DE1764412C - Schaltung mit einem durch Tageslicht steuerbaren Schalter fur einzeln schaltba re Leuchtvorrichtungen - Google Patents

Description

I 764412

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem beleuchtungsstärkeabhüngigen Schalter zum Schalton von Leuchtbändern, die mehrere, vorzugsweise drei Einzclbänder umfassen.

Es ist bekannt, in Opern-, Schauspielhäusern, s Lichtspieltheatern od. dgl. Leuchtstofflampen nach dem Prinzip des Phasenanschnitts zu steuern. Diese Anlagen sind zum einen ungewöhnlich teuer und können zum anderen die manchmal in groUcn Hallen zu bewältigenden Schaltleistungcn nicht schalten.

Darüber hinaus ist es bekannt, mit Hilfe von Dämmcrungsschaltern, die Zeitverzögerungen haben und eine Ein- bzw. Ausschaltschwelle besitzen, die

nachdem, ob in der Halle oder in dem Büro eine bestimmte LuxzjI 1 herrscht oder nicht.

Obwohl an manchen Wintertagen die Luxzahl in den Innenräumen erheblich über der erforderlichen Luxzahl liegt, wird hier häufig nicht abgeschaltet, weil die insgesamt vorhandene Luxzahl nicht doppelt so groß ist wie die Nenn-Luxzahl. Es wird also ganz erheblich zur Erzeugung von unnötigem Licht dienende Energie verschwendet. Ein anderer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß ein plötzlicher Übergang auftritt, und zwar zu der physiologisch ungünstigen Seite, nämlich zum Dunkeln hin, wenn morgens die Leuchtbänder abgeschaltet werden.

Es ist auch bekannt, einen auszuleuchtenden Raum mit einer Linse auf einem Gla·= chirm abzubilden. Dieser Glasschirm hat dort Schwärzungen, wo sich im Bild Beleuchtungsquellen befinden, so daß auf eine nachgeschaltetc Fotozelle nur dasjenige Licht Fallt, das vom außen einfallenden Licht herrührt. Die Fotozelle steuert indirekt drei Spulen an, die unterschiedliche Windungszahlen haben. Fließt der maximale Strom in den Spulen, dann ziehen alle Spulen an, und alle drei Leuchtvorrichtungen leuchten. Fällt der Strom um ein bestimmtes Maß, dann fällt auch die Spule mit den wenigsten Wicklungen ab, und es leuchten nur noch zwei Leuchteinheiten. Fließt gar kein Strom, d. h., kommt von außen genügend Licht in den Raum, so sind alle Spulen abgefallen, und keine Leuchtvorrichtung leuchtet mehr.

Die bekannten Leuchtvorrichtungen verwenden Glühlampen, die das Problem von Entladungslampen nicht kennen, bei welchen immer eine Zeitspanne verstreicht, bis sie voll eingeschaltet sind. Bei den bekannten Leuchtvorrichtungen wurden keine Maßnahmen ergriffen, um auch an Wintertagen Energie zu sparen, und schließlich wurde auch darauf nicht Rücksicht genommen, die Phasenbelastung ohne Rücksicht auf den Einschaltzustand konstant zu halten. Schließlich treten Stroboskop-Problcmc bei Glühlampen nicht auf (USA.-Patentschrift 2 199 394).

Schließlich ist es bekannt, einen beleuchtungsstärkeabhängigcn Schalter zeitlich so zu verzögern, daß ihn kurze ßelcuchtungsstürkcündcrungcn nicht beeinflussen und ein unnötiges Schalten vermieden wird.

Aufgabe ist, eine Vorrichtung der eingangs crläulurlun Art anzugeben, mit der man sowohl enorgiesparend als auch physiologisch günstig Leuchtbänder schallen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Leuchtvorrichtungen die Ein/clhiiiulcr cii.js drei Ein/clhändcr aufweisenden Leuditbaiulcs sind, tliitl jedes Ki ηze I band Wechselslrom-Iiiitladiingslanipen aufweist, die permulierend mil den Phasen R, S, T verbunden sind, daß die von einem Einzelband erzeugte Beleuchtungsstärke kleine; als die Differenz zwischen dem maximalen Beleuchtungsstärkewcrt (x + a) einer Wintertagkurve und der Mindcstbeleuchtungsstärke (x) ist, daß vor dem Umschalten von Einzelbändern auf ein Einzclband alle drei Einzclbänder unter Zündung aller Entladungslampen eingeschaltet sind und daß der Schalter zeitverzögert ist. Statt .las Leuchtband insgesamt abzuschalten, kann man sich jetzt mit so viel Schaltsprüngen den erforderlichen Luxzahlen anpassen, als Einzelbänder vorhanden sind. Dies ermöglicht, auch an Wintertagen abschalten zu können, über alle j,.r·.w.x.«.;c».ii ΐιΐιΐττ^£ dtwigft» 3pan.11 /.u κκη.utu uuu lichtphysiologisch günstig schalten zu können. Man vermeidet den lichtphysiologisch ungünstigen Lichtausfall im Zeitbereich zwischen dem Umschalten von zwei Einzelbändern auf ein Einzelband. In diesem Zeitraum würde ohne die gekennzeichneten Maßnahmen überhaupt kein Licht abgegeben.

Förderlich ist, wenn jeweils drei Entladungslampen eines jeden Einzelbandes zu einem Strahler zusammengefaßt sind. Dies ist sowohl schalt- als auch lichttechnisch besser als die Anordnung jeder Entladungslampe in einem eigenen Strahler.

Zweckmäßig ist, wenn der durch das Tageslicht steuerbare Schalter einen jeweils für sich einstellbaren oberen und unteren Schwellwert Lo, Lu sowohl für das Ein- als auch das Ausschalten hat. Man kann hierdurch die für Entladungslampen lebensdauerschädlichen Schaltspiele, z. B. beim Durchzug eines Wolkenfeldes, noch einmal ganz erheblich herabsetzen, da die üblichen Dämmerungsschalter lediglich abhängig von der Zeit und dem einfallenden Licht arbeiten.

Die nachfolgende Beschreibung erläutert den Gegenstand nach den Ansprüchen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Leuchtbands mit drei Einzelbändern,

F i g. 2 eine zeitabhängige Darstellung des Abschaltens dieses Leuchtbands,

F i g. 3 eine graphische Darstellung von Sommertag- und Wintertag-Lichtkurven sowie der Schaitspiele und

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Schwcllwertbercichen.

Ein Leuchtband 11 umfaßt drei Einzelbänder 12, 13 und 14 mit Leuchten 16 bis 37. Die Leuchten 16, 17, 18; 19, 21, 22; 23, 24, 26; 27, 28, 29; 31, 32, 33; 34, 36, 37 sind jeweils zu Strahlern 39 bis 46 zusammengefaßt. Dabei ist die Leuchte 16 an die Phase R, die Leuchte 17 an die Phase 5, die Leuchte 18 an die Phase T, die Leuchte 19 an die Phase 5, die Leuchte 21 an die Phase T, die Leuchte 22 an die Phase R, die Leuchte 23 an die Phase T, die Leuchte 24 an die Phase R, die Leuchte 26 an die Phase S usw. angeschlossen. Wie man erkennt, sind alsc die Leuchten der einzelnen Strahler permutierend mit den drei Phasen R, S und T verbunden.

Schaltet man das Leuchtband 11 nach Fig. 1 ab, so wählt man den in Fig. 2 dargestellten Weg, der an Hand des Strahlers 39 erläutert sei. Entsprechendes gilt für alle anderen Strahler 4L bis 46.

Frühmorgens brennen die Leuchten 16, 17 und 18 und erzeugen zusammen 600 Lux. Steigt der Lichteinfall von außen um 200 Lux, so wird die mittlere Leuchte 17 abgeschaltet. Steigt der Lichteinfall von

außen nochmals um 200 Lux, so werden zunächst alle drei Leuchten 16, 17 und 18 eingeschaltet, und erst wenn alle drei brennen, d. h. im Fall von Leuchtstofflampen, wenn die Leuchte 17 gezündet hat, werden die Leuchten 16 und 18 abgeschaltet, und die Leuchte 17 brennt allein weiter. Dieser »Umweg« über das Einschalten des ganzen Leuchtbandes 11 erbringt den lichtphysiologisch großen Vorteil, daß zwischen dem Ausschalten der Leuchten 16 und 18 und dem Einschalten der Leuchte 17 (was stets eine bestimmte Zeit dauert) kein Beleuchtungsloch entsteht. Damit werden auch die Eigenschaften des menschlichen Auges besser berücksichtigt, das sich gioueren LicntstarKen schneller anpassen kann als kleineren Lichtstärken.

Steigt der Anteil des Lichts von außen nochmals um 200 Lux, so wird auch die Leuchte 17 abgeschaltet. Zur Ausleuchtung des Raums dient dann nur noch der von außen kommende Lichtanteil.

In Fig. 3 sind im rechtwinkligen Koordinatensystem die Zeit t und die Lichtstärke Lux abgetragen. Die Gerade 47 mit der Ordinate χ gibt die auf jeden Fall einzuhaltende Lichtstärke von beispielsweise 600 Lux an.

Ferner erkennt man eine Wintertag-Kurve 48 und eine Sommertag-Kurve 49. Beide Kurven sind ausgezogen dargestellt und stellen denjenigen Anteil des Tageslichts dar, den dieses in den zu beleuchtenden Raum liefert.

Die gestrichelt gezeichnete Kurve 51 ist aus Ordinatenaddition der Geraden 47 und der Sommertag-Kurve 49 entstanden, und zwar nur, soweit die Kurventeile links vom Abschaltabfall 52 oder rechts vom Linschaltanstieg 53 liegen.

Vor der Zeit t = 0 ist in dem zu beleuchtenden Raum kein Außenlichtanteil vorhanden, und es sind deshalb Leuchtbänder eingeschaltet, die beispielsweise eine Lichtstärke von 600 Lux in dem Raum schaffen. Je heller es wird, desto mehr Licht gelangt gemäß der Sommertag-Kurve 49 in den Raum, so daß sich die Lux-Werte der Leuchtbänder und die Lux-Werte der Sommertag-Kurve 49 addieren. Erst wenn z. B. das Doppelte L₁ der Nenn-Luxzahl LjY = 600 erreicht ist, wurden bisher die Leuchtbänder abgescnaltet. Dies ist durch den Abschaltabfall 52 dargestellt. Danach gelangt nur noch Licht gemäß der Sommertag-Kurve 49 in den Raum.

Kurz vor dem Einschaltanstieg 53 unterschreitet die Raumhelligkeit 600 Lux, und deshalb werden die Leuchtbänder wieder eingeschaltet,. Dies ergibt den Einschaltanstieg 53, und die Raumkelligkeit klingt dann auf 600 Lux ab, und zwar im gleichen Maß, wie der Anteil der Sommertag-Kurve 49 fällt. Schließlich herrschen in dem Raum nur noch 600 Lux, die jedoch nicht unterschritten werden.

Aus obigem ergibt sich, daß der Abschaltabfall 52 sehr groß ist, was vom lichtphysiologischen Standpunkt her ungünstig ist. Ferner erkennt man, daß es an ;^;:ch gar nicht notwendig wäre, die hohe Lichtspitzc abzugeben, denn in dem Raum würden 600 Lux vollständig ausreichen.

Der Einsdialtanstieg 53 ist lichtphysiologisch unbedenklicher, bedeutet jedoch ebenfalls Energievergeudung.

Ferner erkennt man, daß bei der Wintertag-Kurvc mit dem Maximum unterhalb L_n in dem Raum die Kunstlichtbeleuchtung überhaupt nie abgeschaltet würde, weil die Gesamtluxzahl niemals den angcnom-

menen Wert von 2L_n=L₁ erreicht. Vollständig unnötigerweise bleibt hier also die Beleuchtung den ganzen Tag eingeschaltet.

Beschreitet man dagegen den erfindungsgemäßen

Weg, so ergibt sich bei einem Sommertag die strichpunktiert dargestellte Kurve 54. Man erkennt drei Abschaltabfälle 56, 57 und 58, wobei der Abschaltabfall 56 vom Ausschalten des Einzelbandcs 13, der Abschaltabfall 57 vom Ausschalten der Einzelbänder

ίο 12 und 14 und der Abschaltabfall 58 vom Ausschalten des Einzelbands 13 herrührt. Die Kurve 54 erhält man ebenfalls durch Ordinatenaddition zwischen der Geraden 47 und der Sommertag-Kurve 49. Auf der rechten Seite sina cue tinscnauausucg», α», <s« und 62 zu erkennen.

Wie man sieht, sind hier die Sprünge kleiner, was lichtphysiologisch günstiger ist, insbesondere beim Abschalten. Außerdem erkennt man, daß der Energie-Inhalt der sägezahnförmigen Dreiecke kleiner ist als der des gestrichelt dargestellten Sägezahns. Schließlich sieht man, daß hier schon ein- bzw. abgeschaltet wird, wenn der Unterschied zur Geraden 47 200 Lux beträgt. Die Strecke α ist jedoch größer als 200 Lux, so daß au." dem erfindungsgemäßen W^g es auch möglich ist, an Wintertagen die Beleuchtung abzuschalten.

Dämmerungsschalter richten sich, wie eingangs schon erwähnt, lediglich nach dem Grad und der Dauer der Abschattung. Ist z. B. die zeitliche Verzögerung 80 Sekunden und kommt ein Wolkenfeld, das 90 Sekunden dauert und die Helligkeit im Raum auf 950 Lux absinkt, so schaltet sich die Beleuchtung gleichwohl ein.

Mit der beschriebenen Anordnung kann man arbeitsphysiologisch wesentlich bessere Bedingungen schaffen und die Schalthäufigkeit herabsetzen, wenn man nicht genau bei einem bestimmten Lux-Wert schaltet, sondern einen oberen Schwellwert L₀ und einen unteren Schwellwert L₁₁ um die Nenn-Luxstärke L_n herum schafft. Dies ist in F i g. 4 dargestellt. Die Lux-Werte im Raum sind durch die Kurve 63 dargestellt. Ein üblicher Dämmerungsschalter würde zur Zeit i, einschalten, wenn die Lichtstärke langer als die Zeitverzögerung t_x abgesunken ist, obwohl dies

unnötig ist, weil gleich danach widder ein Anstieg erfolgt, der in die Nähe der Nenn-Luxstärke L_n kommt. Indem man jedoch einen Schwellwertbereich schalt, schaltet sich die Beleuchtung erst zum Zeitpunkt t/_:/JV ein, d. h. dann, wenn sowohl mehr als eine

bestimmte Zeitspanne t_x abgelaufen ist, als auch ein bestimmter Nennwert unterschritten worden ist, als aucn ein bestimmtes Toleranzband verlassen worden ist.

Patentschutz wird n><r begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich seiner Rückbczicluing.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung mit einem durch das Tageslicht steuerbaren Schalter und mit einzeln schaltbaren Leuchtvorrichlungcn, von denen je nach llclligkcit des auszuleuchtenden Raums zum lirreichen mindestens der Soll-Beleuchtungsstärke null bis drei Leuchtvorrichtungen cinsdiallbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die

Leuchtvorrichtungen die Einzelbändcrn (12, 13, 14) eines drei Einzelbänder aufweisenden Leuchtbandes (11) sind, daß jedes Einzelband (12, 13, 14) Wechselstrom-Entladungslampcn (16 bis 37) aufweist, die permuticrcnd mit den Phasen R, S, T verbunden sind, daß die von einem Einzelband (12, 13, 14) erzeugte Beleuchtungsstärke kleiner als die Differenz zwischen dem maximalen Beleuchtungsstärkewert einer Wintertagkurve und der Mindestbeleuchtungs- »o stärke (x, 47) ist, daß vor dem Umschalten von zwei Einzelbändcrn auf ein Einzelband alle drei Einzelbändcr unter Zündung aller Entladungslampen (16 bis 37) eingeschaltet sind und daß der Schalter zeitverzögert ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei Entladungslampen (16,17,18) eines jeden Einzelbandes (12, 13, 14) zu einem Strahler (39) zusammengefaßt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Tageslicht steuerbareSchalter einen jeweils für sich einstellbaren oberen und unteren Schwcllwcrt (L,,, L₁₁) sowohl für das Ein- als auch Ausschalten hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen