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Notbeleuchtungszusatz für heuchtstofflampen Die Erfindung betrifft
einen Notbeleuchtungszusatz für Leuchtstofflampen mit über einen Schaltverstärker
automatisch angeschaltetem batteriebetriebenen Wechseirichter, bei dem bei Netzausfall
die Leuchtstofflampe bzw. der Wechselrichter in Abhängigkeit von der Stellung des
Netz schalters einschaltbar sind.
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Die Praxis hat gezeigt, daß es nicht immer von Vorteil ist, wenn bei
Netzausfall grundsätzlich die Notleuchten in Funktion treten.
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Dies wird besonders deutlich, wenn man z.B. ein größeres Verwaltungsgebäude
betrachtet. Hier ist in den vielen vom tageslicht nicht erreichbaren Gebäudeabschnitten,
wie Keller, Tiefkeller, Flure, Fluchtwege sowie Räume im Kern des Gebäudes, eine
Installation einer großen Anzahl von Notleuchten erforderlich. Kommt es nun gerade
während der Nacht, wenn dieses Gebäude üblicherweise völlig "menschenleer" ist,
zum Ausfall der Netzspannung, so werden unnötigerweise sämtliche Notleuchten im
Notbetrieb "abgebrannt".
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Für den Fall, daß diese Notleuchten mit Trockenbatterien betrieben
werden, ist hierdurch dann ein recht großer Schaden'entstanden, da am nächsten Tag
alle Batteriesätze ausgewechselt werden müssen, ohne daß irgendein Nutzen entstanden
ist. Zusätzlich tritt hoher Arbeitsaufwand
für das Auswechseln
der Batterien auf. Jedoch, selbst wenn, wie meist üblich, Zur Notspeisung dieser
Leuchten dauerladbare Akkumulatoren eingesetzt werden, können sich große Nachteile,
z.B. bei Eintreten-eines weiteren Netzausfalles am folgenden Morgen, ergeben. Die
Akkumulatoren haben dann durch die eingebauten automatischen Ladegeräte erst einen
Bruchteil ihrer maximal möglichen Ladung gespeichert, so daß bei erneutem Abbrennen
der Besuchten die Brenndauer entsprechend geringer bzw. dann meist zu gering ist.
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Auch bei großen Industrieunternehmen mit eigener Stromversorgung erweist
sich die Abhangigkeit der Notfunktion nur von der Netzspannung als besonders nachteilig.
Hier müssen wahrend der Nacht oft mehrstündige Reparaturen an der elektrischen Anlage
vorgenommen werden, wobei diese abgeschaltet wird (Quasi-Netzausfall). Da die Notleuchten
im Notbetrieb meistnur eine Brenndauer von ca. 1 Stunde aufweisen, bedeutet dies,
daß gegen Ende der Reparatur, wenn z.B. in einer Schaltwarte die Anlage wieder eingeschaltet
werden soll, den Handwerkern kein Licht mehr zur Verfügung steht, da alle Leuchten
abgebrannt sind.
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Es muß daher eine Notbeleuchtung zur Verfügung stehen, die bei Ausfall
der Netzspannung zusätzlich extern steuerbar ist.
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Bei den z.Z. üblichen Notbeleuchtungen wird z.B. die ausschließliche
Abhängigkeit der Notfunktion vom Vorhandensein der Netzspannung dadurch aufgehoben,
daß die Notleuchte von einem Fernsteuergerät mit separatem Akkumulator mit Ladeteil
durch ein in der Leuchte befindliches zusätzliches Schütz oder Relais beim
Netzausfall
ab- oder angeschaltet werden kann. Diese Lösung ist jedoch äußerst unwirktschaftlich,
da zur Notfunktion somit zwei separate Akkumulatoren, zwei separate Schalter sowie
ein hoher Installationsaufwand erforderlich sind. Bei einer derartigen Notbeleuchtungsanlage
erreichen die Anschaffungskosten des Fernsteuergerätes fast die der kompletten Notleuchte
mit Normal- und Notfunktion. Außerdem ist die Zuverlässigkeit der Leuchte, bedingt
durch die kontaktbehafteten Relais, nicht sehr hoch.
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Es ist auch bereits eine Ausführungsform bekannt, bei der eine Lichtschalterstellungsabfrage
mit Hilfe eines Spezialschalters vorgenommen wird. Dieser Spezialschalter besitzt
dabei einen Arbeitskontakt, mit dem die Leuchte eingeschaltet wird, sowie einen
Ruhekontakt, der in einem Hilfsstromkreis der Notlichtschaltung liegt. Die erforderliche
zwangweise negierte Zuordder ßchalterkontakte ist durch die schaltungstechnische
Konzeption der leuchte bedingt. Die hier indirekt durchgeflhrte Abfrage des Lichtschalters
(Arbeitskontakt) entspricht zwar schon den vorweg erläuterten technischen Erfordernissen,
da bei Netzausfall die Leuchte in einer zusätzlichen Abhängigkeit vom Lichtschalter
betrieben werden kann, jedoch hat die Praxis gezeigt, daß der Aufwand für eine derartige
Anlage relativ groß ist, zumal su dem recht teueren Spezialschalter besonders bei
Exschutzausführung eine Installation mit mehradrigen Spezialkabeln hinzukommt. Bei
einer meist üblichen Nachinstallation, d.h.
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Ergänzung einer bereits bestehenden Beleuchtungsanlage durch einige
Notleuchten, treten diese Nachteile noch deutlicher hervor,
da dann
fast das ganze Installationssystem erneuert werden muß bzw. ein Parallel-Installationssystem
erforderlich wird.
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Es ist ferner bekannt, die Schalterstellung mit Rufe eines im Notlichtteil
der Leuchte untergebrachten Tongenerators abX zufragen. Das höherfrequente Signal
wird dabei über den mag len Lichtschalter geführt und dann einem ebenfalls im Notlichtteil
befindlichen selektiven Verstärker zugeleitet. Zusätzlich vorgesehene Frequenzweichen
in Form von Drosseln und Kondensa toren verhindern durch Abblocken der Netzspannung
eine Beschädigung von Tongenerator und selektivem Verstärker sowie eine mögliche
| tbhkties |
| Sehlhesetrietion. |
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Diese technisch gute Lösung wird Jedoch durch den erforderlichen hohen
Aufwand unwirtschaftlich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Notbeleuchtung
zu schaffen, die die zuvor aufgeführten Nachteile der kann ten Ausführungen nicht
aufweist. Sie soll bei geringstem Aufwand an Bauteilen und Schaltungsmitteln bei
Netzausfall eine zusätzliche Abhangigkeit der Leuchte von der Lichtschalterstellung
er- -möglichen. s Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß der Eingang
Schaltverstärkers einerseits zur Netzspannungsabfrage über die Ladespannung am Gleichrichter,
einen Spannungsteiler und eine Diode ansteuerbar ist, und daß andererseits der Eingang
des Schaltverstarkers über Widerstände und den Schalter mit der Batterie 4 verbunden-ist.
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Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand
der
Figur näher erläutert.
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Ein an sich bekannter Schaltverstärker mit den Transistoren 3 und
T4, der eine Ab-Anschaltung des Wechselrichters (T1 und T2) vornehmen kann, wird
gleichzeitig in Abhängigkeit von der Lichtschalterstellung und von der Netzspannung,
wobei die Netzspannung zwangsweise Vorrang hat, angesteuert. Der Eingang des Schaltverstärkers
ist dabei einerseits zur Netz,spannungsabfrage über eine Diode an einen über der
Reihenschaltung aus der Batterie und dem Ladewiderstand liegenden Spannungsteiler
geschaltet und andererseits zur batteriegespeisten Gleichstromabfrage des Licht
schalters über eine W'iderstandskette, den Lichtschalter und die Abfragepunkte A
A' mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Zwischen die Widerstände der Widerstandskette
ist gegen den Plus-Pol der Batterie zusätzlich ein Kondensator geschaltet, der in
Verbindung mit einem Widerstand der Kette ein RC-Glied darstellt, welches bei offenem
Lichtschalter die dort anstehende hohe efechselspannung von den Transistoren des
Schaltverstärkers fernhält.
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Bei Netzbetrieb wird die Leuchtstoffröhre 11 über das Vorschaltgerät
10 und den Lichtschalter 1 von der Netzspannung gespeist.
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Im Notbetrieb erfolgt die Speisung über den Kondensator 12 durch den
Transistorwechselrichter mit den Transistoren T1 und T2, den Basiswiderständen 7
und- 8 und dem Übertrager 6. Der Zerhacker wird von der Batterie 4 gespeist, welche
vom Netz her über den Ladetransformator 2, den Brückengleichrichter 3 und den Widerstand
5 geladen wird.
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Die Anschaltung des Wechselrichters bei Netzausfall erfolgt hier z.B.
durch einen in Reihe mit dem Zerhacker liegenden Schalttransistor T3, welcher zusammen
mit dem Transistor T4 einen komplementären Schaltverstärker mit dem Eingang C C'
darstellt. Der Widerstand 15 wirkt dabei als Rückkopplung und sorgt für eine erwünschte
Kippcharakteristik. Der Eingang des Schaltverstärkers ist nun durch die erfindungsgemäße
Anordnung beschaltet, und zwar ist der Eingangspunkt C' des Schaltverstärkereinganges
C C' einerseits über eine Diode 17 an einen über der Reihenschaltung aus der Batterie
4 und dem Ladewiderstand 5 liegenden Spannungsteiler 18/19 geschaltet, wodurch die
Netzspannung abgefragt wird, und andererseits zur batteriegespeisten Gleichstormabfrage
des Licht schalters über eine Rei-henschaltung aus den Viderständen 20 und 22 und
dem Lichtschalter 1 über die Abfragepunkte A A' mit dem Plus-Pol der Batterie 4
verbunden. An den Verbindungspunkt der Widerstände 20 und 22 ist zusätzlich zum
Plus-Pol der Batterie 4 hin ein Kondensator 23 geschaltet, der in Verbindung mit
dem Widerstand 20 ein RC-Glied darstellt, welches bei offenem Lichtschalter die
dort anstehende hohe Wechselspannung von dem transistori sierten Schaltverstärker
fernhält.
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Der Wechselrichter kann nur schwingen, wenn er durch den Schaltverstärker
angeschaltet wird, wobei dann die Transistoren 3 und T4 leiten. Dies bedeutet, daß
am Eingang des Schaltverstärkers der Punkt C' positiv gegenüber dem Punkt 0 ist.
Dies wird gemäß der -Erfindung nur dann erreicht, wenn die Netzspannung nicht vorhanden
und der Lichtschalter geschlossen ist. Durch den Stromweg vom Plus-Pol der Batterie
4 aus über den Abfragepunkt A, den Lichtschalter 1 (geschlossen), den Abfragepunkt
ii, den Widerstand 20, den WiRerstand
22, den Eingangspunkt C',
die BE-Strecke des Transistors T4 zum Minus-Pol der Batterie 4 (Eingangspunkt C)
hin wird der Eingangspunkt C' positiver als der Punkt C, da die BE-Strecke von T4
in Durchlaßrichtung vom Strom durchflcssen wird.
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Die Anordnung zur Netzabfrage, bestehend aus den Widerstanden 18
und 19 und der Diode 17, hat hierbei keinen Einfluß auf den Eingang des Schaltverstärkers,
da die Diode 17 gesperrt ist.
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Bei geöffnetem Lichtschalter und fehlender Netzspannung ist der besagte
Stromweg über die Abfragepunkte A A' durch den Lichtschalter 1 unterbrochen, so
daß die Punkte C und C' gleiches Potential führen und der Zerhacker nicht schwingt.
Die Netzabfrage-Anordnung ist hier ebenfalls ohne Einfluß.
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Bei geöffnetem Lichtschalter und vorhandener Netzspannung kann der
Zerhacker ebenfalls nicht schwingen da die Punkte C und Ct, bedingt durch die Unterbrechung
des Stromkreises über die Abfragepunkte A A' durch den Lichtschalter, gleiches Potential
führen.
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Wesentlich ist hierbei die Punktion des RC-Gliedes 20/23, welches
als Netz-Spannungsteiler so zu bemessen ist, daß die über dem Kondensator abfallende
Wechselspannung, die auch an den Schaltverstärker gelangt, so klein ist, daß sie
weder zur Fehlfunktion noch zur Beschädigung der Transistoren führt. Hierbei tritt
dann auch der Rondensator 16 in Aktion, der zusammen mit dem Widerstand 22 ein RC-Glied
bildet, welches bewirkt, daß die noch zum Schalter stärker gelangende geringe Wechselspannung
am Eingang des Schaltverstärkers
zu a a abgeblockt wird. Diese
RC-Glied muß 80 bemessen sein, daß fast die gesamte Restwechselspannung am Widerstand
abfällt. Eine Weitere wesentliche Funktion des Kondensators 16 besteht darin, kapazitive
Stromes die gerade durch.
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die hier durchgeführte an sich sehr problematische Anschaltung der
Transistorschaltung an einen Pol der Netzwechselspannung zustandekommen, am Eingang
des Schaltterstärkers derart abzuleiten, daß diese nicht zu einer Fehlfunktion führen.
Der kapazitive Stromweg führt hierbei über die Wicklungen des Übertragers 6.
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Die Anordnung zur Netzabfrage hat hierbei normalerweise keinen Einfluß
auf den Eingang des Schaltverstärkers. Sollte jedoch die Netzspannung eine Gleichspannungs-Komponente
aufweisen, so verhindert diese spezielle Anordnung eine Fehlfunktion durch Ablelten
des Gleichstromes über die dann leitende Diode 17. -Bei geschlossenem Lichtschalter
und vorhandener Netzspannung wird die Leuchtstoffröhre über das Vorschaltgerät 10
betrieben. Da der Schalterabfragekreis über die Punkte A A' geschlossen ist, wäre
an sich der Eingangspunkt C' positiver als der Punkt C, und der Zerhacker würde
durch den Schaltverstärker angeschaltet. Hier zeigt e sich nun, daß die N#tzabfrage
über die Punkte BB' Vorrang vor der Schalterabfrage hat. Der Spannungsteiler 18/19
muß dabei so eingestellt sein, daß der Punkt C möglichst sogar noch negativer als
der Einganspunkt a wird, wodurch der Schaltverstärker ,Sicher sperrt. Der Spannungsabfall
am Widerstand 19 ist dann größer als Batteriespannung und Durchlaßspannung der Diode
17. Die direkte
Abfrage des- Lichtschalters mit dem Gleichstrom
der Batterie, wobei die Batterie mit einem Pol der Netzspannung verbunden werden
muß, ist in dieser Form erst durch die spezielle Netzabfrage, bestehend aus den
Widerständen 18 und 19 und der Diode 17, möglich- geworden. Der schon erläuterte
Vorrang der Netzspannungsabfrage kann dabei nur dadurch erreicht werden, daß die
Widerstandskette 20/22 wesentlich hochohmiger ausgeführt wird als der Spannungsteiler
18/19. Eine Ausführung eines der Widerstände des Spannungsteilers 18/19 als Stellwiderstand
gestattet hierbei zusätzlich eine Wahl des Netzspannungswertes, bei dem der Zerhacker
anschwingen soll. Es ist oft wichtig, diesen Spannungswert derart zu wählen, daß
z.B. beim Einbruch des Netzes auf z.B. 100 V (beim 220 V-Netz), bei dem eine 40
W-Leuchtstoffröhre bekanntlich verlischt, der Zerhacker schon anschwingt und die
Röhre im Notbetrieb brennt.
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Der Kondensator 16 bewirkt hier außerdem die Glättung der welligen
Gleichspannung, wodurch ein sonst. erforderlicher Glättungskondensator über der
Reihenschaltung von Batterie 4 und Ladewiderstand 5 eingespart werden kann.
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Durch Herstellen der Verbindungsstelle 25, z.B. in Form einer Brükke
in der Leuchte oder eines separaten Schalters außerhalb der Leuchte (Fernsteuerung),
kann die Leuchte jederzeit schalterstellungsunabhängig gemacht, werden. Versuchsschaltungen
haben gezeigt, daß es vorteilhaft ist, ein weiteres RG-Glied 21/24 in die Abfragekette
zum Schalter einzuführen, wodurch der Kondensator 23, wesentlich verkleinert werden
kann.
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In einer Weiterführung der Brfindung-wird in die Abfrageleitung
zum
Lichtschalter 1 ein zusätzlicher Widerstand 26 geschaltet,-der es gestattet, die
Batterie vom Netz her über einen Kondensator 27 zu laden. Es muß dabei außerdem
die Verbindung 28 geschaltet sowie der Ladetransformator 2 entfernt werden. Ohne
diesen zusätzlichen Widerstand 27 würde eine Diode der Gleichrichterbrücke direkt
kurzgeschlossen. Um evtl. auftretende Störungen (bei Netzausfall), z.B. verursacht
durch die Gleichrichterwirkung der Leuchtstoffröhre bei schwingendem Zerhacker,
über den geöffneten Schalter 1 auszuschließen, kann für die primär seitige Speisung
(Netz) der Leuchtstofflampen ein kapazitives Vorschaltgerät mit der Drossel 10 und
dem Kondensator 9 vorgesehen werden.
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Der Vorteil der Erfindung, welche eine zusätzliche Abhängigkeit der
Notfunktion vom notmalen Lichtschalter ermöglicht, ist in erster Linie in dem äußerst
geringen Aufwand an Bauteilen, Schaltungsmitteln und Installationskosten gegenüber
dem Stand der Technik zu sehen. Es sind weder teuere Spezial schalter noch Spezialkabel
und dergleichen erforderlich.
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Bei einer meist üblichen Nachinstallation, d.h. Ergänzung einer bereits
bestehenden Beleuchtungsanlage durch einige Notleuchten, werden diese Vorteile besonders
deutlich, da nun nicht mehr das ganze Installationssystem erneuert bzw. ein zweites
Parallel system geschaffen werden muß. Die Notleuchten mit dem Zusatz gemäß der
Erfindung können ohne Schvrierigkeiten in bestehende Beleuchtungsnetze eingeführt
werden. Sie werden zusammen mit den anderen Yeuchten über die normalen schon vorhandenen
Schalter geschaltet. Dieser gleiche Lichtschalter gestattet dann bei Netzausfall
außerdem die
geforderte Ab- oder Anschaltung des Notlichtes.
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Außerdem ist durch eine stellbare Ausführung z.B. des Widerstandes
18 in weiten Grenzen eine Wahl des Netzspannungswertes möglich, bei dem der Zerhacker
in Betrieb gesetzt wird.
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Die äußerst einfache Verschaltung der Leuchten erübrigt den Einsatz
von besonders geschultem Fachpersonal zur Installation der Leuchten.
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- Patentansprüche -