. Kun säh- S kövirta kulkee elektrodien 2 ja 3 läpi, se lämmittää elektrodeja, jolloin niistä ir- | 30 toaa elektrodeja, jotka ionisoivat putken sisällä olevan kaasun. Ionisoitunut ^ kaasu muodostaa virtatien putken läpi. Kuristimen L (ballast) läpi kulkeva virta o muodostaa siihen magneettikentän. Kun sytytin 11 hetken kuluttua avautuu, il kuristimen L magneettikenttä muodostaa elektrodien 2 ja 3 välille korkean jän- o ^ niiteen, joka sytyttää lampun.

35 Nykyisin käytetään myös elektronisia liitäntälaitteita (kuristimia).

Elektroninen liitäntälaite hoitaa myös lampun sytytyksen, joten erillistä sytytintä 2 ei tarvita. Hehkujärjestely on hoidettu esimerkiksi joko erillisillä hehkukäämeillä tai sytytyskondensaattorilla. Tätä on havainnollistettu kuviossa 1C. Verkkojän-nitteeseen (esim. 230 VAC) kytketty elektroninen liitäntälaite 12 kanavoi jatkuvasti sähkövirran kummankin elektrodin 2 ja 3 läpi. Nämä sähkövirrat ovat kon-5 figuroidut niin, että elektrodien 2 ja 3 välille muodostuu jännite-ero. Kun verkko-jännite kytketään liitäntälaitteelle 12, elektrodien läpi kulkeva sähkövirta lämmittää ne nopeasti ja irtoavat elektronit ionisoivat putkessa olevan kaasun. Kun kaasu on ionisoitunut, elektrodien välinen jännite-ero sytyttää kaasupurkauksen. Loistevalokäytöissä myös valon himmennyssäätö voidaan hoitaa elektro-10 nisen liitäntälaitteen 12 ohjauksella. Liitäntälaite voi olla rakennettu siten, että se alentaa loisteputkelle menevää virtaa, jolloin loisteputken tuottama valo-määrä alenee. Samalla tyypillisesti joudutaan nostamaan loisteputken elektrodien 2 ja 3 hehkupiirien jännitteitä, ettei elektrodien lämpötila alene aiheuttaen aktiiviaineen irtoamista katodilta. Joissain erikoiskäytöissä halutaan vain va-15 lonsäätö muutamassa portaassa. Loisteputken himmennysratkaisuissa elektronista liitäntälaitetta voidaan ohjata esimerkiksi lineaarisella tai portaallisella jänniteviestillä erillisen ohjauspiirin kautta. Yleisesti käytössä olevat ohjaustavat on määritelty eurooppalaisessa liitäntälaitestandardissa EN 60929. Yleisimmin Suomessa käytetään analogista 1 - 10 V jänniteohjausta sekä nyt jo 20 vahvasti asemansa vakiinnuttanutta digitaalista DALI-protokollan (Digital Addressable Lighting Interface) mukaista ohjaussignaalia. Vielä eräs esimerkki ohjausväylä standardista on LON (Local Operating Network). Ohjaustavasta riippumatta ohjaaminen tarkoittaa käytännössä sitä, että loisteputkivalaisimen elektroniselle liitäntälaitteelle annetaan ohjausviesti halutun toiminnan aikaan-25 saamiseksi, ja itse valotason säätö tapahtuu liitäntälaitteessa itsessään.

Loisteputkia pyritään korvaamaan samanpituisilla ja arvoisilla 5 LED-putkilampuilla. Näissä fysikaaliset mitat ovat samat kuin suorilla loiste en ^ putkilla (esim. T8, jonka halkaisija on 26 mm ja pituus esim. 60 tai 120 cm), ° jolloin LED-putki voitaisiin vaihtaa suoraan loisteputken tilalle olemassa ole- ° 30 vaan loisteputkivalaisimeen. Esimerkkejä tällaisista LED-putkilampuista on | esitetty julkaisuissa EP1852648, US2007/0183156, US2010/0002439 ja oo W02009/131340. Päämääränä on saada pitkä valonlähteen elinikä sekä pa- σ> g rempi valotehokkuus (valomäärä/sähköenergia). Käytännössä LED-putki pyri- ^ tään vaan vaihtamaan loisteputken tilalle valaisimen rakenteita muuttamatta.

^ 35 Jotkut LED-putket toimivat suoraan loisteputken kuristimen kanssa, jolloin ai- 3 noastaan sytytin tulee poistaa käytöstä. Tällöin LED-putken vaihtotyö voi tapahtua helposti ja ilman ammattimiehen apua.

LED-putki voidaan siis rakentaa sellaiseksi, että sillä voidaan suoraan korvata samanpituinen loisteputki. On myös toivottavaa voida ohjata LED-5 putkea samalla himmennysviestillä (esim. DALI, LON, jne.) kuin loistevalai-simiakin. Käytännössä säätöinformaation tuominen LED-putkelle on ongelmallista, koska loisteputken tapaan siinä on molemmissa päissä kaksi kiinnitys-liitäntäpiikkiä. Niiden kautta niin loisteputkelle kuin LED-putkellekin tuodaan käyttöjännite. Koska LED-putken rakenne ja liitinpiikkien toiminta täytyy olla 10 loisteputkea vastaava, on säätöviestin tuominen LED-putkelle vaikeaa. Tämän vuoksi LED-putken himmennys on hoidettu alentamalla sen syöttövirtaa erillisessä, LED-putken ulkopuolisessa elektronisessa virransyöttöyksikössä.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää LED-putkilamppu, jonka va-15 lon kirkkaus tai väri on säädettävissä ilman erillistä virransyöttöyksikköä ja on kuitenkin täysin loisteputken korvaava. Keksinnön tavoite saavutetaan putki-lampulla ja järjestelyllä, jotka on määritelty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

20 Keksinnön eräs piirre on LED-putkilamppu, joka käsittää oleellisesti loisteputken muotoisen ja kokoisen valoa läpäisevän tai fluoresoivan putken, jonka sisälle on asennettu yksi tai useita LED-komponentteja ja virranohjaus-yksikkö ja jonka kummassakin päässä on kosketinpiikkipari LED-putkilampun liittämiseksi mekaanisesti ja sähköisesti loisteputkivalaisimen putkenkannatti-25 miin. LED-putkilamppu käsittää jännitetasontunnistinpiirin, joka on järjestetty

(M

5 tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiikkiparin ^ jännitteiden tasoeron ja määrittämään siitä kirkkauden ja/tai värin säätöinfor- 9 maation LED-komponenttien virranohjausyksikölle.

o Erään suoritusmuodon mukaisesti jännitetasontunnistinpiiri on jär- | 30 jestetty tunnistamaan automaattisesti kosketinpiikkiparin jännitteiden tasoeron qq putken molemmissa päissä ja määrittämään niistä suuremmasta säätöinfor- o maation virranohjausyksikölle.

^ Erään suoritusmuodon mukaisesti jännitetasontunnistinpiiri on jär- ^ jestetty tunnistamaan automaattisesti kosketinpiikkiparin jännitteiden tasoeron 35 putken molemmissa päissä ja määrittämään näistä tasoeroista säätöinformaation virranohjausyksikölle.

4

Erään suoritusmuodon mukaisesti putken molempia päitä varten on oma jännitetasontunnistinpiiri.

Erään suoritusmuodon mukaisesti putken molempia päitä varten on oma jännitetasontunnistinpiiri ja kummankin jännitetasontunnistinpiirin ulostulo 5 on kytketty vastaavan erotusdiodin kautta yhteiseen ohjaussisääntuloon vir-ranohjausyksikössä.

Erään suoritusmuodon mukaisesti syöttöjännite ja säätöjännite vastaanotetaan putken saman pään kosketinpiikkiparin eri kosketinpiikkeihin, jolloin jännitetasontunnistinpiiri muodostaa syöttöjännitteestä referenssijännit-10 teen, johon säätöjännitettä verrataan.

Erään suoritusmuodon mukaisesti virranohjausyksikkö on vasteelli-nen mainitulle säätöinformaatiolle LED-komponenteille syötetyn virran säätämiseksi.

Erään suoritusmuodon mukaisesti virranohjausyksikkö on järjestetty 15 pulssinleveysmoduloimaan LED-komponenteille syötettyä virtaa mainitun sää-töinformaation mukaan.

Erään suoritusmuodon mukaisesti putken molempia päitä varten on identtinen kytkentäjärjestely putken vapaan asennustavan aikaansaamiseksi.

Erään suoritusmuodon mukaisesti putken molempia päitä varten on 20 oma tasasuuntaussilta, jonka ac-puoli on kytketty vastaavan pään kosketin-piikkipariin ja jonka dc-puoli on kytketty virranohjausyksikön dc-sisääntuloon.

Erään suoritusmuodon mukaisesti ainakin osa LED-komponenteista on RGB-ledejä.

Erään suoritusmuodon mukaisesti jännitetasontunnistinpiiri on jär-25 jestetty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiik-kiparin jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty DC-ohjausviesti. o Erään suoritusmuodon mukaisesti jännitetasontunnistinpiiri on jär- £ jestetty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiik- ^ kiparin jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty PWM-ohjausviesti.

° 30 Erään suoritusmuodon mukaisesti jännitetasontunnistinpiiri on jär-

X

£ jestetty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiik- oo kiparin jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty digitaalinen esimerkiksi g sarjamuotoinen ohjausviesti.

5 Keksinnön eräs piirre on valaisinjärjestely, joka käsittää loisteputkel- w 35 le tarkoitetun valaisimen, johon on asennettu keksinnön jonkin suoritusmuodon mukainen LED-putkilamppu.

5

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1A esittää yksinkertaistetun esimerkin loisteputken mekaani-5 sesta rakenteesta;

Kuvio 1B esittää esimerkin loisteputken sähköisestä kytkennästä, kun liitäntälaite on toteutettu kuristin-sytytin-yhdistelmällä;

Kuvio 1C esittää esimerkin loisteputken sähköisestä kytkennästä, kun käytetään elektronista liitäntälaitetta; 10 Kuvio 2 esittää yksinkertaistetun esimerkin loisteputkivalaisimen ra kenteesta;

Kuvio 3 esittää yksinkertaistetun esimerkin LED-putkilampun mekaanisesta rakenteestapa

Kuvio 4 esittää kaavamaisesti keksinnön erään esimerkkisuoritus-15 muodon mukaisen LED-putkilampun.

Keksinnön esimerkkisuoritusmuotojen selostus

Keksinnön sovellusalue käsittää kaikki lamput, erityisesti putkilam-put, joissa on yksi tai useampi LED valonlähteenä ja joilla voidaan korvata loisteputkilamppu tai vastaava.

20 Kuviossa 2 on esitetty esimerkkinä yksinkertaistettu havainnekuva eräästä loisteputkivalaisimesta 20, joka käsittää rungon 24, jonka sisään on sijoitettu tarvittavat sähköiset rakenteet, kuten kuristin/liitäntälaite 12 ja sytytin 11, jota yleensä tarvitaan vain kuristimen yhteydessä. Valaisimen päissä ovat putkenkannattimet 21 ja 22, joissa oleviin kosketin kantoihin 23 putken 25 päi-25 den 26 ja 27 kosketinpiikit työnnetään mekaanisen ja sähköisen kytkennän ai-5 kaansaamiseksi.

(M

^ Kuviossa 3 on havainnollistettu yksinkertaistettuna esimerkkinä ° erästä mahdollista LED-putkilampun rakennetta. Lamppu 31 koostuu suorasta ° (tai taivutetusta) putkesta 30, joka on sopivaa valoa läpäisevää materiaalia, ku- | 30 ten lasi tai muovi, tai mahdollisesti fluoresoivaa materiaalia. Putken 30 ei tar- oo vitse olla ilmatiivis. Päinvastoin siinä saa olla aukkoja, reikiä ja/tai rakoja ilman- 05 g kierron ja jäähdytyksen aikaansaamiseksi. Putki 30 voi muodostua myös me- ^ tallirungosta (esim. jäähdytyslevy) jolloin LED-komponentit (Light Emitting Dio- ^ de) ovat avoimena tai peitetty läpinäkyvällä suojalla, diffucerilla, kuten esimer- 35 kiksi läpinäkyvällä muovisuojalla tai vastaavalla.

6

Putken 30 sisällä on painopiirilevy 32 tai muu vastaava rakenne, johon LED-komponentit (Light Emitting Diode) ja niiden tarvitsemat elektroniset virransyöttökomponentit 33 on asennettu. Näiden komponenttien 33 tarkoitus on muuttaa syöttöverkon vaihtojännite (esim. 230 VAC) tasajännitteeksi ja va-5 kioida LEDien tarvitsema tasavirta.

Putken 30 kumpikin pää on suljettu kannella 35 tai 36, jossa on kaksi symmetrisesti sijoitettua kosketinpiikkiä 37 ja 38 tai 39 ja 40. Sähkönsyöttö piirilevyllä 32 oleville virransyöttökomponenteille 33 sähkönsyöttö suoritetaan näiden kosketinpiikkien 37 ja 38, 39 ja 40 kautta. On huomattava, että LED-10 putkilampun sisäinen rakenne ja sähköinen toteutus eivät ole keksinnön kannalta merkityksellisiä vaan keksinnön suoritusmuotojen mukaista himmennin-ratkaisua voidaan soveltaa erityyppisten toteutusten yhteydessä. Esimerkkejä muista LED-putkilamppuratkaisuista, joissa keksinnön suoritusmuotoja voidaan soveltaa, ovat samanaikaisesti haettavien suomalaisten patenttihakemusten 15 20105279, 20105447 ja 20105448 esittämät, parannetun sähköturvallisuuden tarjoavat LED-putkilamppuratkaisut. LED-putkilampun mekaaniset mitat, ainakin pituus ja kosketinpiikkien määrä, sijainti ja mitat, ovat edullisesti oleellisesti samat kuin loisteputkella, joka on tarkoitus korvata, niin että LED-putki voidaan vaihtaa suoraan loisteputken tilalle olemassa olevaan loisteputkivalaisimeen. 20 LED-putkilamppu 31 voi mitoiltaan olla yhteensopiva esim. T8-putkilampun kanssa, jonka halkaisija on noin 26 mm ja pituus esimerkiksi 60 tai 120 cm.

Kuten yllä selitettiin, esimerkiksi kuviossa 3 esitetty LED-putkilamp-pu 31 voidaan asentaa esimerkiksi kuvion 2 valaisimeen 20 kummin päin tahansa tai kiertää pituusakselinsa ympäri, niin että päässä olevat vierekkäiset 25 kytkentäpiikit vaihtavat paikkaansa. Tällöin myös syöttöjännite tai -jännitteet voivat kytkeytyä kytkentäpiikkeihin eri tavoin ja erilaisilla napaisuuksilla putken 5 asennosta riippuen. Lisäksi myös mahdolliset muut jännitteet tai signaalit, ku ovi ^ ten esimerkiksi himmennyksen ohjausviesti, saatetaan vastaanottaa eri koske- ° tinpiikkien 37, 38, 39 ja 40 kautta putken asennosta riippuen. Tämän vuoksi ° 30 LED-putkinlampun oikean toiminnan varmistaminen on ongelmallista, jos LED- | putkilampun halutaan olevan sekä rakenteeltaan kuin liitännöiltään täysin vaih- oo tokelpoinen loisteputken kanssa.

CD

g Kuviossa 4 on esitetty kaavamaisesti keksinnön erään esimerkki- ς suoritusmuodon mukainen LED-valoputki 41, joka on sekä rakenteeltaan kuin ™ 35 liitännöiltään oleellisesti vaihtokelpoinen loisteputken kanssa. LED-putkilamppu 41 voi olla mekaaniselta ja sähköiseltä rakenteeltaan esimerkiksi kuvion 3 put- 7 kilampun 31 mukainen, paitsi että LED-putkilamppu 41 on lisäksi varustettu keksinnön erään suoritusmuodon mukaisella piirijärjestelyllä, jonka ansiosta LED-valoputki toimii kaikissa asennoissa, joissa se voidaan asentaa loisteputkivalaisimeen. Piirijärjestelyn komponentit voivat edullisesti olla sijoitettuna 5 samalle painopiirilevylle 32 tai vastaavalle rakenteelle kuin LEDit ja muut vir-ransyöttökomponentit 33. LED-putken 41 liittimet tai kytkentäpiikit 37, 38, 39 ja 40, joilla putki kiinnitetään pitimiinsä 21 ja 22 valaisimessa 20, on sijoitettu putken 41 molempiin päihin pareittain (37/38 sekä 39/40). Käyttöjännite voidaan syöttää loisteputken tavoin joko putken 41 eri päistä tai putken yhdestä päästä 10 yhteen kytkentäpiikkipariin. Kuvion 4 esimerkissä LED-putkeen syötetään positiivinen käyttöjännite (L, Line) LED-putken yhdestä päästäjä negatiivinen käyttöjännite (N, Neutral) toisesta päästä. On huomattava, että keksinnön suoritusmuotojen mukaiselle LED-putkelle syötettävä käyttöjännite voi olla tasajännite tai vaihtojännite 15 Keksinnön esimerkkisuoritusmuotojen mukaisissa piirijärjestelyissä on LED-putken 41 molempia päitä varten oma tasasuuntausilta D1 ja D2. Dio-disilloilla D1 ja D2 tehdään LED-putken riippumattomaksi käyttöjännitteen napaisuudesta (N,L) siten, että positiivinen (L) ja negatiivinen (N) käyttöjännite (tai vaihtojännite) voidaan syöttää LED-putkeen mistä tahansa yksittäisestä 20 kytkentäpiikistä 37-40, ts kaikki pinnit ovat jännitesyötön kannalta tasa-arvoisia. Näin varmistetaan että LED-putken 41 asennuksessa ei tarvitse kiinnittää huomiota kuinka päin putki 41 asennetaan kiinnikkeisiinsä 35 ja 36 tai miten LED-putkea 41 kierretään kiinnikkeissään. LED-putki 41 voidaan asentaa kuinka päin tahansa ja tasasuuntausiltojen D1 ja D2 diodit hoitavat auto-25 maattisesti tasavirtapiiriin DC-BUS oikean napaisuuden, niin että putki saa jo-kaisessa asennossaan oikean toimintajännitteen. o Kuvion 4 esimerkkiin viitaten tasasuuntaussilta D1 käsittää neljä sil-

CVI

^ taan kytkettyä diodia. Tasasuuntaussillan D1 vaihtojännitepuolen (AC) navat ° (~) on kytketty kytkentäpiikkeihin 37 ja 38, tasajännitepuolen (DC) positiivinen ° 30 napa (+) on kytketty positiiviseen tasajännitelinjaan DC-BUS ja negatiivinen | napa (-) on kytketty negatiiviseen tasajännitelinjaan, kuten maa. Vastaavasti oo tasasuuntaussillan D2 vaihtojännitepuolen (AC) navat (~) on kytketty kytkentä-

CD

g piikkeihin 39 ja 40, tasajännitepuolen (DC) positiivinen napa (+) on kytketty po- ^ sitiiviseen tasajännitelinjaan DC-BUS ja negatiivinen napa (-) on kytketty nega- ^ 35 tiiviseen tasajännitelinjaan, kuten maa. Linjan DC-BUS tasajännite muodostaa LED-teholähteen 33 käyttöjännitteen. LED-putki 41 voidaan asentaa kuinka 8 päin tahansa ja tasasuuntausiltojen D1 ja D2 diodit hoitavat automaattisesti tasavirtapiiriin DC-BUS oikean napaisuuden, niin että putki saa jokaisessa asennossaan oikean toimintajännitteen. Mihin tahansa kytkentäpiikkiin 37 - 40 kytketty positiivinen syöttöjännite kytkeytyy tasasuuntaussillan vastaavan (~) ja 5 DC-BUS-linjan välisen myötäsuuntaisen diodin kautta DC-BUS-linjalle. Vastaavasti mihin tahansa kytkentäpiikkiin 37 - 40 kytketty negatiivinen syöttöjännite kytkeytyy tasasuuntaussillan vastaavan (~)ja DC-BUS-linjan välisen myötäsuuntaisen diodin kautta maahan. Syötön ollessa vaihtojännitettä, tapahtuu tasasuuntaus ja positiivisen ja negatiivisen jännitteiden valinta tasasuuntausil-10 tojen (D1, D2) diodien avulla, jolloin ollaan vastaavassa tilanteessa, kuin syöttö tapahtuisi tasajännitteellä.

Kun loisteputkivalaisimessa käytetään himmennysmahdollisuutta, niin positiivinen syöttöjännite ja himmennysohjausjännite syötetään tyypillisesti saman LED-putken saman pään eri kytkentäpiikeille. Esimerkiksi positiivinen 15 käyttöjännite saatetaan syöttää kytkentäpiikille 37 ja himmennysohjaus (tai jokin muu ohjaus) saatetaan syöttää kytkentäpiikille 38, tai päinvastoin. Vastaavasti, mikäli positiivinen käyttöjännite syötetään putken toisesta päästä, se saatetaan syöttää kytkentäpiikille 39 ja himmennysohjaus (tai jokin muu ohjaus, kuten värinsäätö) saatetaan syöttää kytkentäpiikille 40, tai päinvastoin. 20 Loisteputken 41 tulisi toimia myös kaikissa näissä eri vaihtoehtoisissa tapauksissa.

Keksinnön esimerkkisuoritusmuotojen mukaisesti LED-putkilamppu 41 voi käsittää sisään rakennetun jännitetasontunnistinpiirin, joka on järjestetty tunnistamaan automaattisesti putken 41 johonkin kytkentäpiikkiin tuleva oh-25 jausviesti ja ohjaamaan LED-teholähdettä 33 syöttämään LEDeille 32 ohjaus-viestin mukainen virtataso riippumatta siitä miten päin tai missä asennossa o putki 41 on valaisimessa Esitetyissä esimerkkisuoritusmuodoissa on putken 41

CM

^ molempia päitä varten oma jännitetasontunnistinpiiri MEAS 42 ja 43, jolloin ° putken 41 voi asentaa kantaansa molemmin päin ja näin saadaan aikaan syöt- ° 30 töjännitteen napaisuudesta (N,L) riippumaton asennussuunta. Kuten yllä todet- | tiin, positiivinen käyttöjännite ja ohjausjännite tuodaan yleensä putken samaan oo päähän kytkentäpiikkiparin eri kytkentäpiikkeihin. Jännitetasontunnistuspiirillä

CD

g 42 tai 43 voidaan muodostaa positiivisen syöttöjännitteen ja ohjausjännitteen ^ tasoeroon verrannollisen ohjaussignaalin MEAS-OUT, jolla ohjataan virran- ™ 35 syöttöä LEDeille 32.

9

Oletetaan esimerkiksi, että positiivinen käyttöjännite ja ohjausjännite syötetään putken 41 vasempaan päähän kuvion 4 esimerkissä. Tälläin jännite-tasontunnistuspiiri 42 mittaa tämän positiivisen pään kytkentäpiikkien 37 ja 38 välistä jännite-eroa ja muodostaa siitä ohjaussignaalin esim. seuraavasti: 5

Ua? Usa_Umeas

Unim OV min OV Unim min

Unim Unim ΙΤΙ3Χ 10

Kun siis positiivisen pään molemmat kytkentäpiikit saavat nimellis-jännitteen (Unim), niin tunnistinpiirin 42 ohjaussignaali ohjaa LEDit 32 täyteen kirkkauteen (Umeas=max). Kun toisen kytkentäpiikin jännite on Unim ja toisen OV, LEDit 32 ohjataan minimikirkkauteen (Umeas=min).

15 On huomattava, että keksinnön suoritusmuotoja ei ole tarkoitus ra joittaa yllä kuvatun tyyppiseen lineaariseen DC-jänniteohjausviestiin, joka vastaanotetaan putken yhteen tai useampaan kytkentäpiikkiin. Keksinnön periaatteiden mukaista tunnistusta voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisen ohjaus-viestin tunnistamiseen, jolloin viesti voi olla moduloitu tai koodattu jännittee-20 seen, esimerkiksi pulssinleveysmoduloituna (PWM) viestinä tai digitaalisena, esimerkiksi sarjamuotoisena viestinä. Tunnistuspiirin spesifinen toteutus voi luonnollisesti vaihdella ohjausviestin tyypistä riippuen.

Kuvion 4 esimerkkisuoritusmuodossa tunnistinpiiri 42 käsittää vastusten R1-R4 muodostaman sillan, jolla ilmaistaan mihin kytkentäpiikkiin ohja-25 usjännite vastaanotetaan ja mikä on ohjausjännitteen suhteellinen taso. Vas-tukset R1 ja R3 on kytketty sarjaan kytkentäpiikin 37 ja diodin D3 katodin vä-5 liin. Vastukset R2 ja R4 on kytketty sarjaan kytkentäpiikin 38 ja diodin D3 kato- C\l ^ din väliin. Diodin D3 anodi on kytketty ohjaussignaalilinjaan MEAS-OUT. Vas- ° tus R5 on kytketty diodin D3 katodin ja maan väliin. Vastussilta muodostaa po- 0 30 sitiivisesta käyttöjännitteestä, joka syötetään kytkentäpiikkiparin toiseen kyt- 1 kentäpiikkiin, referenssijännitteen, johon ohjausjännitteen tasoa verrataan. Re- oo ferenssijännite voidaan rajata pienemmäksi kuin positiivinen käyttöjännite esi- σ> g merkiksi zenerdiodeilla Z1 ja Z2. Zenerdiodi Z1 on kytketty vastusten R1 ja R3 ^ välisestä piirisolmusta maahan. Zenerdiodi Z2 on kytketty vastusten R2 ja R4 ^ 35 välisestä piirisolmusta maahan. Tunnistinpiiri 43 on identtinen tunnistinpiirin 42 kanssa käsittäen vastukset R6-R10, zenerdiodit Z3 ja Z4 sekä diodin D4. Tun- 10 nistinpiiri 43 mittaa kytkentäpiikkien 39 ja 49 välistä jännite-eroa ja muodostaa siitä ohjaussignaalin samalla tavoin kuin yllä kuvattiin tunnistinpiirin 42 yhteydessä. Ohjaussignaali kytketään ohjaussignaalilinjalle MEAS-OUT diodin D4 kautta. Diodit D3 ja D4 erottavat tunnistinpiirit 42 ja 43 toisistaan, vaikka ne on 5 kytketty samaan ohjauslinjaan. Diodit D3 ja D4 voivat toimia positiivisimman jännitteen valitsimina aikaansaaden sen, että säätö noudattaa sitä tunnistinpii-riä 42 tai 43, jossa kytkentäpiikkiparin 37/38 tai 39/40 jännite-ero on suurin, tai vaihtoehtoisesti pienin. Näin ollen voidaan valita vapaasti mihin kytkentäpiikki-pariin 37/38 tai 39/40 ohjausjännite tuodaan. Eräässä esimerkkisuoritusmuo-10 dossa kytkentäpiikkipareihin 37/38 ja 39/40 voidaan tuoda kaksi eritasoista kiinteää säätöjännitettä ja määrittää niillä kiinteitä valohimmennyksen tasoja.

Vaikka kuvion 4 yhteydessä kuvatut esimerkkisuoritusmuodot esittävät piirijärjestelyä, jossa ohjaukseen käytetään positiivista jännitettä, mutta on ymmärrettävä että kytkemällä diodit D3 ja D4 sekä zenerdiodit Z1-Z4 päin-15 vastaisesti (napaisuudeltaan toisin päin), voidaan samaa kytkentää käyttää negatiivisen jännitteen ilmaisimena. Tällöin edellä esitetyt jännitenapaisuudet ovat päinvastaiset.

Esimerkkisuoritusmuodoissa tunnistinpiirien 42 ja 43 muodostama ohjaussignaali MEAS-OUT, joka voi olla esimerkiksi putken 41 vastaanottaman 20 positiivisen syöttöjännitteen ja ohjausjännitteen erotus, ohjaa pulssileveys-modulaattoria 34. Pulssinleveysmodulaattori 34 muodostaa ohjausignaalia MEAS-OUT vastaavan pulssinleveysmoduloidun (PWM) ohjausjännitteen DRV, jolla ohjataan LED-teholähdettä tai virransyöttöpiiriä 33, joka puolestaan sovittaa DC-BUS-linjan tasajänniteen ja -virran LED-ketjulle 32 sopivaksi 25 PWM-ohjauksen mukaiseksi syöttöjännitteeksi ja -virraksi. Näin LED-ketjun syöttövirta on PWM-muotoista ja vasteellista LED-putken 41 kytkentäpiikkien o 37 - 38 tai 39 - 40 vastaanottamalle ohjausjännitteen suuruudelle. PWM-säätö c\i ^ toimii siten, että pienellä pulssisuhteella (pulssinleveydellä) LED-ketjun 32 kes- ° kimääräinen syöttövirta on pienempi, jolloin ledien kirkkaus on pieni. Vastaa- ° 30 vasti suurella pulssisuhteella ledien kirkkaus on suuri. PWM-säädön sijasta | voidaan käyttää vaihtoehtoisesti muuta säätöä, joka säätää LED-ketjun läpi oo kulkevaa virtaa ohjaussignaalin MEAS-OUT mukaan. LED-teholähde 33 voi ol- 05 g la mikä tahansa sopiva teholähde. LED-teholähde 33 voi olla esimerkiksi jänni- ^ tettä nostava (step up) tai jännitettä laskeva (step down) virtalähdöllä varustet- ™ 35 tu teholähde riippuen syöttöjännitteestä ja/tai LED-ketjun 32 pituudesta.

11 LED-ketjun 32 ledeinä voidaan käyttää tavanomaisia yksivärisiä le-dejä ja/tai RGB-ledejä. Nykyisin on saatavilla RGB-ledejä, jotka koostuvat punaisista (R), vihreistä (G) ja sinisistä (B) LED-siruista samassa led-kompo-nentissa. Vaihtoehtoisesti RGB-elementtejä voidaan koota erillisistä R (punai-5 nen), G (vihreä) ja B (sininen) ledeistä. Väritelevision tutulla RGB-sekoituksella värien suhteita muuttamalla saadaan valaisimesta haluttu värisävy. Näin on mahdollista tuottaa myös valkoista valoa. Esillä olevan keksinnön suoritusmuotojen mukaista ohjaus- ja säätöpiirijärjestelyä voidaan käyttää RGB-LED-put-ken RGB-LEDien kirkkauden ja/tai värisävyn ohjaukseen kytkentäpiikkeihin 10 syötetyllä ohjausviestillä. RGB-LEDin värinsäätö saattaa vaatia ohjaustiedon erikseen jokaiselle värille R (punainen), G (vihreä) ja B (sininen), esimerkiksi kirkkaustason kunkin värin ledeille tai LED-siruille. Tämä tieto voidaan välittää helposti digitaalisessa esimerkiksi sarjamuotoisessa ohjausviestissä LED-put-ken yhden pään kahden kytkentäpiikin kautta. Vaihtoehtoisesti tieto voidaan 15 välittää PVVM-ohjausviestissä LED-putken yhden pään kahden kytkentäpiikin kautta esimerkiksi siten, että yhden kytkentäpiikin kautta syötetään PWM-ohjausviesti yhdelle värille (esim. R), toisen kytkentäpiikin kautta toiselle värille (esim. B) ja näiden PWM-viestien vaihesiirrolla kolmannelle värille (esim. G). Vastaavasti voidaan käyttää molempien päiden kahta tai useampaa kytkentä-20 piikkiä näiden kolmen ohjaustiedon syöttämiseen.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten hengessä ja puitteissa.

25

(M

δ

(M

CD

O

δ

X

en

CL

00 O) o m δ

(M

Claims (15)

12

1. LED-putkilamppu (31,41), joka käsittää oleellisesti loisteputken muotoisen ja kokoisen valoa läpäisevän tai fluoresoivan putken (30), jonka sisälle on asennettu yksi tai useita LED-komponentteja (32) ja virranohjaus- 5 yksikkö (33, 34) ja jonka kummassakin päässä on kosketinpiikkipari (37, 38, 39, 40) LED-putkilampun liittämiseksi mekaanisesti ja sähköisesti loisteputkivalaisimen (20) putkenkannattimiin (21,22), tunnettu siitä, että LED-putki-lamppu (31, 41) käsittää jännitetasontunnistinpiirin (42, 43), joka on järjestetty tunnistamaan automaattisesti putken (30) ainakin toisen pään kosketinpiikki- 10 parin (37, 38, 39, 40) jännitteiden tasoeron ja määrittämään siitä kirkkauden ja/tai värin säätöinformaation LED-komponenttien virranohjausyksikölle (33, 34).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen LED-putkilamppu, tunnettu siitä, että jännitetasontunnistinpiiri (42, 43) on järjestetty tunnistamaan auto- 15 maattisesti kosketinpiikkiparin jännitteiden tasoeron putken molemmissa päissä ja määrittämään niistä suuremmasta säätöinformaation virranohjausyksikölle (33, 34).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen LED-putkilamppu, tunnettu siitä, että jännitetasontunnistinpiiri (42, 43) on järjestetty tunnistamaan auto- 20 maattisesti kosketinpiikkiparin jännitteiden tasoeron putken molemmissa päissä ja määrittämään näistä tasoeroista säätöinformaation virranohjausyksikölle (33, 34).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen LED-putkilamppu, tunnettu siitä, että putken molempia päitä varten on oma jännite- 25 tasontunnistinpiiri (42, 43). c\j

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen LED-putki- c3 lamppu, tunnettu siitä, että putken molempia päitä varten on oma jännite- g tasontunnistinpiiri (42, 43), ja että kummankin jännitetasontunnistinpiirin (42, £ 43) ulostulo on kytketty vastaavan erotusdiodin kautta yhteiseen ohjaussisään- x 30 tuloon virranohjausyksikössä (33, 34). CC

“ 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen LED-putki- §> lamppu, tunnettu siitä, että syöttöjännite ja säätöjännite vastaanotetaan o !£ putken saman pään kosketinpiikkiparin eri kosketinpiikkeihin, ja että jännite- o tasontunnistinpiiri (42, 43) muodostaa syöttöjännitteestä referenssijännitteen, 35 johon säätöjännitettä verrataan. 13

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen LED-putki-lamppu, tunnettu siitä, että virranohjausyksikkö (33, 34) on vasteelleen mainitulle säätöinformaatiolle LED-komponenteille (32) syötetyn virran säätämiseksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen LED-putki- lamppu, tunnettu siitä, että virranohjausyksikkö (33, 34) on järjestetty pulssinleveysmoduloimaan LED-komponenteille (32) syötettyä virtaa mainitun säätöinformaation mukaan.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen LED-putki-10 lamppu, tunnettu siitä, että putken molempia päitä varten on identtinen kytkentäjärjestely putken vapaan asennustavan aikaansaamiseksi.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen LED-putki-lamppu, tunnettu siitä, että putken molempia päitä varten on oma tasa-suuntaussilta (D1,D2), jonka ac-puoli on kytketty vastaavan pään kosketinpiik- 15 kipariin ja jonka dc-puoli on kytketty virranohjausyksikön (33, 34) dc-sisään-tuloon (DC-BUS).

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen LED-put-kilamppu, tunnettu siitä, että ainakin osa LED-komponenteista on RGB-ledejä.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen LED-put- kilamppu, tunnettu siitä, että jännitetasontunnistinpiiri (42, 43) on järjestetty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiikkiparin jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty DC-ohjausviesti

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen LED-put-25 kilamppu, tunnettu siitä, että jännitetasontunnistinpiiri (42, 43) on järjestet-ty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiikkiparin 5 jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty PWM-ohjausviesti (M

^ 14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen LED-put- ° kilamppu, tunnettu siitä, että jännitetasontunnistinpiiri (42, 43) on järjestet- ° 30 ty tunnistamaan automaattisesti putken ainakin toisen pään kosketinpiikkiparin | jännitteiden tasoerosta kosketinpiikkiin syötetty digitaalinen sarjamuotoinen oh- oo jausviesti. σ>

15. Valaisinjärjestely, joka käsittää loisteputkelle tarkoitetun valaisi- ^ men (20), tunnettu siitä, että valaisimeen on asennettu jonkin patenttivaa- ^ 35 timuksen 1-14 mukainen LED-putkilamppu (31,41). 14