Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung wenigstens einer Leuchtstofflampe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung wenigstens einer Leuchtstofflampe sowie eine entsprechende Leuchte mit einer solchen Überwachungsvorrichtung.
Entsprechende Leuchtstofflampen werden beispielsweise als explosionsgeschützte Langfeldleuchten in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt. Es hat sich bei Betrieb von Leuchten mit Leuchtstofflampen herausgestellt, dass lokal eine Überhitzung des Lampensockels und/oder der Lampenfassung auftreten kann. Dies wird generell als "End-of-Life"-Phänomen bezeichnet, bei der sich die unzulässige Temperaturerhöhung dadurch ergibt, sich eine Wendel als Elektrode verbraucht wird und immer mehr Energie benötigt wird, um den Elektrodenfluss zum Betrieb der Leuchtstofflampe aufrecht zu erhalten.
Solche unzulässigen Temperaturerhöhungen müssen insbesondere im explosionsgefährdeten Bereich vermieden werden, um eine Zündung von explosiblen Gemischen zu vermeiden.
Durch den entsprechenden Verbrauch der Wendel wird insbesondere der Austritt der Elektroden aus dem Material erschwert, was zu einem erhöhten Spannungsabfall führen kann. Auch häufige Kaltstarts können den Verbrauch der Wendel beschleunigen. Das entsprechende Vorschaltgerät der Leuchtstofflampen wird dann bei Versorgung mit im Wesentlichen konstantem Strom eine hohe Verlustleistung erzeugen, die zur erhöhten Temperatur der Leuchtstofflampe im Bereich von Lampensockel, Lampenfassung und Wendel führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer entsprechenden Leuchtstofflampe eine solch starke Temperaturerhöhung insbesondere im explosionsgefährdeten Bereich unter Aufrechterhaltung des entsprechenden Explosionsschutzes zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 bzw. 21 gelöst.
Patentanspruch 1 betrifft ein entsprechendes Verfahren, das sich durch eine insbesondere elektronische Unterbrechung der Energiezufuhr zur Wendel über das Vorschaltge- rät auszeichnet, wobei die Unterbrechung dann stattfindet, wenn eine erfasste Temperatur im Bereich wenigstens einer Wendel der Leuchtstofflampe eine vorgegebene, kritische Temperatur übersteigt. Dadurch wird sicher eine unzulässige Temperaturerhöhung vermieden. Die kritische Temperatur kann dabei einem vorgegebenen Grenzwert entsprechen, der vom Explosionsschutz für Oberflächentemperaturen von Teilen der Leuchtstofflampe vorgegeben ist.
Vorrichtungsgemäß wird nach Patentanspruch 10 die entsprechende Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens einer Wendel eine Temperaturmesseinrichtung zugeordnet ist und weiterhin eine Unterbrechungseinrichtung vorhanden ist, durch welche die Energiezufuhr über das Vorschaltgerät bei Erreichen der vorgegebenen, kritischen Temperatur unterbrechbar ist. Vorzugsweise werden alle Wendel überwacht.
Eine solche entsprechende Vorrichtung kann in einer Lampe mit wenigstens einer Leuchtstofflampe nach Patentanspruch 21 angeordnet sein.
Erfindungsgemäß wird auf diese Weise sicher eine unzulässige Temperaturerhöhung der entsprechenden Leuchte verhindert und die Leuchte ist insbesondere in explosions- gefährdeten Bereichen einsetzbar.
Es besteht die Möglichkeit, dass sich die Wendel einer Leuchtstofflampe unterschiedlich erwärmen. Dabei kann es günstig sein, wenn die Temperatur im Bereich einer jeden Wendel der entsprechenden Leuchtstofflampe erfasst wird. Sobald eine der entsprechenden Temperaturen die vorgegebene, kritische Temperatur übersteigt, erfolgt dann eine Unterbrechung der Energiezufuhr.
Um ein Abschalten der Leuchtstofflampe dahingehend sicherzustellen, dass ein Austausch der gegebenenfalls beschädigten Leuchtstofflampe vor erneuter Inbetriebnahme erfolgen muss, kann das entsprechende Unterbrechen der Energiezufuhr irreversibel mittels einer Sicherungseinrichtung erfolgen. Eine solche Sicherungseinrichtung ist beispielsweise eine Temperatursicherung, die bei Überschreiten der kritischen Temperatur irreversibel den Stromfluss unterbricht. Erst nach Austausch sowohl der Sicherungsein-
richtung als auch gegebenenfalls der Leuchtstofflampe kann eine erneute Inbetriebnahme erfolgen.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass entsprechende Unterbrechen der Energiezufuhr durch eine elektronische Schalteinrichtung als Unterbrechungseinrichtung durchzuführen. Eine solche Schalteinrichtung ist beispielsweise ein Temperaturschalter, der bei Erreichen der kritischen Temperatur einen entsprechenden Ausgang des Vorschaltgerä- tes zur Energieversorgung der Leuchtstofflampe abschaltet. Diese Abschaltung kann auch reversibel erfolgen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass eine solche Schalteinrichtung ein Signal an eine Unterbrechungseinrichtung abgibt, die dem Vorschaltgerät zugeordnet ist. Eine solche Unterbrechungseinrichtung kann die Schalteinrichtung auch enthalten und zusätzlich noch eine Vergleichseinrichtung, die beispielsweise den von einem Temperatursensor als Temperaturmesseinrichtung ermittelte Temperatur mit der vorgegebenen kritischen Temperatur vergleicht und erst bei Erreichen oder Übersteigen der kritischen Temperatur die Schalteinrichtung zur Unterbrechung aktiviert.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass zumindest die Vergleichseinrichtung in der Temperaturmesseinrichtung enthalten ist und von dort aus durch Übermittlung entsprechender Signale die Unterbrechungseinrichtung aktiviert.
Da im Wesentlichen die Oberflächentemperatur der entsprechenden Leuchtstofflampen hinsichtlich der kritischen Temperatur überwacht werden muss, kann es als ausreichend angesehen werden, wenn die Ermittlung der Temperatur von außerhalb der Lampenröhre der Leuchtstofflampe erfolgt. Dadurch sind auch keine Konstruktionsänderungen der eigentlichen Leuchtstofflampe erforderlich. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, eine entsprechende Temperaturmesseinrichtung in der Leuchtstofflampe zu integrieren.
Weitere Möglichkeiten zur Realisierung einer solchen Temperaturmesseinrichtung sind ein Temperatursensor oder auch ein Infrarot-Sensor (IR-Sensor).
Es besteht alternativ zur irreversiblen Unterbrechung der Energiezufuhr ebenfalls die Möglichkeit, insbesondere nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne die Schaltein-
richtung in eine Einschaltstellung zum Start des Vorschaltgeräts umzuschalten. D.h., das Vorschaltgerät wird nach einer Netzunterbrechung erneut gestartet.
Dies kann analog auch für Temperatursensor oder IR-Sensor als Temperaturmesseinrichtungen gelten, wenn diese entsprechend mit der Vergleichs- und/oder Schalteinrichtung verbunden sind.
Es besteht die Möglichkeit, dass die vorgegebene, kritische Temperatur durch entsprechende Normen für explosionsgeschützte Leuchten vorgegeben ist. Es besteht allerdings ebenfalls die Möglichkeit, dass die vorgegebene, kritische Temperatur unter Berücksichtigung von Lampenparametem bestimmt wird, wie Anordnung und/oder Aufbau der Wendel, Abstand der Wendel von der Lampenröhre, Wandstärke der Lampenröhre usw. Dadurch werden Änderungen der Leuchtstofflampenkonstruktion berücksichtigt, durch die sich neue, nicht definierte Zustande einstellen können, die zu einer unzulässigen Erwärmung führen können. Außerdem kann das Verhalten einer entsprechenden Leuchtstofflampe stark von Umgebungsbedingungen abhängig sein, so dass die entsprechende kritische Temperatur auch jeweils für eine Leuchte an entsprechender Einbaustelle bestimmbar ist. Insbesondere wenn das Vorschaltgerät ein elektronisches Vorschaltgerät ist, kann auch dessen "Intelligenz" verwendet werden, um Vergleichs- und/oder Unterbrechungseinrichtungen im Vorschaltgerät und durch dieses selbst zu realisieren.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Leuchte mit einer entsprechenden Überwachungsvorrichtung der vorangehend beschriebenen Art.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figur näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1: ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Überwachungsvorrichtung mit unterschiedlichen Temperaturmesseinrichtungen.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zur Überwachung wenigstens einer Leuchtstofflampe prinzipiell dargestellt.
Die Überwachungsvorrichtung 1 ist Teil einer Leuchte 20 mit zwei Leuchtstofflampen 2 und 3. Jede der Leuchtstofflampen weist an ihren Enden 12, 13 als Elektroden 14 jeweils Wendel 4, 5, bzw. 6, 7 auf.
Die entsprechenden Wendel 4, 5 und 6, 7 einer jeden Leuchtstofflampe 2, 3 sind mit einem zugehörigen Vorschaltgerät (VG) 8a, b, und insbesondere elektronischem Vor- schaltgerät (EVG) 8a, b verbunden. Dieses ist jeweils über Schalttransistoren 23, 24 ein- gangsseitig mit einer Versorgungsleitung 21 verbunden. Diese schalten im Normalbetrieb wechselseitig ein und aus und sind im Fehlerfall, das heißt Erreichen der kritischen Temperaturen, beide ausgeschaltet, da die Ansteuerung gestoppt wird.
Bei einer solchen Leuchte hat sich herausgestellt, dass eine Leuchtstofflampe insbesondere im Bereich ihrer Elektroden bzw. Wendel einer unzulässigen Temperaturerhöhung unterliegen kann. Diese tritt beispielsweise dann auf, wenn das Material der Wendel verbraucht ist und immer mehr Energie vom elektronischen Vorschaltgerät zur Aufrechterhaltung des Elektronenflusses innerhalb der Leuchtstofflampe benötigt wird. Eine solche Temperaturerhöhung kann zu einer lokalen Überhitzung der Wende und damit zu einer unzulässigen Temperaturerhöhung des Lampensockels, der Lampenfassung oder gar der entsprechenden Lampenröhre 11 führen. Die Überhitzung führt dann zu dem oben genannten Fehlerfall, der als sogenanntes "End-of-Life"-Phänomen bezeichnet wird. Dieses Phänomen tritt in Ausnahmefällen am Lebensdauerende der Lampe auf. Die entsprechende Temperaturerhöhung kann insbesondere im explosionsgefährdeten Bereich zum Zünden entsprechender explosibler Stoffe führen. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß in der Nähe zumindest einer und vorzugsweise beider Wendeln 4, 5 bzw. 6, 7 einer jeden Leuchtstofflampe 2, 3 in der Nähe der Wendel die Temperatur gemessen. Dazu dient eine entsprechende Temperaturmesseinrichtung 15.
In Fig. 1 ist jeder der Wendeln 4, 5, 6, 7 eine andere Temperaturmesseinrichtung 15 zugeordnet. Selbstverständlich können auch gleiche Temperaturmesseinrichtungen allen Wendeln 4 bis 7 zugeordnet sein.
Die Temperaturmesseinrichtung 15, die der Wendel 4 zugeordnet ist, ist eine Temperatursicherung bzw. Sicherungseinrichtung 9. In der Regel ist eine solche Temperatursicherung im explosionsgeschützten Bereich (Ex-Bereich) nicht zum direkten Schalten einer Last zugelassen, da es sonst zu einer Funkenbildung kommen könnte. Deshalb ist der Strom durch die Sicherung eigensicher und in Abhängigkeit von diesem Strom wird eine elektronische Unterbrechungseinrichtung 19 dazu veranlasst, das elektronische Vorschaltgerät 8 auszuschalten.
Dabei kann noch eine Verstärkungseinrichtung 25 zwischen Sicherungseinrichtung 9 und zugehöriger Unterbrechungseinrichtung 19 beziehungsweise Schalteinrichtung 10 angeordnet sein.
Die der Wendel 5 zugeordnete Temperaturmesseinrichtung 15 ist ein Infrarot-IR-Sensor 18. Dessen Signale werden über eine Verstärkungseinrichtung 25 der Unterbrechungseinrichtung 19 zugeführt. Diese kann gleichzeitig eine Vergleichseinrichtung 16 enthalten, die die vom IR-Sensor 18 ermittelte Temperatur mit einer vorgegebenen, kritischen Temperatur vergleicht. Wird durch die Vergleichseinrichtung 16 festgestellt, dass die kritische Temperatur erreicht oder überschritten ist, kann die in der Unterbrechungseinrichtung 19 enthaltene Schalteinrichtung 10 durch Stoppen der Ansteuerung des Schalttransistors 23 im Ausgang der entsprechenden EVG 8a, dessen Energieabgabe unterbrechen. Die Unterbrechung erfolgt dabei nur für das EVG 8a, b, das die entsprechende Leuchtstofflampe 2, 3 mit unzulässig erhöhter Temperatur mit Spannung versorgt.
Der Wendel 7 ist als weiteres Ausführungsbeispiel einer Temperaturmesseinrichtung 15, ein Temperaturschalter als Schalteinrichtung zugeordnet. Dieser verursacht über Unterbrechungseinrichtung 19 ein Abschalten des entsprechenden EVG bzw. eine Leistungsunterbrechung. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass der Temperaturschalter mit einer Vergleichseinrichtung 16 bzw. Unterbrechungseinrichtung 19 verbunden ist, die erst bei entsprechendem Schalten des Temperaturschalters ebenfalls eine Unterbrechung der Leistungsabgabe des EVG initiiert.
Bei der letzten Wendel 6 ist als Temperaturmesseinrichtung 15 ein Temperatursensor 17 angeordnet. Dieser übermittelt seinen Messwert an Unterbrechungseinrichtung 19, die
wieder entsprechend eine Vergleichseinrichtung 16 und eine Schalteinrichtung 10 aufweist, und gegebenenfalls die Spannungsversorgung einer Lampe unterbricht.
Bevorzugt erfolgt gemäß Erfindung ein entsprechendes Ein- oder Ausschalten des zugehörigen EVG 8a, b über die elektronische Schalteinrichtung 10 bzw. Unterbrechungseinrichtung 19, so dass das EVG abgeschaltet wird und eine Versorgung der Leuchtstofflampe mit unzulässiger Temperaturerhöhung unterbrochen wird. Im Falle der entsprechenden Temperatursicherung 9 erfolgt eine irreversible Unterbrechung. Diese kann erst rückgängig gemacht werden, wenn die Temperatursicherung 9 und auch gegebenenfalls die Leuchtstofflampe ausgetauscht wurde.
Bei den übrigen Temperaturmesseinrichtungen 15, 17 und 18 erfolgt eine reversible Unterbrechung der Leistungsversorgung, wobei die entsprechende Vergleichseinrichtung 16 die gemessenen Temperaturen mit der kritischen Temperatur vergleicht und bei Feststellen einer unzulässigen Temperaturerhöhung die Schalteinrichtung 10 das EVG stoppt. Erst nach einer Netzunterbrechung kann das EVG erneut gestartet werden.
Durch die erfindungsgemäße Temperaturerfassung und entsprechende Abschaltung des EVG's ergibt sich als Vorteil gemäß Erfindung, dass bei Erfassung der Temperatur auf die spezifischen Bedürfnisse im explosionsgefährdeten Bereich eingegangen werden kann. Beispielsweise können sich bei Änderung einer Leuchtstofflampenkonstruktion ansonsten neue, nicht definierte Zustände einstellen, die zu einer unzulässigen Erwärmung führen. Solche Zustände können erfindungsgemäß berücksichtigt werden, die beispielsweise die Anordnung bzw. den Aufbau der Wendel, Abstand der Wendel zum Lampenrohr, Wandstärke des Lampenrohrs oder dergleichen betreffen.
Erfindungsgemäß erfolgt weiterhin die entsprechende Bestimmung der kritischen Temperatur unter Berücksichtung der entsprechenden Umgebungsbedingungen der jeweiligen Leuchtstofflampe, wenn diese einen Einfluss auf die Umgebungstemperatur oder die Erwärmung der Leuchtstofflampe haben, wobei auch die Gebrauchslage der Lampe zu berücksichtigen ist.