DE3601665A1 - Verfahren zur ermittlung der optimalen betriebsdauer wenigstens einer stromverbrauchenden lichtquelle, insbesondere einer leuchtstoffroehre - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß mit zunehmenden Alter einer stromver­ brauchenden Lichtquelle deren Wirkungsgrad abnimmt, d.h. daß bei gleichbleibendem Stromverbrauch die Helligkeit der Lichtquelle über der Betriebszeit abnimmt. Um den abge­ strahlten Helligkeitswert einer Lichtquelle - unabhängig von ihrem jeweiligen Wirkungsgrad - auf einem weitgehend konstanten Niveau oder auf einem bestimmten von äußeren Faktoren abhängigen Wert zu halten, muß der Lichtquelle in Abhängigkeit von ihrem verringerten Wirkungsgrad ein ent­ sprechend höherer Strom zugeführt werden, damit sie auch nach längerer Betriebszeit die gleiche Lichtmenge abstrahlt. Das heißt, daß der Stromverbrauch einer Lichtquelle mit ab­ nehmendem Wirkungsgrad bzw. zunehmender Gesamtbetriebsdauer steigt. Es ist einleuchtend, daß beim Unterschreiten einer be­ stimmten Wirkungsgradgrenze es wirtschaftlicher ist, die Lichtquelle durch eine neue Lichtquelle zu ersetzen, als einen erhöhten Stromverbrauch mit entsprechend höheren Kosten in Kauf zu nehmen. Das gilt um so mehr, wenn in einer größeren Anlage eine Vielzahl von Lichtquellen überwacht werden.

Man könnte nach festen Zeitintervallen die Lichtquellen durch neue Lichtquellen ersetzen, um sicher zu sein, daß die Licht­ quellen mit stark verringertem Wirkungsgrad durch neue Licht­ quellen rechtzeitig ersetzt werden. Der Nachteil ist dabei, daß bei einer solchen generellen Austauschaktion auch Licht­ quellen ausgewechselt und durch eine neue Lichtquellen er­ setzt werden, deren Wirkungsgrad noch innerhalb zulässiger Grenzen liegt, weil jene Lichtquellen aus nicht registrierten Gründen weniger benutzt worden sind.

Bei einer Vielzahl von Lichtquellen, z.B. einem größeren Gebäude, werden erfahrungsgemäß nicht alle Lichtquellen in der gleichen Weise beansprucht. So sind Lichtquellen in relativ dunklen Räumen, in denen nur relativ wenig Tageslicht einfällt, in einem bestimmten Zeitintervall ver­ gleichweise länger eingeschaltet, als Lichtquellen in Räumen mit relativ größeren Fenstern, durch die Tageslicht weit­ gehend ungehindert durchtreten kann. Dabei spielt auch eine wesentliche Rolle, zu welchen Tages- oder Nachtzeiten die einzelnen Räume benutzt werden, in denen Lichtquellen ein­ geschaltet werden.

Den jeweiligen Personen, die für die Lichtquellen und deren rechtzeitigen Austausch verantwortlich sind, ist je­ doch in aller Regel nicht bekannt, in welcher Weise die betreffenden Räume benutzt werden und ob die zuge­ hörigen Lichtquellen häufig oder weniger häufig ange­ schaltet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Er­ mittlung der optimalen Betriebsdauer wenigstens einer stromverbrauchenden Lichtquelle, insbesondere einer Leucht­ stoffröhre anzugeben, das sicherstellt, daß eine Licht­ quelle nicht zum rechtzeitigen Zeitpunkt, also erst beispiels­ weise bereits dann ausgewechselt wird, wenn der verlangte Helligkeitswert einen verhältnismäßig hohen Kostenaufwand erfordert und es wirtschaftlicher ist, die Lichtquelle durch eine neuartige Lichtquelle mit maximalen Wirkungs­ grad zu ersetzen.

Eine weitergehende Aufgabe besteht darin, den Stromver­ brauch wenigstens einer Lichtquelle zur Ausleuchtung eines Raumes oder zur Beleuchtung einer Fläche mit einer be­ stimmten Helligkeit in Abhängigkeit von dem Vorhandensein wenigstens einer zusätzlichen auch sporadisch vorhandenen Lichtquelle, beispielsweise das Tageslicht, derart zu steuern, daß das Intervall zum Austausch der Lichtquelle durch eine neuwertige Lichtquelle einen größtmöglichen Wert aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der momentane Wirkungsgrad der Lichtquelle gemessen und einem Rechner mit dem eingegebenen optimalen Wirkungsgrad einer entsprechenden neuwertigen Lichtquelle verglichen und beim Überschreiten einer noch zulässigen Wirkungsgraddifferenz zwischen der zu überwachenden Lichtquelle und der neu­ wertigen Lichtquelle ein Signal an ein Gerät zur Anzeige der optimalen Betriebsdauer der Lichtquelle abgegeben wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Lichtquelle über ein Stellglied an eine Stromquelle angeschlossen und die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtmenge durch wenigstens einen an den Rechner angeschlos­ senen Fotosensor gemessen wird und durch die vom Rechner überwachte Stellung des Stellgliedes die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtmenge - unabhängig von ihrem jeweils noch vorhandenem Wirkungsgrad - auf im wesentlichen gleicher Höhe gehalten wird und daß die jeweilige Stellung des Stell­ gliedes entsprechend dem momentanen Leistungsbedarf der Lichtquelle dem maximalen Wirkungsgrad einer entsprechenden neuwertigen Lichtquelle in Beziehung gesetzt wird, um bei einem eine bestimmte Grenze überschreitenden erhöhten Leistungsbedarf der Lichtquelle das Signal an das Anzeige­ gerät abzugeben.

Dabei kann es vorkommen, daß außer der Lichtquelle wenigstens eine weitere Lichtquelle (Fremdlichtquelle) zur Ausleuchtung eines Raumes oder zur Beleuchtung einer Fläche vorhanden ist. ln einem solchen Fall wird erfindungsgemäß der jeweilige Fremdlichtanteil gemessen und im Rechner von der jeweils abgestrahlten Lichtmenge der Lichtquelle in Abzug gebracht. Wie schon gesagt, kann es sich bei der Fremdlichtquelle z.B. um das Tageslicht handeln. Statt eines Fotosensor zur Messung des Helligkeitswertes der Lichtquelle und eines weiteren Fotosensors zur Messung des Helligkeitswertes der Fremdlichtquelle reicht erfindungsgemäß ein Fotosensor aus, der die Helligkeitsschwankungen synchron zur Netzfrequenz mißt und damit die jeweiligen maximalen und minimalen Hellig­ keitswerte bei Strommaximum und Stromminimum ermittelt, wo­ bei aus der Helligkeitsdifferenz zwischen maximalen und minimalen Helligskeitswerten der jeweilige Fremdlichtanteil ermittelt und dem Rechner aufgegeben wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Hellig­ keitsschwankungen einer an eine Wechsel­ stromquelle angeschlossenen Leuchtstoff­ röhre.

In Fig. 1 ist eine Lichtquelle mit 1 bezeichnet, die einen Raum ausleuchten soll, dessen Grundfläche 2 strichpunktiert um­ randet ist. Die Lichtquelle ist über ein Stellglied 3 an eine Stromquelle 4 angeschlossen. Das Stellglied 3 ist über eine Signalleitung 5 und eine Steuerleitung 6 an einen Rechner 7 angeschlossen. Zum Messen der von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtquelle ist ein erster Fotosensor 8 vorgesehen, der über eine Signalleitung 9 an den Rechner 7 angeschlossen ist.

Der Raum mit der Grundfläche 2 weist ein Fenster 10 auf, über das Tageslicht in den Raum eindringt. Die jeweilige Tageslichtmenge wird durch einen zweiten Fotosensor 11 ge­ messen, der ebenfalls über eine Signalleitung 12 an den Rechner angeschlossen ist.

Im Rechner 7 ist der maximale Wirkungsgrad einer neu­ wertigen Lichtquelle, z.B. einer Leuchtstoffröhre einge­ geben, die mit zunehmender Lebensdauer bei etwa gleich­ bleibender Lichtstärke einen wachsenden Stromverbrauch auf­ weist. Die Stellung des Stellgliedes 3 sorgt dafür, daß der Lichtquelle, unabhängig von ihrem Wirkungsgradverlust, eine derartige Strommenge zugeführt wird, daß die abge­ strahlte Lichtmenge etwa konstant ist. Die jeweilige Stellung des Stellgliedes 3 wird dem Rechner über die Signalleitung 5 mitgeteilt. Der Fotosensor 8 mißt die von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Lichtmenge und leitet die Meßwerte über die Signalleitung 9 an den Rechner. Im Rechner ist das elektrische Aquivalent (Helligkeits- Sollwert) für die gewünschte Ausleuchtung des Raumes eingespeichert. Hierbei kann es sich um einen festen Wert oder auch um einen von äußeren Faktoren abhängigen variablen Wert handeln.

Der Fotosensor 11 außerhalb des Raumes 2 mißt den Hellig­ keistwert der Fremdlichtquelle, z.B. des jeweils vor­ handenen Tageslichtes. Die Meßwerte des Fotosensors 11 werden dem Rechner über die Signalleitung 12 übermittelt.

Im Rechner wird der Helligkeitswert der Fremdlichtquelle von dem Helligkeitswert der Lichtquelle 1 subtrahiert, um den Helligkeits-Istwert der Beleuchtung des Raumes 2 zu erhalten. Dieser Helligkeits-Istwert wird mit dem Hellig­ keist-Sollwert verglichen, wobei die Differenz eine Steuer­ größe zur Stellung des Stellgliedes ist. Die betreffenden Steuersignale des Rechners werden dem Stellglied über die Steuerleitung 6 zugeführt.

Der jeweilige Stromverbrauch der Lichtquelle 1 zur Ab­ strahlung eines bestimmten Helligkeitswertes ist abhängig von ihrem Wirkungsgrad, der sich mit Zunahme der Betriebs­ stunden der Lichtquelle verringert. Der jeweilige Wirkungs­ grad wird in dem Rechner mit dem maximalen Wirkungsgrad verglichen.

Beim Überschreiten einer bestimmten Wirkungsgraddifferenz gibt der Rechner über die Signalleitung 13 ein Signal an ein Anzeigegerät 14 ab, das in einer entfernten Zentrale dem Überwachungspersonal anzeigt, daß die Lichtquelle durch eine neuwertige Lichtquelle auswechselt werden muß. Hierdurch wird erfindungsgemäß sichergestellt, daß die Gesamtkosten einer Lichtanlage (im Beispielsfalle nur mit einer Licht­ quelle) optimiert werden. Es ist klar, daß an dem Rechner 7 eine Vielzahl von Lichtquellen in einem Gebäude ange­ schlossen sein können, wobei einzelne Lichtquellen zu Gruppen zusammengefaßt sein können, die dann wie eine Lichtquelle behandelt werden, wobei einer solchen Gruppe von Licht­ quellen lediglich ein Fotosensor zugeordnet sein muß. Es muß sich dabei nicht nur um Gebäude handeln, in denen die Lichtquellen Räume ausleuchten sollen. Es kann sich auch um Lichtquellen handeln, die z.B. im Freien stehen und eine bestimmte Fläche, z.B. einen Straßenabschnitt beleuchten. Statt einer können auch mehrere Fremdlichtquellen vorhanden sein, die unter anderem das Tageslicht und/oder benachbarte Quellen sein können. Diese benachbarten Lichtquellen können eben­ falls von dem Rechner überwacht werden.

Fig. 2 zeigt das Diagramm der Helligkeitsschwankungen einer Lichtquelle, bedingt durch den Betrieb mit Wechselspannung. Die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Lichtwert der Lichtquelle ist abhängig von der vorhandenen Zusatzlichtmenge einer oder mehrere Fremdlichtmengen.

Ist ein an den Rechner angeschlossener Fotosensor vorgesehen, der die Helligkeitsschwankungen synchron zur Netzfrequenz mißt und die Helligkeitswerte bei Strommaximum und Strom­ minimum ermittelt, so sind aus der Helligkeitsdifferenz Rückschlüsse auf den Anteil der Fremdlichtquelle möglich.

Handelt es sich z.B. bei der Fremdlichtquelle um das Tages­ licht, so ist die maximale Helligkeitsdifferenz bei Dunkel­ heit (kein Fremdlicht) und die minimale Helligkeitsdifferenz um die Mittagszeit bei Sonnenwetter (maximaler Fremdlicht­ anteil) vorhanden. Der die Helligkeitsschwankungen messende Fotosensor ersetzt die beiden in Fig. 1 verwendeten Sensoren 8 und 11, von denen der eine die jeweils abge­ strahlte Lichtmenge der Lichtquelle 1 mißt und der andere die zugeführte Lichtmenge der Fremdlichtquelle ermittelt.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele be­ grenzt. Der Fachmann erhält aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre mannigfaltige Anregungen zur Weiterbildung der Er­ findung, wobei diese Weiterbildungen jedoch im Rahmen der Erfindung liegen und keiner selbständigen erfinderischen Leistung bedürfen. Hierzu gehört z.B. der Aufbau des Rechners und der Anschluß des Rechners an die Fotosensoren sowie an die Stellglieder für die einzelnen Lichtquellen. Dieser Anschluß kann z.B. durch Modulationsverfahren auf den bestehenden Installationsleitungen oder Steuerleitungen erfolgen. Der Rechner speichert beim Einsatz einer neu­ wertigen Lichtquelle mit maximalem Wirkungsgrad den Hellig­ keits-Sollwert selbständig ein.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ermittlung der optimalen Betriebsdauer wenigstens einer stromverbrauchenden Lichtquelle, ins­ besondere einer Leuchtstoffröhre, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der momentane Wirkungsgrad der Licht­ quelle gemessen und in einem Rechner mit dem einge­ gebenen maximalen Wirkungsgrad einer entsprechenden neu­ wertigen Lichtquelle verglichen und beim Überschreiten einer noch zulässigen Wirkungsgraddifferenz zwischen der zu überwachenden Lichtquelle und der neuwertigen Licht­ quelle ein Signal an ein Gerät zur Anzeige der optimalen Betriebsdauer der Lichtquelle abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle über ein Stellglied an eine Stromquelle angeschlossen und die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtmenge durch wenigstens einen an den Rechner ange­ schlossenen Fotosensor gemessen wird und durch die vom Rechner überwachte Stellung des Stellgliedes die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtmenge - unabhängig von ihrem jeweils noch vorhandenen Wirkungsgrad - auf einer vorbestimmten Höhe gehalten wird und daß die jeweilige Stellung des Stellgliedes entsprechend dem momentanen Leistungsbedarf der Lichtquelle dem maximalen Wirkungs­ grad einer entsprechenden neuwertigen Lichtquelle in Beziehung gesetzt wird, um bei einem eine bestimmte Grenze überschreitenden erhöhten Leistungsbedarf der Lichtquelle das Signal an das Anzeigegerät abzugeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei außer der Lichtquelle wenigstens eine weitere Lichtquelle zur Ausleuchtung eines Raumes oder zur Beleuchtung einer Fläche vor­ handen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Fremdlichtanteil gemessen und von der jeweils abge­ strahlten Lichtmenge der Lichtquelle in Abzug gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremdlichtanteil wenigstens einer auch sporadisch vorhandenen Fremdlichtquelle durch mindestens einen an den Rechner angeschlossenen weiteren Fotosensor ge­ messen wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Fotosensor vorhanden ist, der die Helligkeitsschwankungen synchron zur Netz­ frequenz mißt und damit die jeweiligen maximalen und minimalen Helligkeitswerte bei Strommaximum und Strom­ minimum ermittelt, wobei aus der Helligkeitsdifferenz zwischen maximalen und minimalen Helligkeitswerten der jeweilige Fremdlichtanteil ermittelt und dem Rechner aufgegeben wird.