DE202004013131U1 - Baumbeleuchtung - Google Patents

Abstract

Baumbeleuchtungssystem, welches einen künstlich hergestellten Baum und eine Mehrzahl von Leuchtmitteln aufweist, wobei
a. die Mehrzahl von Leuchtmitteln (22),
– jeweils mittels einer Klemme (24) an einem Baumabschnitt zu befestigen sind,
– jeweils eine lokale, zu- und abschaltbare, elektrische Energieversorgung (28) für die Lichtabstrahlung (84) aufweisen
– und jeweils ein Elektronikmodul (30) mit einem Signaleingang (32) zum fernbetätigbaren Zu- und Abschalten der Energieversorgungen (28) umfassen
b. und eine entfernte Signalquelle (10) zur gleichzeitigen Fernbetätigung der Elektronikmodule (30) der Leuchtmittel (22) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
a.1 der Signaleingang (32) des jeweiligen Elektronikmoduls (30) durch eine einpolige Kontaktgabe (24, 26, 88) mit der am Baumabschnitt befestigten Klemme (24) des Leuchtmittels (22) verbindbar ist, und
a.2 die Schaltkreismasse (38) des jeweiligen Elektronikmoduls (30) von der Umgebung isoliert ist,
b.1 und dass die entfernte Signalquelle als Wechselspannungsquelle (10) ausgebildet ist,
b.2 deren Signalausgang...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Baumbeleuchtungssystem gemäß dem Oberbegriff des Aspruchs 1.
• Als elektrische Christbaumbeleuchtung sind Lichterketten weit verbreitet, bei denen die elektrischen Kerzen an einem langen zweipoligen Kabel aufgereiht sind. Das Kabel, das von einem Netzgerät mit der Betriebsspannung für die elektrischen Kerzen versorgt wird, muss entlang des Stamms und der Zweige des Christbaums von Kerzenort zu Kerzenort verlegt werden.
• Da die Verlegung der langen Lichterkette umständlich ist, wurden Versuche unternommen, die zentrale Energieversorgung der elektrischen Kerzen zu vereinfachen. So ist aus der Druckschrift DE 198 23 741 A1 eine Christbaumbeleuchtung bekannt, bei welcher von der Energiequelle getrennte Stromleitungen zu jeder Lampe führen. Die Energiequelle ist in einem Christbaumständer angeordnet, der einen Transformator, eine Steuerschaltung, eine Batterie und ein Solarpanel enthalten kann. Der Christbaumständer ist mit Steckeraufnahmen ausgerüstet, in welche Stecker eingesetzt werden, deren Stromleitungen entlang des Stammes gebündelt werden. Von dem Leitungsbündel am Stamm führt zu jeder Lampe direkt eine Leitung, welche entlang der Äste geführt wird. In dem Hauptleitungsbündel nach oben können zusätzliche Steckerverbindungen am Stamm vorgesehen sein. Insgesamt ist eine baumartige Leitungsstruktur für die galvanische Stromversorgung vorgesehen. Im Vergleich zu der eingangs genannten Lichterkette ist die Verlegung der gebündelten Leitungen nach wie vor umständlich.
• Ein anderer Weg der Stromversorgung wird in der Druckschrift DE 38 24 972 A1 beschritten. Dort ist eine Weihnachtsbaumbeleuchtung gezeigt, bei der in jeder elektrischen Kerze eine Luftspule angeordnet ist. Die Luftspule ist Teil eines elektrischen Schwingkreises für einen Empfang von elektromagnetischer Energie. Ein benachbarter Hochfrequenzsender strahlt eine Leistung von 20 Watt aus einer vier Meter langen Stabantenne in die Richtung des Weihnachtsbaums ab. Es handelt sich also um eine drahtlose Energieversorgung durch einen Funksender, der als Stab, Dipol oder Schleife ausgebildet sein kann. Alternativ zur Funkabstrahlung ist ein Infrarotstrahler vorgesehen, der ebenfalls ohne galvanische Stromversorgung auskommt. Die Strahlungsenergie der Infrarotlampe wird durch Solarzellen in die Betriebsspannung der elektrischen Beleuchtung umgesetzt. Diese Art der drahtlosen zentralen Stromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil sie eine zu hohe Energieabstrahlung erfordert.
• Aus der Druckschrift DE 34 02 595 A1 ist ein elektrischer Leuchtkörper in Form einer Weihnachtsbaumkerze bekannt, dessen Kerzenschaft zur Aufnahme einer Batterie ausgebildet ist. Als Alternative zur Stabbatterie in jeder Kerze ist es auch bekannt, als Stromquelle eine oder mehrere stromerzeugende Zellen im Kerzenschaft anzuordnen, die von außen her mit Strahlung beaufschlagt werden (Anordnung einer Infrarotstrahlungsquelle in der Nähe der Kerzen). Das Ein- und Ausschalten der Kerzen erfolgt elektronisch durch Signalimpulse in Form von Infrarotstrahlen, Ultraschall oder sonstigen Hochfrequenzsendeimpulsen. Fernbedienungen dieser Art, wie sie beispielsweise für Fernsehgeräte üblich sind, stellen für eine Christbaumbeleuchtung allerdings einen zu hohen Aufwand dar.
• In der Druckschrift DE 41 13 442 A1 geht es wiederum um die Fernsteuerung und die Stromversorgung eines Beleuchtungssystems. Gezeigt ist eine Schaltung mit magnetischer Induktion, d.h. es ist ein Sende- und Empfangssystem vorgesehen, bei dem zwischen einem Induktionssender und einem Empfänger magnetische Feldenergie übertragen wird. Im Falle von Baumbeleuchtungen kann hierbei der Induktionssender aus einem um den Baumstamm wendelförmig herumgewickelten Induktionsdraht bestehen, durch den gleichzeitig sämtliche Beleuchtungskörper zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung ansteuerbar sind. Gemäß dieser Druckschrift ist es denkbar, die Stromversorgung der einzelnen Beleuchtungskörper ausschließlich mittels diesen zugeordneten Induktionsempfängern zu realisieren, die von dem Induktionssender aus mit magnetischer Feldenergie beaufschlagt werden. Eine derartige magnetische Fernsteuerung und Stromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil hierfür zu hohe Sendeenergien erforderlich wären.
• Eine große Gruppe von Druckschriften befasst sich mit Leuchten für Christbäume, die eine interne Stromversorgung und deshalb keine Verkabelung aufweisen. Als Beispiel wird die Batterieleuchte gemäß der Druckschrift DE 40 40 136 A1 genannt. Die lokale Energieversorgung erfolgt mit Hilfe eines handelsüblichen Akkumulators oder einer handelsüblichen Batterie. Als Leuchtmittel sind Glühlampen, Glimmlampen, Leuchtdioden usw. vorgeschlagen worden. Die Batterieleuchte gemäß DE 40 40 136 A1 weist in üblicher Weise ein Gehäuse, einen Sockel und eine Fußklemme auf. Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Erfindung aus.
• Zum Ein- und Ausschalten weist die bekannte Batterieleuchte einen mechanischen Schalter oder ein Elektronikmodul für eine Fernbetätigung auf. Im ersten Fall ist ein Drehschalter vorgesehen, bei dem das Gehäuse relativ zum Sockel verdreht wird. Im zweiten Fall weist das Elektronikmodul einen Sensor in Form eines Funkempfängers oder eines Mikrofons auf. Die zweitgenannte Alternative ist der ersten insoweit überlegen, als sie es gestattet, eine Vielzahl gleichartiger Batterieleuchten gleichzeitig ein- und auszuschalten. Die Fernbedienung benötigt – wie alle anderen bekannten Fernbedienungen – einen Sensor, der an das abgestrahlte und empfangene Feld physikalisch angepasst ist. Ein solcher Sensor erfordert Platz und erhöht das Gewicht.
• Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass eine zentrale, aus einer gemeinsamen Energiequelle gespeiste, galvanische oder drahtlose Stromversorgung in jedem Falle zu aufwendig und deshalb zu vermeiden ist, dass aber ein zentrales, gleichzeitiges Ein- und Ausschalten der Leuchtmittel aus Gründen des Bedienungskomforts unerlässlich ist. Unter diesen Randbedingungen hat die Erfindung erkannt, dass für das Einschalten der Christbaumbeleuchtung keine Sensoren in den Leuchtmitteln erforderlich sind.
• Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Baumbeleuchtungssystem mit Leuchtmitteln und einem künstlich hergestelltem Weihnachtsbaum mit lokaler Stromversorgung der Leuchtmittel anzugeben, deren zentrale Fernbedienung ohne Sensoren in den Leuchtmitteln auskommt.
• Diese Aufgabe wird durch ein Baumbeleuchtungssystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Gemäß der Erfindung ist bei dem Leuchtmittel und einem künstlichen Baum aufweisenden Baumbeleuchtungssystem eine einpolige Ansteuerung der Leuchtmittel vorgesehen, um ein zentral erzeugtes Einschaltsignal an die Baumkerzen zu verteilen. Diese einpolige Ansteuerung wird beispielsweise durch Verwendung von leitenden Materialien beim künstlich hergestellten Baum, bzw. durch Lackieren oder Aufdampfen leitender Beschichtungen oder ähnlicher Verfahren sichergestellt.
• Bevorzugt verwendete leitende Kunststoffe können leicht durch Zusatz von Metallstäuben bei deren Produktion hergestellt werden. Bei neueren Methoden wird der Kunststoff zum Beispiel durch „Dotierung" leitfähig gemacht. Damit es zum Stromfloß kommen kann, muss die Elektronenstruktur etwas gestört werden. So kann man entweder einzelne Elektronen zusätzlich in die Kette einfügen (n-Dotierung) oder entfernen (p-Dotierung).
• Eine weitere recht einfache Herstellung von leitendem Kunststoff gelingt durch die Produktion von leitfähigem Polypyrrol, denn Pyrrol lässt sich elektrolytisch zu einem leitenden Polymer oxydieren und muss nicht extra dotiert werden.
• Gleichzeitig kommt das erfindungsgemäße Baumbeleuchtungssystem ohne Sensoren aus. Als derartige Sensoren sind bei den im Stand der Technik verwendeten Fernbedienungen beispielsweise Funkantennen, Induktionsschleifen, Infrarotempfänger oder Ultraschall-Mikrofone vorgeschlagen worden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine einpolige Kontaktgabe genügt, um den Kunstbaum als Übertragungsmedium für das Einschaltsignal einzubeziehen.
• Der einpolige Kontakt wird am Anbringungsort des jeweiligen Leuchtmittels dadurch realisiert, dass eine Fußklemme des Leuchtmittels ganz oder teilweise aus leitfähigem Material besteht. Es genügt das übliche Anklemmen des Leuchtmittels an einem aus leitendem Material bestehenden Zweig, um den nötigen Kontakt herzustellen. Das Elektronikmodul des Leuchtmittels ist als eine kleine Platine mit einem Schaltkreis ausgebildet, der auf ein Wechselspannungssignal reagiert, das zwischen dem Signaleingang und der Schaltkreismasse anliegt. Überraschenderweise genügt es, die Schaltkreismasse von der Umgebung isoliert zu belassen. Auf diese An kann das Übertragungsvermögen des künstlichen Weihnachtsbaumes einpolig genutzt werden.
• Als weitere Ausführung wird ein einpoliger Kabelbaum vorgeschlagen, der im Kunstbaum und dessen künstlichen Zweigen integriert sein kann. Durch das Eindringen der Haltekrallen der Fußklemme in den so konstruierten Zweigen wird hierbei der notwendige Kontakt zwischen Kabelbaum und Leiterplatte hergestellt.
• Der Kontakt zwischen Kabelbaum und Ansteuergerät kann hierbei am Stammfuß des Kunstbaumes durch Aneinanderklemmen des einpoligen Netzkabels und des am Stammfuß herausgeführten einpoligen Kabelbaumes realisiert werden.
• Bei dieser Ausführung ist es also nicht zwingend notwendig ausschließlich leitende Bestandteile beim Kunstbaum zu verwenden.
• Zur Vervollständigung des erfindungsgemäßen Schaltprinzips ist eine Wechselspannungsquelle vorgesehen, die als einfaches Netzteil mit einem Sinusoszillator auf einem kleinen Schaltungsträger aufgebaut werden kann. Wiederum genügt eine einpolige Verbindung von dem Signalausgang der Wechselspannungsquelle zum Baum, vorzugsweise ein einadriges Kabel zum Fußpunkt des Baumstammes. Diese einpolige Kontaktgabe kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist die Wechselspannungsquelle – ähnlich wie bei bekannten Ladegeräten oder Netzteilen für kleine Gleichspannungen – in einen Netzstecker integriert. Von diesem (beispielsweise einige Meter entfernten) Netzstecker führt ein einpoliges Kabel zum Baumstamm, wo das Kabelende vorzugsweise mit einer Kralle oder Spitze an den Baumstamm anzuheften ist. Das Kabelende kann auch an einen Baumständer geführt und an eine von dessen metallenen Haltekrallen, die ohnehin an einem Abschnitt des Baumstammes anliegen bzw. diesen klemmen, angeklemmt sein.
• Alternativ zur Integration in einem Netzstecker kann die Wechselspannungsquelle in einem separaten Gehäuse mit Netzkabel untergebracht sein. Für den Fall, dass in dem genannten Baumständer elektrische Einrichtungen anderer An vorhanden sind, die ohnehin eine Netzversorgung erfordern, kann es auch von Vorteil sein, die Wechselspannungsquelle, deren Aktivierung das Einschalten des Baumbeleuchtungssystems auslöst, in den Baumständer zu integrieren. In diesem Fall erfolgt die einpolige Kontaktgabe zu den Haltekrallen des Baumständers oder zum Baumstamm durch entsprechend ein kürzeres Kabel.
• Sobald die Signalquelle eine Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 40 kHz und einer Amplitude von beispielsweise +/- 30 Volt erzeugt, wird das Baumbeleuchtungssystem in Gang gesetzt. Das Wechselspannungssignal wird zwischen dem genannten Signalausgang und einer Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle generiert. Versuche haben ergeben, dass ein Koppelkondensator zwischen dieser Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle und dem Erdpotenzial zum Schaltprinzip der Erfindung beiträgt. Diese einfache schaltungstechnische Maßnahme des Koppelkondensators führt zusammen mit der einpoligen Verbindung über den leitenden Kunstbaum zu einer reproduzierbaren Fernbedienung des Baumbeleuchtungssystems. Es wird davon ausgegangen, dass der Stromkreis durch eine parasitäre Kapazität geschlossen wird, die von der isolierten Schaltkreismasse des jeweiligen Elektronikmoduls in den Leuchtmitteln gegen das Erdpotenzial gebildet wird, wobei auch eine Antennenwirkung des mit einem Kabel versehenen Baums einen Beitrag zur Fernbedienung der Leuchtmittel leisten kann.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Kunststoffbaum elektrisch leitenden Kunststoff, zumindest bereichsweise auf, so dass auf elektrische Kabel verzichtet werden kann.
• Ein schaltungstechnisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert. Es zeigt
• 1 das Schaltungsprinzip des erfindungsgemäßen Baumbeleuchtungssystems;
• 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Wechselspannungsquelle in Form eines frei schwingenden Sinusoszillators, der ein Schaltsignal zum Einschalten des erfindungsgemäßen Baumbeleuchtungssystems liefert;
• 3 einen bevorzugten mechanischen Aufbau eines Leuchtmittels des erfindungsgemäßen Baumbeleuchtungssystems, umfassend eine Leuchtdiode, ein Gehäuse, eine Stabbatterie, einen Sockel, ein Elektronikmodul und eine Fußklemme; und
• 4 den Schaltplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Elektronikmoduls, das in dem Leuchtmittel gemäß 3 untergebracht ist.
• Die 1 zeigt das Schaltprinzip des erfindungsgemäßen Baumbeleuchtungssystems, in welchem die technischen Komponenten und die natürlichen Komponenten als Stromkreis zusammengefasst dargestellt sind. Eine Wechselspannungsquelle 10, deren bevorzugter Schaltplan in 2 dargestellt ist, erzeugt an ihrem Signalausgang 12 eine Wechselspannung, die auf die Schaltkreismasse 14 der Wechselspannungsquelle 10 bezogen ist. Für die Frequenz der Wechselspannung hat sich ein Bereich von 10 bis 100 kHz als günstig erwiesen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Frequenz 40 kHz. Die Amplitude der Wechselspannung überdeckt einen Bereich von etwa 60 V bezogen auf das Potenzial der Schaltkreismasse 14.
• Vom Signalausgang 12 der Wechselspannungsquelle 14 führt eine einpolige galvanische Verbindung 16 zu dem Baum, der das erfindungsgemäße Baumbeleuchtungssystem trägt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen künstlich hergestellten Baum, der komplett aus leitendem Material besteht, wobei sein Stamm mit dem Ende eines einpoligen Kabels 16 elektrisch leitfähig verbunden wird. Das Kabelende 18 kann beispielsweise nach Art einer Klemme angeklemmt werden. Der Übertragungsblock 20 in 1 symbolisiert die Impedanz, die der Baum zwischen der Kontaktstelle 18 der Wechselspannungsquelle 10 und dem Anbringungsort eines Leuchtmittels 22 aufweist. Der elektrische Widerstand des Baumes hängt beispielsweise von der Höhe des Baumes und dessen Volumen ab. Das Baumbeleuchtungssystem gemäß der Erfindung kann auch bei nicht vollständig leitenden, künstlich hergestellten Bäumen eingesetzt werden. Hierzu wird zur Überbrückung von nicht leitfähigen Teilen des Baumes, bspw. bei älteren Modellen die Steckverbindungen o.Ä., an den nötigen Bereichen eine Metalllitze, insbesondere eine Kupferlitze oder Metallband angebracht. Diese Metalllitze kann beispielsweise mit Reiszwecken an den Stamm oder deren Zweige geheftet werden oder um Stamm bzw. Zweige gewickelt werden.
• Das Einschalten der Baumbeleuchtung erfolgt durch einen Schaltungsvorgang, der im Stromkreisbereich 10, 12 der Wechselspannungsquelle oder im Stromkreisbereich 16,18 der einpoligen galvanischen Kontaktgabe realisiert sein kann. Der Schaltvorgang wird technisch ausgelöst z.B. durch Einstecken eines Netzsteckers 50 der Wechselspannungsquelle 10 in eine Netzsteckdose oder durch Einschalten eines Energieversorgungsschalters (nicht dargestellt) der Wechselspannungsquelle 10 oder durch Betätigung eines Schalters (insbesondere eines Fußschalters, nicht dargestellt) in dem einpoligen Kabel 16 oder durch Anheften/Anklemmen des Kabelendes 18 an den Baum.
• An bestimmten, frei wählbaren Baumabschnitten, insbesondere an Ästen und Zweigen, wird vom Benutzer eine Mehrzahl der genannten Leuchtmittel 22 befestigt. Es kann sich beispielsweise um zwanzig bis dreißig Baumkerzen 22 handeln. In der bevorzugten Ausführungsform weist jedes Leuchtmittel 22 hierzu eine Fußklemme 24 mit Zähnen 26 auf (vgl. 3). Die Einzelheiten des Leuchtmittels 22 werden anhand der 3 und 4 erläutert; für das Schaltungsprinzip ist von Bedeutung, dass das Leuchtmittel 22 neben einer lokalen, zu- und abschaltbaren, elektrischen Energieversorgung 28 ein Elektronikmodul 30 mit einem Signaleingang 32 umfasst. Dieser Signaleingang 32 wird durch eine wiederum einpolige Kontaktgabe 26 mit dem Baumabschnitt 24 verbunden, an dem das Leuchtmittel 22 befestigt ist. Auf diese Art wird, wie in 1 gezeigt, das Potenzial der Wechselspannungsquelle 10 (über die Baumimpedanz 20) an den Signaleingang 32 des Leuchtmittels 22 herangeführt.
• Zum Verständnis des Schaltungsprinzips sind die jeweiligen Bezugspotenziale von Bedeutung. Die Schaltkreismasse 14 der Wechselspannungsquelle 10 ist durch einen Koppelkondensator 34 mit dem Erdpotenzial 36 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Koppelkondensator 34 eine Kapazität von 470 nF. Auf der Empfängerseite (links in 1) ist hingegen die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 des Leuchtmittels 22 von der Umgebung isoliert. Eine gestrichelt eingezeichnete Verbindung 40 schließt den Stromkreis zwischen dieser Schaltkreismasse 38 und dem Erdpotenzial 36. An dieser Stelle wird eine parasitäre Kapazität 42 unbekannter Größe angenommen, die es erlaubt, einen kleinen Wechselstrom durch den Stromkreis gemäß 1 fließen zu lassen.
• Der Schaltplan gemäß 2 zeigt ein ausgeführtes Beispiel einer Wechselspannungsquelle 10, die zur Steuerung des Baumbeleuchtungssystems geeignet ist. Die Schaltung umfasst im Prinzip ein Netzteil 44, einen Sinusoszillator 46 und einen Verstärker 48. Das konventionelle Netzteil 44 ist aus einem Netzstecker 50, einer Sicherung 52, einem Netztransformator 54, zwei Gleichrichterdioden 56, zwei Speicherkondensatoren 58, zwei Widerständen 60, zwei Transistoren 62 und zwei Zenerdioden 64 zur Spannungsstabilisierung zusammengesetzt. Die Zenerdioden 64 erzeugen eine Betriebsspannung von etwa 60 V bezogen auf die Schaltkreismasse 14.
• Der freischwingende Sinusoszillator 46 ist ebenfalls konventionell aufgebaut. Als frequenzbestimmendes Element liegen drei RC-Glieder 66 im Rückkopplungszweig 68 eines Transistors 70. Der Sinusoszillator 46 schwingt mit einer Frequenz von etwa 40 kHz.
• Die Wechselspannung des Sinusoszillators 46 wird über den Kondensator 72 auf einen symmetrischen Verstärker 48 mit zwei Dioden 74, zwei Widerständen 76 und zwei Transistoren 78 ausgekoppelt. Zwischen den Transistoren 78 wird das Wechselspannungssignal abgegriffen und über einen Kondensator 80 auf den Signalausgang 12 geführt. Am Signalausgang 12 erscheint ein Spannungsausschlag von 60 V Spitze – Spitze, bezogen auf die Schaltkreismasse 14. Dies entspricht einer Wechselspannungsamplitude von +/- 30 V bezogen auf den Mittelwert der Wechselspannung.
• Von prinzipieller Bedeutung für die Erfindung ist der Koppelkondensator 34, der die Schaltkreismasse 14 mit dem Schutzleiterkontakt 82 des Netzsteckers 50, also mit dem Erdpotenzial 36 verbindet. Die Funktion dieses Koppelkondensators 34 wurde anhand der 1 beschrieben.
• Das Leuchtmittel 22 des Baumbeleuchtungssystems gemäß 3 ist im Wesentlichen konventionell aufgebaut. Als lichtabgebendes Element wurde eine Leuchtdiode 84 ausgewählt, die mit einer Betriebsspannung von etwa 2,3 V und einem Betriebsstrom von etwa 9 mA arbeitet. Die Betriebsfrequenz von etwa 40 kHz führt zu einer kontinuierlichen Lichtabstrahlung der Leuchtdiode 84. Die Leuchtdiode 84 kann mit anderen Spannungen, Strömen oder Frequenzen betrieben werden. Statt einer Leuchtdiode können auch Glühlampen, Glimmlampen oder andere Leuchtmittel verwendet werden.
• Die Leuchtdiode 84 ist in ein Gehäuse 86 eingesetzt, das auch eine Stabbatterie 28 aufnimmt. Die Stabbatterie 28 versorgt ein noch zu beschreibendes Elektronikmodul 30, das mit einer zwischen 1,1 V und 1,5 V liegenden Versorgungsspannung arbeitet. Die Stabbatterie 28, beispielsweise eine Alkaline-Zelle oder ein Nickelcadmium-Akku, kann ausgewechselt oder nachgeladen werden, wenn das Gehäuse 86 durch Drehen oder Ausrasten von einem Sockel 88 getrennt wird.
• Der Sockel 88 nimmt ein Elektronikmodul in Form einer kleinen Leiterplatte 30 auf. Ein Betriebsspannungseingang des Elektronikmoduls 30 ist mit dem positiven Pol der Stabbatterie 28 verbunden, während die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 mit dem negativen Pol der Stabbatterie 28 verbunden ist. Zum Anschluss der Leuchtdiode 84 sind ebenfalls zwei Kontakte des Elektronikmoduls 30 herausgeführt. Ein bevorzugtes Schaltbild des Elektronikmoduls 30 ist in 4 dargestellt.
• Bei dem Leuchtmittel 22 gemäß den 3 und 4 ist der einpolige Signaleingang 32 des Elektronikmoduls 30 mit der metallenen Fußklemme 24 verbunden, während die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 (vgl. 4) vom Potenzial des leitfähigen Kunstbaumes und auch von der sonstigen Umgebung isoliert ist.
• In 4 ist ein bevorzugter Schaltplan für das Elektronikmodul 30 dargestellt. Das Potenzial der Fußklemme 24 ist einpolig mit dem Signaleingang 32 verbunden, wodurch über eine nicht dargestellte parasitäre Kapazität 42 ein sehr kleiner Eingangsstrom mit der Frequenz von 40 kHz fließt. Die Dioden 90 dienen zum Schutz eines Operationsverstärkers 92 und der Leuchtdioden 84 vor eventuell auftretenden Spannungsspitzen.
• Das sinusförmige Eingangssignal am Eingang 32 gelangt hochohmig auf den Operationsverstärker 92 und wird dort verstärkt, ohne dass der Eingangskreis auf die Frequenz von 40 kHz speziell abgestimmt wäre. Der Operationsverstärker 92 arbeitet als Komparator und wandelt das sinusförmige Signal in ein rechteckförmiges Signal von 40 kHz um. Die rechteckförmige Signalamplitude am Ausgang des Operationsverstärkers 92 beträgt 1,5 V entsprechend der Betriebsspannung des Elektronikmoduls 30.
• Ein nachfolgender Spannungsumrichter 94 setzt die Betriebsspannung auf eine Größe hoch, die zum Betrieb der Leuchtdiode 84 notwendig ist. Die Höhe der Umrichterspannung wird von der Durchlassspannung der verwendeten Leuchtdiode 84 bestimmt. Im Ausführungsbeispiel wird die Betriebsspannung durch den ungeregelten Spannungsumrichter 94 von 1,5 V auf 2,3 V erhöht. Hierzu wird eine Induktivität 96 durch einen Schalttransistor 98 im Takt der Steuerspannung (rechteckförmiges Signal, 40 kHz, 1,5 Volt) mit Strom versorgt und – während der Sperrzeit des Schalttransistors 98 – über die Leuchtdiode 84 entladen. Der nutzbare Strom durch die Induktivität 96 liegt im Bereich von 5 bis 9 mA. Er führt zu einem Wechselstrom durch die Leuchtdiode 84, der die Batterie 28 mit einem Nennwert von etwa 5 mA im Ausführungsbeispiel belastet, bei einer erhöhten Spannung von 2,3 V an der ausgewählten Leuchtdiode 84.
• Das gesamte Elektronikmodul 30 hat eine Stromaufnahme in der Grössenordnung von 10 bis 20 mA, wenn die Leuchtdiode 84 eingeschaltet ist. Dieser Wert garantiert eine ausreichend lange Betriebszeit der Baumbeleuchtung.
• Der Ruhestrom ist bei dem Schaltungskonzept gemäss 4 sehr niedrig. Wenn das Einschaltsignal, das die Taktfrequenz des Elektronikmoduls 30 bestimmt, nicht anliegt, beträgt der Ruhestrom für die Bereitschaftsschaltung weniger als 1 Mikroampere. Da die Bereitschaftszeiten einen erheblichen Anteil im Nutzungsprofil einer Christbaumbeleuchtung ausmachen, trägt der niedrige Ruhestrom wesentlich zur Schonung der Stabbatterie 28 bei und kann bei der Auslegung auf die gewünschten Betriebsstunden praktisch ganz vernachlässigt werden. Der sehr geringe Ruhestromverbrauch ist letztlich das Ergebnis des erfindungsgemäßen Konzepts, auf die bei Fernbedienungen üblichen Sensoren zu verzichten und das Einschaltsignal mittels des einpolig genutzten, künstlich hergestellten Baumes oder mittels Verwendung eines einpoligen Kabelbaumes an das Elektronikmodul 30 des Leuchtmittels 22 heranzuführen.

Claims (14)

1. Baumbeleuchtungssystem, welches einen künstlich hergestellten Baum und eine Mehrzahl von Leuchtmitteln aufweist, wobei a. die Mehrzahl von Leuchtmitteln (22), – jeweils mittels einer Klemme (24) an einem Baumabschnitt zu befestigen sind, – jeweils eine lokale, zu- und abschaltbare, elektrische Energieversorgung (28) für die Lichtabstrahlung (84) aufweisen – und jeweils ein Elektronikmodul (30) mit einem Signaleingang (32) zum fernbetätigbaren Zu- und Abschalten der Energieversorgungen (28) umfassen b. und eine entfernte Signalquelle (10) zur gleichzeitigen Fernbetätigung der Elektronikmodule (30) der Leuchtmittel (22) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass a.1 der Signaleingang (32) des jeweiligen Elektronikmoduls (30) durch eine einpolige Kontaktgabe (24, 26, 88) mit der am Baumabschnitt befestigten Klemme (24) des Leuchtmittels (22) verbindbar ist, und a.2 die Schaltkreismasse (38) des jeweiligen Elektronikmoduls (30) von der Umgebung isoliert ist, b.1 und dass die entfernte Signalquelle als Wechselspannungsquelle (10) ausgebildet ist, b.2 deren Signalausgang (12) durch eine einpolige Kontaktgabe (16, 18) mit dem künstlich hergestellten Baum, insbesondere einem Abschnitt des Baumstamms, verbindbar ist, b.3 wobei die Schaltkreismasse (14) der Wechselspannungsquelle (10) über eine Koppelkapazität (34) an das Erdpotential (36) angeschlossen ist.
2. Baumbeleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktgabe (16, 18) zwischen der Wechselspannungsquelle (10) und dem Baum durch ein einadriges Kabel (16) erfolgt, dessen Kabelende (18) nach Art einer Klemme ausgebildet ist.
3. Baumbeleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktgabe (16, 18) zwischen der Wechselspannungsquelle (10) und dem Baum durch ein einadriges Kabel (16) erfolgt, dessen Kabelende (18) an eine metallene Haltekralle eines Baumständers angeklemmt ist.
4. Baumbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum aus einer Kombination von elektrisch leitenden und nicht leitenden Materialien besteht.
5. Baumbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum aus einem nicht leitenden Material und einem leitenden Kabelbaum besteht.
6. Baumbeleuchtungssystem nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum aus Kunststoff besteht, der Zusätze von Ruß und/oder Metallstäuben aufweist.
7. Baumbeleuchtungssystem nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum aus nicht leitendem Kunststoff besteht, dessen Oberfläche leitenden Materialien aufweist.
8. Baumbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum durchgehend aus elektrisch leitenden Materialien besteht.
9. Baumbeleuchtungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich hergestellte Baum aus leitfähigem Kunststoff besteht.
10. Baumbeleuchtungssystem nach dem Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einadrige Kabel ein am künstlich hergestellten Baum angeheftetes und direkt oder indirekt mit dem Signalausgang (12) der Wechselspannungsquelle (10) verbundenes Metallband oder eine Drahtwicklung ist.
11. Baumbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemme (24) des Leuchtmittels (22) ganz oder teilweise aus leitfähigem Material (26) zur Herstellung der Kontaktgabe zwischen dem Elektronikmodul (30) und dem Baumabschnitt besteht.
12. Baumbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass leitfähige Zähne (26) der Klemme (24) durch einen Sockel (88) des Leuchtmittels (22) leitfähig mit dem Signaleingang (32) des Elektronikmoduls (30) verbunden sind.
13. Baumbeleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannungsquelle (10) ein Netzteil (44), einen freischwingenden Sinusoszillator (46) und einen Verstärker (48) aufweist.
14. Baumbeleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (30) des Leuchtmittels (22) einen Komparator (92) und einen ungeregelten Spannungsumrichter (94) aufweist.