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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät
zum Betrieb wenigstens einer Lampe, insbesondere einer Gasentladungslampe, mit
einem vorzugsweise als Brückenschaltung ausgebildeten Schaltkreis, über
den zumindest ein zur Verbindung mit der Lampe vorgesehener Anschluss mit
einer Versorgungsspannung beaufschlagbar ist. Des Weiteren betrifft
die vorliegende Erfindung ein Leuchtmittelsystem mit wenigstens
einer vorzugsweise als Gasentladungslampe ausgebildeten Lampe und
zumindest einer Leuchtdiode.
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Dimmbare
Lampen, insbesondere Gasentladungslampen, müssen für
einen Betrieb im dimmbaren Bereich einen großen Teil der
Eingangsleistung für die Vorheizung von Lampenwendeln aufwenden. Wenn
beispielsweise in öffentlichen Gebäuden nur minimale
Anforderungen an eine Mindestbeleuchtung eines unbenutzten Raumes
gestellt werden ergibt sich durch die notwendige Vorheizung ein
vergleichsweiser hoher Energieverlust. Es ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, den Energieverlust von derartigen Leuchtmittelsystemen
zu reduzieren.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, welcher sich durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs aus zeichnet. Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst
durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 7.
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Ein
gattungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät
zeichnet sich erfindungsgemäß durch eine LED-Treiberschaltung
zum Betrieb zumindest einer Leuchtdiode für Beleuchtungszwecke
aus, wobei die LED-Treiberschaltung mit dem Schaltkreis gemeinsam
in einer Bauform angeordnet ist. Die gemeinsame Bauform ermöglicht
die kompakte Anordnung von Schaltkreis und LED-Treiberschaltung
aneinander zur Erzielung schaltungstechnischer Vorteile in Form
von beispielsweise Platz- und oder Bauteilersparnissen. Die gemeinsame
Bauform kann durch eine beispielsweise durch Verlöten realisierte
direkte Verbindung von Platinen des Schaltkreises und der LED-Treiberschaltung
realisiert werden. Ein solches elektronisches Vorschaltgerät
schafft die Voraussetzungen für die Verwendung einer einzelnen
oder mehrerer Leuchtdioden anstelle eines Betriebs einer Gasentladungslampe
vorzugsweise im abgedimmten Bereich, wobei insbesondere durch die
gemeinsame Bauform eine kompakte Anordnung erreicht wird. Darüber
hinaus kann eine gemeinsame Bauform beispielsweise auch durch eine
den Schaltkreis und die LED-Treiberschaltung umfassende Vergussmasse oder
Gehäusewandungen eines zugehörigen Leuchtengehäuses
gebildet werden, was in einer kompakten Handhabung des erfindungsgemäßen
elektronischen Vorschaltgeräts mündet.
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Das
dimmbare elektronische Vorschaltgerät kann bei Bedarf durch
ein statisches Gerät ersetzt werden, um statt des Schaltkreises
im dimmbaren Bereich die LED-Treiberschaltung zu verwenden. Die LED-Treiberschaltung
kann natürlich auch bei dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten
verwendet werden. Für geringe Helligkeiten ist die LED-Treiberschaltung
energieeffizienter betreibbar als der nur für die Lampe
ausgebildete Schaltkreis, über den die benötigte
und keinen Beitrag zur Lichterzeugung leistende Vorheizenergie bereitzustellen
ist.
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Die
Anordnung der LED-Treiberschaltung erfolgt mit dem Schaltkreis vorzugsweise
in einem gemeinsamen Gehäuse, so dass insbesondere bekannte
herkömmliche Gehäuse weiterverwendbar sind und
die Möglichkeit zur Nachrüstung herkömmlicher
Leuchten mit LEDs gegeben ist. Im Nachfolgenden wird davon ausgegangen,
dass Schaltkreis und LED-Treiberschaltung insbesondere in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet sind, wobei dieses insbesondere Anschlüsse
für wenigstens eine Lampe und eine LED aufweisen kann.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Leuchtmittelsystem
mit wenigstens einer vorzugsweise als Gasentladungslampe ausgebildeten
Lampe und zumindest einer Leuchtdiode, wobei das Leuchtmittelsystem
ein elektronisches Vorschaltgerät umfasst, welches sowohl
zum Betrieb der Lampe als auch der LED vorgesehen ist. In einem
einfachen Fall handelt es sich hierbei um eine Leuchte mit einer einzigen
Lampe und einer einzigen LED, welche gemeinsam von einem elektronischen
Vorschaltgerät betrieben werden. Die LED kann hierbei zusammen mit
der Lampe beispielsweise in einem einzigen Gehäuse oder
auch in eine Gebäudedecke, integriert sein. Im erfindungsgemäßen
Leuchtmittelsystem aus Schaltkreis, LED-Treiberschaltung, Lampe
und LED ist die Systemeffizienz (Lumen/Watt) bei einer gewünschten
Minimalbeleuchtung aufgrund der verwendeten LED besser als bei einer
Gasentladungslampe, im gedimmten Betrieb.
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Die
LED-Treiberschaltung und der Schaltkreis des EVG bzw. des Leuchtmittelsystems,
welcher vorzugsweise als Brückenschaltung ausgebildet ist,
können über zugehörige Eingänge
separat schaltbar sein, um die Schaltungen des Geräts möglichst getrennt
zu gestalten. Es kann jedoch ebenfalls vorteilhaft sein, die beiden
Schaltungen über einen gemeinsamen Eingang, beispielsweise
abhängig in Höhe der Eingangsspannung, zu schalten.
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Ein
Gehäuse eines elektronischen Vorschaltgeräts weist
hierbei vorzugsweise zumindest einen, besser zwei Anschlüsse
für eine Leuchtdiode auf, die über die LED-Treiberschaltung
versorgt werden. Bei letzterer handelt es sich beispielsweise um
eine Sperrwandlerschaltung, wie sie im Stand der Technik (beispielsweise
aus der
DE 2919905
A1 ) bekannt ist.
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Solche
Sperrwandlerschaltungen wie auch andere LED-Treiberschaltungen können
insbesondere bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung
eines elektronischen Vorschaltgeräts zusammen mit dem Schaltkreis
auf einer Platine angeordnet werden, wodurch in dem Gehäuse
des elektronischen Vorschaltgeräts weitere Platzeinsparungen
erreicht werden und die Bestückung während des
Herstellungsprozesses vereinfacht ist.
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Besondere
Vorteile ergeben sich hinsichtlich der Ökonomie des elektronischen
Vorschaltgeräts, wenn der Schaltkreis und die LED-Treiberschaltung eine
gemeinsame Schaltung aufweisen, d. h. die LED-Treiberschaltung in
den Schaltkreis integriert ist und/oder wenn die beiden Schaltungen
einen gemeinsamen Funkschutzfilter aufweisen. Die beiden getrennten
Schaltungen werden durch die Verwendung entsprechend ausgelegter
Bauteile günstiger.
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Vorteilhafterweise
umfasst das elektronische Vorschaltgerät auch eine Notlichtschaltung,
die entweder über einen eigenen Eingang spannungsversorgt
und/oder aktiviert werden kann oder auch über eine der
weiteren Komponenten des elektroni schen Vorschaltgeräts
aktiviert werden kann. Eine solche Notlichtschaltung kann dergestalt
ausgebildet sein, dass sie im Notlichtfall anstelle der Lampe die Leuchtdiode
aktiviert, so dass eine für diesen Fall ausreichende Beleuchtung
unter gleichzeitiger minimaler Energieverwendung erreicht wird.
Etwaig vorzusehene Notstromenergiespeicher, die unabhängig von
einer externen Energiequelle im Notlicht-Aktivierungsfall ausreichend
Energie zur Verfügung stellen, erreichen so längere
Betriebszeiten. Besonders vorteilhaft ist daher ebenfalls eine Schaltung
des elektronischen Vorschaltgeräts, die den Notstromenergiespeicher
laden kann. Eine Notbeleuchtungsphase, die durch eine Notlichtschaltung
aktiviert wird oder durch eine solche gekennzeichnet ist, kann beispielsweise
bei einem Fehlerfall in der Lampe oder einer Schaltung des EVG oder
durch ein externes (Not)Signal ausgelöst werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerät
ist es möglich, ein eigentlich für den statischen
Betrieb einer Leuchtstofflampe vorgesehenes elektronisches Vorschaltgerät
dergestalt weiterzubilden, dass auch in Gebäuden, in denen
nur dimmbare Vorschaltgeräte vorgesehen sind, ein statisches
elektronisches Vorschaltgerät verwendet werden kann. Die
Kombination von statischen Vorschaltgerät und der LED-Treiberschaltung
in einem Gerät ermöglicht es, anstelle einer Leuchtstofflampe eine
Leuchtdiode zu aktivieren.
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Erfindungsgemäß ist
es in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung vorgesehen, das Leuchtmittelsystem
mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden zu versehen, wobei eine Änderung
der vom Leuchtmittelsystem abgegebenen Lichtleistung durch Schalten einer
Anzahl dieser Leuchtdioden ermöglicht ist. Diese Dimmung
durch stufenweises Schalten von Leuchtdioden in Kombination mit
einer Leuchtstofflampe ermöglicht bei einer gewählten
Anzahl von Leuchtdioden eine flexible Gestaltung einer bestimmten
Lichtleistung.
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Besonders
vorteilhaft ist weiterhin eine Ausbildung eines Leuchtmittelsystems
mit einem Bewegungsmelder, der über eine Verbindung mit
dem elektronischen Vorschaltgerät dergestalt geschaltet ist,
dass bei einem Auslösesignal des Bewegungsmelders die Lampe
eingeschaltet wird und die Leuchtdioden entweder abgeschaltet oder
zusätzlich geschaltet werden bzw. bleiben.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich nachfolgenden
Figurenbeschreibung entnehmen. In den Figuren zeigt auf schematische
Art und Weise:
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1 ein
Schaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Gegenstands,
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2 bis 4 Schaltdiagramme
weiterer erfindungsgemäßer Gegenstände,
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5 bis 10 Ansichten
erfindungsgemäßer Leuchtmittelsysteme.
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Gleich
oder ähnlich wirkende Teile sind – sofern dienlich – mit
identischen Bezugsziffern versehen. Einzelne technische Merkmale
der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können
auch mit den Merkmalen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele
zu erfindungsgemäßen Weiterbildungen führen.
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Eine
Bauform, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 1 umfasst,
weist eine Reihe von Versorgungsanschlüssen für
eine LED-Treiberschaltung 2 und einen Schaltkreis 3 für
eine Leuchtstofflampe auf. Ein Anschluss 4 als switched
supply-Anschluss für den Schaltkreis und ein Anschluss 5 als unswitched-supply-Anschluss
für die LED-Treiberschaltung ermöglichen einen
voneinander unabhängigen Betrieb der Schaltungen 2 und 3 und
somit einen unabhängigen Betrieb von an Anschlüssen 6 anzubringenden
Leuchtdioden bzw. einer an den insgesamt vier Polen eines Anschlusses 7 angebrachten Leuchtstofflampe.
Statt der Verwendung von vier Polen (mit Kathodenvorheizung) können
auch lediglich zwei Pole zum Betrieb einer Gasentladungslampe vorgesehen
sein. Die Anschlüsse 4 und 5 teilen sich hierbei
einen Nullleiter-Anschluss 20. Sowohl die LED-Treiberschaltung 2 als
auch der Schaltkreis 3 weisen eigene Funkschutzfilter auf,
die in die jeweiligen Schaltungen integriert sind, stattdessen diesen auch
vorgeschaltet werden können.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird
für die LED-Treiberschaltung 2 und den Schaltkreis 3 lediglich
eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 8 benötigt,
die ergänzend einen eigenen Funkschutzfilter umfasst. Hierbei
wird eine ungeschaltete Versorgungsspannung über den Anschluss 9 auf
eine Zwischenkreisspannung Uz hochgesetzt. Mit dieser Spannung werden
sowohl die LED-Treiberschaltung 2 als auch die Halbbrückenschaltung
des Schaltkreises 3 betrieben. Der Anschluss 10 dient
hierbei als Trägerspannung für das Ein- und Ausschalten
des Kreises für die Leuchtstofflampe, wobei beispielsweise
ein Spannungsüberwachungseingang eines entsprechenden Halbbrückentreiber-IC über
einen Spannungsteiler beschaltet wird. Der Anschluss 10 umfasst
wiederum einen switched-supply, während der Anschluss 9 einen
unswitched-supply umfasst.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel nach 3 ist ein
in einem Gehäuse 1 befindliches elektronisches
Vorschaltgerät über einen Anschluss 11 mit
einem Batterieladesystem ausgestattet, welches neben einer Netzausfallerkennung 12 eine
Schaltung 13 zum Laden eines Notstromenergiespeichers aufweist.
Diese Schaltung 13 umfasst einen EMV-Filter und dient der
Aufladung eines Akkumulators. Zusammen bilden die Netzausfallerkennung 12 und
die Ladeschaltung 13 eine Notlichtschaltung aus. Wird ein Netzausfall
erkannt, wird die LED-Treiberschaltung über den mittels
des Anschlusses 11 zuvor geladenen und nicht näher
dargestellten Akkumulator versorgt. Ein solcher LED-Notlichtbetrieb
ist wie beschrieben energetisch günstiger als ein gedimmter Leuchtmittelbetrieb,
da keine Katodenheizung benötigt wird. Ein erfindungsgemäßes
Leuchtmittelsystem kann somit bei entsprechender Richtcharakteristik der
zugehörigen Leuchtdioden eine gezielte Ausleuchtung von
beispielsweise Rettungswegen, Notausgängen oder Sammelpunkten
vornehmen. Im Regelbetrieb ist zumindest eine Gasentladungslampe über
den Anschluss 7 zu betreiben.
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Gegenüber
Geräten aus dem herkömmlichen Stand der Technik,
bei dem ein angeschlossenes Leuchtmittel im Notlichtfall über
eine Batterie und einen DC-Betriebsteil weiterversorgt wird, was
bei nicht vorschriftsmäßig vorgeheizter Katode
des Leuchtmittels mit einer erheblicher Lebensdauereinschränkung
des Leuchtmittels einhergeht, werden Lebensdauereinschränkungen
bei den Leuchtmitteln wirksam verhindert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auch
das separate Zu- und Abschalten des LED-Betriebsteils insbesondere
zu allgemein Beleuchtungszwecken ermöglicht. Eine ungeschaltete
Versorgungsspannung wird über einen Funkschutzfilter auf
eine PFC-Stufe 8 geleitet und auf eine Zwischenkreisspannung
Uz hochgesetzt (4). An diese Spannung Uz wird
sowohl der Schaltkreis 3 für die Leuchtstofflampe
als auch die Schaltung 13 zum Laden des Notstromenergiespeichers
angeschlossen. Über den Anschluss 11 ist wiederum
dauernd der Schaltkreis zur Netzausfallerkennung 12 bzw.
der Akkuladeteil 13 angeschlossen. Der Anschluss 4 dient
der Bereitstellung einer Trägerspannung für das Ein-
und Ausschalten des Kreises 3 für die Gasentladungslampe
bzw. eine Mehrzahl von Gasentladungslampen und optional für
die LED-Treiberschaltung 2. Die Aufladung eines Notstromspeichers
erfolgt kontinuierlich. Der Betrieb einzelner Komponenten ist bei entsprechender
Ausbildung der LED-Treiberschaltung unabhängig voneinander
möglich.
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Ein
erfindungsgemäßes Leuchtmittelsystem ist in 5 dargestellt.
Dies umfasst ein elektronisches Vorschaltgerät für
den Betrieb von zwei Leuchtstofflampen 14 sowie ebenfalls
zwei LEDs 16. Die Lampen 14 und die LEDs 16 werden
von ein und demselben elektronischen Vorschaltgerät betrieben, so
dass in der gezeigten Ausbildung mit Kompaktleuchtstofflampen ein
kleindimensioniertes Leuchtmittelsystem realisiert wird.
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Gemäß der 6 ist
eine Hochstrom-LED 16 in einem Reflektor 15 zwischen
zwei Leuchtstofflampen 14 angeordnet. Für eine
Notlichtsituation ist die LED 16 in einem zentralen Punkt
des Systems angeordnet. Der Fokus der LED liegt somit beispielsweise
im Zentrum des ansonsten von den Lampen 14 ausgeleuchteten
Bereichs, was im Notlichtfall ausreichend ist. Es können
herkömmliche Reflektoren 15 sowie herkömmliche
Lampen verwendet werden, wobei ein erfindungsgemäßes
elektronisches Vorschaltgerät beide Leuchtmittel 14 und 16 betreibt
aber nicht mehr Platz als vorher benötigen muss, wenn das elektronische
Vorschaltgerät identische Abmessungen oder zumindest identischen
Befestigungspunkte zur Anbringung in einem solchen Leuchtmittelsystem aufweist.
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Auch
die Ausführungsform gemäß der 7 zeigt
eine Hochstrom-LED 16 an einer zentralen Stelle des Leuchtmittelsystems,
welche in diesem gezeigten einfachen Fall aus einer kreisförmigen Leuchtstofflampe 14 und
lediglich einer LED 16 besteht. Um das erfindungsgemäße
Leuchtmittelsystem für etwaige Beleuchtungssituationen
Variabel auszubilden kann das Leuchtmittelsystem eine variable Anordnung
der LED über beispielsweise versetzbare Steckkontakte ermöglichen.
Eine nicht nur mittige Anordnung kann eine Ausleuchtung von bestimmten
Bereichen verbessern.
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Den 8 bis 10 sind
weitere Ausbildungen eines erfindungsgemäßen Leuchtmittelsystems
zu entnehmen, wobei jeweils unterschiedliche Leuchtstofflampen 14 und
eine unterschiedliche Anzahl von Hochstrom-LEDs 16 verwendet
werden. Diese können je nach Ausbildung des elektronischen Vorschaltgeräts
separat oder zusätzlich schaltbar sein und beispielsweise
in Abhängigkeit eines nicht näher dargestellten
Bewegungsmelders eine vorgegebene Raumsituation ausleuchten. Durch
eine separate Zuschaltbarkeit der LEDs 16 kann ein quasi-dimmbarer
Betrieb des Systems auch mit einem an sich statischen Gerät
erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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