DE102010013972A1

DE102010013972A1 - System und Verfahren zur Detektion von Netzspannungsausfällen

Info

Publication number: DE102010013972A1
Application number: DE102010013972A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Die Erfindung stellt ein Beleuchtungssystem zum Anschluss an eine Wechselstromquelle bereit, wobei das Beleuchtungssystem in einem Normalbetrieb und einem Notfallbetrieb betrieben werden kann und eine Beleuchtungseinheit mit einem Leuchtelement umfasst, die über ein Schaltelement mit der Wechselstromquelle verbunden ist. Das Schaltelement weist einen Schalter zum An- und Ausschalten des Leuchtelements der Beleuchtungseinheit auf und ist dazu ausgestaltet, ein Kontrollsignal zu erzeugen und an die Beleuchtungseinheit zu übermitteln. Die Beleuchtungseinheit ist dazu ausgestaltet, das Leuchtelement auf der Grundlage des Kontrollsignals und der Stellung des Schalters im Normalbetrieb oder im Notfallbetrieb zu betreiben. Ferner stellt die Erfindung ein Schaltelement für ein solches Beleuchtungssystem, eine Beleuchtungseinheit für ein solches Beleuchtungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Beleuchtungssystems bereit.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Detektion von Netzspannungsausfällen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem, das dazu konfiguriert ist, sowohl im Normalbetrieb als auch bei Netzspannungsausfällen (Notbetrieb) leuchten zu können.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aus der DE 10 2008 016 788 ist ein Beleuchtungssystem bekannt, das neben dem Normalbetrieb eine Notbeleuchtungsfunktion aufweist. Das Beleuchtungssystem gemäß der DE 10 2008 016 788 umfasst eine LED-Beleuchtungseinheit, die im Normalbetrieb mittels des Wechselstroms der Netzspannung betrieben wird, eine Hilfsstromquelle, vorzugsweise eine Batterie, und eine Steuerschaltung, die es ermöglicht, die LED-Beleuchtungseinheit mittels der Hilfsstromquelle zu betreiben, falls die Netzspannung ausfällt.
Bei dem aus der DE 10 2008 016 788 bekannten Beleuchtungssystem stellt sich das Problem, dass dieses nicht dazu geeignet ist, selbstständig festzustellen, ob bei fehlender Netzspannung diese absichtlich beispielsweise mittels eines Schalters ausgeschaltet worden ist oder aufgrund einer Störung ausgefallen ist, so dass sich das Beleuchtungssystem in diesem Fall nicht selbstständig in den Notbetrieb umschalten kann, sondern hierzu einer externen Ansteuerung bedarf.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein System und insbesondere ein Beleuchtungssystem bzw. ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, in einem Netzspannungssystem festzustellen, ob die Netzspannung absichtlich aufgrund der Betätigung eines Schalters ausgeschaltet wurde, oder ob ein Netzspannungsausfall – z. B. durch Überlast oder Kurzschluss – vorliegt, und selbstständig darauf zu reagieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, durch ein Schaltelement für ein solches Beleuchtungssystem, eine Beleuchtungseinheit für ein solches Beleuchtungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Beleuchtungssystems gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Kontrollsignal vorzugsweise mittels eines entsprechend ausgestalteten Schaltelements auf die Netzleitung eines herkömmlichen Drehstromnetzes (Wechselstromquelle) aufmoduliert, um einer entsprechend ausgestalteten Beleuchtungseinheit mit einem Leuchtelement (d. h. dem Verbraucher) und mit einem Signaldetektor anzuzeigen, dass Netzspannung vorhanden ist und keine Störung vorliegt.
Vorzugsweise erzeugt hierzu im Schaltelement ein Kontrollelement, beispielsweise ein Transformator oder ein Signalgenerator, ein regelmäßiges Kontrollsignal kleiner Spannung, das über die reguläre Stromleitung der damit verbundenen Beleuchtungseinheit zugeführt wird. Das Kontrollelement kann mittels der Netzspannung oder einer Batterie betrieben werden.
Das Kontrollsignal wird von einem Signaldetektor der Beleuchtungseinheit ausgewertet und der Schaltzustand und die Spannungsversorgung entsprechend zwischen Normalbetrieb und Notstrombetrieb eingestellt. Im Notstrombetrieb kann das Leuchtelement der Beleuchtungseinheit mittels einer Batterie mit Strom versorgt werden.
Vorteile der Erfindung sind insbesondere die Möglichkeit der Verwendung der regulären Gebäude- oder Anlagenverkabelung für Normal- und Notstrombetrieb, was zu niedrigen Investitionskosten führt, sowie eine erhöhte Sicherheit durch einfachste Detektion eines Netzausfalles.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert oder ergeben sich anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den anhängenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, das an ein herkömmliches Drehstromnetz angeschlossen ist, wobei das Schaltelement im Detail dargestellt ist.
Die 2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems von 1, wobei die Beleuchtungseinheit im Detail dargestellt ist.
Die 3a bis 3c zeigen schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems bei unterschiedlichen Stellungen des Schaltelements und unterschiedlichen Zuständen des Drehstromnetzes.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1, 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 10, das einen normalen Betriebszustand und einen Notfall- bzw. Notstrombetriebszustand aufweist.
Wie in 1 dargestellt, kann das Beleuchtungssystem 10 an die Phase 14 und den Neutralleiter 16 eines herkömmlichen Drehstromnetzes 12 angeschlossen werden, das einen bevorzugten Fall einer Wechselstromquelle darstellt. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 10 umfasst ein erfindungsgemäßes Schaltelement 18, das mit der Phase 14 und dem Neutralleiter 16 des Drehstromnetzes 12 verbunden ist. Das Schaltelement 18 ist zum einen derart ausgestaltet, dass dieses einen herkömmlichen Schalter 20 mit einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand aufweist. Mit anderen Worten: durch eine geeignete Betätigung des Schalters 20 des Schaltelements 18 aus dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand lässt sich der ferner eine Beleuchtungseinheit 24 umfassende Stromkreis unterbrechen, d. h. die Beleuchtungseinheit 24 wie bei einem herkömmlichen Lichtschalter aus- und wieder einschalten.
Neben dem Schalter 20 umfasst das Schaltelement 18 ein Kontrollelement 22. In 1 ist das Kontrollelement 22 beispielhaft mit dem Schalter 20 parallel geschaltet. Mit anderen Worten: im Schaltelement 18 wird die Phasenleitung 14 aufgeteilt und ist einerseits an dem Schalter 20 angeschlossen und speist andererseits das Kontrollelement 22. Dabei ist das Kontrollelement 22 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dieses ein Kontrollsignal geringer Spannung (im Vergleich zu der Spannung des Drehstromnetzes 12) auf die Phasenleitung 14 zur Beleuchtungseinheit 24 hin aufmodulieren kann. Bei dem Kontrollelement 22 kann es sich beispielsweise um einen Transformator, der die Netzspannung auf wenige Volt Wechselspannung herunter transformiert oder um einen diskreten oder integrierten Signalgenerator (Signalerzeugerschaltung) handeln. Das vom Kontrollelement 22 des Schaltelements 18 erzeugte Kontrollsignal wird entweder ständig oder nur im ausgeschalteten Zustand des Schalters 20 auf der ausgangsseitigen Phasenleitung 14 aufgebracht.
Allgemein gesagt, ist die Beleuchtungseinheit 24 dazu ausgestaltet, selbstständig festzustellen, ob zum einen die vom Drehstromnetz 12 bereitgestellte Netzspannung und/oder zum anderen das vom Schaltelement 18 erzeugte Kontrollsignal vorhanden ist. Mit anderen Worten: die Beleuchtungseinheit 24 ist dazu ausgestaltet, selbstständig sowohl das Vorhandensein von Netzspannung am Schaltelement 18 als auch die Stellung bzw. den Zustand (eingeschaltet oder ausgeschaltet) des Schalters 20 festzustellen. Hierzu weist die Beleuchtungseinheit 24 eine Kontrolllogik auf, die dazu ausgestaltet ist, sowohl das Vorhandensein von Netzspannung als auch das Vorhandensein des Kontrollsignals zu detektieren. Beim Fehlen der Netzspannung überprüft die Kontrolllogik der Beleuchtungseinheit 24, ob das Kontrollsignal vorhanden ist. Falls dies der Fall ist, erkennt die Kontrolllogik der Beleuchtungseinheit 24 den ausgeschalteten Zustand des Schalters 20 des Schaltelements 18 im Normalbetrieb. Falls dies nicht der Fall ist, erkennt die Kontrolllogik der Beleuchtungseinheit 24 eine Störung der durch das Drehstromnetz 12 bereitgestellten Netzspannung und schaltet auf Notstrombetrieb, der beispielsweise aus einem internen Akkumulator 34 (Batterie) der Beleuchtungseinheit 24 betrieben werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinheit 24 die in den 2a und 2b schematisch illustrierte Ausgestaltung mit den folgenden Bauteilen auf. Die Beleuchtungseinheit 24 umfasst ein Netzteil 26, das über das Schaltelement 18 mit dem Drehstromnetz 12 verbunden ist und die vom Drehstromnetz 12 bereitgestellte Netzspannung in eine zum Betreiben eines Leuchtelements 32 (beispielsweise ein LED-Element mit einer oder mehreren LEDs) geeignete Spannung umwandelt. Die Beleuchtungseinheit 24 umfasst ferner einen Signaldetektor 28, der dazu ausgestaltet ist, das von dem Kontrollelement 22 des Schaltelements 18 erzeugte Kontrollsignal zu detektieren, und je nachdem, ob dieses Kontrollsignal detektiert wird oder nicht, zu bewirken, dass ein Schalter 30 in die in den 2a und 2b dargestellten Schalterstellungen verstellt wird. Bei der in 2a dargestellten Stellung des Schalters 30 ist das Leuchtelement 32 der Beleuchtungseinheit 24 über das Netzteil 26 und das Schaltelement 18 mit dem Drehstromnetz 12 verbunden und wird von diesem mit Strom versorgt. Bei der in 2b dargestellten Stellung des Schalters 30 ist die Verbindung des Leuchtelements 32 der Beleuchtungseinheit 24 mit dem Drehstromnetz 12 unterbrochen. In dieser Stellung des Schalters 30 erfolgt die Stromversorgung des Leuchtelements 32 der Beleuchtungseinheit 24 über ein Notstromelement 34, vorzugsweise eine Batterie, das optional im Normalbetrieb über das Drehstromnetz 12 aufgeladen werden kann. Wie der Fachmann ohne weiteres erkennen wird, kann es sich bei dem Schalter 30 um ein elektromechanisches Bauteil handeln, wie beispielsweise ein Relais, oder um ein Halbleiterelement mit Schaltfunktion.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch das Schaltelement 18 ein Notstromelement (nicht dargestellt) aufweisen, das dazu ausgestaltet ist, das Kontrollelement 22 des Schaltelements 18 bei einem Ausfall der Netzspannung (d. h. bei einer Störung des Drehstromnetzes 12) mit Strom zu versorgen. Diese bevorzugte Ausgestaltung erlaubt es, die Stellung des Schalters 20 des Schaltelements 18 auch bei einem Ausfall der Netzspannung (d. h. bei einer Störung des Drehstromnetzes 12) zu detektieren.
Wie dies in den 3a bis 3c dargestellt ist, können die folgenden ”Zustände” des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 10 auftreten. Im Normalbetrieb (d. h. Netzspannung vorhanden) wird bei eingeschaltetem Schalter 20 des Schaltelements 18 das Leuchtelement 32 der Beleuchtungseinheit 24 über das Drehstromnetz 12 mit Strom versorgt und leuchtet (siehe 3a). Wird im Normalbetrieb (d. h. Netzspannung vorhanden) der Schalter 20 des Schaltelements 18 ausgeschaltet, so detektiert, wie vorstehend im Detail beschrieben, die Beleuchtungseinheit 24 das Vorhandensein des Kontrollsignals, jedoch die Abwesenheit von Netzspannung, was dazu führt, dass das Leuchtelement 32 der Beleuchtungseinheit 24 ausgeschaltet wird (siehe 3b). Im Fall einer Störung des Drehstromnetzes 12 (d. h. keine Netzspannung) detektiert, wie vorstehend im Detail beschrieben, die Beleuchtungseinheit 24 das Fehlen des Kontrollsignals und schaltet auf die Spannungsversorgung des Leuchtmittels aus der Batterie 34 um.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008016788 [0002, 0003]

Claims

Beleuchtungssystem (10) zum Anschluss an eine Wechselstromquelle (12), wobei das Beleuchtungssystem (10) in einem Normalbetrieb und einem Notfallbetrieb betrieben werden kann und eine Beleuchtungseinheit (24) mit einem Leuchtelement (32) umfasst, die über ein Schaltelement (18) mit der Wechselstromquelle (12) verbunden ist, wobei das Schaltelement (18) einen Schalter (20) zum An- und Ausschalten des Leuchtelements (32) der Beleuchtungseinheit (24) aufweist und dazu ausgestaltet ist, ein Kontrollsignal zu erzeugen und an die Beleuchtungseinheit (24) zu übermitteln, die dazu ausgestaltet ist, das Leuchtelement (32) auf der Grundlage des Kontrollsignals und der Stellung des Schalters (20) im Normalbetrieb oder im Notfallbetrieb zu betreiben.
Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (18) ein Kontrollelement (22) zur Erzeugung des Kontrollsignals aufweist.
Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei das Schaltelement (18) ein Notstromelement aufweist, das dazu ausgestaltet ist, das Kontrollelement (22) des Schaltelements (18) bei einer Störung der Wechselstromquelle (12) mit Strom zu versorgen.
Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinheit (24) ein Netzteil (26) aufweist.
Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinheit (24) einen Signaldetektor (28) und einen Schalter (30) umfasst, wobei der Signaldetektor (28) dazu ausgestaltet ist, zu bewirken, dass auf der Grundlage des Kontrollsignals und der Stellung des Schalters (20) des Schaltelements (18) der Schalter (30) der Beleuchtungseinheit (24) zwischen einer Stellung für den Normalbetrieb und einer Stellung für den Notfallbetrieb verstellt werden kann.
Beleuchtungselement (10) nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinheit (24) ein Notstromelement (34), vorzugsweise eine Batterie, zur Stromversorgung des Leuchtelements (32) der Beleuchtungseinheit (24) im Notfallbetrieb umfasst.
Beleuchtungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Leuchtelement (32) der Beleuchtungseinheit (24) mindestens eine LED umfasst.
Schaltelement (18) zur Betätigung einer Beleuchtungseinheit (24) eines Beleuchtungssystems (10), wobei das Schaltelement (18) einen Schalter (20) zum An- und Ausschalten eines Leuchtelements (32) der Beleuchtungseinheit (24) und ein Kontrollelement (22) zur Erzeugung eines Kontrollsignals aufweist.
Beleuchtungseinheit (24), die sowohl im Normalbetrieb als auch im Notfallbetrieb Licht spenden kann und über ein Schaltelement (18) mit einer Wechselstromquelle (12) verbunden ist, wobei die Beleuchtungseinheit (24) umfasst: ein Leuchtelement (32), das im Normalbetrieb bei eingeschaltetem Schaltelement (18) von der Wechselstromquelle (12) mit Energie versorgt wird; ein Notstromelement (34), um im Notfallbetrieb das Leuchtelement (32) mit Energie zu versorgen; und eine Steuereinheit, die dazu ausgestaltet ist, das Leuchtelement (32) auf der Grundlage eines von dem Schaltelement (18) erzeugten Kontrollsignals und der Stellung des Schaltelements (18) im Normalbetrieb oder im Notfallbetrieb zu betreiben.
Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems (10), das an eine Wechselstromquelle (12) angeschlossen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Erzeugen eines Kontrollsignals durch ein Schaltelement (18) mit einem Schalter (20), wobei der Schalter einen eingeschalteten Zustand und einen ausgeschalteten Zustand aufweist; das Überprüfen des Vorhandenseins des Kontrollsignals durch eine Beleuchtungseinheit (24) mit einem Leuchtelement (32); das Versorgen des Leuchtelements (32) mit Strom von einem Notstromelement (34) für den Fall, dass sich der Schalter (20) des Schaltelements (18) in dem eingeschalteten Zustand befindet und das Kontrollsignal nicht detektiert wird.