DE102018203912A1

DE102018203912A1 - Leuchtenmodul, umfassend ein Vorschaltgerät für LEDs, insbesondere in einer Leuchte einer Notlichtbeleuchtungsanlage sowie Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102018203912A1
Application number: DE102018203912.7A
Authority: DE
Inventors: Roland Pasedag; Matthias Harms
Original assignee: RP Technik GmbH Profilsysteme
Current assignee: RP Technik GmbH Profilsysteme
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: DE102018203912B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Leuchtenmodul, insbesondere in einem Gehäuse, das als Vorschaltgerät für Leuchten einsetzbar ist, die mittels wenigstens einer LED, wenigstens einer OLED, wenigstens eines LCD und/oder wenigstens eines TFT Licht abstrahlen können, insbesondere als Teil einer Notlichtleuchte. Das Leuchtenmodul hat einen Netzanschluss und eine Recheneinheit und daran angeschlossene Bauteile wie Halbleiterschalter zur Leistungsflusssteuerung sowie mehrere Verbraucher. Auch gibt es einen, insbesondere zum Teil selbst als Verbraucher dienenden, Anschluss, an den wenigstens ein weiterer Verbraucher anschließbar ist. Die Verbraucher sind parallel betreibbar, von denen ein erster Verbraucher ein wiederaufladbarer Energiespeicher ist, der von dem elektronischen Leuchtenmodul phasenweise auch als Energiequelle für das Vorschaltgerät schaltbar ist, und von denen ein zweiter Verbraucher wenigstens eine LED, eine OLED, ein LCD, oder ein TFT umfasst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit eine Vorrangsteuerung umfasst, durch die einzelne Bauteile zur Leistungsflusssteuerung gesteuert werden, wodurch ein Leistungsfluss zu bestimmten Verbrauchern anpassbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt ein elektronisches Leuchtenmodul, das als Vorschaltgerät für Leuchten einsetzbar ist, insbesondere als Teil einer Notlichtleuchte. Ein solches Leuchtenmodul umfasst in einer Ausgestaltung einen Netzanschluss, eine Recheneinheit und mehrere, parallel betreibbare Verbraucher. Von diesen Verbrauchern ist ein erster Verbraucher ein wieder aufladbarer Energiespeicher. Ein zweiter Verbraucher umfasst wenigstens eine elektrische Lichtquelle, wie z. B. eine LED.
Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung eine zugehörige Leuchte sowie ein geeignetes Verfahren zum Betrieb einer Leuchte.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt ein elektronisches Leuchtenmodul nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Auch behandelt die vorliegende Erfindung eine Leuchte nach Anspruch 11. Außerdem beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 12.
Technisches Gebiet
Eine Notlichtbeleuchtung soll mit ihrer Notlichtbeleuchtungsanlage die Aufgabe erfüllen, in besonderen Situationen, z. B. bei einer Unterbrechung einer Phase oder sogar aller Phasen einer Netzversorgung einer allgemeinen Beleuchtungsanlage, ausreichend Licht zur Verfügung zu stellen und ggf. Fluchtwege auszuschildern und auszuleuchten. Welche Anforderungen eine Notlichtbeleuchtungsanlage erfüllen können muss, sind - von Staat zu Staat, in der die Notlichtbeleuchtungsanlage installiert ist, jedoch unterschiedlich - in zahlreichen Normen festgelegt, beispielhaft sei die in der Bundesrepublik Deutschland u. a. gültige DIN EN 1838 genannt, die anhand einer seitenlangen Serie an Definitionen Vieles bestimmt. Allgemeine elektrische Anforderungen an die Notlichtbeleuchtungsanlage ergeben sich u. a. auch aus der DIN EN 50171; hierzu gehören Mindestdauern, wie lange Mindestausgangsleistungen von Stromversorgungssystemen einer Notlichtbeleuchtung zur Verfügung gestellt werden müssen. Weitere einschlägige Normen sind in den verschiedenen Staaten den Planern und Herstellern von Notlichtbeleuchtungsanlagen geläufig und können als allgemein bekannt angesehen werden, d. h., an dieser Stelle sei auf die einschlägigen Richtlinien und Normen für Notlichtbeleuchtungsanlagen als Definitionenfundus und Erklärungsgrundlage anstelle einer vollumfassenden Wiedergabe der Inhalte der zahlreichen Normen und Richtlinien verwiesen.
Um die Betriebsphasen, die bestimmte Mindestbetriebsdauern aufgrund von in Normen und Richtlinien stehenden einzuhaltenden Notlichtbetriebszeiten einer Notlichtbeleuchtungsanlage überdauern können müssen, möglichst lange auszudehnen, besteht ein Ansatz darin, energiearme Beleuchtungsmittel in Notlichtleuchten einzubauen, sodass aufgrund der geringeren Umsetzung elektrischer Energie in Licht längere Betriebszeiten im Vergleich mit energieintensiveren Beleuchtungsmitteln - bei sonstiger Beibehaltung der gleichen Energiespeicher - abgedeckt werden können. Solche energiearmen Lichtquellen sind LEDs, OLEDs, LCDs, TFTs und ähnliche Licht aussendende Bauteile, insbesondere auf Basis von Halbleiter-Lichterzeugungsvorgängen.
Die energiearmen bzw. energieschonenden Lichtquellen bzw. Beleuchtungsmittel arbeiten in der Regel mit anderen, insbesondere niedrigeren Spannungen im Vergleich zur Netzversorgungsspannung. Jedoch liegt in der Regel tatsächlich die Netzversorgungsspannung mit ihrem, für die Beleuchtungsmittel häufig zu hohem Spannungsniveau, in Europa z. B. bei 230 Veff, an der Leuchte an. Üblicherweise soll die Leuchte über den Netzanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden, wenn die Netzversorgung ausreichend stabil anliegt. Damit die Netzspannung auf das richtige Spannungsniveau und auf die richtige Spannungsart für die Lichtquellen gebracht wird, sind bereits unterschiedliche Realisierungen von Vorschaltgeräten bekannt, die häufig noch weitere Funktionen anbieten. Zusätzliche Funktionen in solchen Vorschaltgeräten sind z. B. Archivierungen von Betriebsdauern und Betriebsparametern für eine nachträgliche Auswertung, wann und wie häufig die Notlichtbeleuchtungsanlage einschalten musste.
Verschiedene Schaltungsentwürfe von Vorschaltgeräten lassen sich u. a. der Schutzrechtsliteratur entnehmen, so z. B. der DE 20 2008 013 673 U1 (Gebrauchsmusterinhaberin: Tridonic GmbH & Co. KG; Bekanntmachungstag: 16.12.2010) und der CN 2 907 162 Y (Anmelder: Shen Yongfu; Veröffentlichungstag: 30.05.2007). Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2008 013 673 U1 behandelt ein Vorschaltgerät, das nicht nur eine LED-Versorgung sicherstellen soll, sondern außerdem auch Gasentladungslampen als Beleuchtungsmittel einer Notlichtleuchte betreiben können soll (siehe insbesondere Absatz [0066] der DE 20 2008 013 673 U1 ). In der DE 20 2008 013 673 U1 wird als weitere Funktion, die ein solches Vorschaltgerät verwirklichen können soll, die Steuerung zur Dimmung der Beleuchtungsmittel erwähnt.
Wie ein möglicher Halbleiter für eine Leistungsflusssteuerung, z. B. als Teil einer Leistungsflussvorrichtung in einem Kraftfahrzeug, ausgestaltet werden kann, wird in der DE 10 2016 101 582 A1 (Anmelderin: Infineon Technologies AG; Anmeldetag: 04.08.2016), auch als US 2016 226 236 A1 veröffentlicht, vorgestellt. Der in der Patentanmeldung beschriebene Halbleiter dürfte für das spezifische Anwendungsgebiet der Kraftfahrzeugsysteme, also jenseits der Notlichtbeleuchtungsanlagen gestaltet worden sein, sodass die DE 10 2016 101 582 A1 für das Gebiet der Notlichtbeleuchtung von geringerer Bedeutung sein sollte.
In dem technischen Gebiet der Leuchtmittelversorgung und -steuerung geht es um geeignete Schaltungstechniken und -entwürfe, damit diese für die Verwendung in Notlichtbeleuchtungsanlagen, insbesondere in ihren Leuchten geeignet sind. Die in den zuvor benannten Druckwerken dargelegten Zusammenhänge, insbesondere im Zusammenhang mit Leistungsflusssteuerungen und Verbraucheransteuerungen wie LEDs oder sonstigen Beleuchtungsmitteln, gelten mit ihrer Benennung auch in vorliegender Erfindungsbeschreibung vollumfänglich inkorporiert.
Stand der Technik
In der Patentliteratur lassen sich zahlreiche Dokumente finden, die in Abhängigkeit von verschiedenen Kriterien Energiesteuerungen, insbesondere in Leuchten, propagieren.
Die JP 5 661 395 B2 (Patentinhaberin: Toyota Home KK; Erteilungstag: 28.01.2015) unterbreitet für Geschäftsflächenbeleuchtungssysteme, wozu auch Solarpanels gehören sollen, eine Idee, was mit überschießenden bzw. nicht nutzbaren Energie(-anteile-)n des Typs elektrischer Energie zu geschehen hat, nämlich diese für ein Aufladen von ebenfalls vorhandenen Akkumulatoren zu gebrauchen.
Ein komplettes Zu- und Wegschalten von zusätzlichen LEDs in Abhängigkeit vom Vorhandensein einer bestimmten Versorgungsquelle wird in der WO 2014/090 931 A1 (Anmelderin: Zumtobel Lighting GmbH, Veröffentlichungstag: 29.06.2014) angesprochen. Das dabei vorgestellte Schaltbild ist aber äußerst primitiv und dürfte kaum eine weitere Erkenntnis bringen. Die US 9 595 845 B2 (Anmelderin: Cree, Inc.; Erteilungstag: 14.03.2017) geht im Vergleich mit der WO 2014/090 931 A1 etwas weiter, indem sie den zusätzlichen Vorschlag unterbreitet, die Anwesenheit von Personen parallel mit zu überwachen und die Helligkeitssteuerung der LEDs von der anliegenden Versorgungsquelle und von der Tatsache, ob Personen im Raum sind, abhängig zu machen.
Eine Rettungszeichenleuchte, die eine Laserdiode als Zusatzsignalträger aufweist, ist in der DE 10 2008 017 656 A1 (Anmelderin: RP-Technik e.K.; Anmeldetag: 05.04.2008) beschrieben.
Die sehr umfängliche US 2014/097 758 A1 (Anmelder: Michael V. Recker und David B. Levine; Anmeldungstag: 05.10.2012) spricht verschiedene Aspekte zu dem Thema „Leistungsführung“ an. Aus 2 der US 2014/097 758 A1 ist zu entnehmen, dass die gesamte Energie in jedem Fall bzw. in jedem Zustand tatsächlich über den Akkumulator geführt wird.
In der US 8 339 065 B2 (Yang-Jui Chao, Chieh-Lun Cheng, Lin-Hao Wei und Ji-Bao Fu; Anmeldetag: 31.08.2010) wird die Idee verfolgt, dass mit einer Versorgungsschaltung eine Versorgung von LED-Einheiten aus einer Batterie nur dann erfolgen soll, wenn ein „Adapter Interface 30“ nicht angeschlossen ist bzw. nicht vorhanden ist. Die Einheit soll in verschiedenen Betriebsphasen operieren, in denen eine Leistungsaufteilung erfolgen kann.
Mit anderen Worten, den zuvor zitierten Druckschriften ist immer wieder die Idee in verschiedenen Ausgestaltungen zu entnehmen, dass Leistungs- bzw. Energieflüsse in elektrischen Schaltungen für Beleuchtungskörper in Abhängigkeit von den angeschlossenen Energiequellen und in Abhängigkeit des tatsächlichen Verbrauchs steuerbar sind.
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, nicht mehr erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen LEDs und deren Stromversorgung für Leuchten zu erörtern, sondern durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung ansehen zu dürfen.
Aufgabenstellung
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Ansteuerung bzw. eine Steuerung für Beleuchtungsmittel, z. B. LEDs (Leuchtmittel) in einer Sicherheitsleuchte, bereitstellbar sein, die in ein Datennetz und in ein Stromnetz integrierbar ist und deren Betrieb unter ungünstigen, sich ändernden Versorgungsbedingungen sowie sich ändernden Betriebsanforderungen dennoch möglichst lange aufrechterhalten werden kann. Eine Versorgungssicherheit, insbesondere von Leuchtmitteln, mit der erforderlichen elektrischen Energie, insbesondere in einem Notfall, sollte möglichst gegeben sein.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein elektronisches Leuchtenmodul nach Anspruch 1 sowie eine Leuchte nach Anspruch 11 gelöst, ein geeignetes Betriebsverfahren lässt sich Anspruch 12 entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Ein elektronisches Leuchtenmodul ist eine Einheit, mit der elektrische Energie für mindestens ein Leuchtmittel einer Leuchte bereitstellbar ist. Ein Leuchtenmodul ist - mit anderen Worten - eine modulare Baugruppe, die elektrischen Strom umsetzt und mit Hilfe von elektrischem Strom betreibbar ist. Das Leuchtenmodul umfasst elektronische Bauteile. Die Bauteile können als Bauteilverbund, d. h mit elektrischen Leiterverbindungen zwischen, insbesondere jeweils, zumindest zwei Bauteilen, vorliegen. Ein modulartiger Verbund erleichtert den Einbau bzw. die Kontaktierung beim Aufbau oder bei der Nachrüstung einer Leuchte mit einem Leuchtenmodul. Die elektronischen Bauteile sind vorzugsweise auf einer Platine angeordnet und durch Leiterbahnen, Brücken oder elektrische Kabel miteinander verbunden; wobei das Arrangement der Bauteile dergestalt ist, dass zumindest zwischen einigen der Bauteile ein elektrischer Stromfluss zumindest phasenweise stattfindet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die elektronischen Bauteile des Leuchtenmoduls z. B. in oder an einem Gehäuse angeordnet sein. Es ist auch möglich, elektronische Bauteile des Leuchtenmoduls mit deren elektrisch leitenden Verbindungen in einem Gehäuse, insbesondere in oder an einer Gehäusewand, einzugießen. Sind die Teile miteinander vergossen, bilden Leuchtenmodul und Gehäuse ein gemeinsames Modul, das mit wenigstens einem Leuchtmittel verbindbar ist. Das Leuchtenmodul kann als Teil einer Leuchte verbaut sein. Vorzugsweise bildet das Leuchtenmodul eine elektronische Eingangsgruppe für eine oder mehrere Leuchtmittel, von denen insbesondere wenigstens einige LEDs sind. Mit Hilfe des Leuchtenmoduls können Schaltfunktionen realisiert werden.
Wenn das Leuchtenmodul als ein Vorschaltgerät für Leuchtmittel, insbesondere von solchen, die LEDs umfassen, eingesetzt ist, sind die Leuchten individuell oder als Gruppe ansteuerbar. Als Vorschaltgerät erlaubt das Leuchtenmodul eine Verringerung der Spannung z. B. für die Versorgung einer Anzahl von mehr als zwei Leuchtmitteln. Vorzugsweise wird von dem Vorschaltgerät an zumindest einem Anschluss eine Gleichspannung bereitgestellt. Ein solcher Anschluss kann ein Anschluss für das Anschließen von LEDs sein. Das Leuchtenmodul sollte an so einem Anschluss gleichgerichtete Spannung zur Verfügung stellen. D. h., an einem Pin des Anschlusses ist entweder nur eine positive Spannungen oder nur eine negative Spannung für die Leuchtmittel bereitgestellt. Das Leuchtenmodul ist insbesondere für Leuchtmittel, die auf Halbleitereffekten basieren, sog. Halbleiterleuchtmittel, gestaltet. Bei derartigen Leuchtmitteln werden Lichtquanten bei einem Anlegen einer Niederspannung, z. B. bei Anlegen einer Niederspannung an einer Leuchtdiode (LED), ausgesendet. Aufgrund der geringen Energieumsetzung bzw. des hohen elektrischen Wirkungsgrades können solche Leuchtmittel auch als energiesparende Leuchtmittel bezeichnet werden. Ein Beispiel für ein energiesparendes Leuchtmittel ist eine auf Fluoreszenzeffekten basierende Lichtemittierung, wie sie z. B. bei einigen Kompaktleuchtstofflampen üblich ist. Ein anderes Beispiel für energiesparende Leuchtmittel sind organische Leuchtdioden (englisch: organic light emitting diode, abgekürzt OLED), die durch die verwendeten halbleitenden Materialien von sog. anorganischen Leuchtdioden (LEDs) zu unterscheiden sind. OLEDs eignen sich insbesondere als Leuchtflächen. Als besonders energieeffizient bei der Lichterzeugung hat sich eine sog. QLED (Quantenpunkt-Leuchtdiode) erwiesen, die ebenfalls in die Gruppe der anorganischen Leuchtdioden einordenbar ist. QLEDs bzw. daraus aufgebaute Quantenpunkt-Displays oder Q-Leuchten sind mit einer Form eines elektronischen Leuchtenmoduls betreibbar. In QLEDs kann eine farbliche Abstimmung bzw. Farbvorgabe unter anderem durch eine während der Herstellung vorgenommenen Größenbeschränkung lichterzeugender oder lichtkonvertierender Bezirke, wie Nanokristalle bzw. Sub-Mikrometer-Kristallen, eingebettet in einer Schicht oder auf einer Oberfläche, erfolgen. Auf eine Fluoreszenz- bzw. eine Phosphoreszenzkonversionsschicht mit Wärmeverlusten zur Erzeugung von Weißlicht kann - zumindest in einem solchen Fall - sogar auch noch verzichtet werden.
Die elektronischen Bauteile des elektronischen Leuchtenmoduls sind vorteilhafterweise elektronisch so bemessen, dass das Leuchtenmodul vielfältig einsetzbar ist. In einer Ausgestaltung ist das Leuchtenmodul z. B. so ausgestaltet, dass mithilfe des elektronischen Leuchtenmoduls eine Flüssig-Kristallanzeige (englisch: liquid crystal display, abgekürzt LCD) betrieben werden kann, um damit insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung bereitzustellen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leuchtenmodul mit seinen Spannungen und Spannungsbereichen so dimensioniert, dass es auch zur Ansteuerung von sog. Aktiv-Matrix-Displays einsetzbar ist. Solche Displays weisen eine Matrix von Dünnschichttransistoren auf (englisch: thin-film-transistor, abgekürzt TFT). Ein einzelner Transistor dient hierbei zur Ansteuerung der Lichtabstrahlung eines Bild- bzw. Leuchtpunkts.
Vorteilhafterweise ist das elektronische Leuchtmodul als Teil einer Notlichtleuchte realisiert, die wiederum als eine Komponente einer Notlichtbeleuchtungsanlage in einem Gebäude installiert sein kann. In einer Ausgestaltung ist z. B. vorgesehen, das Leuchtenmodul in eine Notlichtleuchte zu integrieren. Weitere Einsatzmöglichkeiten des Leuchtenmoduls, vorzugsweise in sicherheitsrelevanten Bereichen, sind Sicherheitsleuchten, wie Rettungszeichenleuchten oder Fluchtwegsleuchten. Unter dem Begriff Notlichtleuchte bzw. Notlichtbeleuchtung im Sinne eines Oberbegriffs können solche Typen von Leuchten zusammengefasst werden.
Das Leuchtenmodul kann in einer Ausgestaltung eine gewisse Anzahl an Leuchtmitteln umfassen. Wird in diesem Fall das Leuchtenmodul an eine Netzversorgung angeschlossen, so ist das Leuchtmodul selbst bereits als Lichtquelle verwendbar.
Das elektronische Leuchtenmodul bietet einen Anschluss, an dem ein Netz angeschlossen werden kann, also einen Netzanschluss. Über den Netzanschluss ist das Leuchtenmodul mit einer Energiequelle wie einer Gebäudestromversorgung bzw. einer Netzversorgung verbindbar. Der Netzanschluss ist spannungsfest für eine übliche Versorgungsspannung, wie eine gängige effektive Netzspannung von 230 Volt. Über den Netzanschluss kann das an einem Versorgungsnetz angeschlossene Leuchtenmodul elektrische Energie unter anderem für eine Recheneinheit beziehen. Dem Netzanschluss folgt vorzugsweise ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, wenn das Versorgungsnetz ein Wechselstromnetz ist. Das Leuchtenmodul kann mit einem Spannungswandler ausgestattet sein, der insbesondere die Versorgungsspannung in eine Betriebsspannung für Halbleiterbauteile transformiert.
Eine Recheneinheit des Leuchtenmoduls dient unter anderem dazu, einen Betriebszustand von angeschlossenen Leuchtmitteln bzw. einem zu betreibenden Leuchtmittel vorzugeben und insbesondere zu kontrollieren. Die Recheneinheit umfasst vorzugsweise einen durch elektronische Schalter realisierten Prozessor für eine programmgesteuerte Abarbeitung von Steuerungsaufgaben zur Einstellung eines von mehreren Betriebszuständen einer oder mehrerer Leuchtmittel wie LEDs, OLEDs oder QLEDs. Des Weiteren gibt es vorteilhafterweise eine Prozessorversorgungsschaltung. In dem Fall ist es möglich, dass eine Stromversorgung des Prozessors über die Prozessorversorgungsschaltung erfolgt. Die Recheneinheit ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass sie die Prozessorversorgungsschaltung ebenfalls steuern kann.
An die Recheneinheit sind weitere Bauteile angeschlossen. Vorzugsweise sind elektrische Pinne der Recheneinheit, z. B. Pinne eines Mikrokontrollers, auf Schalter geführt. In diesem Fall kann auch gesagt werden, an die Recheneinheit sind Schalter angeschlossen. Ein Beispiel für einen Schalter ist ein Halbleiterschalter zur Leistungsflusssteuerung. Der Halbleiterschalter weist mindestens ein elektronisches Schaltelement wie einen Feldeffekttransistor auf, das also ein Halbleiterbauelement ist. Mit einem Schalter kann ein Leistungsfluss von einem Netzanschluss zu einem Treiber für die Leichtmittel, wie z. B. einem LED-Treiber, gesteuert werden. Der LED-Treiber kann auch als LED-Versorgungsschaltung bzw. als Leuchtmitteltreiber bezeichnet werden. Mit dem Leuchtmitteltreiber ist dem jeweils angeschlossenen Leuchtmittel eine geeignete, vorzugsweise stabilisierte, Betriebsspannung sowie ein Betriebsstrom zuführbar. Es ist auch möglich, einen Schalter vorzusehen, mit dem ein Leistungsfluss von einem Netzanschluss über einen Lader zu einem Akkumulator steuerbar ist. Der Akkumulator ist ein vorzugsweise mehrmals wiederaufladbarer Energiespeicher (umgangssprachlich auch als Batterie bezeichnet). Der Lader kann auch - je nach Ausgestaltung - als Ladestromregler oder Ladeschaltung bezeichnet werden. Ein weiterer Leistungsfluss kann von dem Akkumulator über einen Schalter zu dem Leuchtmitteltreiber, insbesondere dem LED-Treiber, schaltbar sein. In einer Ausgestaltung kann ein Leistungsfluss von einem Akkumulator über einen Schalter schaltbar sein, um hierdurch eine Prozessorversorgung zu steuern und ggf. zu regeln. Vorzugsweise ist die Recheneinheit über einen Schalter abkoppelbar. D. h., vorteilhafterweise kann der Prozessor sich selbst abkoppeln und ggf. so sich abschalten. Weitere Schalter können vorgesehen sein, die mit der Recheneinheit zusammenwirken. Die Recheneinheit kann auch so gestaltet sein, dass sie einen Schalter steuern kann, der einen oder mehrere Prüftaster, z. B. mit LEDs ausgestattete Prüftaster, schalten kann. In einer Ausgestaltung kann die Schaltung des Leuchtenmoduls auch so gestaltet sein, dass sie einen oder mehrere Schalter hat, über die eine Schnittstelle mit der Recheneinheit verbindbar ist.
Durch das elektronische Leuchtenmodul können eine Mehrzahl Verbraucher versorgt und leistungsmäßig gesteuert werden. Diese Verbraucher können als Teil des Leuchtenmoduls platziert sein. Zu der Gruppe der Verbraucher können solche Verbraucher gehören, die z. B. zugeführte elektrische Energie weiterführen bzw. in Lichtenergie, chemische Energie oder in Speicherenergie, insbesondere in elektrische oder in die eines Informationsträgers, wie ein elektronisches Speichermedium oder ein magnetisches Speichermedium, umwandeln. Nach einem informationstechnischen Aspekt umfasst die Speicherenergie abgelegte Daten oder Prozessoralgorithmen. Üblicherweise wandelt ein Verbraucher zumindest einen Teil der elektrischen Energie in Wärme um.
Zumindest hat das Leuchtenmodul einen Anschluss, der nicht der Netzanschluss ist. Es ist an dem elektronischen Leuchtenmodul ein - im Vergleich mit dem Netzanschluss sonstiger - Anschluss vorhanden. Ein Anschluss kann einen oder mehrere Kontakte umfassen, wie z. B. ein Steckplatz, der für eine elektrisch leitende Verbindung zu einem weiteren Gerät, wie zu einem Verbraucher, genutzt werden kann. Ein solcher Verbraucher kann an das elektronische Leuchtenmodul angeschlossen werden. Zwischen elektrisch leitenden Teilen des Anschlusses liegt vorzugsweise eine elektrische Spannung vor, die von der typischen Netzspannung am Netzanschluss abweicht. Ein Anschluss kann somit als Energieversorgung und/oder zur Datenversorgung für ein an den Anschluss anzuschließendes Gerät dienen. Ein mögliches Gerät ist z. B. ein weiteres Leuchtmittel. Es ist auch möglich, einen Anschluss so zu gestalten, dass der Anschluss selbst Energie verbraucht, indem z. B. an dem Anschluss eine Spannungsumsetzung erfolgt. Anders gesagt, gelangt bei einem Anschluss, der einen Verbraucher bildet, nur ein Teil der dem Anschluss zugeführten Energie tatsächlich an eine angeschlossene Einheit, wie ein Datenübertragungsmodul. Ein Beispiel für ein Datenübertragungsmodul ist eine Sende-/Empfangseinheit. Das elektronische Leuchtenmodul kann, insbesondere mittels Recheneinheit, einen oder mehrere Anschlüsse miteinander integrieren. Hierbei kann deren Betrieb aufeinander abgestimmt sein.
An das elektronische Leuchtenmodul ist wenigstens ein weiterer Verbraucher anschließbar. Der weitere Verbraucher ist zusätzlich zu den anderen Verbrauchern anschließbar. Der Verbraucher weist eine mit dem Anschluss verbindbare elektronische Kontaktstelle auf. Anders gesagt, sind in dem elektronischen Leuchtenmodul vorhandene Verbraucher und ein anschließbarer Verbraucher durch ein Schaltungslayout des Leuchtenmoduls derart strukturell zu einander konfiguriert, dass ein paralleler Betrieb bzw. eine Energieversorgung der Verbraucher nebeneinander möglich ist. Dabei ist es möglich, zum gleichen Zeitpunkt die Verbraucher zu betreiben. Vorteilhaft ist es, wenn die Verbraucher zueinander parallel verschaltet sind. Können die Verbraucher unabhängig voneinander angesteuert werden, so können Sie zum gleichen Zeitpunkt eingeschaltet sein; Energie kann in mehreren Verbrauchern gleichzeitig umgesetzt werden. Das elektronische Leuchtenmodul kann, anders gesagt, einen Betrieb der vorhandenen Verbraucher, die zu einer jeweils realisierten Beleuchtungskonfiguration gehören, steuern. Das Steuern bzw. Regeln erfolgt in einer Ausgestaltung vorzugsweise nach einem vorgegebenen Zeitplan, wie einem vorgegebenen Aufgabenplan. Das Steuern bzw. Regeln kann in einer Ausgestaltung des Leuchtenmoduls von energetischen Überlegungen bzw. Verteilungen beeinflusst sein.
Ein erster Verbraucher ist ein mehrmals wiederaufladbarer Energiespeicher, z. B. ein Akkumulator bzw. ein Akkumulatorpaket. In dem Energiespeicher wird vorzugsweise zur Speicherung elektrische Energie in chemische Energie gewandelt, wenn ein chemischer Energieträger vorhanden ist. Als wiederaufladbare Energiespeicher können auch hochkapazitive Kondensatoren, sog. Supercaps bzw. Superkondensatoren oder auch Ultrakondensatoren in Betracht kommen, wenn eine besonders hohe Leistungsdichte erforderlich ist. Als Superkondensatoren werden z. B. Doppelschichtkondensatoren, Pseudokondensatoren oder Hybridkondensatoren bezeichnet. Ein solcher Energiespeicher, z. B. der Kondensator, kann sich in einem ersten Betriebszustand, in einem Ladezustand befinden. Ein zweiter Betriebszustand, in dem sich ein solcher Energiespeicher oder Kondensator befinden kann, ist ein Stromabgabezustand. Anders gesagt, der Energiespeicher als erster Verbraucher ist in seiner Betriebsweise umschaltbar. Durch Schalten kann jeweils in einen anderen Zustand des Akkumulators und somit des elektronischen Leuchtenmoduls gewechselt werden; die Zustandswechsel sind reversibel einnehmbar. Ein Energiespeicher kann phasenweise als Energiequelle zum Einsatz kommen, insbesondere wenn über einen Netzanschluss keine elektrische Energie zur Verfügung steht. Für einen Betrieb als Energiequelle ändert das Leuchtenmodul seinen Zustand, indem es Schalter umgelegt. Das Schalten erfolgt vorzugsweise durch Halbleiterschalter. Ein Schalter, der auch als Notversorgungsschalter bezeichnet werden kann, kann eine elektrisch leitende Verbindung von dem wiederaufladbaren Energiespeicher zu einer Leuchtmittel treibenden elektronischen Baugruppe, wie zu einem LED-Treiber, erstellen oder, bei einer Änderung der Versorgungsanforderung, unterbrechen. Wenn der aufladbare Energiespeicher als eine Komponente in dem elektronischen Leuchtenmodul angeordnet ist, so ist über den Energiespeicher als Energiequelle eine Notversorgung von Leuchtmitteln möglich. Eine Notversorgung der Leuchtmittel ist auch über einen angeschlossenen, externen wiederaufladbaren Energiespeicher über eine Notversorgungsstellung bereitstellbar. In einer Regelversorgungsstellung sperrt der Notversorgungsschalter den Stromfluss.
Das elektronische Leuchtenmodul umfasst mindestens einen zweiten Verbraucher. Der zweite Verbraucher wandelt elektrische Energie in Lichtenergie um. Der zweite Verbraucher ist, anders gesagt, eine vorzugsweise aktive Lichtstrahlungsquelle. Auch eine passive Lichtstrahlungsquelle, wie elektronisches Papier, ist mit dem elektronischen Leuchtenmodul vorteilhaft betreibbar. Die Lichtstrahlungsquelle, wie ein Leuchtmittel, kann wenigstens eine LED umfassen. Auch eine OLED kann als ein zweiter Verbraucher vorhanden sein. In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens eine QLED als zweiter Verbraucher vorhanden. Ein LCD oder ein TFT umfasst in der Regel ebenfalls eine Lichtstrahlungsquelle, die einen zweiten Verbraucher bilden kann und von dem elektronischen Leuchtenmodul mit elektrischer Energie versorgbar ist. Es ist möglich, ein Paar oder eine Gruppe von, insbesondere unterschiedlichen, LEDs als ein LED-Modul zusammenzufassen, die zusammen einen zweiten Verbraucher des elektronischen Leuchtenmoduls bilden. Ein Beispiel für ein LED-Modul ist eine Bildanzeigeeinrichtung. Ein anderes Beispiel für ein LED-Modul ist eine Hinterleuchtungsfläche.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Recheneinheit des elektronischen Leuchtenmoduls eine Vorrangsteuerung umfasst. Eine Vorrangsteuerung ermöglicht es, eine elektrische Gesamtleistung des elektronischen Leuchtenmoduls aufzuteilen. Durch die Recheneinheit sind einzelne Bauteile des Leuchtenmoduls ansteuerbar. Die Bauteile dienen zur Steuerung eines Leistungsflusses. Der Leistungsfluss kann, insbesondere in einem Energieversorgungssystem, auch als Lastfluss bezeichnet werden. Ein Leistungsfluss ist vorzugsweise mit Hilfe von nummerischen Methoden berechenbar. Besonders vorteilhaft ist eine Leistungsflusssteuerung, wenn zusätzliche Verbraucher an das elektronische Leuchtenmodul angeschlossen sind, insbesondere wenn weitere Verbraucher angeschlossen werden, also wenn ein Systemausbau erfolgt.
Ein Beispiel für ein ansteuerbares Bauteil ist ein elektronischer Schalter, wie ein Halbleiterschalter. Ein anderes Beispiel für eine Realisierung eines ansteuerbaren Bauteils bzw. eines Halbleiterschalters ist ein Relais. Verbraucher und Schalter bzw. Relais können als eine Verbrauchergruppe vorhanden sein. Vorzugsweise sind der Schalter bzw. das Relais durch die Recheneinheit mit Hilfe einer Kennung identifizierbar. Es ist auch möglich, dass das steuerbare Bauteil eine eindeutig zugeordnete Leitungsverbindung, wie eine Steuerleitung, zur Recheneinheit aufweist. Die Recheneinheit kann z. B einen bestimmten vorhandenen Verbraucher an oder in dem Leuchtenmodul erkennen bzw. ausmachen. Vorzugsweise sind alle über das elektronische Leuchtenmodul zusammenarbeitenden Verbraucher von dem Leuchtenmodul koordinierbar. Verbraucher, zu denen ein Leistungsfluss anpassbar sein soll, können der Recheneinheit z. B. durch eine Programmierung vorgegeben sein. Der Leistungsfluss zu einem Verbraucher ist die dem Verbraucher pro Zeiteinheit zur Verfügung gestellte elektrische Energie. Mit anderen Worten, durch das elektronische Leuchtenmodul ist ein Energiefluss regelbar. Es erfolgt eine Überwachung bzw. ein Energiemanagement durch die Recheneinheit. Die Recheneinheit überwacht insbesondere eine aus dem wiederaufladbaren Energiespeicher verfügbare Energiemenge. Die Vorrangsteuerung entscheidet über die Energiezufuhr zu mindestens einem der ersten und/oder zweiten Verbraucher und über eine Energiesperre oder eine Energiedrosselung zu mindestens einem der zweiten und/oder ersten Verbraucher. Eine Anpassung erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von der verfügbaren Energiemenge, und vorzugsweise unter Berücksichtigung einer erforderlichen Beleuchtung. Mit Hilfe der Vorrangsteuerung lässt sich die Energieeffizienz für einen möglichst dauerhaften bzw. langanhaltenden Betrieb des elektronischen Leuchtenmoduls auf die vorhandenen Verbraucher abstimmen.
Als Teil einer Leuchte kann das elektronische Leuchtenmodul den Betrieb der Leuchte vorteilhafterweise sicherstellen. Das elektronische Leuchtenmodul stellt die Energieversorgung der Leuchte sicher. Es sind verschiedene Betriebszustände von dem elektronischen Leuchtenmodul einnehmbar. Es handelt sich insbesondere um Leuchtenbetriebszustände, wie z. B. ein Dauerschaltungszustand, ein Bereitschaftsschaltungszustand oder ein Notbetriebszustand. Außerdem können über das elektronische Leuchtenmodul Leuchtmittel der Leuchte geschaltet werden. Eine mit einem elektronischen Leuchtenmodul ausgestattete Leuchte ist daher vielseitig einsetzbar.
Mit einer bzw. einer geeigneten Anzahl von Leuchten lassen sich insbesondere Gebäudesicherheitskonzepte realisieren, denen zufolge unter anderem Wege beleuchtet werden müssen, Hinweise an Personen zu geben sind und vor Gefahren gewarnt werden muss.
In einem Verfahren zum Betrieb einer Leuchte, die insbesondere ein Leuchtenmodul aufweist, wird, anders gesagt, die Energie, die u. a. für die Lichtabgabe zur Verfügung steht, gesteuert, wobei zur Lichtabgabe eines oder mehrere verschiedene Leuchtmittel vorhanden sein können. Insbesondere sind unterschiedliche Typen von Leuchtmitteln, wie LEDs, OLEDs oder QLEDs, betreibbar. Außerdem sind auch Hinterleuchtungsanzeigen wie LCDs und/oder TFTs zur Lichtabgabe betreibbar. Der Betrieb der Leuchte erfolgt unter Nutzung wenigstens einer Recheneinheit. Die Recheneinheit nimmt Steuerungsfunktionen wahr. Gesteuert wird u. a. der Leistungsfluss. Zur Steuerung sind insbesondere leistungssteuernde Halbleiter vorhanden. Für die Leistungssteuerung eignen sich insbesondere Transistoren, die mit der Recheneinheit verbunden sind. Innerhalb der Leuchte können Zustandsänderungen vorgenommen werden. Die Zustandsänderungen können selbsttätig durch die Recheneinheit veranlasst sein oder über eine Schnittstelle der Recheneinheit mitgeteilt werden. Zustandsänderungen erfolgen unter Berücksichtigung eines Ladezustands eines Energiespeichers bzw. einer Betriebsweise an einer Schnittstelle. Die Zustandsänderung kann den Betrieb einer Leuchte bzw. eines Leuchtmittels, also die Lichtabgabe, wie ein EIN-/AUS-Schalten oder ein Dimmen, betreffen. Anders gesagt, kann eine Leistungsflusssteuerung in Abhängigkeit von Verbrauchern erfolgen, die insbesondere mit der Leuchte verbunden oder in einem Leuchtenmodul vorhanden sind. Damit ist ein energiesparender Betrieb der Leuchte möglich, der besonders schnell an geänderte Umgebungsbedingungen, wie eine vorhandene oder unterbrochene Netzversorgung oder einen geänderten Lichtbedarf, angepasst werden kann.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Der Anschluss kann insbesondere als elektrisch leitfähige Verbindungsstelle genutzt werden, d. h. an dem Anschluss kann elektrisch eine Komponente für das Leuchtenmodul oder sogar ein weiteres Gerät an das Leuchtenmodul angeschlossen sein. Vorzugsweise entspricht der Anschluss einer standardtypischen Schnittstelle. Eine solche Schnittstelle kann auch zum Datenaustausch dienen, z. B. zur Kommunikation der Komponenten untereinander.
In einer Ausgestaltung ist die eine Schnittstelle, die sich besonders gut eignet, eine I²C-(I-Quadrat-C bzw. in englischer Sprache: inter-integrated-circuit)-Schnittstelle. Eine I²C-Schnittstelle dient vorzugsweise der Kommunikation zwischen integrierten Schaltungsbauteilen, wie einem Steuer-IC und einem Peripherie-IC. Nach dem „master-slave“-Konzept kann damit eine Recheneinheit unter Verwendung einer geeigneten Adressierung mit einem oder mehreren Peripheriegeräten über zwei Signalleitungen, wie eine Takt- und eine Datenleitung, kommunizieren.
In einer Ausgestaltung kann eine Schnittstelle des elektronischen Leuchtenmoduls als standardtypische Schnittstelle bezeichnet werden. Eine solche standardtypische Schnittstelle kann als eine Prüfsystemschnittstelle genutzt werden (z. B. in Übereinstimmung mit der EN 60598-2-22 (z. B. nach Version 2015-06)). In einer Schaltungsvariante kann ein Prüfzustand des Leuchtenmoduls durch die Betätigung eines Prüftasters herbeigeführt werden bzw. eingeschaltet werden. In einer weiteren Variante, die gleichermaßen existieren kann, kann der Prüfzustand mittels Prüfsystemschnittstelle eingeschaltet werden. Zur Prüfsystemschnittstelle eignet sich z. B. eine serielle Schnittstelle, über die Informationen bitfolgenartig übertragen werden. Eine UART-Schnittstelle ist ein Typ einer seriellen Schnittstelle. Die Abkürzung UART steht für die englische Bezeichnung „Universal Asychronous Receiver Transmitter“. Das Protokoll, das über die UART-Schnittstelle übertragen wird, kann durch ein eigenständiges, elektronisches Bauelement, wie einem UART-Chip, ggf. mit dazugehörigen Treibern, erzeugt werden. Über die Schnittstelle können Daten gesendet und empfangen werden. Durch einen seriellen Datenstrom können digitale Daten übertragen werden. Solche Daten können z. B. zwischen einem Startbit und einem Stoppbit liegen. Eine mögliche UART-Schnittstelle ist die RS-232-Schnittstelle.
Über den Anschluss sind weitere Verbraucher mit dem restlichen elektronischen Leuchtenmodul verbindbar. Als Verbraucher können Sensoren, wie Licht-, Schall- oder Rauchsensoren, in Betracht kommen. Auch ein Funkmodul kann als Verbraucher angeschlossen sein. Ein Funkmodul kann die Funktion eines Transceivers übernehmen. Das Funkmodul beachtet bei der Datenübertragung ein Funkprotokoll. Vorzugsweise werden die auszutauschenden Daten mittels einer Kodier-/Dekodiereinheit verschlüsselt übertragen.
In einer mechanisch besonders günstigen Ausführungsform ist das elektronische Leuchtenmodul steckkartenartig mit einem Funkmodul zusammensteckbar. Ein geeigneter Frequenzstandard der Funkübertragung ist z. B. aus der „Bluetooth“-Technologie bekannt. Eine weitere Ausführungsform eines Funkmoduls bietet eine leitungsverbundene Datenübertragung über ein Stromversorgungsnetz mit Hilfe eines z. B. induktiv arbeitenden Datenkopplers, der die zu übertragenden Daten auf eine Stromleitung aufprägt.
In einer Ausgestaltung kann an den Anschluss wenigstens eine Lichtquelle angeschlossen werden. Neben den Leuchtmitteln des Leuchtenmoduls kann durch den Anschluss eine weitere Lichtquelle für das Leuchtenmodul ansteuerbar werden. Eine besonders vorteilhafte Lichtquelle für Richtungsanzeigen ist ein Lasermodul. Ein Lasermodul erlaubt es, z. B. über eine Entfernung von mehr als 5 Metern, einen Richtungspfeil oder ein Warnzeichen als Symbol zur Fluchtwegsausschilderung auf einer Oberfläche, wie einer Wand, einer Decke oder einem Boden, abzubilden. Ein Lasermodul umfasst eine Laserlichtquelle, wie eine Laserdiode, und eine Abbildungsoptik, wie eine Linse, sowie ggf. einen Filter, der nur bestimmte Räume freigibt, oder ggf. einen Farbenfilter. Ein Lasermodul kann einen Deflektor für einen Laserstrahl umfassen, durch den es möglich ist, mit dem Laserstrahl innerhalb von z. B. weniger als 100 Millisekunden einen vorgegebenen Lichtpfad bzw. ein Symbol, wie z. B. eine Form, die einem Buchstaben entspricht, abzufahren. Ein solcher Deflektor kann auch als ein Funktionsmodul eines elektronischen Leuchtenmoduls bezeichnet werden, das z. B. motorgesteuert arbeitet. Anders gesagt, ist es möglich, als Verbraucher ein zusätzliches Funktionsmodul dem Leuchtenmodul hinzuzugeben.
Ein weiteres Funktionsmodul, das mit dem elektronischen Leuchtenmodul als ein Verbraucher verbindbar ist, kann z. B. eine Brandschutzeinrichtung, wie eine Rauchabsauganlage, sein. Funktionsmodule dienen vorzugsweise dazu, das elektronische Leuchtenmodul noch leichter wahrnehmbar zu machen.
Besonders vielfältige Einsatzmöglichkeiten eines elektronischen Leuchtenmoduls werden dadurch angeboten, dass wenigstens zwei Schnittstellen Teil des Leuchtenmoduls sind. Ist zumindest eine der Schnittstellen leistungsmäßig steuerbar, z. B. abschaltbar, so kann der Einfluss der Schnittstelle als Verbraucher gesteuert werden. Vorzugsweise ist eine der Schnittstellen eine, wie bereits oben angesprochen, standardtypische Schnittstelle. Die Schnittstelle sollte einer Spezifikation folgen, die auch von dem Funktionsmodul befolgt werden kann. Als Schnittstelle bietet sich z. B. eine I²C-Schnittstelle an.
In einer Ausgestaltung hat das Leuchtenmodul mehr als eine Schnittstelle, z. B. zwei Schnittstellen. Eine der Schnittstellen kann als die wichtigere Schnittstelle ausgestaltet sein, die auch als erste Schnittstelle zu bezeichnen ist. Für einen modulartigen Einbau ist es besonders vorteilhaft, wenn das Leuchtenmodul in verschiedenen Bereichen, z. B. einander gegenüberliegenden Bereichen einer Platine oder eines Gehäuses, jeweils eine Schnittstelle aufweist, wie eine erste Schnittstelle auf einer ersten Seite und eine zweite Schnittstelle auf einer zweiten Seite. Damit ergeben sich für Konstrukteure mehr Freiheiten bei der Entwicklung von Leuchten, in denen das elektronische Leuchtenmodul für Beleuchtungszwecke eingesetzt ist. Als eine zweite Schnittstelle kann eine Prüfsystemschnittstelle vorgesehen sein. Systemprüfungen lassen sich besonders schnell über eine serielle Schnittstelle durchführen. Als ein Beispiel für eine serielle Schnittstelle ist eine UART-Schnittstelle zu nennen. Eine UART-Schnittstelle ist eine als elektronische Schaltung realisierte, digitale Schnittstelle. Durch die Verwendung eines Startbits ist eine Übertragung von Daten, die dem Startbit folgen, zu beliebigen Zeitpunkten durchführbar, ohne dass die Gefahr einer Fehlinterpretation des Datenstroms ausgeprägt ist. Es ist nicht erforderlich, einen Takt vorzugeben. Eine solche Datenübertragung ist von einer Datenübertragung, die eine zusätzliche Taktleitung verwendet und als Synchronschnittstelle bezeichnet wird, zu unterscheiden. Wenn zwei Schnittstellen vorhanden sind, verwenden vorzugsweise die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle jeweils unterschiedliche Übertragungstechnologien oder Übertragungsprotokolle. Damit wird das Spektrum, welche Funktionsmodule anschließbar sind, noch erweitert.
Wenigstens eine der vorhandenen Schnittstellen ist - in einer günstigen Weiterbildung der Erfindung - eine Vollduplexschnittstelle. Eine solche Schnittstelle kann z. B. eine UART-Schnittstelle sein. Eine andere Schnittstelle, die sich von der ersten Schnittstelle unterscheidet, kann z. B. eine Halbduplexschnittstelle wie eine I²C-Schnittstelle sein.
Durch die Recheneinheit sind Funktionsmodule als Verbraucher steuerbar. Nach einem anderen Aspekt kann die Recheneinheit zusätzliche Informationen z. B. zur Einnahme eines Betriebszustands aus einem Funktionsmodul beziehen bzw. als eine Abfrageantwort empfangen. Hierfür können als ein weiterer Verbraucher eines oder mehrere Funkmodule vorhanden sein. Es ist möglich, ein erstes Funkmodul vorzusehen, das in einem ersten Frequenzbereich arbeitet, und ein zweites Funkmodul vorzusehen, das in einem zweiten, gegenüber dem ersten Frequenzbereich höheren Frequenzbereich, wie einem Gigaherzfrequenzbereich, arbeitet. Elektrotechnisch bzw. der informationstechnisch betrachtet kann ein Funkmodul auch als ein Sensor für einen, insbesondere elektromagnetischen, Frequenzbereich bezeichnet werden. Es ist möglich, ein Funkmodul vorzusehen, das optisch arbeitet, somit Licht, wie Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von mehr als 800 nm oder sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 800 nm, aussendbar und empfangbar ist. Ein solches Funkmodul kann nach einem weiteren Aspekt ein Helligkeits- bzw. Lichtsensor sein. Als Lichtquelle kann eines oder mehrere Lasermodule besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Lasermodule, wie Diodenlaser, erzeugen einen Lichtstrahl, der eine besonders hohe Reichweite hat. Anders gesagt, können Lasermodule als Verbraucher an einer Schnittstelle vorhanden sein. Vorzugsweise befindet sich zusätzlich zu dem Lasermodul ein weiteres Funktionsmodul an einer der Schnittstellen. Das weitere Funktionsmodul kann ein Modulator sein, der den Lichtstrahl z. B. zu einer Lichtpulsfrequenz moduliert. Das weitere Funktionsmodul kann eine Photodiode, insbesondere zum zeitaufgelösten Nachweis von Licht, sein. Ein Lichtpuls kann mindestens ein Datenbit übertragen. Ein erstes Funktionsmodul kann hierbei mit der ersten Schnittstelle und ein zweites Funktionsmodul mit der zweiten Schnittstelle verbunden sein. Ein weiterer Typ Funktionsmodul ist eine Anzeigeeinheit mit einem bi-stabilen Display. Ein bi-stabiles Display kann z. B. durch ein E-Paper-Modul verwirklicht sein. Selbst in den Fällen, in denen die Energieversorgung zu dem E-Paper-Modul eingestellt bzw. abgeschaltet ist, behält das E-Paper-Modul die Anzeige bei. Ein E-Paper-Modul ist besonders gut als Klar-Text-Anzeigegerät einsetzbar. Das E-Paper-Modul kann z. B. dazu verwendet werden, eine Fehlermeldung in leicht lesbarem Text anzuzeigen. Selbst in den Fällen, in denen die Energieversorgung für den Betrieb des Leuchtenmoduls nicht mehr ausreicht, bleiben zuvor angezeigte Fehlerfälle erhalten. Ein E-Paper-Modul kann als elektronische Typenschildanzeige für ein Leuchtenmodul an diesem angeschlossen sein.
Als Energiespeicher kommt vorzugsweise wenigstens ein Akkumulator mit wenigstens einer elektrochemischen Zelle in Betracht. Der wiederaufladbare Energiespeicher umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Akkumulatoren. Jeder einzelne Akkumulator ist als Energiequelle schaltbar. Ein günstiges Verhältnis von Energiespeicherkapazität zu Baugröße weisen Lithium-Ionen-Akkumulatoren auf. Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine hohe Lebensdauer und nahezu kein „Gedächtnis“ für vorangegangene Ladezyklen. Als Alternative können auch mechanisch robustere Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren eingebaut sein. Soll das Leuchtenmodul Teil einer Leuchte sein, die einer erweiterten Temperaturschwankung ausgesetzt sein kann, z. B. bis zu +70 °C, so bieten sich Lithium-Titanat-Akkumulatoren als Energiespeicher an. Geht es jedoch um möglichst hohe Spannungen pro Zelle (eine Lithium-Titanat-Zelle hat eine nominale Leerlaufspannung von 2,4 Volt), so ist eher auf klassische Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder auf Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren (Leerlaufspannung bei bis zu 3,6 Volt pro Zelle) zurückzugreifen.
Vorzugsweise sind die Akkumulatoren modulartig in das elektronische Leuchtenmodul einsteckbar. Der Akkumulatorentyp wird dann anhand einer von der Recheneinheit überprüfbaren Typenkennung, z. B. durch Lesen eines Strichcodes oder z. B. durch elektronische Abfrage eines Adresschips des Akkumulators oder durch eine U-I-Kennlinienuntersuchung mittels Recheneinheit, erkannt. Die Typenkennung wird anhand einer in der Recheneinheit vorhandenen Speicherung von Parametern durchgeführt bzw. mit einer im Speicher vorhandenen Typenkennung gegengeprüft.
Ein Akkumulator weist vorzugsweise wenigstens eine Zelle auf. Der Akkumulator kann vorteilhafterweise individuell von der Recheneinheit angesteuert werden, um auf diese Weise Stromflüsse zu und von dem Akkumulator und damit Spannungen an und von dem Akkumulator elektronisch zu steuern. Die Recheneinheit kann z. B. ein Laden der einen oder der mehreren Zelle(n) und/oder einen Strombezug aus der einen oder der mehreren Zelle(n) steuern. Die Recheneinheit umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung Steuerungsroutinen, durch die Abfragen zu wenigstens einem Parameter wenigstens einer der Zellen durchführbar sind, z. B. mittels elektrisch messbaren Größen wie Spannung, Strom, Temperatur oder ein Lebensende, insbesondere durch speziell hierfür vorgesehene Schaltungen. Überwacht werden kann z. B. der Ladezustand eines der Akkumulatoren oder einer oder mehrerer Zellen oder z. B. auch, wie häufig Ladezyklen durchlaufen wurden im Sinne eines Ereigniszählers, insbesondere in einem vorgebbaren Zeitrahmen. Der Strom in und von der Zelle sollte vorteilhafterweise regelbar sein. In einer Ausgestaltung ist es auch möglich, insbesondere im Sinne eines Load-Balancing, Strom von einer ersten Zelle geregelt einer zweiten Zelle zuzuführen, wenn Zellen einen unterschiedlichen Ladezustand aufweisen. Damit ist es möglich, eine Mindestspannung als zur Verfügung stehende Spannung eines Akkumulators über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Leuchtenmodul so gestaltet sein, dass einzelne Zellen durch individuell bestimmbare Ströme aufladbar sind. So ist es möglich, am Anfang einer zur Verfügung stehenden Netzversorgung zunächst die Zellen aufzuladen, deren Ladezustand besonders niedrig ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Leuchtenmodul auch so gestaltet sein, dass eine individuelle Belastung einer Zelle durchführbar ist. Eine individuelle Belastung liegt z. B. bei einer Umladung von einer ersten Zelle auf eine zweite Zelle vor. Der Strom, der von zwei Akkumulatorenpaketen gezogen wird, kann idealerweise in einem Parallelbetrieb summiert werden, sodass jedes Akkumulatorenpaket für einen individuellen Stromfluss gesteuert wird.
In der Recheneinheit ist in einer Weiterbildung der Erfindung ein Programmcode hinterlegt, der eine Bearbeitungsfunktion ermöglicht. Eine Bearbeitungsfunktion erlaubt es, die Recheneinheit über eine der Schnittstellen zu steuern, eventuell sogar zu verändern, z. B. neue Parameter oder neuen Programm-Code aufzuspielen.
In die Bearbeitungsfunktion kann idealerweise nur gewechselt werden, wenn ein bestimmter Betriebsmodus vorliegt. Zumindest wird der Zustand an einer der Schnittstellen, der ersten und/oder der zweiten Schnittstelle, berücksichtigt. Die Bearbeitungsfunktion kann auch so gestaltet sein, dass eine Steuerung des Leistungsflusses der Recheneinheit vornehmbar ist. Bei einer Leistungsflusssteuerung kann unter anderem berücksichtigt werden, in welchem Betriebszustand sich eine oder mehrere Schnittstellen des Leuchtenmoduls befinden. In einem ersten Betriebsmodus befindet sich das Leuchtenmodul bzw. die Schnittstelle in einem MasterZustand. Ist die verwendete Schnittstelle z. B. eine I²C-Schnittstelle, so kann die Schnittstelle in einen Slave- oder in einen Master-Betriebsmodus versetzt sein. Will das Leuchtenmodul mit der an ihr angeschlossenen Peripherie kommunizieren, so übernimmt idealerweise die Schnittstelle den Masterzustand. In einem zweiten Betriebszustand kann zumindest eine der Schnittstellen als ein Slave betrieben werden. Die Schnittstelle erhält in einem solchen Fall vorzugsweise elektrische Energie von dem Bus, der an die Schnittstelle angeschlossen ist. Die Schnittstelle kann in einem Slave-Zustand wichtige Teile des Leuchtenmoduls mit Energie versorgen, sodass diese ggf. über die sich im Slave-Zustand befindende Schnittstelle versorgt werden. In einem Slave-Zustand der Schnittstelle, über die zumindest die Recheneinheit elektrisch versorgt wird, ist es möglich, eine neue Firmware auf den Mikrokontroller von einem übergeordneten System aus zu übertragen.
Die Recheneinheit orientiert sich bei der Steuerung eines Leistungsflusses in dem Leuchtenmodul vorzugsweise an einem Zustand des Energiespeichers. Das Leuchtenmodul wird durch dessen Recheneinheit in Abhängigkeit des Zustands des Energiespeichers gesteuert. Der Zustand des Energiespeichers drückt sich durch einen Ladezustand oder durch einen Energiezustand des Energiespeichers aus. In dem Fall, in dem an einer der Schnittstellen ein Lasermodul angeschlossen ist, das z. B. aufgrund einer motorischen Steuerung des Laserlichts einen mehrfachen Energieverbrauch (pro Zeiteinheit) im Vergleich mit der Leuchtmittelgruppe des Leuchtenmoduls (pro Zeiteinheit) hat, kann es sinnvoll sein, als Erstes das Lasermodul bzw. die Schnittstelle und alles, was an der Schnittstelle angeschlossen ist, abzuschalten. Insbesondere bei Gefahr einer Tiefentladung des Akkumulators kann die Funktionstüchtigkeit der Leuchte länger erhalten bleiben, wenn die größten Energieumsetzer als Erstes ausgeschaltet werden. Die Kontrolle über eine Verfügbarkeit von Energie, je nach Verfügbarkeit aus dem Energiespeicher, ist insbesondere für ein Lasermodul nützlich, um eine Laserschwelle zur Erzeugung von Laserlicht zu überwinden. In einem regulären Betriebszustand wird das Lasermodul über die Schnittstelle mit Energie versorgt. Die Recheneinheit nimmt zur Leistungsflusssteuerung eine Steuerung z. B. an einem (Halb-)Schalter vor. Ein Algorithmus in der Recheneinheit ist dazu gestaltet, eine Leistungsflusssteuerung bei einem gegebenen Lade- und/oder Energiezustand einzustellen. Es ist vorteilhaft, wenn der Ladezustand direkt oder indirekt, insbesondere permanent, sensorisch gemessen wird. Welcher Leistungsfluss einzustellen ist, ergibt sich, indem eine Ladekapazität oder eine vorhandene Restenergie des Energiespeichers berücksichtigt wird.
In einem Ladebetriebszustand des Leuchtenmoduls ist ein Ladestromregler, der auch als Lader bezeichnet werden kann, ansteuerbar. Die Recheneinheit kann den Lader in einen Zustand versetzen, in dem ein Puls-Lade-Verfahren ausgeführt wird. In einem Puls-Lade-Verfahren wird ein wiederaufladbarer Energiespeicher mit einem Strompuls über ein kurzes Zeitintervall, wie ein Zeitintervall zwischen einer Millisekunde und 10 Minuten, vorzugsweise im Sekundenbereich, geladen. Das Puls-Lade-Verfahren kann auch dahingehend variiert werden, dass ein Puls-Pausenverhältnis eingestellt wird, das auch als Pulsweitenmodulation (PWM) bezeichnet werden kann. Während eines Ladepulses fließt vorzugsweise ein konstanter Ladestrom bzw. wird ein konstanter Ladestrom für den Akkumulator angeboten. Ein Puls-Lade-Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, um nach einem Ladeende bzw. wenn ein Energiespeicher nahezu vollständig geladen ist, dem Energiespeicher je nach Bedarf eine Erhaltungsladung zuzuführen. Pausen zwischen den Pulsen können dazu genutzt werden, Spannungsmessungen an dem Energiespeicher vorzunehmen, um den Ladezustand zu überprüfen bzw. den Ladevorgang zu überwachen. Anders gesagt, sind die vorhandenen Akkumulatoren durch das elektronische Leuchtenmodul in einem Erhaltungsladezustand zu halten. Angestrebt wird ein Vollladezustand des Akkumulators. Welches Ladeverfahren stattfindet, hängt vorzugsweise von dem zulässigen Leistungsfluss ab. Die Grenzen einer verteilbaren Leistung können insbesondere anhand des Vorhandenseins eines Energieflusses aus dem Netz bestimmt werden. Das Tastverhältnis bei einem Pulsweitverfahren kann leistungsflussabhängig moduliert werden, z. B., wenn nebenher oder parallel ein Verbraucher betrieben wird, der in einem Dauerbetrieb betrieben wird.
Die Recheneinheit kennt verschiedene Notbetriebszustände. Der Programm-Code der Recheneinheit folgt jeweils eigenen Prozeduren, je nachdem, welcher Notbetriebszustand herrscht. In einer Ausgestaltung festgestellt oder ausgelöst durch einen Phasendetektor wechselt die Recheneinheit in einen, insbesondere ersten, Notbetriebszustand. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Wechsel durch eine Ansteuerung erfolgen, z. B. über einen Schalter, insbesondere einen elektronischen Schalter, oder über eine der Schnittstellen. In dem Notbetriebszustand befindet sich die Recheneinheit das elektronische Leuchtenmodul in einen Notversorgungszustand. Gibt es keine ausreichende Versorgung mehr über den Netzanschluss, wird der Energiespeicher als eine Energiequelle genutzt, indem Schalter so geschaltet werden, dass Strom aus dem Energiespeicher in Verbraucher wie einer Leuchtmittelgruppe geleitet wird. In dem ersten Notbetriebszustand versorgt der Energiespeicher, sofern die Leuchte mit LEDs realisiert ist, die LEDs mit Strom. Als Steuerungsvariante kann z. B. ein LED-Treiber bestromt werden. Die an dem Energiespeicher angeschlossenen Leuchtmittel, insbesondere LEDs, strahlen in dem ersten Notbetriebszustand Licht ab. Besonders trägt zu einer Verlängerung der Versorgungsdauer aus dem Energiespeicher bei, wenn in dem ersten Notbetriebszustand alle nicht für den Notbetrieb erforderlichen Verbraucher energetisch abgekoppelt sind. Das energetische Abkoppeln erfolgt vorzugsweise über Halbleiterschalter. Die Recheneinheit kann alle übrigen Verbraucher energetisch abkoppeln. Weiterhin mit Strom aus dem Energiespeicher werden aber die für den Betrieb der Recheneinheit notwendigen Komponenten des elektronischen Leuchtenmoduls versorgt. Insbesondere die Versorgung des Prozessors bzw. des Mikrokontrollers mit einer Prozessorbetriebsspannung wird vorzugsweise ununterbrochen aufrechterhalten. Alle für den Betrieb der Recheneinheit erforderlichen Elektronikkomponenten bleiben an die Energieversorgung durch den Energiespeicher gekoppelt.
Die Recheneinheit kann aus einem Betriebszustand in einen zweiten Notbetriebszustand versetzt werden. In dem zweiten Notbetriebszustand findet ein Energiefluss zu der Recheneinheit über eine Verbindung mit einer der Schnittstellen statt. Die Schnittstelle ist vorrangig zunächst einmal eine Kommunikationsschnittstelle. Zugleich ist die Schnittstelle aber auch Energieversorgungsschnittstelle. Alle Anschlüsse und insbesondere alle Verbraucher, die für ihren Betrieb auf eine Energiezufuhr angewiesen sind, werden stillgelegt. Der zweite Notbetriebszustand ist ein Ruhezustand bzw. Schlafmodus. Eine Abkopplung der Verbraucher zur Einnahme des Zustands erfolgt vorzugsweise durch Schalter. In einem zweiten Notbetriebszustand versetzt die Recheneinheit alle für den Notbetriebszustand nicht erforderlichen Verbraucher in einen abgekoppelten Zustand. Über die Schnittstelle ist es möglich, die Recheneinheit in einen gesonderten Betriebszustand zu versetzen. Über zumindest eine der Schnittstellen kann eine Zustandsabfrage zu einem Zustand des elektronischen Leuchtenmoduls an die Recheneinheit erfolgen. Anders gesagt, ist die Recheneinheit über die Schnittstelle in einen Abfragezustand als ein weiterer Betriebszustand, insbesondere innerhalb des zweiten Notbetriebszustands, versetzbar. Eine Aufforderung zur Datenübertragung gelangt über die Schnittstelle zur Recheneinheit. Eine Versorgungsspannung gelangt über die Schnittstelle zur Recheneinheit. Eine von der Recheneinheit gesendete Zustandsinformation kann unter anderem Fehlermeldungen, fehlerhafte Elektronikkomponenten, wie LEDs oder Schalter oder Energiespeicherzellen, sowie Schaltzustandsinformationen, Ladezustandsinformationen oder Verbraucherzustandsinformationen enthalten. Der zweite Notbetriebszustand ist besonders vorteilhaft zur Fehlerdiagnose mithilfe eines Diagnosegeräts geeignet, das zugleich Energie als eine Energiequelle zur Verfügung stellt.
In einem Betriebszustand, wie dem ersten Notbetriebszustand, können Leuchtmittel, wie LEDs, eingeschaltet sein. Bei dem Betrieb der Leuchtmittel erfolgt idealerweise eine Leistungssteuerung. In einer Ausgestaltung erfolgt eine Leistungssteuerung durch die elektronische Betätigung von Schaltern, wie von Leistungshalbleiterschaltern. Über die Betätigung von Schaltern können Verbraucher zu- bzw. abgeschaltet werden. Durch die Leistungssteuerung kann die Stromversorgung von Notlicht-Lichtquellen so lange wie möglich aufrechterhalten werden. Eine Rettungszeichenleuchte kann z. B. aufgrund ihrer Recheneinheit so programmiert sein, dass eine Anzeige am längsten mit Energie versorgt wird.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
So ist es natürlich möglich, die einzelnen Zustände in weitere Zustände zu unterteilen. So ist es möglich, einen Zustand vorzusehen, in dem nur eine der Schnittstellen, ein Taktgeber und der Mikrokontroller elektrisch versorgt sind, während alle anderen Verbraucher, auch die Leuchtmittel, ausgeschaltet, insbesondere abgekoppelt, bleiben. Ein solcher Zustand kann z. B. zum Auslesen eines in der Recheneinheit archivierten Prüfbuchs eingenommen werden, das Auskunft über ungewöhnliche Betriebsphasen gibt.
Es ist für jeden Leser verständlich, dass aus Gründen der kompakteren Darstellung Aspekte zu den Ausführungsbeispielen zum Teil einzeln erläutert worden sind, obwohl Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele auch kombinierbar sind.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

1 eine erfindungsgemäße Leuchte in Seitenansicht zeigt, die als Notlichtleuchte bzw. Rettungszeichenleuchte verwendbar ist,
2 eine erste Ausführungsform eines elektronischen Leuchtenmoduls in Blockschaltbilddarstellung zeigt und
die 3 bis 13 ein zweites Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung anhand ihrer elektronischen Schaltungsteile zeigen.

Figurenbeschreibung
1 zeigt eine Leuchte 1, die ein Display 77 mit einer Fläche von wenigstens 240 cm² (Höhe des Rettungszeichen von mehr als 120 mm) als Anzeigenfläche hat und daher als Rettungszeichenleuchte, hinterleuchtet durch die Leuchtmittelgruppe 9, die sich im Inneren des Displays 77 befindet bzw. dem Display 77 zugerechnet wird, insbesondere für Installationen verwendet werden kann, bei der Erkennungsweiten von 24 m gewünscht sind (d (Erkennungsweite) = s * p = Distanzfaktor (200) * 12 cm). Das Display 77, das auch als Anzeige bezeichnet werden kann, befindet sich auf einer Seite des Gehäuses 5, in dem das Vorschaltgerät 7 mit seinen meisten Elektronikkomponenten, wie mit der Elektronikkomponente 15 (vgl. 2), eingegossen ist. Einzelne Baugruppen, wie der Netzanschluss 11, sind entfernt zu den restlichen Baugruppen des Vorschaltgeräts 7 in einzelnen Bereichen bzw. Abschnitten der Leuchte 1 angeordnet. Das Gehäuse 5 geht in einen Pendelstab 79 über, der im Inneren elektrisch leitende Verbindungen wie Kabel hat. An einem Ende des Pendelstabs 79 ist das Gehäuse 5 angeschlossen. An einem anderen Ende des Pendelstabs 79 ist die Deckenmontageplatte 81 angeschlossen. Der Pendelstab 79 erstreckt sich von der Deckenmontageplatte 81 bis zu dem Gehäuse 5. Die Leuchtmittelgruppe 9 ist beabstandet zu den meisten Elektronikkomponenten, wie der Elektronikkomponente 15 des Vorschaltgeräts 7, d. h. in einem anderen Teil der Leuchte 1 platziert. Zwischen den einzelnen Komponenten, wie der Leuchtmittelgruppe 9 und dem Netzanschluss 11 sind leitende Verbindungen wie Kabel oder Leiterbahnen innerhalb der Leuchte 1 entlang geführt.
2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Leuchtenmoduls 3 für eine Leuchte 1, die in einer beispielhaften Ausführung in 1 dargestellt ist.
Das Leuchtenmodul 3 kann in ein Vorschaltgerät 7 und in eine erste Leuchtmittelgruppe 9 unterteilt werden. Die Leuchtmittelgruppe 9, die z. B. aus einer Gruppe LEDs gebildet wird, bildet als Gruppe einen ersten Verbraucher 43. In Zuständen der regulären Energieversorgung, z. B. in den Fällen, in denen kein Notbetriebszustand gegeben ist, erfolgt die Energieversorgung des Vorschaltgeräts 7 über den Netzanschluss 11. Der Verbraucher 43, d. h. die Leuchtmittelgruppe 9 erhält ihre Betriebsenergie aus dem Netzanschluss 11. Weil über den Netzanschluss 11 eine Wechselspannung auf das Vorschaltgerät 7 bzw. das Leuchtenmodul 3 geleitet wird, hat das Leuchtenmodul 3 einen Gleichrichter 71. Die gleichgerichtete Spannung nach dem Gleichrichter 71 wird auf verschiedene Baugruppen 27, 29 zur Leistungsflusssteuerung, wie z. B. einen Lader, gegeben. Auch steht die gleichgerichtete elektrische Energie einer Elektronikkomponente 15 für den Betrieb der Recheneinheit 13 zur Verfügung, um insbesondere eine Prozessorversorgung des Prozessors der Recheneinheit 13 zu ermöglichen. Die Recheneinheit 13 umfasst eine Vorrangsteuerung 73, durch die Leistungsflusssteuerungen 17, 19, 21, 23, 25 ausgeführt werden können. Die Signale für die Leistungsflusssteuerung 17, 19, 21, 23, 25 gelangen an Halbleiterschalter, wie den vierten Halbleiterschalter 37, den fünften Halbleiterschalter 39 und den sechsten Halbleiterschalter 41, genauso wie an Baugruppen 27, 29 zur Leistungsflusssteuerung. Weitere Halbleiterschalter, wie der erste Halbleiterschalter 31, der zweite Halbleiterschalter 33 und der dritte Halbleiterschalter 35, werden durch die Elektronikkomponente 15 für den Betrieb der Recheneinheit 13 gesteuert. Die Elektronikkomponente 15 für die Steuerung der Recheneinheit 13 kann eine interne Versorgungssteuerung 65 durchführen.
Neben der Energieversorgung über den Netzanschluss 11 hat das Leuchtenmodul 3 auch die Möglichkeit, Energie aus dem Energiespeicher 51 in Gestalt einer ersten Akkumulator-Versorgung 67 und einer zweiten Akkumulator-Versorgung 69 ausgewählten Schaltungsteilen des Leuchtenmoduls 3 zur Verfügung zu stellen. Energie des Energiespeichers 51 wird als erste Akkumulator-Versorgung 67 der Elektronikkomponente 15 für den Betrieb der Recheneinheit 13 bedarfsweise zur Verfügung gestellt. Energie aus dem Energiespeicher 51 kann ebenfalls als zweite Akkumulator-Versorgung 69 dem Leuchtmittelgruppentreiber 53 zum Betrieb der Leuchtmittelgruppe 9 zur Verfügung gestellt werden.
Teil des Leuchtenmoduls 3 sowie über einen Anschluss 49 angeschlossen sind mehrere Verbraucher 43, 45, 47 in bzw. an der elektronischen Schaltung des Leuchtenmoduls 3 vorhanden. Ein solcher zusätzlicher Verbraucher 47 kann eine weitere Lichtquelle 55 wie ein Lasermodul sein. Für eine so geartete Aufschaltung bietet das Leuchtenmodul 3 Schnittstellen 57, 59. Die Schnittstellen 57, 59 können aber auch anderweitig genutzt werden. Eine Einsatzmöglichkeit für die Schnittstellen 57, 59 ist die Verwendung des Anschlusses zum Anschluss einer Energiequelle wie zum Anschluss eines Laptops, der zugleich eine Kommunikation mit der Recheneinheit 13 durchführen kann. Hierfür kann z. B. die zweite Schnittstelle 59, die vorteilhafterweise eine UART-Schnittstelle ist, als Prüfsystem-Schnittstelle verwendet werden. Darüber hinaus bietet das Leuchtenmodul 3 einen Prüftaster 61, der ebenfalls anhand seiner in dem Prüftaster 61 integrierten LED Informationen zur Funktionstüchtigkeit des Leuchtenmoduls 3 bzw. der gesamten Leuchte 1 (siehe 1) mitteilen kann.
Anhand eines Kodierungsschalters 63 kann das Leuchtenmodul 3, insbesondere seine Recheneinheit 13, in verschiedene Betriebszustände versetzt werden. Mit Hilfe des Kodierungsschalters 63 ist es z. B. möglich, eine für einen Dauerbetrieb vorgesehene Leuchte 1 bzw. ein entsprechend eingestelltes Leuchtenmodul 3 zu einem Leuchtenmodul 3 umzuändern, das als Bereitschaftslichtleuchte operiert.
Liegt eine ausreichende Energieversorgung über dem Netzanschluss 11 an, so ist es möglich, mittels fünfter Leistungsflusssteuerung 25 den fünften Halbleiterschalter 39 derart einzustellen, dass eine Erhaltungsladung 75 in den Energiespeicher 51 fließt. Ist Energie zu sparen oder befindet sich das Leuchtenmodul 3 aufgrund der Steuerung durch die Recheneinheit 13 in einem Notbetriebszustand, kann die Recheneinheit 13 über die fünfte Leistungsflusssteuerung 25 die Steuerung des fünften Halbleiterschalters 39 so verändern, dass nur noch eine geringere oder sogar gar keine Erhaltungsladung 75 in den Energiespeicher 51, z. B. in einen Lithium-Ionen-Akkumulator, fließt. Reicht die Energie nach dem Gleichrichter 71 für den Betrieb des Leuchtmittelgruppentreibers 51 nicht aus, so kann der sechste Halbleiterschalter 41 durch eine Leistungsflusssteuerung wie die fünfte Leistungsflusssteuerung 25 aktiviert werden, damit eine Akkumulator-Versorgung 59 den Leuchtmittelgruppentreiber 53 und damit die Leuchtmittelgruppe 9 versorgt.
Das Leuchtenmodul 3 umfasst einen eigenen Energiespeicher 51, der vorrangig durch die Vorrangsteuerung 73 freigeschaltet wird, wenn weder über den Netzanschluss 11 noch über die zweite Schnittstelle 59 ausreichend Energie für den Betrieb ausgewählter Schaltungsteile des Leuchtenmoduls 3 zur Verfügung steht.
Die Recheneinheit 13 ist vorteilhafterweise so programmiert, dass eine möglichst lange Versorgung der Leuchtmittelgruppe 9, zuletzt über den Energiespeicher 51, sichergestellt ist. Weil das Leuchtenmodul 3 zum Einbau in eine Notlichtleuchte 1 (siehe 1) bestimmt bzw. vorgesehen ist, ist die Vorrangsteuerung 73 derart gestaltet, dass die höchste Priorität der Versorgung der Leuchtmittelgruppe 9 gegeben wird. Stellt die Recheneinheit 13 aber fest, dass es solche Umgebungsbedingungen, insbesondere Lichtverhältnisse gibt, dass ein Betrieb der Leuchte 1 nicht notwendig ist, so schaltet die Recheneinheit 13 über die erste Baugruppe 27 zur Leistungsflusssteuerung und über den sechsten Halbleiterschalter 41 den Leuchtmittelgruppentreiber 53 aus, wodurch die Leuchtmittelgruppe 9 nicht leuchtet. Durch so geartete Maßnahmen ist es möglich, die Lebensdauer des Energiespeichers 51, insbesondere aufgrund eingesparter Betriebsphasen, zu verlängern.
Die 3 bis 13 geben einen auf mehrere Blätter aufgeteilten Schaltplan wieder, der sich auf besonders interessante Teile eines Leuchtenmoduls 103^I , 103^II 103^III , 103^IV , 103^V , 103^VI , 103^VII , 103^VII , 103^IX , 103^X , 103^XI konzentriert.
Als eines von mehreren Beispielen sei erwähnt, dass üblicherweise vorhandene Masse- und Schirmungsflächen aus Gründen der Förderung der Übersichtlichkeit bei der Darstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in den 3 bis 13 nicht eingezeichnet sind.
Als einen der Kerne des Leuchtenmoduls kann der Teil 103^X mit der Recheneinheit 113 angesehen werden. Die Verbindungen der eingezeichneten Leiterbahnen von einem Teil des Leuchtenmoduls 103^I , 103^II , 103^III , 103^IV , 103^V , 103^VI , 103^VII , 103^VIII , 103^IX , 103^X , 103^XI zu einem anderen Teil des Leuchtenmoduls 103^II , 103^III , 103^IV , 103^V , 103^VI , 103^VII , 103^VII , 103^IX , 103^X , 103^XI , 103^I sind aus den Übergangsmarkierungen der Leiterbahnenverbindungen, die auch als Leiterbahnverbindungslabel P1 bis P98, wie P2, P3, P4, P5 usw., zu bezeichnen sind, zu entnehmen. Auf diese Weise kann z. B. aus den Leiterbahnenverbindungslabeln P56, P57, P70, P71 und der dazugehörigen Namensgebung abgeleitet werden, dass der Oszillator QF1 aus dem Teil des Leuchtenmoduls 103^IX , der besondere Kondensatorbeschaltungen C1, C8, C37, C26, C40, C41, C42, C43, CN1, CN2 zeigt (siehe 11), ein Taktgeber für einen Mikrokontroller IC1 (siehe 12) ist. Genauso ist auf die gleiche Art zu ermitteln, dass laut Schaltplan der Tiefsetzsteller nach 5 die Spannung über den Anschluss P8 an den Anschluss P30, der in 8 gezeigt ist, zur nachfolgenden Ladeschaltung (auch Lader genannt) des Teils des Leuchtenmoduls 103^VI weiterleitet.
Außerdem sei beispielhaft anhand des Teils des Leuchtenmoduls 103^X , genauer anhand der Recheneinheit 113 darauf hingewiesen, dass Beschaltungen einzelner Pinne wie der Pinne P$3, P$4 in dem Schaltplan weggelassen bzw. nicht eingezeichnet worden sind, damit sich ein Betrachter des Schaltplans, der sich aus den Teilen des Leuchtenmoduls 103^I , 103^II , 103^III 103^IV , 103^V , 103^VI , 103^VII , 103^VII , 103^IX , 103^X , 103^XI bereichsweise zusammensetzt, auf markante Teile konzentrieren kann. Jedem Elektronikentwickler ist klar, wie die Vereinfachungen in den Darstellungen der Teile des Leuchtenmoduls 103^I , 103^II , 103^III , 103^IV , 103^V , 103^VI , 103^VII , 103^VII , 103^IX , 103^X , 103^XI im Bedarfsfall beschaltet werden können (ggf. unter Rückgriff auf die „application notes“ oder auf übliche Schaltungsbeispiele zu den Bauteilen wie den ICs IC1, IC2, IC3 usw.).
Auch wird aus Gründen der Förderung der Übersichtlichkeit nicht jedes elektronische Bauteil aus den 3 bis 13 nachfolgend im Rahmen eines Beschreibungstextes gewürdigt, sondern es sei aus Vollständigkeitsgründen auf die unten stehende Bezugszeichenliste hingewiesen, die ein Elektroniker in geübter Weise als Legende und auch als Erläuterung zu dem Schaltplan hinzunimmt. Für einen Elektroniker offenbart sich die Erfindung auch durch eine Kombination aus Schaltplan der 3 bis 13 und der unten stehenden Bezugszeichenliste.
Durch die Bezeichnungen mit dem Beginn „TP“ wie TP1, TP2, TP3 (siehe 12) werden Messpunkte markiert, die für Auswertezwecke, z. B. durch die Recheneinheit 113, zur Verfügung stehen. Einzelne Stellen, die mit „TP“ markiert sind, können auch als Abgriffspunkte bezeichnet werden, an denen eine Spannung und/oder ein Strom und/oder ein Signal abgegriffen werden kann oder wird.
Teil der Recheneinheit 113 ist der Mikrokontroller IC1, der z. B. ein Mikrokontroller aus der STM32-Serie sein kann.
In 3 ist der Teil des Leuchtenmoduls 103^I zu sehen, der eine Spannung, die entweder über die eine Leiterbahn P1 oder über die andere Leiterbahn P2 zur Verfügung gestellt wird, auf ein Spannungsniveau herunterstabilisiert, das von den weiteren Halbleitern des Leuchtenmoduls benötigt wird. Über die Leiterbahn (siehe P3), die auf den Widerstand R20 geführt ist, kann ein als Linearregler arbeitender Halbleiter IC2, der z. B. durch ein TAR5SB15 realisiert ist, ein- und ausgeschaltet werden. Dem Mikrokontroller IC1 ist durch die Ansteuerung eines Transistors T5 die Möglichkeit gegeben, die Spannungsregelung bedarfsgerecht zu- und abzuschalten, wie sich aus einer Zusammenschau der Figuren 3, 4 und 12 und den Leiterbahnenverbindungslabels P68 (12), P6 (4), P5 (4) und P3 (3) ergibt. Zwei entgegengesetzt geschaltete Schottky-Dioden einer Schottky-Diodenbaugruppe D2 dienen als Spannungsvorrangschaltungsglied. Die jeweils höhere Spannung, die über die Leitungen mit den Leitungsanschlusslabeln P1 und P2 zur Verfügung gestellt wird, wird über eine Mittenabzapfung der Diodenbaugruppe zu dem Linearregler IC2 weitergeleitet. An den Messpunkt TP26 kann z. B. ein Eingang des Mikrokontrollers IC1 angeschlossen sein, der ein, insbesondere serieller, Analog-Digital-Umsetzer sein kann, wodurch die Versorgungsspannung zu dem Linearregler IC2 überwacht werden kann. Liegt an dem Messpunkt TP26 eine Spannung außerhalb eines akzeptablen Spannungsfensters an, so kann der Mikrokontroller IC1 über ein Signal, das über das Leiterbahnverbindungslabel P3 eingespeist wird, den Linearregler IC2 abschalten. Die gesamte Baugruppe des Teils des Leuchtenmoduls 103^I wird totgesetzt. Alle Schaltungsteile, die von dem Linearregler IC2 versorgt werden, sind somit abgeschaltet.
4 zeigt eine weitere Steuerstrecke, bei der eine von zwei Spannungen, durch die Doppel-Schottky-Diode D7 bestimmt, auf das Gate des MOS-Fets des Anreichungstyps U$10 geschaltet wird. Eine solche Schaltung kann beliebig oft in einem Leuchtenmodul verbaut sein, um in Abhängigkeit von Spannungen und ihren Niveaus, z. B. an Pins des Mikrokontrollers IC1, Versorgungsspannungen kurzzuschließen oder auf Baugruppen durchzuschalten. Wird die Schaltung nach 4 vor den Anschluss an den Widerstand R20 (siehe 3) geschaltet, so ist es z. B. möglich, über die Leitung mit dem Leiterbahnverbindungslabel P6 eine den Mikrokontroller IC1 selbst erhaltende Versorgungssteuerung zu realisieren, die aber durch eine Spannung auf der Leitung mit dem Leiterbahnverbindungslabel P5 gegebenenfalls „überschrieben“ werden kann. In diesem Zusammenhang wird „Überschreiben“ so verstanden, dass eine Spannung, die über den Widerstand R37 abfällt, die Spannungseinspeisung über den unteren Teil der Doppel-Schottky-Diode D7 verhindern kann, also die zweite Spannung überschreiben kann.
Der Schaltplan nach 5 entspricht im Wesentlichen einem Tiefsetzsteller. Der Treiber IC5 steuert den N-Kanal-MOS-FET U$3 an. Über die Leitung mit den Verbindungsleitungslabel P7 kann der Treiber IC5 ein- und ausgeschaltet werden. Über den Anschluss TP31 an dem Pin IN kann die Steuerspannung an dem Pin IN des Treibers IC5 überwacht werden. Über den Anschluss TP29 an dem Drain des MOS-FETs U$3 kann das Wechselsignal, durch das die Tiefsetzung erfolgt, überwacht werden. Diese Anschlüsse können z. B. auf den Mikrokontroller IC5 geführt sein, der Regelschleifen durch die Anschlüsse TP20, TP28, TP29, TP31 und P7 realisieren kann. Die Spule L4 und der Kondensator C16 glätten die gepulste Spannung, die nach dem MOS-FET U$3 anliegt.
6 zeigt eine diskret aufgebaute Treiberstufe für eine Leuchtmittelgruppe wie die Leuchtmittelgruppe 9 (siehe 2). 6 zeigt die Treiberstufe bzw. eine Treiberschaltung für anzuschließende Leuchtmittelgruppen wie die Leuchtmittelgruppe 9 (vgl. 2), die, wie sich aus 1 ergibt, deloziert zu dem eigentlichen Leuchtenmodul 3 (siehe 2) an einer anderen Stelle der Leuchte 1 (siehe 1) angeordnet sein darf. Die Leuchtmittelgruppe 9 ist an die Leiterbahnen Y3-1 und Y3-2 anzuschließen. Die Rückkopplung kann mithilfe des Kondensators C14 so eingestellt werden, dass der MOS-FET U$20 im Kilo-Herz-Bereich schaltet und damit ein Rechteckimpuls über den Übertrager U$7 auf die Sekundärseite des Übertragers U$7 gebracht wird. An dem Verbindungsbahnlabel P11 nach dem Widerstand R46 kann der anzuschließende Mikrokontroller IC1 die tatsächlich der Leuchtmittelgruppe 9 zur Verfügung stehende Spannung gemessen werden. Dementsprechend kann eine Stromverstärkerschaltung Q2A, Q2B über den Widerstand R34 (siehe Leiterbahnverbindungslabel P10) durch die Recheneinheit 113 ein- und ausgeschaltet werden.
7 zeigt fünf verschiedene Schnittstellen. Die Schnittstelle, die unten links in 7 gezeigt ist (mit Anschluss X1), ist eine UART-Schnittstelle. Die Schnittstelle, die unten rechts in 7 gezeigt ist (mit Anschlüssen X3-1 bis X3-7), ist eine I²C-Schnittstelle. Die Schnittstelle, die in 7 in der Mitte dargestellt ist, ist eine Schalteranordnung, über die zwischen verschiedenen Programmen des Mikrokontrollers IC1 (siehe 12) gewechselt werden kann, z. B. mit unterschiedlichen Dimm-Leveln (unterschiedliche Leistungsflüsse) für die Leuchtmittelgruppe 9 (vgl. 2).
8 zeigt einen Teil des Leuchtenmoduls 103^VI , der für den Anschluss an zwei Akkumulatorenpaketen (nicht eingezeichnet) bestimmt ist. Dieser Teil des Leuchtenmoduls 103^VI kann auch (umgangssprachlich) als Lader bezeichnet werden. Die Schaltung nach 8 kann zwischen einer parallelen Anordnung und einer seriellen Anordnung der Akkumulatorenpakete hin- und herschalten. Über die Transistoren wie die Transistoren T10, T3, T9, T2 wird der Energiefluss, für den die beiden Akkumulatorenpakete zur Verfügung stehen sollen, gesteuert werden. Durch eine Umschaltung zwischen Parallelbetrieb und Serienbetrieb der beiden Akkumulatorenpakete wird der Innenwiderstand verändert. Je nach Betriebsweise, ob die Akkumulatoren als Energiesenken oder als Energiequellen betrieben werden, kann somit der Strom in und aus den Akkumulatorenpaketen verändert werden. Wird das Leiterbahnenverbindungslabel P36 in 8 auf dem Teil 103^X des Schaltplans weiterverfolgt, der in 12 dargestellt ist, so ist zu sehen, dass der Pin P$32 an das Leiterbahnverbindungslabel P92 angeschlossen ist. Über den Pin P$32 kann der Mikrokontroller IC1 den N-Kanal-MOS-FET des Anreicherungstyps U$14 einschalten und ausschalten. Gleichartig erfolgt die Steuerung über den N-Kanal-MOS-FET U$15 durch die Recheneinheit 113. Über einen Pin, wie dem Pin P$39, kann der Mikrokontroller IC1 das Gate des N-Kanal-MOS-FET U$15 ansteuern und damit den N-Kanal des N-Kanal-MOS-FET U$15 wahlweise aktivieren oder sperren. Wird einer der N-Kanal-MOS-FETs, wie der N-Kanal-MOS-FET U$14 und/oder N-Kanal-MOS-FET U$15 leitend, so liegt die Basis des jeweiligen nachgeschalteten Transistors T9, T10 auf Masse-Potential. Hierdurch kann die Recheneinheit 113 bestimmen, ob die beiden anzuschließenden Akkumulatorenpakete zueinander parallel oder seriell verschaltet sind. Die den Anschlüssen für die Akkumulatorenpakete vorgeschalteten Schottky-Dioden V5, V11 sind Sperrdioden, die ein Entladen eines jeweils angeschlossenen Pols eines der Akkumulatorenpakete zurück in den Tiefsetzsteller (siehe 5), insbesondere seinen Glättungskondensator C16.
Außerdem ist in dem Schaltplanteil nach 8 ein Spannungsmessfühlerkreis für jeden der Akkumulatorenpakete gezeigt (vgl. die Spannungsteilerbaugruppen R14, R81, R79 und R4, R80, R82). Diese Spannungsteilerbaugruppen sind (vgl. z. B. die Angabe „Voltage_Battery“) auf die Pinne P$12 und P$13 in der Recheneinheit 113 geführt. Dank dieser messtechnischen Rückkopplung, über die der Mikrokontroller IC1 stets über den Spannungszustand jedes der Akkumulatorenpakete informiert ist, kann der Mikrokontroller IC1 einer Programmroutine folgen, durch die ein Spannungs- und damit ein Strom zu den Akkumulatorenpaketen eingestellt wird.
9 zeigt zwei verschiedene Schalterbaugruppen. Die rechts in 9 dargestellte Schalterbaugruppe ist dafür da, Energie des Energiespeichers Akkumulator auf die Treiberstufe nach 6 zu schalten. Ein Energiefluss von dem Akkumulator zu der Treiberstufe nach 6 ist nur in den Fällen möglich, in denen der Lader nach 8 ausgeschaltet ist.
Wie sich aus 10 ergibt, können Spannungen am Netz galvanisch getrennt dem Mikrokontroller IC1 zur Verfügung gestellt werden, z. B. zur Überwachung.
13 zeigt ein Netzteil für das Leuchtenmodul, in dem ein integrierter Fly-Back-Regler IC4 vorhanden ist.
Ist es z. B. aus sicherheitstechnischen Erwägungen gewünscht, dass möglichst wenig Energie den Akkumulatorenpaketen zur Verfügung gestellt wird, weil z. B. phasenweise die Leuchtmittelgruppe 9 (siehe 2) einen höheren Energiebedarf hat, so kann die Recheneinheit 113 (ebenso die Recheneinheit 13) den Stromfluss zu den Akkumulatorenpaketen aufgrund der Transistorschaltung (nach 8) zur Leistungsflusssteuerung, eigentlich einer Transistorschaltung zur Stromsteuerung, unterschiedlich begrenzen.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.
Einem Fachmann ist klar, dass das Ausführungsbeispiel nach 2 und das Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 13 auch komponentenweise miteinander ausgewechselt werden können. Z. B. können mehr oder weniger Schnittstellen als in 7 gezeigt Teil des Leuchtenmoduls 3 sein. Der „ver-oder-nde“ Schalter nach 4 kann so häufig in einer Schaltung nach den 3 und 5 bis 13 sowie nach 2 verbaut sein, wie eine Signalüberlagerung zwischen einem Signal des Mikrokontrollers IC1 und eines zweiten Spannungssignals wie von den Messpunkten TP1 bis TP36 gewünscht ist. Wie sich aus einer Gesamtschau der Schaltpläne ergibt, sind mit dem Mikrokontroller IC1 zahlreiche Regelschleifen realisiert. Er hat zahlreiche Regelmöglichkeiten, von denen bedarfsweise die eine oder andere auch einmal in einem erfindungsgemäßen Leuchtenmodul weggelassen werden kann.
Im Gegensatz zu bisher üblichen Notlichtbeleuchtungsanlagen hat eine Notlichtbeleuchtungsanlage mit einer oder mehreren Leuchten, die als Teil ihrer elektronischen Ausstattung ein erfindungsgemäßes Leuchtenmodul haben, mehr als die üblichen zwei Notbetriebszustände. Ein Leuchtenmodul ermöglicht wenigstens einen weiteren Notbetriebszustand, insbesondere einen solchen, in dem eine reduzierte Anzahl Baugruppen des Leuchtenmoduls noch betriebsbereit sind, während Baugruppen, die eine geringere Wichtigkeit haben, ausgeschaltet werden oder zumindest in ihrem Leistungsverbrauch gedrosselt werden. Eine Notlichtbeleuchtungsanlage mit Notlichtleuchten, die zumindest teilweise erfindungsgemäße Leuchtenmodule aufweisen, können derart betrieben werden, dass, insbesondere in den Zuständen einer Tiefentladung eines in einer Leuchte angeordneten Akkumulators, nur noch die als besonders wichtig erkannten Baugruppen aktiv gehalten werden, z. B. in einem Fall nur eine von mehreren Leuchtmittelgruppen und eine Recheneinheit, in der ein Prüfbuch mitgeschrieben wird.
Bezugszeichenliste

1	Leuchte, insbesondere Notlichtleuchte
3	Leuchtenmodul
103^I, 103^II, 103^III, 103^IV, 103^V, 103^VI, 103^VII, 103^VIII, 103^IX, 103^X, 103^XI	Teil eines Leuchtenmoduls wie dem Leuchtenmodul 3
5	Gehäuse
7	Vorschaltgerät
9	Leuchtmittelgruppe, insbesondere mit LEDs, OLEDs, LCDs und/oder TFTs
11	Netzanschluss
13, 113	Recheneinheit
15	Elektronikkomponente für den Betrieb der Recheneinheit, insbesondere Prozessorversorgung
17	erste Leistungsflusssteuerung
19	zweite Leistungsflusssteuerung
21	dritte Leistungsflusssteuerung
23	vierte Leistungsflusssteuerung
25	fünfte Leistungsflusssteuerung
27	erste Baugruppe zur Leistungsflusssteuerung
29	zweite Baugruppe zur Leistungsflusssteuerung, insbesondere Lader
31	erster Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
33	zweiter Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
35	dritter Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
37	vierter Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
39	fünfter Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
41	sechster Halbleiterschalter, insbesondere mit einem oder mehreren Transistoren
43	erster Verbraucher
45	zweiter Verbraucher
47	dritter Verbraucher
49	Anschluss
51	Energiespeicher, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator
53	Leuchtmittelgruppentreiber, insbesondere LED-Treiber
55	Lichtquelle, insbesondere zusätzliche Lichtquelle wie ein Lasermodul
57	erste Schnittstelle, insbesondere I²C-Schnittstelle
59	zweite Schnittstelle, insbesondere Prüfsystem-Schnittstelle, wie eine UART-Schnittstelle
61	Prüftaster, insbesondere mit LED
63	Kodierungsschalter, insbesondere DIP-Schalter
65	interne Versorgungssteuerung
67	erste Akkumulatorversorgung
69	zweite Akkumulatorversorgung
71	Gleichrichter
73	Vorrangsteuerung
75	Erhaltungsladung
77	Display
79	Pendelstab
81	Deckenmontageplatte
B1	Gleichrichter
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C45, C46	Kondensator
CN1, CN2	Kondensator-Array
D1, D2, D3, D7, D11, D12	Schottky-Diode bzw. Schottky-Dioden-Gruppe
F1	Sicherung
IC1	Mikrokontroller, z. B. aus der Typenfamilie STM 32 Arm Cortex-M
IC2	Linearregler-IC, z. B. ein Linearregler aus der Serie TAR5SB15 bis TAR5SB50
IC3	Linearregler-IC
IC4	integriertes Schaltnetzteil
IC5	Treiber-IC, insbesondere High-Side-MOS-FET-Treiber wie z. B. ein IRS10752
L2, L4, L3	Spule
OSC23_IN, OSC32_OUT,	Pin
PC13, VBAT OK1, OK5	Optokoppler
P1	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_A/B+_GESAMT/5.1A)
P2	Leiterbahnverbindungslabel (V+_NETZTEIL_STABIL/2.4B)
P3	Leiterbahnverbindungslabel (3.3V_POWER_ON/2.3B)
P4	Leiterbahnverbindungslabel (3.3V_POWER_ON/1.4C)
P5	Leiterbahnverbindungslabel (V+_NETZTEIL_STABIL/1.2B)
P6	Leiterbahnverbi ndu ngslabel (CONTROLLER_SELBSTHALTUNG/10.2C)
P7	Leiterbahnverbindungslabel (PWM_LADER/10.3B)
P8	Leiterbahnverbindungslabel (LADER+/6.1A)
P9	Leiterbahnverbindungslabel (POWER_IN_LED_DRIVER/7.2A)
P10	Leiterbahnverbindungslabel (LED_DRIVER_PWM/10.5B)
P11	Leiterbahnverbindungslabel (LED_VOLTAGE/10.5B)
P12	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE-A/B+_GESAMT/1.2B)
P13	Leiterbahnverbindungslabel (B-_ZELLE_A/6.4A)
P14	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_B/6.2A)
P15	Leiterbahnverbi nd ungslabel (B-_ZELLE_B/6.2A)
P16	Leiterbahnverbindungslabel (PRUEFTASTER_IN/10.4B)
P17	Leiterbahnverbindungslabel (LED_RED_PRUEFTASTER/10.3B) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P18	(LED_YELLOW_PRUEFTASTER/10.3C) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P19	(LED_GREEN_PRUEFTASTER/10.2B)
P20	Leiterbahnverbindungslabel (DIP_SWITCH_S1/10.3C)
P21	Leiterbahnverbindungslabel (DIP_SWITCH_S2/10.3C)
P22	Leiterbahnverbindungslabel (V+LED/4.6B)
P23	Leiterbahnverbindungslabel (LED_GND/4.6B)
P24	Leiterbahnverbindungslabel (LED_GREEN_CATHODE/10.2B)
P25	Leiterbahnverbindungslabel (LEUCHTE_RXD/10.2C)
P26	Leiterbahnverbindungslabel (LEUCHTE_TXD/10.3C)
P27	Leiterbahnverbi ndu ngslabel (POWER_ON_UART_MODULE/10.2C) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P28	(LED_YELLOW_CATHODE/l2C_SDA/10.6B) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P29	(LED_RED_CATHODE/I2C_SCL/10.6B)
P30	Leiterbahnverbindungslabel (LADER+/3.4C)
P31	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_B/7.3B)
P32	Leiterbahnverbindungslabel (B-_ZELLE_B/7.3B)
P33	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_SHUNT/7.3C)
P34	Leiterbahnverbindungslabel (CHARGER_TO_CELL_B/10.2B)
P35	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_CURRENT/9.5A)
P36	Leiterbahnverbindungslabel (CHARGER_TO_CELL_A/10.6B)
P37	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_A/B+_GESAMT/7.4A)
P38	Leiterbahnverbindungslabel (B-_ZELLE_A/7.3B)
P39	Leiterbahnverbindungslabel (VOLTAGE_BATTERY_A/10.5B)
P40	Leiterbahnverbindungslabel (VOLTAGE_BATTERY_B/10.5B)
P41	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_B/5.1B)
P42	Leiterbahnverbindungslabel (V+_NETZTEIL_STABIL/3.2B)
P43	Leiterbahnverbindungslabel (POWER_IN_LED_DRIVER/4.1B)
P44	Leiterbahnverbindungslabel (MAIN_POWER_TO_LED_DRIVER/10.2C)
P45	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_SERIAL_SWTICH)
P46	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_B/6.5C)
P47	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_SHUNT/6.4B)
P48	Leiterbahnverbindungslabel (B+_ZELLE_A/B+_GESAMT/6.5C)
P49	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_POWER_TO_LED_DRIVER/10.5B)
P50	Leiterbahnverbindungslabel (L_AFTER_CHOKE/11.1A)
P51	Leiterbahnverbindungslabel (N_AFTER_CHOKE/11.1B)
P52	Leiterbahnverbindungslabel (MAIN_VOLTAGE_AFTER_OPTOKOPPLER/10.5B)
P53	Leiterbahnverbindungslabel (SWITCH_INPUT_AFTER_OPTOKOPPLER/10.5B)
P54	Leiterbahnverbindungslabel (SWITCH_INPUT)
P55	Leiterbahnverbindungslabel (ADC_SUPPLY_V+/10.4B)
P56	Leiterbahnverbindungslabel (OSC_IN/10.3B)
P57	Leiterbahnverbindungslabel (OSC_OUT/10.3B)
P58	Leiterbahnverbindungslabel (SHUNT_SELECT/10.6B)
P59	Leiterbahnverbindungslabel (CURRENT_FOR_OP_INPUT/10.5B)
P60	Leiterbahnverbindungslabel (CONTROLLER_SUPPLY_V+/10.3A)
P61	Leiterbahnverbindungslabel (BATTERY_CURRENT/6.1D)
P62	Leiterbahnverbindungslabel (LED_CURRENT/4.6C)
P63	Leiterbahnverbindungslabel (LED_GREEN_CATHODE/5.5C)
P64	Leiterbahnverbindungslabel (LED_GREEN_PRUEFTASTER/5.4B)
P65	Leiterbahnverbindungslabel (CHARGER_TO_CELL_B/6.1C)
P66	Leiterbahnverbindungslabel (POWER_ON_UART_MODULE/5.2D)
P67	Leiterbahnverbindungslabel (LEUCHTE_RXD/5.2D)
P68	Leiterbahnverbindungslabel (CONTROLLER_SELBSTHALTUNG/2.4C)
P69	Leiterbahnverbindungslabel (MAIN_POWER_TO_LED_DRIVER/7.1B)
P70	Leiterbahnverbindungslabel (OSC_IN/9.1C)
P71	Leiterbahnverbindungslabel (OSC_OUT/9.1C)
P72	Leiterbahnverbindungslabel (PWM_LADER/3.3C)
P73	Leiterbahnverbindungslabel (LED_RED_PRUEFTASTER/5.4B)
P74	Leiterbahnverbindungslabel (DIP_SWITCH_S2/5.4C)
P75	Leiterbahnverbindungslabel (DIP_SWITCH_S1/5.4C)
P76	Leiterbahnverbindungslabel (LEUCHTE_TXD/5.2D)
P77	Leiterbahnverbindungslabel (LED_YELLOW_PRUEFTASTER/5.4B)
P78	Leiterbahnverbindungslabel (CONTROLLER_SUPPLY_V+/9.3C)
P79	Leiterbahnverbindungslabel (ADC_SUPPLY_V+/9.1A)
P80	Leiterbahnverbindungslabel (PRUEFTASTER_IN/5.4B)
P81	Leiterbahnverbindungslabel (CURRENT_FOR_OP_INPUT/9.3B)
P82	Leiterbahnverbindungslabel (LED_DRIVER_PWM/4.2D)
P83	Leiterbahnverbindungslabel (VOLTAGE_BATTERY_A/6.4C)
P84	Leiterbahnverbindungslabel (OP_OUTPUT/ADC_INPUT_FOR_CURRENT)
P85	Leiterbahnverbindungslabel (VOLTAGE_BATTERY_B/6.4C)
P86	Leiterbahnverbindungslabel (LED_VOLTAGE/4.5C)
P87	Leiterbahnverbindungslabel
	(MAIN_VOLTAGE_AFTER_OPTOKOPPLER/8.5B)
P88	Leiterbahnverbi ndu ngslabel (SWITCH_INPUT_AFTER_OPTOKOPPLER/8.5C)
P89	Leiterbahnverbi ndu ngslabel (BATTERY_POWER_TO_LED_DRIVER/7.5B) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P90	(LED_RED_CATHODE/I2C_SCL/5.5D) Leiterbahnverbi ndu ngslabel
P91	(LED_YELLOW_CATHODE/I2C_SDA/5.5D)
P92	Leiterbahnverbindungslabel (CHARGER_TO_CELL_A/6.3C)
P93	Leiterbahnverbindungslabel (SHUNT_SELECT/9.3A)
P94	Leiterbahnverbindungslabel (SWDIO)
P95	Leiterbahnverbindungslabel (SWCLK)
P96	Leiterbahnverbindungslabel (L_AFTER_CHOKE/8.5A)
P97	Leiterbahnverbindungslabel (N_AFTER_CHOKE/8.5B)
P98	Leiterbahnverbindungslabel (V+_NETZTEIL_STABIL/7.1A)
P$1, P$2, P$3, P$4, P$5, P$6, P$7, P$8, P$9, P$10, P$11, P$12, P$13, P$14, P$15, P$16, P$17, P$18, P$19, P$20, P$21, P$22, P$24, P$25, P$26, P$27, P$28, P$29, P$30, P$31, P$32, P$33, P$34, P$35, P$36, P$37, P$38, P$39, P$40, P$41, P$42, P$43, P$44, P$45, P$46, P$47, P$48	Kontakt, insbesondere des Mikrokontrollers IC1
P$1^I, P$2^I, P$3^I, P$4^I, P$5^I, P$6^I	Kontakt, insbesondere an einem Schalter
P$1^II P$2^II P$3^II, P$4^II, P$5^II	Buchse
P$9^III, P$17^III, P$2^III, P$18^III	Pinne am Transformator 2 bzw. Spulenübersetzer 2 (U$18)
P$1^III, P$3^III, P$4^III, P$5^III, P$6^III, P$7^III, P$8^III, P$10^III, P$11^III, P$12^III, P$13^III, P$14^III, P$15^III, P$16^III	Kontakt, insbesondere des Schaltnetzteiles IC4
P$1^IV, P$2^IV, P$3^IV, P$4^IV	Pinne, insbesondere an einer Spule
P$1^V, P$2^V, P$3^V, P$4^V	Pinne am Transformator 1 bzw. Spulenübersetzer 1 (U$7)
P$1^VI, P$2^VI, P$3^VI, P$4^VI	Kontakt, insbesondere an einem Mehrkontaktschalter
QF1	Oszillator bzw. Schwingquarz mit Elektroden
Q2A, Q2B	Klasse-B-Verstärker-Transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, R40, R41, R43, R44, R45, R46, R46, R47, R48, R49, R50, R51, R52, R53, R54, R55, R56, R57, R58, R59, R60, R61, R62, R63, R64, R65, R66, R67, R68, R69, R70, R71, R72, R73, R74, R75, R76, R77, R78, R79, R80, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87	Widerstand
S1, S2	Schalter, insbesondere Mehrkontaktschalter
T1, T2, T3, T4, T5, T6, T8, T9, T10	PNP-Transistor
TP1, TP2, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP9, TP10, TP11, TP12, TP13, TP14, TP15, TP16, TP17, TP18, TP19, TP20, TP21, TP22, TP23, TP24, TP25, TP26, TP27, TP28, TP29, TP30, TP31, TP32, TP33, TP34, TP35, TP36	Test-Point bzw. Messpunkt
U$3, U$4, U$5, U$9, U$10, U$11, U$14, U$15,	MOS-FET, insbesondere des N-Kanal-Anreicherungstyp
U$20
U$7, U$18	Übertrager bzw. Spulenübersetzer
U$1, U$6	Z-Diode
V1, V2, V3, V4, V6, V7, V8, V11, V12	Schottky-Diode, insbesondere Schottky-Dioden-Gruppe
V9, V10, V14	Diode
X1, X41, X42, X43, X51, X52, X53	Kontakt-Pinne, insbesondere einer Schnittstelle
X6-1, X6-2, X6-3	Kontakt
X3-1, X3-2, X3-3, X3-4, X3-5, X3-6, X3-7	Kontaktstift
Y3-1, Y3-2	Anschluss für Leuchtenbaugruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008013673 U1 [0007]
CN 2907162 Y [0007]
DE 102016101582 A1 [0008]
US 2016226236 A1 [0008]
JP 5661395 B2 [0011]
WO 2014/090931 A1 [0012]
US 9595845 B2 [0012]
DE 102008017656 A1 [0013]
US 2014097758 A1 [0014]
US 8339065 B2 [0015]

Claims

Elektronisches Leuchtenmodul (3), insbesondere in einem Gehäuse (5), das als Vorschaltgerät (7) für Leuchten einsetzbar ist, die mittels wenigstens einer LED, wenigstens einer OLED, wenigstens eines LCD und/oder wenigstens eines TFT Licht abstrahlen können, insbesondere als Teil einer Notlichtleuchte (1), mit einem Netzanschluss (11) und mit einer Recheneinheit (13, 113) und daran angeschlossenen Bauteilen (27, 29) wie Halbleiterschalter (31, 33, 35, 37, 39, 41) zur Leistungsflusssteuerung (17, 19, 21, 23, 25) sowie mit mehreren Verbrauchern (43, 45, 47) und mit einem, insbesondere zum Teil selbst als Verbraucher dienenden, Anschluss (49), an den wenigstens ein weiterer Verbraucher anschließbar ist, wobei die Verbraucher (43, 45, 47, 49) parallel betreibbar sind, von denen ein erster Verbraucher (43) ein wiederaufladbarer Energiespeicher ist, der von dem elektronischen Leuchtenmodul (3) phasenweise auch als Energiequelle für das Vorschaltgerät (7) schaltbar ist, und von denen ein zweiter Verbraucher (45) wenigstens eine LED, eine OLED, ein LCD, oder ein TFT umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) eine Vorrangsteuerung (73) umfasst, durch die einzelne Bauteile (27, 29) zur Leistungsflusssteuerung (17, 19, 21, 23, 25) gesteuert werden, wodurch ein Leistungsfluss zu bestimmten Verbrauchern (43, 45, 47) anpassbar ist.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (49) eine standardtypische Schnittstelle (57), wie eine I²C-Schnittstelle, oder eine Prüfsystem-Schnittstelle (59), wie eine serielle Schnittstelle, z. B. eine UART-Schnittstelle, ist, wobei der an diesen Anschluss (49) anschließbare weitere Verbraucher (43, 45, 47) Sensoren, Funkmodule, Lichtquellen (55) wie Lasermodule und/oder Funktionsmodule des elektronischen Leuchtenmoduls (3) umfasst.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbraucher (43, 45, 47, 49) wenigstens zwei serielle Schnittstellen (57, 59) vorhanden sind, wobei insbesondere von den vorhandenen Schnittstellen (57, 59) wenigstens eine eine Vollduplexschnittstelle (59), z. B. als eine UART-Schnittstelle, ist und vorzugsweise die zweite Schnittstelle (57) zumindest als Halbduplexschnittstelle, wie eine I²C-Schnittstelle, vorhanden ist, und wobei an diese Schnittstellen (57, 59) weitere Verbraucher wie Sensoren, Funkmodule, Lichtquellen (55) wie Lasermodule und/oder Funktionsmodule, wie ein E-Paper-Modul für Status- und/oder Fehleranzeigen, des elektronischen Leuchtenmoduls (3) anschließbar sind.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wieder aufladbare Energiespeicher (51) wenigstens einen Akkumulator, wie wenigstens einen Lithium-Ionen-Akkumulator, insbesondere einen Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator oder einen Lithium-Titanat-Akkumulator, umfasst, insbesondere mit wenigstens einer Zelle, die von der Recheneinheit (13, 113) gesteuert, überwacht und/oder geregelt individuell aufladbar und belastbar ist.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) eine Bearbeitungsfunktion umfasst, die einen Betriebsmodus der ersten und/oder der zweiten Schnittstelle (57, 59) berücksichtigt und die Leistungsflusssteuerung (17, 19, 21, 23, 25) danach ausrichtet, z. B. ob das Leuchtenmodul (3) über die Schnittstelle (57, 59) als ein Master oder als ein Slave betrieben wird.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) einen Lade- und/oder Energiezustand des Energiespeichers (51) bei einer Steuerung eines Leistungsflusses (17, 19, 21, 23, 25), insbesondere an ein an die Schnittstelle (57, 59) angeschlossenes Lasermodul (55), berücksichtigt und eine Einstellung der Leistungsflusssteuerung (17, 19, 21, 23, 25) dem Lade- und/oder Energiezustand entspricht.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenmodul (3) ein Puls-Lade-Verfahren befolgen kann, insbesondere wenn der oder die Akkumulatoren (51) in einem Erhaltungsladezustand gehalten wird/werden, wobei ein Lade-Verfahren leistungsflussabhängig zu betreiben ist.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) in einen ersten Notbetriebszustand versetzbar ist, in dem eine Versorgung der LEDs aus dem Energiespeicher (51) erfolgt, wobei alle übrigen Verbraucher (43, 45, 47, 49) bis auf die Recheneinheit (13, 113) und für ihren Betrieb notwendige Komponenten wie Elektronikkomponenten energetisch abgekoppelt sind.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) in einen zweiten Notbetriebszustand versetzbar ist, in dem eine Kommunikation mit der Recheneinheit (13, 113) über eine der Schnittstellen (57, 59) möglich ist, wobei alle sonstigen Verbraucher (43, 45, 47, 49) energetisch abgekoppelt sind.
Elektronisches Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der LEDs leistungsgesteuert erfolgt.
Leuchte (1) mit einem elektronischen Leuchtenmodul (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb einer Leuchte (1), insbesondere mit einem Leuchtenmodul (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit wenigstens einer LED, wenigstens einer OLED, wenigstens eines LCD und/oder wenigstens eines TFT zur Lichtabgabe (9), und mit wenigstens einer Recheneinheit (13, 113), dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (13, 113) eine Leistungsflusssteuerung (17, 19, 21, 23, 25), insbesondere über leistungssteuernde Halbleiter wie Transistoren (31, 33, 35, 37, 39, 41), innerhalb der Leuchte (1) in Abhängigkeit eines Ladungszustands eines Energiespeichers (51) und/oder einer Betriebsweise an einer Schnittstelle (57, 59) vornimmt.