DE20101418U1

DE20101418U1 - Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln

Info

Publication number: DE20101418U1
Application number: DE20101418U
Authority: DE
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Insta Elektro De GmbH
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2011-01-27

Description

PB 2127/GM 14. Dezember 2000

Anmelder: INSTA ELEKTRO GMBH & CO. KG 58511 Lüdenscheid

Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln aus.

Eine solche Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln dient oftmals dem Zweck, dem Benutzer die ordnungsgemäße Funktion bzw. den Betrieb von zugehörigen elektrischen/elektronischen Geräten, Schaltkreisen, Installationen usw. durch das Ein- bzw. Ausschalten der entsprechenden Leuchtmittel deutlich anzuzeigen. Zu diesem Zweck muss jedes Leuchtmittel separat ansteuerbar bzw. ein- und ausschaltbar sein.

Eine dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln ist durch das Lehrbuch "Elektronik III, Grundschaltungen" Pflaum Verlag München, Auflage 1984, Seite 213 bekannt geworden. Bei dieser Ausführung wird der Microcomputer und werden die zu betreibenden Leuchtmittel über eine einzige bzw. gemeinsame Stromquelle versorgt. Die Betriebsspannung beträgt ca. 5 Volt (wie auch Standard bei einem Busankoppler der Gebäudesystemtechnik), die Leuchtmittel werden über Vorwiderstände zur Strombegrenzung betrieben. Soll jedoch eine ausreichend hohe Leuchtkraft für die angeschlossenen Leuchtmittel sichergestellt sein, ist man bezüglich der zu betreibenden Anzahl von Leuchtmitteln stark eingeschränkt.

Außerdem ist durch Anwendung in der Praxis eine weitere Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln bekannt geworden, wobei der Microcomputer mittels einer ersten Stromquelle versorgt wird, und wobei jedes Leuchtmittel separat an eine weitere Stromquelle angeschlossen ist. Bei einer solchen Ausbildung der Schaltungsanordnung ergibt sich während des Betriebes der

Leuchtmittel jedoch ein hoher Spannungsabfall und damit zwangsweise ein unnötig hoher Stromverbrauch.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei welcher über einen einzigen Microcomputer bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft für jedes der Leuchtmittel, eine besonders hohe Anzahl von Leuchtmitteln zu betreiben sind, und wobei außerdem durch den Betrieb der Leuchtmittel lediglich ein sehr geringer Spannungsabfall erzeugt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer solchermaßen ausgebildeten Schaltungsanordnung ist besonders vorteilhaft, dass das Betreiben einer hohen Anzahl von Leuchtmitteln unter Aufrechterhaltung der geforderten Leuchtkraft bzw. Helligkeit für jedes der Leuchtmittel auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise realisiert ist.

Darüber hinaus ist besonders vorteilhaft, wenn der Microcomputer mehrere Leuchtmittel gruppenweise in getakteter Form nacheinander ansteuert, so dass auf einfache Art und Weise unter Aufrechterhaltung der notwendigen Leuchtkraft die doppelte bzw. dreifache Anzahl von Leuchtmitteln zu betreiben sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispieles sei der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1: prinziphaft einen Schaltplan einer solchen Schaltungsanordnung;
Fig. 2: das Detail X gemäß Fig. 1.

Wie aus den Figuren hervorgeht, besteht eine solche Schaltungsanordnung hauptsächlich aus einem Microcomputer 1, welcher einerseits an eine erste Stromquelle U1 angeschlossen ist und an den andererseits über zwölf Ausgänge 2,

jeweils ein Pegelanpassungsglied 3, ein Überbrückungsglied 4 und ein Leuchtmittel 5 angeschlossen ist. Durch eine zweite Stromquelle U2 werden die zwölf in einer Reihe angeordneten Leuchtmittel 5 mit dem zu ihrem Betrieb notwendigen Strom versorgt. Der Einfachheit halber sind in den Figuren jedoch nur vier Leuchtmittel 5 einer ersten Leuchtmittelgruppe A und vier Leuchtmittel 5 einer zweiten Leuchtmittelgruppe B dargestellt. In getakteter Form werden die beiden Leuchtmittelgruppen A, B mit ihren jeweils sechs Leuchtmitteln 5 vom Microcomputer 1 angesteuert. Die erste Stromquelle U1 stellt eine Spannung von etwa 5 Volt und die zweite Stromquelle U2 eine Spannung von etwa 20 Volt zur Verfügung. Diese beiden Stromquellen U1, U2 stehen als Standard üblicherweise in Busankopplem der Gebäudesystemtechnik zur Verfügung. Zur automatischen Stabilisierung der Stromstärke, nämlich abhängig davon wie viele Leuchtmittel 5 gleichzeitig betrieben werden, ist die zweite Stromquelle U2 als Konstantstromquelle 6 ausgeführt. Bei einer Arbeitsspannung von 2 Volt je Leuchtmittel 5 ist somit eine ausreichend hohe, unverändert bleibende Leuchtkraft für jedes der zwölf Leuchtmittel 5 sichergestellt. Selbstverständlich können bei geringerem Stromverbrauch und/oder einer Aufteilung der Leuchtmittel 5 in mehr als zwei getaktet ansteuerbare Leuchtmittelgruppen A, B, bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft auch erheblich mehr als zwölf Leuchtmittel 5 von dem Microcomputer 1 betrieben werden.

Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Funktion über eine lange Betriebsdauer sind die Leuchtmittel 5 als LED und die Überbrückungsglieder 4 als elektronische Halbleiterschalter ausgebildet. Die elektronischen Pegelanpassungsglieder 3 bestehen im wesentlichen aus dem selben Grund aus einem Widerstand und einem Transistor. Alle zwölf als LED ausgebildeten Leuchtmittel 5 werden vom Strom der zweiten Stromquelle U2 durchflossen. Automatisch wird die Stromstärke angepasst, d.h. es wird lediglich bei Bedarf der durch das Abschalten z.B. eines Leuchtmittels 5, hervorgerufene Spannungsabfall in der Stromquelle aufgefangen, so dass für die übrigen Leuchtmittel 5 die Stromstärke konstant gehalten wird und die Leuchtkraft bzw. Helligkeit der übrigen Leuchtmittel 5 unverändert bleibt. Wird z.B. eines der Leuchtmittel 5 abgeschaltet, so stehen bedingt dadurch, dass die Stromquelle U2 als Konstantstromquelle 6 ausgeführt ist, zwei Volt mehr zur Verfügung, als zum Betrieb der LED's notwendig ist. Da im Normalfall jedoch alle zwölf Leuchtmittel 5 zur Anzeige einer ordnungsgemäßen Funktion bzw. eines ordnungsgemäßen Betriebs

von zugehörigen elektrischen/elektronischen Geräten, Schaltkreisen, Installationen usw. zum Leuchten gebracht werden, ist der im Betrieb auftretende Spannungsabfall sehr gering bzw. vollkommen zu vernachlässigen. In der Zeit in der ein bestimmtes Leuchtmittel 5 abgeschaltet ist, wird somit die Energie an diesem Leuchtmittel 5 vorbeigeleitet und kann somit einem anderen Leuchtmittel 5 zur Verfügung gestellt werden.

Um gezielt ein einzelnes Leuchtmittel 5 abschalten zu können, wird dieses durch das zugeordnete, als Halbleiterschalter ausgebildete Uberbrückungsglied 4 überbrückt, also nicht mehr vom Strom der zweiten Stromquelle U2 durchflossen. Dazu ist, wie bereits beschrieben, jedem der zwölf Leuchtmittel 5 ein Uberbrückungsglied 4 und ein Pegelanpassungsglied 3 zugeordnet. Jedes der zwölf Pegelanpassungsglieder 3 steht über einen eigenen Ausgang 2 mit dem Microcomputer 1 in Verbindung und sorgt dafür, dass das zugehörige Uberbrückungsglied 4 bei Bedarf zum Ein- bzw. Ausschalten von Leuchtmitteln 5 immer nur mit einer Steuerspannung von 1 Volt beaufschlagt wird.

Auf einfache Art und Weise werden somit bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft bzw. Helligkeit zwölf Leuchtmittel 5 durch einen einzigen Microcomputer 1 ereignisgerecht angesteuert.

Bei nicht Berücksichtigung der Möglichkeit einer Vervielfachung der Leuchtmittelanzahl bei gruppenweise getakteter Ansteuerung errechnet sich die max. Anzahl von durch einen einzigen Microcomputer 1 anzusteuernden Leuchtmittel 5 bei einer solchen Schaltungsanordnung wie folgt:

Max. Leuchtmittelanzahl = U2-U1 = 20 V - 5 V

Arbeitsspannung der Leuchtmittel 2 V

Es können somit max. sieben Leuchtmittel 5 betrieben werden.

In der Praxis ist durch getaktete Ansteuerung mehrerer Leuchtmittelgruppen A, B leicht eine Verdoppelung oder Verdreifachung der entsprechenden Anzahl von Leuchtmitteln ohne nennenswerten Qualitätsverlust möglich.

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Claims

1. Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln, wobei jedes der Leuchtmittel über einen separaten Ausgang eines an eine erste Stromquelle angeschlossenen Microcomputer gezielt ein- bzw. ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leuchtmittel (5) zu ihrer Stromversorgung in einer Reihe an eine zweite Stromquelle (U2) angeschlossen sind, die im Vergleich zur ersten Stromquelle (U1) eine wesentlich höhere Spannung zur Verfügung stellt, und dass jedem Leuchtmittel (5) ein Überbrückungsglied (4) zugeordnet ist, welches ausgangsseitig über jeweils ein Pegelanpassungsglied (3) ansteuerbar ist, welche ihrerseits über einen separaten Ausgang (2) mit dem Microcomputer (1) in Verbindung stehen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (5) als Glühlampe ausgebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (5) als LED ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überbrückungsglied (4) als elektronischer Schalter ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pegelanpassungsglied (3) einen Widerstand und einen Transistor aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pegelanpassungsglied (3) und ein Überbrückungsglied (4) als optoelektronischer Koppler ausgebildet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatischen Anpassung der Stromstärke die den Leuchtmitteln (5) zugeordnete zweite Stromquelle (U2) als Konstantstromquelle (6) ausgebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Leuchtmittel (b) zu zumindest zwei Leuchtmittelgruppen (A, B) zusammengefasst sind, und dass die Leuchtmittelgruppen (A, B) nacheinander in getakteter Form jeweils separat durch den Microcomputer (1) ansteuerbar sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchtmittelgruppe (A, B) zumindest sechs Leuchtmittel (5) aufweist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromquelle (U1) eine Spannung von etwa 5 Volt und die zweite Stromquelle (U2) eine Spannung von etwa 20 Volt zur Verfügung stellt.