AT9404U1 - Leuchte mit einer mehrzahl von modularen bauteilen - Google Patents

Abstract

Bei einer Leuchte mit einer Mehrzahl von modularen Bauteilen (2), welche wenigstens teilweise Leuchtmittel enthalten oder aufweisen und in unterschiedlichen relativen Drehlagen miteinander verbindbar sind sowie elektrische Kontakte aufweisen, sind die modularen Bauteile (2) von Polyedern mit wenigstens zwei kongruenten Flächen (4) gebildet, wobei die wenigstens zwei kongruenten Flächen (4) in der der Deckungslage entsprechenden Position wirksame mechanische Verriegelungsglieder (5, 6) aufweisen.

Description

2 AT 009 404 U1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchte mit einer Mehrzahl von modularen Bauteilen, welche wenigstens teilweise Leuchtmittel enthalten oder aufweisen und in unterschiedlichen relativen Drehlagen miteinander verbindbar sind sowie elektrische Kontakte aufweisen.

Die CH 693242 A5 zeigt und beschreibt einen Lichtkörper mit mehrfacher Steckverbindung. Der gezeigte, im wesentlichen würfelförmige Grundkörper enthält ein Leuchtmittel und zusätzlich zu einem Stecker an Würfelflächen, welche keine Steckverbindung aufweisen, entsprechenden Buchsen, sodass ein Zusammenstecken einer Mehrzahl derartiger kubusförmiger Grundelemente unter gleichzeitiger elektrischer Verbindung der würfelförmigen Grundkörper zu einem zusammengesetzten Leuchtkörper ermöglicht wird. Die jeweiligen elektrischen Steckkontakte und Buchsen müssen bei einer Mehrzahl derartiger Grundelemente die gesamte von der Leuchte benötigte Leistung übertragen können, sodass insbesondere bei Anordnung einer großen Anzahl derartiger Lichtkörper und bei Verwendung von Niedervoltleuchtmitteln mit großen Leitungsquerschnitten und hohen Stromstärken gerechnet werden muss. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Begrenzung in der Anzahl der möglichen miteinander verbindbaren Elemente, sofern die Baumaße nicht übermäßig vergrößert werden sollen. Aufgrund des Umstands, dass die elektrischen Steckverbindungen gleichzeitig auch alle mechanischen Kräfte aufnehmen müssen, können bei einer derartigen Ausbildung nicht beliebige komplexe Gebilde, und insbesondere nicht Leuchten mit auskragenden Armen ohne Gefahr der Beschädigung der elektrischen Verbinder ausgebildet werden.

Die FR 2191072 zeigt und beschreibt eine zusammensteckbare modulare Leuchte, bei welcher die einzelnen miteinander verbindbaren Tragkörper für die Leuchtmittel über eine mechanische und elektrische Verbindung relativ zueinander schwenkbar verbindbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung sind entsprechend stabile und damit große mechanische Verbinder erforderlich, um eine sichere mechanische Lagerung in der jeweils gewünschten Schwenkposition zu ermöglichen, wobei gleichzeitig über derartige Verbindungen der jeweils geforderte elektrische Kontakt mit entsprechend dick dimensionierten elektrischen Leitern gewährleistet sein muss, wenn eine größere Anzahl derartiger Leuchtelemente miteinander verbunden werden sollen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Leuchte der eingangs genannten Art mit einer Mehrzahl von modularen Bauteilen zu schaffen, bei welcher unter Verwendung von kleinen und entsprechend leicht bauenden Bauteilen auch aufwändige Strukturen mit einer großen Anzahl von Bauteilen ausgebildet werden können, wobei die notwendige mechanische Stabilität ebenso wie die sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung im wesentlichen darin, dass die modularen Bauteile von Polyedern mit wenigstens zwei kongruenten Flächen gebildet sind, wobei wenigstens zwei kongruente Flächen in der der Deckungslage entsprechenden Position wirksame mechanische Verriegelungsglieder aufweisen. Prinzipiell weisen naturgemäß auch einfache Quader oder Würfel eine Mehrzahl von kongruenten Flächen auf. Solange an diesen Verbindungsflächen aber lediglich mittig angeordnete mechanische Verbinder alle Kräfte aufnehmen müssen und gleichzeitig die geforderte elektrische Verbindung sicherstellen müssen oder einfache Steckkontakte eine Mehrzahl derartiger Bauteile miteinander verbinden, bleibt die Wahl der Geometrie der Bauteile im wesentlichen auf Würfel oder Quader beschränkt, um eine entsprechend große Abstützfläche zu gewährleisten. Auskragende Strukturen lassen sich erst dann mit Sicherheit mechanisch ausbalancieren, wenn an den miteinander zu verbindenden Flächen mechanische Verriegelungsgliede miteinander in Eingriff stehen, wobei diese mechanischen Verrieglungsglieder völlig unabhängig von der elektrischen Kontaktierung ausgebildet sind. Ein besonders hohes Maß an mechanischer Stabilität lässt sich dadurch sicherstellen, dass die mechanischen Verriegelungsglieder in größerem radialen Abstand von der Flächenmitte der benachbarten kongruenten Flächen angeordnet sind als die elektrischen Kontakte, wobei vorzugsweise die mechanischen Verriegelungsglieder auf Kreisen innerhalb der seitlichen Begrenzung der kongruenten Flächen angeordnet sind, deren Radius größer ist als 25 % der Kantenlänge der kongruenten Fläche. Mit einer derartigen Ausbildung wird durch den entspre- 3 AT 009 404 U1 chenden Abstand der mechanischen Verriegelungsglieder voneinander eine statisch korrekte Basis aufgespannt, mit welcher auch bei kleinbauenden und einfachen Verriegelungsgliedern große Kräfte, und insbesondere Kippkräfte, sicher aufgenommen werden können. Die mechanischen Verriegelungsglieder sind auf diese Weise in der Lage, auch außermittige Kräfte sicher aufzunehmen, ohne dass die elektrischen Verbinder hierbei überbeansprucht werden.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung besteht hier darin, dass die modularen Bauteile von Prismen gebildet sind, deren Begrenzungsflächen von zwei gleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreiecken, zwei quadratischen Flächen mit einer der Länge der Katheten entsprechenden Seitenlänge und einer rechteckigen Fläche mit den der Länge der Katheten und der Hypothe-nuse des rechtwinkeligen Dreiecks entsprechenden Seiten gebildet sind. Eine derartige prismatische Ausbildung mit dreieckigen Grund- und Deckflächen erlaubt es, beliebige Konstruktionen auch mit auskragenden Armen, wie sie beispielsweise für Schreibtischleuchten wünschenswert sind, auszubilden, wobei es lediglich erforderlich ist, dass jeweils die miteinanderzu verbindenden Bauteile über kongruente Flächen miteinander in Verbindung stehen, um die gewünschte Ästhetik sicherzustellen. Mit Vorteil ist die Ausbildung daher so getroffen, dass die zwei quadratischen Flächen Verbindungsmittel zum Festlegen benachbarter modularer Bausteine in jeweils um 90° verdrehbarer Lage aufweisen.

Eine einfache Verriegelung durch Verdrehen benachbarter modularer Bauteile relativ zueinander lässt sich dadurch erzielen, dass die Verbindungsmittel nach Art eines Bajonettverschlusses mit an einer quadratischen Fläche angeordneten Haken, welche kreisbogenförmige Ausnehmungen der anderen quadratischen Fläche hintergreifen, ausgebildet sind, wobei mit Vorteil die quadratischen Flächen elektrische Kontakte oder Durchbrechungen für die Durchführung von elektrischen Leitern aufweisen.

Um nun insbesondere bei besonders komplexen Strukturen die Möglichkeit zu schaffen, dass komplexen Beleuchtungssituationen Rechnung getragen werden kann und tatsächlich die in der richtigen Orientierung angeordneten Bauteile als Leuchtmittel zum Einsatz gelangen, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Bausteine neben mechanischen Verbindungsgliedern und elektrischen Kontakten für die Spannungs- bzw. Stromversorgung wenigstens einen elektrischen Kontakt für eine Datenleitung aufweisen und dass wenigsten ein Teil der Bausteine einen Mikrokontroller zur Ausführung eines Programms oder von Steuer- oder Regelbefehlen aufweist, welcher über die Datenleitung adressierbar ist. Eine derartige Ausbildung erlaubt es darüber hinaus, nicht nur einzelne der modularen Bauteile gesondert anzusteuern und als Beleuchtungseinrichtung zu nutzen, sondern auch eine Reihe von weiteren Aufgaben im Rahmen einer Automatisierung und einer Fernsteuerung von raumspezifischen Abläufen zu übernehmen. Um vor allen Dingen bei einer großen Anzahl von derartigen Bauteilen die entsprechende Energieversorgung auch mit kleinen Leiterquerschnitten zu gewährleisten, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Bausteine mit Spannungswandlern zur Verringerung der Versorgungsspannung und Niedervoltleuchtmitteln, insbesondere LED's, ausgestattet sind. Vorzugsweise ist hierbei eine Basiseinheit mit einem programmierbaren Schaltwerk vorgesehen, die über die Datenleitung(en) mit den Mikrokontrollern der modularen Bausteine verbindbar ist, wobei naturgemäß die Ausbildung bevorzugt so getroffen ist, dass die Verbindungskontakte in einer Mehrzahl von relativen Drehlagen der Bausteine zueinander miteinander verbindbar sind. Für die gezielte Ausleuchtung einzelner Stellen eines Raums und das Ansteuern der entsprechenden Leuchtmittel ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausbildung so getroffen ist, dass die Bausteine eine Erkennungslogik für die Position der Datenleitung und/oder der Stromversorgungsleitungen und damit der Drehtage der Bausteine aufweisen, wobei für die bereits erwähnten weiter reichenden Aufgaben im Rahmen der Automatisierung von Abläufen in einem Raum die Ausbildung bevorzugt so getroffen ist, dass wenigstens ein Teil der modularen Bausteine von Leuchtmitteln verschiedene elektrische oder elektronische Bauteile wie z.B. Lüfter, Sensoren für Temperatur und/oder Feuchtigkeit, Luftionisatoren, Bewegungsmelder, Rauch- 4 AT 009 404 U1 melder enthält.

Zur weiteren Verringerung der erforderlichen Leiterquerschnitte für die Übertragung der entsprechenden Energie bei einer großen Anzahl von miteinander verbundenen modularen Bauteilen ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, dass die Basiseinheit einen Oszillator zur Erzeugung von gegenüber der Netzfrequenz höherfrequenter Wechselspannung als Spannungs-bzw. Stromversorgung aufweist, wobei für eine Kontrolle und eine Ablösung von über den Datenbus an die Basisstation zurückgeführten Messwerten die Ausbildung in einfacher Weise so getroffen sein kann, dass die Basiseinheit eine Anzeige für über die Datenleitung ausgelöste und/oder empfangene Signale aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte, welche aus einer Mehrzahl modularer Bausteine zusammengesetzt ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei benachbarte Segmente in einer Drehlage, welche noch nicht der mechanischen Verriegelung entspricht, Fig. 3 eine Draufsicht entsprechend der Fig. 2 in der der Verriegelungslage entsprechenden Drehlage, Fig. 4 ein schematisches Schaltungsbild für die Elektronik der Basisstation und Fig. 5 ein schematisches Schaltungsbild für die in den jeweiligen modularen Bausteinen enthaltenen elektronischen Bauteile.

In Fig. 1 ist ein Basisteil 1 ersichtlich, mit welchem eine Mehrzahl von modularen Bausteinen 2 verbunden ist. Die modularen Bausteine 2 sind bei der Ausbildung nach Fig. 1 geometrisch im wesentlichen gleich und prismatisch ausgebildet, wobei die einander zugewandten und miteinander verbundenen Flächen jeweils von quadratischen Flächen gebildet sind. Derartige quadratische Flächen lassen sich durch Verdrehung um jeweils 90° zur Deckung bringen, sodass eine Mehrzahl von verschiedenen Anschlüssen der einzelnen Elemente 2 relativ zueinander möglich ist und unterschiedliche geometrische Konfigurationen herstellbar sind. Die Ausbildung nach Fig. 1 weist hierbei modulare Bausteine auf, welche einen von einem gleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreieck gebildete Basis 3 und einander zugewandt quadratische Flächen 4 aufweisen, wobei die Kantenlänge der quadratischen Flächen 4 a jeweils der Länge der Katheten des gleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreiecks 3 entspricht und jeweils nicht für die Verbindung benachbarter Elemente gedachte Fläche rechteckig ausgebildet ist, wobei eine der Seiten dieses Rechtecks der Länge der Hypothenuse b entspricht, wobei die andere Seite dieses Rechtecks wiederum der Länge der Kathete a entspricht.

In Fig. 2 und 3 sind einander zugewandte quadratische Flächen mit den Kantenlängen a ersichtlich, wobei in der in Fig. 2 dargestellten Drehlage hakenförmige Vorsprünge 5 der einen der beiden Flächen 4 in kreissegmentförmige Ausnehmungen 6 der anderen der beiden quadratischen Flächen 4 eingreifen. Durch Verdrehen des die hakenförmigen Klauen 5 tragenden modularen Bauteils in Richtung des Pfeils 7 gelangen die quadratischen Flächen 4 in eine deckungsgleiche Lage, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die jeweils frei liegenden klauenförmigen Verriegelungsglieder 5 können anschließend in kreisbogenschlitzförmigen Ausnehmungen weiterer modularer Bausteine verriegelt werden. Eine derartige Verriegelungslage für zwei Segmente ist in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 4 sind nun schematisch der Aufbau und die Schaltung der elektronischen Bauteile des Basisteils ersichtlich. Mit 8 ist hierbei ein Netztransformator ersichtlich, welcher die Netzspannung auf eine Spannung herabsetzt, welche bei unmittelbarer Berührung als unbedenklich gelten kann. Ein derartiger Netztransformator kann die Spannung beispielsweise auf 48 Volt reduzieren. Mit 9 ist ein in Graetzschaltung angedeuteter Gleichrichter ersichtlich. Die auf diese Weise gewonnene Gleichspannung wird mittels eines Oszillators 10 auf eine höhere Frequenz umgesetzt, als dies der Netzfrequenz entsprechen würde, sodass am Ausgang des Oszillators 10 beispielsweise Spannungen mit einer Frequenz von 2 bis 10 kHz anliegen. Ein Transistor 11 ist als Leistungstreiber geschaltet, sodass die Stromversorgung mit der vom Oszillator definierten Frequenz über die Klemmen 12 und 13 an weitere modulare Bausteine verteilt werden

Claims (16)

1. 5 AT 009 404 U1 kann. Eine alternative Lösung zur elektrischen Versorgung besteht erfindungsgemäß in der Verwendung einer niedergespannten Gleichstromversorgung, z.B. 50V/5A, die durch in jedem modularen Baustein integrierte Gleichspannungswandler (DC/DC-Konverter) auf die benötigte Modularbetriebsspannung gebracht werden. In der Basiseinheit ist ferner ein Mikrokontroller 14 enthalten, welcher über die Leitungen 15 und 16 mit Spannung bzw. Strom versorgt ist. Mit 17 ist eine Ein-/Ausgabeleitung bezeichnet, über welche der Mikrokontroller 14 entsprechend programmiert werden kann. Zu diesem Zweck kann an die Leitung 17, welche beispielsweise als USB-Bus ausgeführt sein kann, eine Tastatur angeschlossen werden oder aber ein entsprechendes Programm von einem weiteren Computer in den Mikrokontroller 14 eingespielt werden. Mit 18 ist schematisch eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise in Form eines LCD-Displays, ersichtlich, mit welcher die jeweils ausgeführten Programme bzw. der jeweilige Status angezeigt werden kann. Die Befehle werden über die Ein-/Ausgangsdatenleitung 19 an weitere modulare Bausteine weitergeleitet, wobei über diese Leitung 19 empfangene Signale, beispielsweise Temperatur- oder Feuchtigkeitswerte, wiederum über die Anzeigeeinheit 18 ausgelesen werden können. Die Elektronikbauteile der jeweiligen modularen Bausteine sind schematisch in Fig. 5 ersichtlich. Die an den Kontakten 12 und 13 der Basiseinheit anliegenden Stromversorgungsleitungen 20 und 21 sind hierbei wiederum mit einem Transformator 22 verbunden. Mit 23 ist wiederum ein in Graetzschaltung betriebener Gleichrichter ersichtlich. Der Mikrokontroller 24 empfängt seine Signale über die Datenleitung 19, wobei über den weiteren Anschluss 25 dieser Datenleitung benachbarte modulare Bausteine in den Datenbus integriert werden. Der Mikrokontroller 24 steuert bei der Ausbildung nach Fig. 5 über einen Treiber 26 eine LED 27, wobei mit 28 ein entsprechender Widerstand bezeichnet ist. Je nach dem dem Mikrokontroller 24 mitgeteilten Programm kann nun die LED 27 beispielsweise als Blinklicht betrieben werden oder aber bei entsprechender Wahl des Leuchtmittels in unterschiedlichen Farben zur Lichtemission bewegt werden. Alternativ kann aber mit dem Mikrokontroller 24 über entsprechende Ein-/Ausgabeleitungen auch die Verarbeitung weiterer Signale erfolgen. So können beispielsweise ein Temperaturmesswert eines Temperaturfühlers, ein Feuchtigkeitsmesswert, ein Helligkeitsmesswert od.dgl. im Mikrokontroller 24 verarbeitet werden und über die Datenleitungen 19 bzw. 25 anderen modularen Bausteinen bzw. der Basiseinheit zur Verfügung gestellt werden. Ansprüche: 1. Leuchte mit einer Mehrzahl von modularen Bauteilen (2), welche wenigstens teilweise Leuchtmittel enthalten oder aufweisen und in unterschiedlichen relativen Drehlagen miteinander verbindbar sind sowie elektrische Kontakte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die modularen Bauteile (2) von Polyedern mit wenigstens zwei kongruenten Flächen (4) gebildet sind, wobei die wenigstens zwei kongruenten Flächen (4) in der der Deckungslage (7) entsprechenden Position wirksame mechanische Verriegelungsglieder (5, 6) aufweisen.
2. 2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Verriegelungsglieder (5, 6) in größerem radialen Abstand von der Flächenmitte der benachbarten kongruenten Flächen (4) angeordnet sind als die elektrischen Kontakte.
3. 3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Verriegelungsglieder (5, 6) auf Kreisen innerhalb der seitlichen Begrenzung der kongruenten Flächen (4) angeordnet sind, deren Radius größer ist als 25 % der Kantenlänge der kongruenten Flächen (4). 6 AT 009 404 U1
4. 4. Leuchte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die modularen Bauteile (2) von Prismen gebildet sind, deren Begrenzungsflächen von zwei gleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreiecken (3), zwei quadratischen Flächen (4) mit einer der Länge der Katheten entsprechenden Seitenlänge und einer rechteckigen Fläche mit den der Länge der Katheten und der Hypothenuse der rechtwinkeligen Dreiecke (3) entsprechenden Seiten gebildet sind.
5. 5. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei kongruenten, insbesondere quadratischen Flächen (4) Verbindungsmittel zum Festlegen benachbarter modularer Bauteile (2) in jeweils um 90° verdrehter Lage aufweisen.
6. 6. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel nach Art eines Bajonettverschlusses mit an einer quadratischen Fläche (4) angeordneten Haken (5), welche kreisbogenförmige Ausnehmungen (6) der anderen quadratischen Fläche (4) hintergreifen, ausgebildet sind.
7. 7. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kongruenten, insbesondere quadratischen Flächen (4) elektrische Kontakte oder Durchbrechungen für die Durchführung von elektrischen Leitern (15,16,17,19, 20, 21) aufweisen.
8. 8. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) neben mechanischen Verbindungsmitteln und elektrischen Kontakten für die Spannungs-bzw. Stromversorgung wenigstens einen elektrischen Kontakt für eine Datenleitung (17, 19) aufweisen und dass wenigsten ein Teil der Bauteile (2) einen Mikrokontroller (14, 24) zur Ausführung eines Programms oder von Steuer- oder Regelbefehlen aufweist, welcher über die Datenleitung (17,19) adressierbar ist.
9. 9. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) mit Spannungswandlern zur Verringerung der Versorgungsspannung und Niedervoltleuchtmitteln, insbesondere LED's (27), ausgestattet sind.
10. 10. Leuchte nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basiseinheit (1) mit einem programmierbaren Schaltwerk (14) vorgesehen ist, das über die Datenleitung(en) (17,19) mit den Mikrokontrollern (24) der modularen Bauteile (2) verbindbar ist.
11. 11. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte in einer Mehrzahl von relativen Drehlagen der Bauteile (2) zueinander miteinander verbindbar sind.
12. 12. Leuchte nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) eine Erkennungslogik für die Position der Datenleitung(en) (17,19) und/oder der Stromversorgungsleitungen (15,16, 20, 21) und damit der Drehlage der Bauteile (2) aufweisen.
13. 13. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der modularen Bauteile (2) verschiedene elektrische oder elektronische Bauteile wie z.B. Lüfter, Sensoren für Temperatur und/oder Feuchtigkeit, Luftionisatoren, Bewegungsmelder, Rauchmelder enthält.
14. 14. Leuchte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (1) einen Oszillator (10) zur Erzeugung von gegenüber der Netzfrequenz höherfre-quenter Wechselspannung als Spannungs- bzw. Stromversorgung aufweist.
15. 15. Leuchte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit eine Gleichspannungsquelle bereitstellt, die die modularen Bauteile (2) durch in den modularen Bauteilen (2) integrierte Gleichspannungswandler versorgt. 7 AT 009 404 U1
16. 16. Leuchte nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (1) eine Anzeige (18) für über die Datenleitung(en) (17, 19) ausgelöste und/oder empfangene Signale aufweist. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen