[0001] Büroräume werden heute weitgehend mit Stehleuchten beleuchtet. Sie bieten Individualität und Mobilität und - bei entsprechender Ausführung - Potenzial zum Energiesparen. Die Stehleuchten, die im Office-Bereich zum Einsatz gelangen, werden heute fast ausschliesslich mit vier so genannten Kompaktleuchtstofflampen betrieben. Diese Lichtquellen bieten einen hohen Wirkungsgrad, eine gute Farbwiedergabe und eine Dimmbarkeit. Letztere ermöglicht eine den Bedürfnissen bzw. der Umgebungshelligkeit entsprechende Regulierung der Lampen. Stehleuchten in Räumen mit Tageslicht-Anteil werden also mit Tagesanbruch zunehmend gedimmt, später ausgeschaltet und nach Einbruch der Dämmerung wieder aufgeschaltet und hochgefahren. Bei durchschnittlicher Bürobenutzung wird also eine dimmbare Stehleuchte nur selten im 100%-Betrieb im Einsatz sein.
Und bei bedecktem Himmel reicht oft der 10- bis...50%-Betrieb. Dabei sind dann jeweils alle vier Lichtquellen der zwei Lampenpaare synchron in entsprechendem Dimm-Level.
[0002] In der Regel werden die total vier Lichtquellen der zwei Lampenpaare einer Stehleuchte von zwei dimmbaren, elektronischen Vorschaltgeräten betrieben, welche die Zündspannung, Elektrodenheizung, Betriebsspannung und Stromaufnahme regeln. Diese beiden Vorschaltgeräte regulieren die Lampen bzw. Lichtquellen in Abhängigkeit einer analogen Steuerspannung oder eines digitalen Signals. Diese Steuerspannung bzw. dieses Datensignal wird dabei von einer separaten Elektronik in Abhängigkeit des gespeicherten SOLL-Wertes bzw. der Umgebungshelligkeit generiert. Beide Vorschaltgeräte werden mit derselben Information angesteuert - alle vier Lichtquellen somit synchron gedimmt. Für den 50%-Betrieb werden alle vier Lampen bzw. Lichtquellen im 50%-Modus betrieben. Im 25%-Betrieb werden alle vier Lampen im 25%-Modus betrieben usw.
[0003] In Kauf genommen wird dabei, dass der Betriebswirkungsgrad des Systems Lichtquellen/Vorschaltgerät mit zunehmendem Dimm-Level abnimmt. Der Energiebedarf eines im 3%-Modus betriebenen Systems beträgt noch immer rund 15%.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Steuerung für Stehlampen zu schaffen, welche das Licht durch Regelung dem kontinuierlich wechselnden Tageslicht besser nachführt und es gleichzeitig ermöglicht, die damit verbundene Abnahme des Betriebswirkungsgrades zu reduzieren und somit elektrische Energie einzusparen.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst von einer Steuerung für Stehlampen mit mindestens zwei Lampenpaaren, bestehend aus je zwei Lichtquellen, bei welcher diese Lampenquellen so ansteuerbar bzw. regulierbar sind, dass tageslichtabhängig bedarfsweise nur eine Hälfte der Lampenpaare in den gedimmten und damit zunehmend unwirtschaftlichen Bereich regelbar ist, während die andere Hälfte der Lampenpaare ausgeschaltet bleibt und nur bei steigendem Lichtbedarf von 3% bis 100% zum Licht der ersten Hälfte der Lampenpaare hinzuregelbar ist.
[0006] Die Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>Grafik über den Verlauf des Energiespar-Potentials in Abhängigkeit des Dimm-Levels;
<tb>Fig. 2<sep>schematische Abbildung der Steuerelektronik;
<tb>Fig. 3<sep>die eingebaute Steuerelektronik-Baugruppe im Stehleuchten-Rahmen.
[0007] Eine herkömmliche Steuerelektronik vermag in Kombination mit sogenannten dimmbaren, elektronischen Vorschaltgeräten und den dimmbaren Kompaktleuchtstofflampen die Lichtleistung von 100% auf rund 3% zu regulieren. Dabei werden alle vier Lichtquellen synchron gedimmt. Allerdings verschlechtert sich der Betriebswirkungsgrad des Systems Lichtquellen/Vorschaltgerät mit zunehmendem Dimm-Level, da beispielsweise für den Leuchtenbetrieb im 50%-Modus alle vier Lampen bzw. Lichtquellen im vergleichsweise unwirtschaftlichen 50%-Modus betrieben werden. Diesem Effekt wird begegnet, indem die neu entwickelte Steuerung die vier Lichtquellen paarweise dimmt. Um die Leuchte im 50%-Modus zu betreiben, wird ein Lampenpaar im wirtschaftlichsten 100%-Modus betrieben, das andere wird abgeschaltet.
Die tageslichtabhängige Stehleuchtensteuerung mit paarweiser Lichtquellenregulierung trägt also dem folgenden Effekt Rechnung: Die Elektronik steuert jedes Betriebsgerät separat an. So kann mittels entsprechender Software erst das eine und dann das andere Lichtquellenpaar angesteuert bzw. gedimmt werden. Für den 50%-Betrieb der Stehleuchte kann also ein Lampenpaar zu 100% betrieben werden, während das andere Lampenpaar abgeschaltet wird. Im 25%-Betrieb der Stehleuchte wird ein Lampenpaar im 50%-Modus betrieben und das andere bleibt abgeschaltet. Die realisierbare Energieeinsparung steigt mit zunehmendem Dimm-Level bis über 40%. Die Abhängigkeit wird in der Grafik nach Fig. 1dargestellt.
[0008] Voraussetzung für die paarweise Regulierung ist die hardwareseitige Möglichkeit der Steuerelektronik, die beiden elektronischen Vorschaltgeräte separat anzusteuern. Die Elektronik misst über einen Lichtsensor (z.B. Foto-Diode) die Beleuchtungsverhältnisse im Bereich der Stehleuchte und vergleicht den gemessenen Wert mit dem SOLL-Wert, d.h. der Werkseinstellung oder dem vom Benutzer definierten Wert. Durch geeignete Ansteuerung der dimmbaren Vorschaltgeräte wird durch einen in der Leuchten-Steuerung integrierten elektronischen Regler die über die Foto-Diode gemessene Beleuchtungsstärke über einen weiten Bereich auf den SOLL-Wert nachgeregelt.
[0009] Die maximal mögliche Gesamt-Beleuchtungsleistung (100%) wird dann abgegeben, wenn beide Lampenpaare ungedimmt betrieben werden. Bis zu einer Gesamt-Beleuchtungsleistung von 50% wird jedoch nur ein Lampenpaar eingeschaltet und entsprechend zwischen 3% und 100% geregelt. In diesem Bereich ergibt sich die signifikante Energieersparnis aufgrund dessen, dass nur ein Lichtquellenpaar mit einem elektronischen Vorschaltgerät in Betrieb ist. Damit fällt die obengenannte Grundverlustleistung des Vorschaltgerätes und die überproportionale Leistungsaufnahme des gedimmten Lichtquellenpaares nur einmal an. Erst wenn eine Gesamt-Beleuchtungsleistung von mehr als 50% erforderlich wird, wird das zweite Lampenpaar zugeschaltet. Das zweite Lampenpaar ist also für den Regelbereich von 50%-100% der Gesamt-Beleuchtungsleistung verantwortlich.
[0010] Um die Leuchtmittel zu schonen, ist für jedes Lampenpaar eine Mindestbrenndauer von 15 min pro Einschaltung implementiert. Wird aufgrund des oben beschriebenen Regelmechanismus ein Lampenpaar kürzer als 15 min benötigt, so wird dieses bis zu einer Einschaltdauer von 15 min in gedimmtem Zustand (3%) belassen. Das gegebenenfalls zur Beleuchtung noch benötigte andere Lampenpaar wird um die optische Ausgangsleistung des ersteren (gedimmten) Lampenpaars reduziert, sodass sich die Gesamt-Beleuchtungsleistung durch das gedimmte Lampenpaar nicht erhöht.
Office space today are largely illuminated with floor lamps. They offer individuality and mobility and - if appropriately designed - potential for saving energy. The floor lamps used in the office area are today operated almost exclusively with four so-called compact fluorescent lamps. These light sources offer high efficiency, good color rendering and dimming. The latter makes it possible to regulate the lamps according to the needs or the ambient brightness. Floor lamps in rooms with daylight proportion are thus dimmed at daybreak, later switched off and switched on again after dusk and raised. With average office use, a dimmable floor lamp will rarely be used in 100% operation.
And when the sky is overcast, often the 10-50% operation is enough. In this case, all four light sources of the two pairs of lamps are then synchronously in a corresponding dimming level.
In general, the total of four light sources of the two lamp pairs of a floor lamp of two dimmable electronic ballasts are operated, which regulate the ignition voltage, electrode heating, operating voltage and power consumption. These two ballasts regulate the lamps or light sources depending on an analog control voltage or a digital signal. This control voltage or this data signal is generated by a separate electronics as a function of the stored desired value or the ambient brightness. Both ballasts are controlled with the same information - all four light sources dimmed synchronously. For 50% operation, all four lamps or light sources are operated in 50% mode. In 25% operation, all four lamps are operated in 25% mode, and so on.
It is accepted that the operating efficiency of the system light sources / ballast decreases with increasing dimming level. The energy demand of a 3% mode system is still around 15%.
The object of the invention is to provide a control for floor lamps, which better track the light by regulating the continuously changing daylight and at the same time makes it possible to reduce the associated decrease in the operating efficiency and thus save electrical energy.
This object is achieved by a control for floor lamps with at least two pairs of lamps, each consisting of two light sources in which these lamp sources are controlled or regulated so that daylight depending on demand, only one half of the lamp pairs in the dimmed and thus increasingly uneconomic area is controllable, while the other half of the lamp pairs remains switched off and can only be adjusted to the light of the first half of the lamp pairs with increasing light requirement of 3% to 100%.
The invention will be described and explained with reference to FIGS.
It shows:
<Tb> FIG. 1 <sep> graph showing the course of the energy saving potential as a function of the dimming level;
<Tb> FIG. 2 <sep> schematic illustration of the control electronics;
<Tb> FIG. 3 <sep> the built-in control electronics module in the floor lamp frame.
A conventional control electronics can in combination with so-called dimmable electronic ballasts and the dimmable compact fluorescent lamps to regulate the light output from 100% to about 3%. All four light sources are dimmed synchronously. However, the operating efficiency of the system light sources / ballast worsened with increasing dimming level, since, for example, for the luminaire operation in 50% mode, all four lamps or light sources are operated in the relatively uneconomical 50% mode. This effect is countered by the newly developed controller dimming the four light sources in pairs. To operate the lamp in 50% mode, one lamp pair is operated in the most economical 100% mode, the other is turned off.
The daylight-dependent floor lamp control with pairwise light source regulation thus takes the following effect into account: The electronics control each operating unit separately. Thus, by means of appropriate software only one and then the other pair of light sources can be controlled or dimmed. Thus, for the 50% operation of the floor lamp, one pair of lamps can be operated to 100%, while the other pair of lamps is switched off. In the 25% operation of the floor lamp, one pair of lamps is operated in 50% mode and the other remains switched off. The achievable energy saving increases with increasing dimming level to over 40%. The dependency is shown in the graph of Fig. 1.
Prerequisite for the pairwise regulation is the hardware-side possibility of the control electronics to control the two electronic ballasts separately. The electronics measures the lighting conditions in the area of the floor lamp via a light sensor (for example a photo diode) and compares the measured value with the DESIRED value, i. the factory setting or the value defined by the user. By suitable control of the dimmable ballasts, the illuminance measured via the photo diode is readjusted over a wide range to the nominal value by means of an electronic controller integrated in the luminaire control.
The maximum possible total illumination power (100%) is then given when both lamp pairs are operated undamped. However, up to a total illumination power of 50%, only one pair of lamps is switched on and regulated accordingly between 3% and 100%. In this area, the significant energy savings result from the fact that only one pair of light sources with an electronic ballast is in operation. Thus, the abovementioned basic power dissipation of the ballast and the disproportionate power consumption of the dimmed light source pair only occurs once. Only when a total illumination power of more than 50% is required, the second pair of lamps is switched on. The second pair of lamps is therefore responsible for the control range of 50% -100% of the total illumination power.
In order to protect the light source, a minimum burning time of 15 minutes per switch-on is implemented for each pair of lamps. If, due to the control mechanism described above, a pair of lamps shorter than 15 minutes is required, this is left in a dimmed state (3%) for a period of 15 minutes. The other pair of lamps which may be required for illumination is reduced by the optical output power of the former (dimmed) pair of lamps, so that the overall illumination output by the dimmed pair of lamps is not increased.