DE4324149C2 - Energiesparende Ansteuerschaltung für Sicherheitshinweisleuchten - Google Patents

Description

Sicherheitshinweisleuchten dienen der optischen Kennzeichnung von Ausgängen und Fluchtwegen in öffentlichen Gebäuden. Sie werden in Dauerschaltung betrieben; das heißt, sie sind rund um die Uhr in Betrieb, mindestens aber während der Nutzungszeiten der Gebäude. Im Normalfall werden Sicherheitshinweisleuchten mit einer Wechselspannung betrieben, die über einen Trenntransformator dem örtlichen Versorgungsnetz entnommen wird. Bei einem Netzspannungsausfall versorgt eine Akkumulator- Notstromanlage die Hinweisleuchten mit Energie.

In der Praxis finden Notstromhinweisleuchten mit nur einer Glühlampe Anwendung sowie solche mit jeweils zweien. Die erste Ausführung benötigt zwar nur die halbe Betriebsleistung, hat aber den Nachteil, daß bei Ausfall der Glühlampe die gesamte Funktion der Hinweisleuchte und somit die Sicherheit der in dem Gebäude befindlichen Personen nicht mehr gewährleistet sind. Die zweite Ausführung benutzt aus diesem Grund zwei Glühlampen, besitzt allerdings den Nachteil eines doppelt so hohen Energieaufwandes. (Zwei Glühlampen mit jeweils halber Leistungsaufnahme stellen keine Lösung dar, da eine bestimmte Mindesthelligkeit auch bei Defekt einer Lampe erreicht werden muß). Ferner erweist sich in der Praxis gerade der Betrieb mit zwei Glühlampen als unvorteilhaft, da durch sehr hohe Temperaturen in den Gehäusesn der Hinweisleuchten oftmals bereits nach kurzer Betriebszeit die erste Lampe ausfällt.

Die Lösung dieser Probleme liegt in der Verwendung von zwei Glühlampen und der Benutzung von jeweils nur einer, indem die zweite Lampe im Normalfall ausgeschaltet bleibt und erst bei Defekt der ersten Lampe zugeschaltet wird, vgl z. B. DE 33 06 359 A1 oder US 43 80 718.

Bekannte Umschaltvorrichtungen nach dem Stand der Technik weisen jedoch die Nachteile auf, daß sie zu hohe Verlustleistungen für die Umschaltelektronik aufwenden und somit keine sinnvolle Energieeinsparung erzielen und/oder nicht gleichermaßen für den Wechsel- und Gleichspannungsbetrieb geeignet sind. Ferner läßt sich mit ihnen nicht die angestrebte Sicherheitsanforderung, daß im Akku-Notstrombetrieb beide Glühlampen eingeschaltet werden sollen, realisieren. Eine weitere zu lösende Problematik ergibt sich beim Umschaltvorgang vom Netz- in den Akkubetrieb: Da die Akkus zur Erhaltung ihrer Ladekapazität mit der sog. Ladeerhaltungsspannung gespeist werden, die wesentlich über dem Nominalwert liegt, wird den Glühlampen direkt nach dem Umschalten in den Akkubetrieb eine überhöhte Spannung zugeführt, so daß etliche Lampen ausgerechnet in einer Notsituation ausfallen.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung für eine Sicherheitshinweisleuchte, mit zwei Glühlampen anzugeben, welche im Wechselspannungsbetrieb bei intakter erster Lampe die zweite Lampe abschaltet und für diese Abschaltelektronik nur eine geringe Verlustleistung (< 53 mW) benötigt, bei Defekt der ersten Lampe die zweite Lampe (H2) zuschaltet, hierbei ohne Phasenanschnitt auskommt und somit keine Störimpulse verursacht, im Akku-Notstrombetrieb - unabhängig von der Polarität der Gleichspannung - stets beide Glühlampen durchschaltet und in allen Betriebszuständen die Dauer- und Einschaltbelastungen beider Lampen verringert.

Diese Aufgabe wird durch eine Ansteuerschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Mit einer derartigen Ansteuerschaltung ergeben sich - gegenüber dem herkömmlichen Betrieb einer Sicherheitshinweisleuchte - folgende Vorteile:

• 1. Die Betriebssicherheit wird erhöht, da Lampe 1 weniger und Lampe 2 im Normalfall gar nicht belastet wird.
• 2. Eine weitere Steigerung der Betriebssicherheit wird durch die verminderte Leistungsaufnahme der Glühlampen erreicht, sowohl was die Dauerbelastung angeht als auch in bezug auf die hohe Stoßbelastung beim Umschalten vom Netz- in den Akkubetrieb.
• 3. Die Lebensdauer der Leuchtmittel wird zusätzlich verlängert aufgrund wesentlich niedriger Betriebstemperaturen in den Leuchtengehäusen.
• 4. Eine verlängerte Lebensdauer der Glühlampen bedingt verringerte Lohn- und Materialkosten für Reparaturen bzw. bei der turnusmäßigen Revision der Notstromanlage.
• 5. Die Energieeinsparung beträgt mehr als 50%.
• 6. Durch die Energieeinsparung und den geringen Bedarf an Leuchtmitteln ergibt sich ferner ein nicht unerheblicher Beitrag zum Umweltschutz.

Als Ausführungsbeispiel der Energiesparschaltung sei die im folgenden beschriebenen Schaltung angegeben, deren Schaltbild in der Zeichnung dargestellt ist:

Die Dioden V1 bis V4 erzeugen aus der Betriebswechselspannung eine pulsierende Gleichspannung. Diese Gleichrichtung ist erforderlich, um als Schalter für die Glühlampe H2 einen Thyristor anstelle eines Triacs verwenden zu können. Bestimmte Thyristor-Typen lassen sich nämlich mit wesentlich geringerem Steuerstrom betreiben als Triacs. Dieser Steuerstrom sollte möglichst klein gehalten werden, da er zum Sperren des Thyristors über den Transistor V6 abgeleitet wird und somit eine nicht verwertbare Verlustleistung erzeugt.

Die Widerstände R1 und R5 reduzieren die Leistungsaufnahmen der Glühlampen. R1 dient darüber hinaus der Unterscheidung, ob die Lampe H1 intakt (Spannung über R1) oder defekt ist (keine Spannung über R1). Bei intakter Lampe H1 fließt über C1 und R2 ein Basisstrom in den Transistor V6, der daraufhin den Kondensator C2 entlädt und somit den Thyristor V7 sperrt (Lampe H2 ausgeschaltet). Gegen Ende jeder Halbwelle der gleichgerichteten Betriebsspannung kann sich der Kondensator C1 über den Pfad R1/V5 wieder teilweise entladen, um beim darauffolgenden Anstieg der Netzspannung erneut einen Basisstrom fließen zu lassen. C2 verhindert, daß während der Entladephasen von C1, wenn also der Thyristor sperrt, die Gatespannung zu schnell ansteigt und den Thyristor bereits triggert, ehe der Transistor wieder durchschaltet.

Wenn die Lampe H1 defekt ist oder wenn die Schaltung im Akkubetrieb mit einer Gleichspannung gespeist wird (C1 lädt sich auf und sperrt), fließt kein Basisstrom durch den Transistor, der Kondensator C2 lädt sich auf, und der Thyristor V7 wird durchgesteuert; Lampe H2 leuchtet. Wenn der Wert von C2 relativ groß bemessen wird, steht sehr viel Steuerenergie am Thyristor zur Verfügung, so daß dieser auch im Netzbetrieb bei defekter Lampe H1 praktisch gar nicht mehr ausschaltet, folglich auch nicht neu gezündet werden muß. Die Schaltung arbeitet also ohne jeglichen Phasenanschnitt und erzeugt daher keine Schaltstörimpulse.

Der Widerstand R3 begrenzt den Ladestrom von C2 sowie den Gatestrom für den Thyristor V7 und ist so dimensioniert, daß der zum Zinken maximal erforderliche Gatestrom auch bei sehr niedriger Betriebsspannung gewährleistet wird.

Der Widerstand R4 dient lediglich der Entkopplung des Thyristors V7 von der Kombination V6/C2, da sich ohne R4 Löschprobleme beim Thyristor V7 ergeben können, wenn vom Akku- in den Netzbetrieb umgeschaltet oder wenn H1 ausgewechselt wird.

Claims (1)

1. Ansteuerschaltung für eine Sicherheitshinweisleuchte, mit zwei Glühlampen (H1, H2), bei der im Normalbetrieb eine Glühlampe (H1) leuchtet, bei der bei Ausfall dieser Lampe (H1) auf eine zweite Lampe (H2) umgeschaltet wird und bei der im Akku-Notstrombetrieb beide Lampen (H1, H2) leuchten, welche umfaßt:
   einen Gleichrichter (V1, V2, V3, V4), an dessen Ausgang parallel zwei Schaltungszweige mit den beiden Glühlampen (H1, H2) liegen, wobei der erste Schaltungszweig aus der Reihenschaltung einer Glühlampe (H1) und einem ersten Schutzwiderstand (R1) besteht, und
   der zweite Schaltungszweig aus der Reihenschaltung der anderen Glühlampe (H2), einem weiteren Schutzwiderstand (R5) und der Laststromstrecke eines Thyristors (V7) besteht,
   wobei zwischen dem Steuereingang und einem ersten Laststromanschluß des Thyristors (V7) über einen Widerstand (R4) die Schaltstrecke eines Transistors (V6) mit parallel dazu liegendem Kondensator (C2) geschaltet ist und die Basis des Transistors (V6) über ein T-Glied, bestehend aus einem Widerstand (R2), einer Diode (V5) und einem Kondensator (C1), angesteuert wird,
   wobei der Kondensator (C1) mit einem Anschluß am Schaltungspunkt zwischen der ersten Lampe (H1) und dem ersten Schutzwiderstand (R1) liegt und ein Anschluß der Diode (V5) ebenso mit dem negativen Ausgang des Gleichrichters (V1, V2, V3, V4) verbunden ist wie der erste Schutzwiderstand (R1), der Transistor (V6), der Kondensator (C2) und der Thyristor (V7),
   wobei der zweite Laststromanschluß des Thyristors (V7) über einen Widerstand (R3) mit der Schaltstrecke des Transistors (V6) gekoppelt ist.