DE4405729A1 - Beleuchtungssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, insbesondere ein Beleuchtungssystem, das aus einer Vielzahl von modularen Komponenten besteht.

Es gibt viele Anwendungsfälle, die ein relativ dünnes und relativ langes lineares Beleuchtungssystem erfordern. Bei­ spiele hierfür reichen von dekorativen Leuchtstreifen bis zu Notbeleuchtungssystemen, wie beispielsweise entlang dem Kor­ ridor eines Bürogebäudes oder der Gangway eines Flugzeuges.

Eine primitive Art und Weise zur Verwirklichung eines solchen Systems besteht darin, eine Reihe von Glühlampen, die zur Ausbildung eines linearen Leuchtstreifens über eine elektrische Verdrahtung miteinander verbunden sind, in einem extrudierten Kunststoffrohr anzuordnen. Der rohrförmige Leuchtstreifen kann dann dort, wo er erforderlich ist, ange­ ordnet und an eine geeignete Stromversorgung angeschlossen werden.

Eine weitere Art von linearem Beleuchtungssystem ist in der europäischen Patentanmeldung 0 336 601 beschrieben. Diese Veröffentlichung zeigt ein Beleuchtungssystem, das eine Vielzahl von modularen Komponenten umfaßt, von denen jede Komponente ein länglicher Streifen endlicher Länge ist, der eine sich entlang dem Streifen erstreckende Beleuchtungs­ schaltung enthält. Diese Streifen können unterschiedliche Längen besitzen und unterschiedliche Zahlen von Leuchten enthalten.

Jeder Streifen umfaßt ein Paar von parallelen Spannungslei­ tungen, und die Leuchten eines speziellen Streifens sind zwischen das Paar Leitungen in Reihe geschaltet. Diese Aus­ führungsform wird als "Reihenparallele"-Schaltungsanordnung bezeichnet.

Um sämtliche modularen Komponenten miteinander spannungskom­ patibel zu machen, beschreibt die EP 0 336 601 eine Anord­ nung, bei der der Widerstand zwischen dem Paar paralleler Leiter für jeden Streifen konstant gehalten wird, und zwar unabhängig von der Zahl der Leuchten im Streifen. Dies wird erreicht, indem ein Widerstand einer vorgegebenen Größe in die Reihenschaltung der Leuchten eingebaut wird.

Es wird eine Standardzahl von Leuchten ausgewählt (in diesem Falle sechs). Wenn ein spezieller Streifen weniger als diese Zahl von Leuchten enthält, wird ein Widerstand eingebaut, um den Widerstand der fehlenden Leuchte bzw. der fehlenden Leuchten zu ersetzen. Auf diese Weise wird der Widerstand eines jeden Streifens konstant gehalten. Wenn eine Reihe von Streifen zusammengeschaltet wird, sind diese somit span­ nungskompatibel und jeder Streifen zieht den gleichen Strom.

Mit oder ohne den zusätzlichen Widerstand hängt der Beleuch­ tungsgrad einer jeden Leuchte bei dieser Ausführungsform ei­ nes linearen Beleuchtungsstreifens von der absoluten Span­ nung zwischen den beiden Spannungsleitungen ab. Jeder Abfall der Spannung über den Leitungen erzeugt einen entsprechenden Abfall im Beleuchtungsgrad. Dieses Problem wird besonders akut, wenn eine Reihe von Leuchten durch einen Widerstand ersetzt ist.

Ein übliches Anwendungsfeld für diese Art von Beleuchtungs­ systemen ist das Gebiet der Notbeleuchtung, wie vorstehend erläutert. Bei einem solchen Anwendungsfall ist das Beleuch­ tungssystem typischerweise mit einer Unterstützungsstrom­ quelle versehen, die eingesetzt wird, wenn ein Stromausfall (aus Sicherheitsgründen) auftritt oder der Strom gezielt ab­ geschaltet wird, beispielsweise in einem Gebäude oder Flug­ zeug. Eine typische Stromquelle kann eine Batterie oder eine Reihe von Batterien mit einer Endspannung von etwa 24 V sein.

Diese Hilfsstromquelle wird im auf ihre "Schwimmladungs"- Spannung aufgeladenen Zustand gehalten. Für eine abgedich­ tete Bleisäurebatterie mit einer Nennspannung von 24 V liegt die typische Schwimmladungs-Spannung etwa bei 27,6 V. Im Falle eines Ausfalls der Hauptstromversorgung fällt die End­ spannung der Batterie ziemlich rasch ab, und der Beleuch­ tungspegel der Leuchten kann unter den erforderlichen Pegel sinken. Es versteht sich, daß dies in einem Notfall sehr ge­ fährlich sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität des Beleuchtungspegels in einem derartigen Beleuchtungssystem zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Beleuchtungsstreifen vor, der ein Paar von Stromver­ sorgungsleitungen, die entlang dem Streifen verlaufen, und mindestens eine zwischen die Stromversorgungsleitungen ge­ schaltete Beleuchtungsvorrichtung aufweist, wobei der Strei­ fen eine Stromregelvorrichtung zum Regeln des der mindestens einen Beleuchtungsvorrichtung zugeführten elektrischen Stro­ mes umfaßt.

Durch die Verwendung einer Stromregelvorrichtung kann der der Beleuchtungsvorrichtung oder den Beleuchtungsvorrichtun­ gen in jedem Streifen zugeführte Strom individuell geregelt werden, d. h. selbst wenn die Spannung zwischen den Strom­ schienen (oder der zur Verfügung stehende Strom) unter den Normalpegel fällt, kann die Stromregelvorrichtung sicher­ stellen, daß der den Beleuchtungsvorrichtungen zugeführte Strom ausreichend groß bleibt. Dies kann dazu beitragen, einen Abfall der von den Beleuchtungsvorrichtungen zur Ver­ fügung gestellten Beleuchtung zu verhindern.

Bei den Beleuchtungsvorrichtungen kann es sich um herkömm­ liche Beleuchtungsvorrichtungen handeln, die sichtbares Licht erzeugen, wie beispielsweise Glühlampen oder LEDs, oder es kann sich um Vorrichtungen handeln, die andere Strahlungsarten abgeben, wie beispielsweise Infrarotstrah­ lung emittierende Vorrichtungen.

Wie dies dem Fachmann einleuchtet, kann jede beliebige Zahl von geeigneten Stromregelvorrichtungen Verwendung finden. Es können Stromregelvorrichtungen verwendet werden, die aus ge­ trennten Komponenten bestehen, oder insbesondere Stromreg­ ler, wie ein 723-Regler oder ein LM 317-Regler. Die Art des Stromreglers, der gewählt werden kann, hängt vom Anwendungs­ fall und der Art des zu verwendenden Lichtes ab.

Wenn bei dem vor stehend wiedergegebenen Beispiel Batterien mit einer Nennspannung von 24 V und einer Schwimmladungs­ spannung von 27,6 V als unterstützungsstromquelle verwendet werden, kann ein Spannungsregler ausgewählt werden, um die Spannung über den Beleuchtungsvorrichtungen, d. h. Lampen, Glühlampen, LEDs, IREDs, selbst Laserdioden, auf beispiels­ weise 20 V zu halten.

Wenn somit die Hauptstromversorgung ausfällt und die Hilfs­ stromversorgung eingesetzt werden muß, wird die Spannung über den Leuchten auf einem vorgegebenen Pegel gehalten, selbst wenn die Spannung der Hilfsstromversorgung auf etwa oder geringfügig unter die Nennspannung von 24 V fällt, so­ lange wie die Grenze zwischen der Spannung über den Strom­ versorgungsleitungen und der den Leuchten zuzuführenden Spannung für den Typ des verwendeten Stromreglers ausreicht. Der Einsatz einer Spannungsregelung kann für die traditio­ nelle Beleuchtungsvorrichtung vom Glühfadentyp geeigneter sein.

Alternativ dazu kann irgendeine Art von Stromregelvorrich­ tung verwendet werden, d. h. eine Transistorstromquelle oder ein LM 317-Regler, die bzw. der so ausgebildet ist, daß er eine Konstantstromquelle bildet. Wie für den Fachmann klar ist, sollte die Stromregelvorrichtung in Anpassung an den speziellen Anwendungsfall ausgewählt oder eingerichtet wer­ den.

Berechnungen müssen wahrscheinlich in Abhängigkeit von der Art der zu verwendenden Leuchten und der Grenze zwischen dem aufrecht zu erhaltenden Konstantstrompegel und dem zur Ver­ fügung stehenden erwarteten maximalen Strompegel durchge­ führt werden. Eine solche Stromregelung kann geeigneter sein, wenn beispielsweise Halbleitervorrichtungen, wie LEDs, als Lichtquellen Verwendung finden.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften des ausgewählten Stromregelsystems kann irgendein Kühlkörper oder eine Wärme­ reguliervorrichtung erforderlich sein.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun­ mehr in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Leuchtstreifen nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen Leuchtstreifen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; und

Fig. 3 einen Leuchtstreifen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Leuchtstreifen (nicht gezeigt) eine Beleuchtungsschaltung 2. Die Beleuchtungsschaltung um­ faßt ein Paar von Stromleitungen 4, 6 und eine Reihe (in diesem Fall vier) von Leuchten 8, die zwischen die Stromlei­ tungen 4, 6 in Reihe geschaltet sind. Diese Anordnung ist allgemein bekannt als "Reihenparallele"-Schaltung.

Es versteht sich, daß eine Beleuchtungsschaltung, die eine bestimmte Zahl von Leuchten 8 aufweist, einen bestimmten Wi­ derstand zwischen den Stromleitungen 4, 6 vorsieht. Um Span­ nungskompatibilität zwischen einer Reihe von Leuchtstreifen sicherzustellen, ist es wünschenswert, daß dieser Widerstand konstant gehalten wird, und zwar unabhängig von der Zahl der Leuchten in der Beleuchtungsschaltung 2.

Wenn somit eine Beleuchtungsschaltung weniger als eine vor­ gegebene maximale Zahl von Leuchten (in diesem Fall vier) enthalten soll, muß ein Widerstand anstelle der fehlenden Leuchten eingebaut werden, um den reduzierten Widerstand zu kompensieren. Dies kann unbefriedigend sein, da auf diese Weise keine tatsächliche Kontrolle über den den Leuchten 8 zugeführten Strom besteht.

Fig. 2 zeigt einen einen Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpernden Leuchtstreifen, der eine Beleuchtungsschaltung 10 enthält. Die Beleuchtungsschaltung umfaßt ein Paar von Stromleitungen 12, 14, zwischen denen eine Reihe von Be­ leuchtungsvorrichtungen 16, d. h. Wolframlampen, Glühlampen, LEDs, IREDs oder Laserdioden, angeordnet ist. Die Leuchten sind allgemein in einer Reihenparallelen-Schaltung angeord­ net, obwohl die Reihenschaltung an eine der Stromschienen 12 durch den Einbau eines Stromreglers (in diesem Falle eines Spannungsreglers) 18 unterbrochen ist.

Der Spannungsregler kann aus einzelnen Komponenten bestehen oder alternativ einer aus einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Stromreglern sein, wie beispielsweise ein LM 317- Regler oder ein Regler aus der 7800-Reihe. Einige Halblei­ terregler können zusätzliche äußere Komponenten erfordern, um die erforderlichen Stromregeleigenschaften zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich kann ein Kühlkörper erforderlich sein.

Der Spannungsregler überwacht die Spannung zwischen den Stromleitungen 12, 14 und stellt sicher, daß die Spannung zwischen seiner Ausgangsklemme 20 und einer der Stromleitun­ gen 14 auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten wird, d. h. die Spannung über die Reihe der Leuchten 16 wird konstant gehalten und der Beleuchtungspegel der Leuchten wird somit geregelt.

Wenn beispielsweise die erwartete Spannung zwischen den Stromleitungen 12, 14 etwa 36 V beträgt und diese Spannung bis auf 30 V abfallen kann, dann kann die vorgegebene Span­ nung über die Leuchten so ausgewählt werden, daß sie bei­ spielsweise 24 V beträgt. Dies sorgt für den erforderlichen Spielraum zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung des Spannungsreglers. Es versteht sich, daß die Eigenschaften des Spannungsreglers und die Ausgangsspannung so ausgewählt werden können, daß sie dem System und den speziellen verwen­ deten Leuchten gerecht werden. Die Aufrechterhaltung dieser konstanten Spannung ist somit unabhängig von der Zahl der Leuchten in einem speziellen Leuchtstreifen, und die Notwen­ digkeit der Berechnung von speziellen Widerständen etc. ent­ fällt. Darüber hinaus haben Schwankungen in der Stromversor­ gung geringere Auswirkungen auf die Lichtversorgung.

Gemäß Fig. 3 besteht eine Beleuchtungsschaltung 10 wiederum aus einem Paar von Stromversorgungsleitungen 12, 14, zwischen denen eine Reihe von Leuchten 16 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Leuchten 16 LEDs sein. Daher wurde eine Stromregelung als geeigneter angese­ hen als eine Spannungsregelung. Ein Stromregler 22, bei dem es sich wiederum um irgendeine Zahl von erhältlichen Strom­ reglern handeln kann, besitzt Stromreglerchips, wie bei­ spielsweise aus der 317- oder der 7800-Serie, und ist in die reihenparallele Anordnung geschaltet. Der Stromregler 22 stellt sicher, daß der von seiner Ausgangsklemme 24 abge­ führte und der Reihe der Leuchten 16 zugeführte Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird. Je nach den Stromre­ geleigenschaften und dem ausgewählten Stromregler 22 können wiederum äußere Komponenten erforderlich sein, wie bei­ spielsweise der Widerstand 26.

Wie vorstehend erläutert, können bei einer Beleuchtungs­ schaltung nach der vorliegenden Erfindung die Beleuchtungs­ vorrichtungen Infrarotstrahlung emittierende Vorrichtungen, wie IREDs, sein. Ein Infrarotstrahlung emittierende Vorrich­ tungen enthaltender Leuchtstreifen kann in einem abgedeckten Beleuchtungssystem Verwendung finden, das kein sichtbares Licht emittiert, jedoch ausreichende Pegel an Infrarot­ strahlung erzeugt, so daß TV-Kameras für geschlossene Kreise (CCTV) funktionieren können.

Eine Ausführungsform kann eine Vielzahl von parallel ge­ schalteten abgedichteten modularen Komponenten umfassen. Je­ der "Modul" beherbergt eine Stromregelvorrichtung, die an einen Strang von in Reihe geschalteten Emittern über zwei parallele Versorgungsschienen auf einer Printplatte ange­ schlossen ist. Die Printplatteneinheit ist in ein extrudier­ tes Polycarbonat-Rohr eingebaut, das an jedem Ende über eine elektrische Fassung abgedichtet ist.

Die parallelen Stromschienen laufen über zum nächsten Modul über flexible Kabel, die mit kompatiblen Verbindungssteckern versehen sind. Durch die Stromreglervorrichtungen kann das System konstante Strahlungspegel zur Verfügung stellen, wenn es von einer Batterie mit abnehmender Leistung oder einer ungeregelten Stromquelle versorgt wird, die über einen Transformator oder Stromrichterschaltungen durch das Netz gespeist wird.

Claims (6)

1. Leuchtstreifen, gekennzeichnet durch ein Paar von Stromversorgungsleitungen (12, 14), die sich entlang dem Streifen erstrecken, und mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung (16), die zwischen die Stromversorgungsleitungen (12, 14) geschaltet ist, wobei der Leuchtstreifen eine Vorrichtung (18, 22) zum Regeln der zu der mindestens einen Beleuchtungsvor­ richtung (16) zugeführten elektrischen Energie umfaßt.

2. Leuchtstreifen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung (18, 22) zum Regeln der elektrischen Energie einen Regler umfaßt.

3. Leuchtstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18, 22) zum Regeln der elektrischen Energie einen Spannungsregler (18) aufweist.

4. Leuchtstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18, 22) zum Regeln der elektrischen Energie einen Stromregler (22) umfaßt.

5. Leuchtstreifen nach einem der vorangehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kühlkörper oder eine Wärmeregulierungsvorrichtung zum Vernichten der von der Vorrichtung (18, 22) zum Regeln der elektrischen Energie abgegebenen Wärme auf­ weist.

6. Leuchtstreifen nach einem der vorangehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Beleuchtungsvorrichtung (16) eine Infra­ rotstrahlung emittierende Vorrichtung ist.