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Stromversorgungs- und Steuereinheit für ein
Beleuchtungssystem und Beleuchtungseinheit für das Beleuchtungssystem.
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Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungs- und
Steuereinheit für ein Beleuchtungssystem, insbesondere ein
Flughafenannäherungsbeleuchtungssystem, um eine Zahl von Lichtern als
eine progressive Lichtfront an- und ausgehen zu lassen. Die
Erfindung betrifft ebenfalls eine Beleuchtungseinheit zur
Verwendung in Kombination mit der erwähnten
Leistungsversorgungs- und Steuereinheit.
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Ein herkömmliches Annäherungsbeleuchtungssystem eines
Flughafens enthält mehrere, beispielsweise etwa 20, Lichter in
einer Reihe, die so angeordnet sind, daß sie als
fortschreitende Front leuchten, so daß praktisch nur ein Licht zu einem
Zeitpunkt eingeschaltet ist, und die Richtung der Landebahn
wird durch die Reihenfolge angezeigt, in der die Lichter
angehen. Herkömmlich hat diese Art von System ein
beachtliches Ausmaß an Kabelverlegung sowohl für die
Stromversorgung und die Steuerung der Lichter als auch für die
Synchronisierung ihres Betriebs benötigt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Stromversorgungs-und Steuereinheit für ein Beleuchtungssystem dieses
Typs zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit zum Verlegen von
Kabeln minimiert ist. Dies geschieht mit Hilfe einer
Stromversorgungs- und Steuereinheit nach der Erfindung, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Mittel zum Erzeugen von
Taktimpulsen, die bei einer der Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Lichtfront proportionalen Frequenz auftreten;
Mittel zum Erzeugen eines Steuersignals, die wiederholt
auftretende Folgen mit einer vorbestinmten Anzahl von der
Frequenz der Taktimpulse entsprechenden Steuerimpulsen und
einen folgenden Abschnitt ohne Steuerimpulse und mit einer
Dauer, die einer oder mehreren der Frequenz der Taktimpulse
entsprechenden Zykluszeit gleich ist, aufweisen; und
einen Leistungsabschnitt aufweist, der derart angeordnet
ist, daß er das Steuersignal und eine Versorgung von einer
Leistungsquelle erhält und an seinem Ausgang Spannungsimpulse
als Reaktion auf die Steuerimpulse des Steuersignals auf der
Basis des Steuersignals und der Versorgung erzeugt.
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Daher legt die Versorgungs- und Steuereinheit ein einziges
Signal an, das Spannungsimpulse und einen Abschnitt ohne
Spannungsimpulse umfasst, wobei die gesamte Länge dieser
Folge einem Betriebszyklus des Lichtsystems entspricht.
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Nur ein Doppelkabel muß zu den Beleuchtungseinheiten des
Beleuchtungssystems gezogen werden, wobei die
Beleuchtungseinheiten parallel zu dem Kabel verbunden sind. Mit Hilfe der
durch das Kabel gelieferten Energie und Informationen sind
die Beleuchtungseinheiten in der Lage, zur richtigen Zeit
ein- und ausgeschaltet zu werden. Zur Verwirklichung dieses
Vorgangs ist eine Beleuchtungseinheit nach der Erfindung, die
eine Lampe, beispielsweise eine Xenonlampe, und eine
Auslösschaltung zum Einschalten der Lampe, wenn die
Versorgungsspannung der Beleuchtungseinheit über der Lampe eingeschaltet
ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die
Versorgungsspannung der Beleuchtungseinheit wiederkehrende Folgen mit
einer vorbestimmten Zahl von Spannungsimpulsen und einem
nachfolgenden Abschnitt ohne Spannungsimpulse und mit einer
Dauer, die einer oder mehreren der Frequenz der
Spannungsimpulse entsprechenden Zykluszeit gleich ist, aufweist, und daß
die Beleuchtungseinheit Zählermittel zum Zählen der Impulse
der Versorgungsspannung und zur Erzeugung eines
Steuersignals, wenn das Lesen der Zählermittel einen in den
Zählermitteln vorgesetzten Lesewert erreicht,
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eine Logikschaltung, die so ausgebildet ist, daß sie auf das
Steuersignal von den Zählermitteln antwortet und ein
Auslösesignal an eine Auslöseschaltung zum Beleuchten der Lampe
anlegt, und
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Mittel zum Feststellen des Teils ohne Spannungsimpulse in der
Versorgungsspannung der Beleuchtungseinheit und zum Anlegen
eines Zurücksetzsignals an die Zählermittel beim Feststellen
eines solchen Abschnitts aufweist.
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Mit diesen Komponenten ist die Beleuchtungseinheit in der
Lage, sowohl ausreichend Energie aus der Spannungsimpulsfolge
zu erhalten, die sie zum Beleuchten der zugeordneten Lampe
empfangen hat, als auch die Impulse in der
Spannungsimpulsfrequenz zu zählen, um den Impuls herauszusuchen, durch den
sie erleuchtet werden soll.
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Im folgenden wird eine Stromversorgungs- und Steuereinheit
nach der Erf indung und eine Beleuchtungseinheit für ein
Beleuchtungssystem, das in Kombination mit der
Stromversorgungs- und Steuereinheit arbeiten soll, in größerer
Einzelheit unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben, in der
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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssysteins nach
der Erfindung zeigt; und
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Fig. 2 ein Blockdiagramm einer in dem in Fig. 1
dargestellten System enthaltenen Beleuchtungseinheit
zeigt.
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Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssystems,
mit dessen Hilfe in Beleuchtungseinheiten 1 enthaltene Lampen
ein- und ausgeschaltet werden können, um eine fortschreitende
Lichtfront zu erhalten. Zu diesem Zweck enthält das
Beleuchtungssystem eine Stromversorgungs- und Steuereinheit, die die
Blöcke 2, 3 und 4 enthält, wie sie in Figur 1 dargestellt
sind. Der Block 2 erzeugt dadurch Taktimpulse mit einer
gewünschten Freqüenz, und der Block 3 erzeugt ein
Steuersignal aus den Taktsignalen, wobei das Steuersignal einen
Abschnitt gewünschter Länge mit Steuerimpulsen und einen
Abschnitt gewünschter Länge ohne Steuerimpulse aufweist. Das
Steuersignal steuert seinerseits einen Versorgungsabschnitt
4, der Versorgungsspannung für die Beleuchtungseinheiten 1
erzeugt. In dem Blockdiagramm der Figur 1 ist dargestellt,
daß der die Taktimpulse erzeugende Block 2 ein Signal a so
empfängt, das zum Beispiel Netz spannung sein kann, daß die
Frequenz der von ihm erzeugten Taktimpulse mit der
Netzfrequenz in einfacher Weise synchronisiert werden kann. Der mit
dem Netz synchronisierte Taktimpuls kann insbesondere in
Fällen verwendet werden, wo der Leistungsabschnitt 4
netzgeführte Komponenten aufweist, wie beispielse Thyristoren. Wenn
andererseits der Leistungsabschnitt 4 gattergeführte
Komponenten verwendet, wie beispielsweise GTQ-Thyristoren oder
Leistungstransistoren, ist es ebenfalls möglich, andere
Taktimpulsfrequenzen zu verwenden. Eine von dem Block 2
erzeugte Taktimpulsfreguenz b wird an den Block 3 angelegt,
der ein Steuersignal c daraus für den Leistungsabschnitt 4
erzeugt. Der Block 3 enthält beispielsweise einen Zähler, der
die Taktimpulse b zählt und mit dessen Hilfe eine gewünschte
Betriebszykluslänge eingestellt werden kann. Der Block 3
enthält weiterhin eine Logikschaltung, die den Abschnitt ohne
Steuerimpulse in jeder Sequenz bildet, wobei die Dauer dieses
Abschnitts beispielsweise zwei oder drei Taktimpulszyklen
beträgt. Diese Logikschaltung setzt ebenfalls den Zähler nach
dem Abschnitt ohne Steuerimpulse zurück. Wenn gewünscht,
enthält der Block 3 ebenfalls Mittel zum Formen, zum Beispiel
Verstärken, des erzeugten zyklischen Signals in ein
Steuersignal c, das zum Steuern der Komponenten des Leistungsteils
4 geeignet ist. Wie bereits oben erwähnt, empfängt der
Leistungsteil 4 das Steuersignal c und eine Netzversorgung s,
die zum Beispiel eine Einphasen- oder Dreiphasen-Netzspannung
oder Gleichspannung sein kann. Der Leistungsteil enthält
steuerbare Halbleiterschalterkomponenten, beispielsweise
Thyristoren oder GTO Thyristoren oder Leistungstransistoren,
mit deren Hilfe Spannungsimpulse von der Versorgungsspannung
s in Übereinstimmung mit dem Steuersignal c erzeugt werden.
Bei einer einphasigen Versorgungsspannung kann der
Leistungsteil daher ein Einfachimpulskonverter sein, und bei der
dreiphasigen Versorgung, wenn nur Leiter von zwei Phasen
verwendet werden, kann er ein Einfachweg-Zweiimpulskonverter
sein. Das Ausgangssignal des Leistungsteils 4 enthält
wiederkehrende Sequenzen, die eine vorbestimmte Zahl von
Spannungsimpulsen und einen folgenden Abschnitt ohne Spannungs
impulse enthalten, wobei die Gesamtlänge der Spannungsimpulse
und des impulslosen Abschnitts dem Zyklus des Steuersignals c
entspricht. In Abhängigkeit von der Versorgungsspannung des
Leistungsteils 4 können die Spannungsimpulse beispielsweise
aus den positiven Halbwellen der einphasigen Spannungen oder
den aufeinanderfolgenden positiven Halbwellen der
zweiphasigen Spannungen der dreiphasigen Versorgung gebildet sein,
wodurch der Betrieb der in dem Beleuchtungseinheiten 1
enthaltenen Xenonlampen und der von diesen erhaltene Strom
sich leichter steuern lassen.
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Wie sich aus Figur 1 ergibt, ist die Stromversorgung aus dem
Leistungsteil zu den Beleuchtungseinheiten 1 im Prinzip
bipolar. Jedoch sind die Beleuchtungseinheiten 1 parallel
derart verbunden, daß ihre negativen Pole miteinander
verbunden und zu der entferntesten Beleuchtungseinheit 1 gezogen
werden, bevor ein Rückkehrleiter zu dem Leistungsteil 4
geführt ist. Auf diese Weise sind die Versorgungsleiter aller
Leuchteinheiten von gleicher Länge, und so ist der Widerstand
des die Beleuchtungseinheit beliefernden Leiters ebenfalls
konstant. Daher ist der von den Beleuchtungseinheiten
erhaltene Strom, wenn die Lampe eingeschaltet ist, konstant, so
daß ihre Helligkeiten ebenfalls gleich sind.
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Die Beleuchtungseinheiten 1 sind daher in der Lage, die
Impulse in der von dem Leistungsteil gelieferten Spannungs
impulsfolge zu zählen, um die Position zu finden, an der sie
aufleuchten sollen, und die zum Aufleuchtenlassen der Lampe
benötigte Leistung aus dieser Spannungsimpulsefolge zu
erhalten, wozu zusätzlich die Länge des Betriebszyklus des
Beleuchtungssystems und die Helligkeit seiner
Beleuchtungseinheiten mit Hilfe des Leistungsteils 4 eingestellt werden
kann. Die Länge des Betriebszyklus ist direkt durch
Einstellen des in dem Block 3 enthaltenen Zählers einstellbar. Die
Helligkeit kann wiederum herkömmlich durch Verändern des
Widerstands des die Beleuchtungseinheit beliefernden Leiters
mit Hilfe eines zusätzlichen Widerstands eingestellt werden.
Weiterhin ist es möglich, das Leistungsteil mit Mitteln zur
Überwachung zu versehen, ob eine der Beleuchtungseinheiten
bei jedem Spannungsimpuls der Versorgungsspannung
aufgeleuchtet hat oder nicht. Dies kann mit Hilfe eines
Stromtransformators oder eines ähnlichen Gerätes bewirkt werden, das in
dem Leistungsteil enthalten ist und als Reaktion auf den von
der Beleuchtungseinheit erhaltenen Strom arbeitet. Wenn die
Beleuchtungseinheit nicht aufleuchtet, dann entnimmt sie im
wesentlichen auch keinen Strom aus dem Leistungsteil 4. Auf
diese Weise ist es möglich, beispielsweise den Ausfall einer
Lampe in einer der Beleuchtungseinheiten 1 festzustellen,
oder festzustellen ob die Lampe aus irgendeinem anderen Grund
nicht aufleuchtet.
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Figur 2 ist ein genaueres Blockdiagram der Struktur der
Beleuchtungseinheit 1. Die Spannungsimpulsfolge aus dem in
Figur 1 gezeigten Leistungsteil 4 wird durch das Signal v
angezeigt. Diese Spannungsimpulsfolge v wird an die
Zählermittel, gebildet durch die Blöcke 7 und 8, an eine
Auslöseschaltung 6, eine Lampe 5 und Mittel 10 angelegt, die so
angeordnet und ausgebildet sind, daß sie den Zähler 8 der
Zählermittel zurücksetzen. Wenn die Spannungsimpulse v den
Block 7 erreichen, werden Impulse aus ihnen in dem Block mit
Hilfe beispielsweise eines Sägezahngenerators und eines
Komparators erzeugt und die Impulse von dem Zähler 8 gezählt.
Die Auslesung, bei der die spezielle Leuchteinheit
aufleuchten soll, wird in dem Zähler 8 vorbesetzt. Wenn diese
Auslesung in dem Zähler 8 erreicht wird, erzeugt der Zähler ein
Ausgangssignal d, das an eine Logikschaltung 9 angelegt wird,
die beispielsweise ein logisches UND-Gerät sein kann, das
einen Auslöseimpuls t an seinem Ausgang für die
Auslöseschaltung 6 beim Empfang der richtigen Impulse von dem Zähler 8
erzeugt. Diese Auslöseschaltung kann eine herkömmliche zum
Steuern von Xenonlampen geeignete Triggerschaltung sein, und
sie kann beispielsweise einen Thyristor enthalten, der beim
Empfang des Signals t öffnet und es zulässt, daß der
Versorgungsspannungsimpuls v an einen Impulsumformer angelegt wird,
der seinerseits einen zum Zünden der Lampe 5 benötigten
Hochspannungsimpuls erzeugt. Beim Empfang dieses
Hochspannungsimpulses wird die Lampe 5 erleuchtet und erhält den von
ihren zugeordneten Komponenten bestimmten Strom von der an
ihr anliegenden Versorgungsspannung v. Die
Beleuchtungseinheit 1 enthält weiterhin Mittel 10 zum Feststellen des Teils
ohne Spannungsimpulse in der Versorgungsspannung v der
Beleuchtungseinheit zum Anlegen eines Rücksetzsignals r an
den Zähler 8 beim Feststellen eines solchen Abschnitts. Auf
diese Weise können die Zähler aller Beleuchtungseinheiten 1
gleichzeitig zurückgesetzt werden. Dementsprechend starten
sie eine neue Zählung bei dem Ankommen des ersten
Spannungsimpulses einer neuen Periode, und auf diese Weise kann die
Synchronisierung der Beleuchtungseinheiten 1 miteinander
durch einfaches Zurücksetzen der Zähler 8 bewirkt werden,
d.h., die Crdnungszahl des Spannungsimpulses, bei dem jede
spezielle Beleuchtungseinheit aufleuchten soll, wird in den
Zählern 8 vorbesetzt. Die Mittel 10 können beispielsweise
einen Sägezahngenerator und einen ihm nachgeschalteten
Komparator umfassen. Der Komparator ist in der Lage, seinen
Zustand zu ändern und das Zurücksetzsignal r an seinem
Ausgang nur dann zu erzeugen, wenn der Wert der
Versorgungsspannung unterhalb eines vorbestiiimten Werts mindestens
während zweier Taktzyklen bleibt. Dieser Vorgang kann leicht
durch Einstellen der Ladezeitkonstante des Sägezahngenerators
und des Bezugsspannungswertes des Komparators bewirkt werden.
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Die Stromversorgungs- und Steuereinheit für ein
Beleuchtungssystem und die zum Betrieb in Kombination mit einer
solchen Steuereinheit angepasste Beleuchtungseinheit wurden
oben nur mit Hilfe eines als Beispiel dienenden
Ausführungsbeispiels beschrieben, und es ist zu unterstehen, daß
verschiedene unterschiedliche Strukturanordnungen vorgesehen
werden können, die die definierten Vorgänge bewirken,
insbesondere auf dem Komponentenniveau, ohne von dem durch die
beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfang abzuweichen.