Die Erfindung betrifft eine Stromschienenanordnung für Niedervoltlampen mit
als Stromphasen dienenden elektrischen Leitern, die durch einen Isolator
voneinander getrennt sind.
Niedervoltstromleitungen bilden die stromführende Baugruppe eines Systems,
welches je nach Anzahl und Art seine Zubehörs aus mehreren
Stromverbrauchern und gegebenenfalls einem Transformator besteht, der die
Netzspannung in den Niedervoltbereich transformiert. Herkömmlicherweise
werden derartige Systeme mit Niedervolt-Halogenleuchten oder -strahlern
betrieben. Sie werden über große Flächen, z. B. raumdeckend verlegt, um den
Raum selbst oder bestimmte Gegenstände im Raum auszuleuchten.
Die die Stromphasen eines derartigen Systems bildenden Leiter sind elektrisch
durch einen Isolator getrennt, bilden jedoch meist durch ihre Befestigung auf
dem Isolator mit diesem einen Materialverbund. Dieser Materialverbund hat
regelmäßig auch tragende Funktionen.
Halogenstrahler eignen sich hervorragend für die punktuelle Ausleuchtung von
Objekten, beispielsweise in Geschäftsräumen oder Ausstellungen. Andererseits
sind Halogenleuchten für die Raumbeleuchtung ineffizient, zum einen wegen
der starken Begrenzung des Leuchtfeldes, zum anderen wegen der, im
Vergleich zu anderen Leuchtmitteln, geringen Lichtausbeute.
Leuchtdioden - auch Light Emitting Diodes (LEDs) genannt - bestehen aus
mehreren Schichten von halbleitendem Material, welches den elektrischen
Strom nach dem Prinzip einer umgekehrten Solarzelle direkt in Licht umwandelt.
Fließt ein elektrischer Strom, wird in einer der Schichten (der sogenannten
aktiven Schicht) Licht erzeugt. Die Farbe des Lichts hängt vom verwendeten
Material ab. Im Gegensatz zu Glühlampen senden LEDs kein ganzes Spektrum
von verschiedenen Wellenlängen aus, sondern emittieren das Licht in einer
bestimmten Farbe. Durch Luminenzwandler ist es jedoch möglich, auch weißes
Licht mit Leuchtdioden zu erzeugen.
Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer geringen Richtwirkung sind
Leuchtdioden hervorragend zum Ausleuchten von Flächen und Räumen
geeignet.
Herkömmliche Stromschienensysteme sind eher filigran ausgebildet, auch
deshalb, weil sie an den jeweils herrschenden räumlichen Gegebenheiten leicht
anpaßbar sein müssen. Die Tragfähigkeit dieser Systeme wird dabei häufig der
Flexibilität geopfert. Andererseits ist es wünschenswert, über Systeme zu
verfügen, die in ihrer Tragkraft verbessert sind und insbesondere eine Vielzahl
von Verbrauchern aufnehmen und versorgen können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stromschienenanordnung für
Niedervoltlampen zur Verfügung zu stellen, die über eine hohe Tragfähigkeit
verfügt, die ohne weiteres auch zur Anbringung von zusätzlichen Leuchtdioden
herangezogen werden kann und deshalb gleichzeitig zur Raumausleuchtung
und zur punktuellen Ausleuchtung geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung, ausgehend von einer
Stromschienenanordnung der eingangs genannten Art vor, daß die elektrischen
Leiter als vorzugsweise übereinander angeordnete Leiterschienen ausgebildet
sind, von denen eine als Tragprofil dient, und daß die Anordnung mehrere
Leuchtdioden aufweist.
Die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung hat den Vorteil, daß sie
gleichzeitig Halogenstrahler und LEDs aufnehmen und versorgen kann. Beide
Beleuchtungssysteme beruhen auf dem Niedervoltprinzip. Es ist daher möglich,
einen einheitlichen Transformator einzusetzen. Da Halogenstrahler mit
Wechsel- sowie mit Gleichstrom betrieben werden können, LEDs jedoch nur mit
Gleichstrom ist es - zumindest für die Versorgung der LEDs - erforderlich,
einen Gleichrichter einzusetzen. Zweckmäßigerweise wird aber das gesamte
erfindungsgemäße Stromschienensystem mit Gleichstrom betrieben.
Die Halogenstrahler sind auf herkömmliche Weise an die elektrischen
Leiterschienen angeschlossen. Sie können fest installiert oder beweglich dort
angeklemmt sein, wo gerade eine punktförmige Ausleuchtung benötigt wird. Die
in der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung vorgesehenen LEDs sind
fest installiert, wobei sie zweckmäßigerweise über eine eigene Stromversorgung
verfügen. Dies hat den Vorteil, daß eine Schaltung separat zu den
Halogenstrahlern möglich ist. Alternativ kann aber auch eine der beiden
Leiterschienen in die Stromversorgung der LEDs integriert sein; die andere
Phase wird separat geführt. Auch in diesem Fall ist eine unabhängige Schaltung
möglich.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung mit einer
Wechselspannung von 12 V versorgt, wie dies bei Beleuchtungssystemen nach
dem Niedervoltprinzip üblich ist. Da Niedervoltlampen in der Regel mit
Wechselspannung betrieben werden, Leuchtdioden dagegen mit
Gleichspannung, benötigt das Systemen einen Gleichrichter. Der Transformator
wird zweckmäßigerweise in der Nähe der Spannungsquelle angeordnet, kann
aber auch in die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung integriert sein.
Der Gleichrichter ist zweckmäßigerweise in die Stromschienenanordnung
integriert und befindet sich beispielsweise oberhalb einer Leiterschiene oder
einer Trägerleiste für die Leuchtdioden, vorzugsweise aber integriert in einem
Verbinderstück, das für die Verbindung mehrerer Stromschienen vorgesehen ist.
Vorzugsweise sind die Stromleiter aus Aluminium. Andere leitende Materialien
sind ohne weiteres einsetzbar.
Als Isolator kommen insbesondere Kunststoffmassen zum Einsatz,
vorzugsweise thermoplastische Kunststoffmassen. Als besonders geeignet hat
sich Silikon erwiesen.
Die Ausbildung wenigstens einer der beiden elektrischen Leiterschienen, bei
übereinanderliegenden vorzugsweise der unteren, in den Raum weisenden, als
Tragprofil gibt der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung eine hohe
Stabilität. Ein solches Tragprofil ist ohne weiteres in der Lage, neben einer
Reihe von Halogenstrahlern zusätzlich eine Vielzahl von Leuchtdioden mit ihren
Halterungen/Platinen und ihrer Stromversorgung aufzunehmen.
Unter Tragprofil wird eine jede Ausbildung der Stromschiene verstanden, die in
der Lage ist, die auf sie einwirkenden Kräfte aufzufangen. Es kann sich dabei
um ein einfaches Rechteckprofil handeln, um eine plattenförmiges, sehr
gestrecktes Rechteckprofil handeln, um ein Hohlprofil, bei dem die Hohlräume
gleichzeitig zur Aufnahme von Steckverbindungen verschiedener
Schienenelemente dienen können, oder auch um ein Kastenprofil mit seitlich
abstehenden Schenkeln. Es führt eine der beiden Stromphasen und ist zur
Aufnahme der Leuchtdiodenanordnung geeignet. Gewölbte Leiterschienen sind
ebenfalls möglich.
Die Leiterschienen können auch parallel nebeneinander angeordnet sein und
beide Tragfunktionen aufweisen. In diesem Fall befinden sich die Leuchtdioden
vorzugsweise zwischen den Leiterschiene an der Unterseite (raumzugewandten
Seite).
Die Leuchtdioden selbst sind auf einer Tragschiene bzw. auf Platinen
angeordnet und vorzugsweise linear über die Länge der Anordnung verteilt,
insbesondere als mittig auf jeder Schiene angeordneter Reihe von LEDs. Dabei
können sie einzeln in Ausnehmungen des Tragprofils angeordnet sein, aber
auch auf einer Tragschiene, die sich an der Unterseite (raumzugewandten
Seite) des Tragprofils befindet und insbesondere in einer längs verlaufenden
Eintiefung festgelegt ist. Sofern das Tragprofil ein nach unten offenes
Kastenprofil mit beidseitig abstehenden Schenkeln ist, befindet sich die Schiene
mit den LEDs in diesem nach unten offenen Kasten. Die zur Versorgung der
LEDs notwendigen elektrischen Einrichtungen verlaufen dann unsichtbar in dem
oberhalb der Schiene ausgebildeten Hohlraum; lediglich die Dioden ragen durch
die Schiene hindurch.
Die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung kann im Bereich der
Leuchtdioden eine transparente Abdeckung aufweisen, beispielsweise aus Glas
oder Acrylglas, die insbesondere auch opaque ausgebildet sein kann, um ein
gleichmäßiges Licht zu ergeben. Eine solche Abdeckung ist
zweckmäßigerweise bogen- oder kuppelförmig so ausgebildet, daß sie sich über
die gesamte Länge der Anordnung erstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße
Stromschienenanordnung bezüglich einer entlang ihrer Hauptachse
verlaufenden Spiegelebene symmetrisch.
Die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung ist als Stecksystem konzipiert,
d. h. einzelne Stromschienen definierter Länge können über ein
Verbindersystem elektrisch leitend zusammengesteckt werden, wobei die
einzelnen Elemente gerade oder gebogen mit verschiedenen Krümmungsradien
ausgebildet sein können. Derartige Verbinder sind dem Fachmann von anderen
Stromschienenanordnung her bekannt und können ohne besonderen Aufwand
auf erfindungsgemäße Stromschienenanordnungen hin abgewandelt werden.
Die Verbinder können auch mit Halterungen zur Festlegung der Anordnung an
einer Zimmerdecke oder -wand kombiniert sein. Die Aufnahmen für die
Steckverbinder befinden sich an den Stirnseiten der einzelnen Schiene, wobei
zweckmäßigerweise Profilierungen der Schienen, die gleichzeitig der
Stabilisierung und Erhöhung der Tragkraft dienen, für diesen Zweck
herangezogen werden können. Solche Verbinder stellen die elektrisch leitenden
Verbindungen zwischen den Leiterschienen und den Platinen/Trägern der
Leuchtdioden her und können gleichzeitig die Gleichrichter und/oder elektrische
Zuleitungen aufnehmen.
Die Erfindung betrifft schließlich auch , noch eine Kombination aus
Stromschienenanordnung mit Halterungen zur Festlegung an einer Oberfläche
und/oder einem Gleichrichter und/oder einem Transformator.
Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen die Erfindung erläutert.
Es zeigen:
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Stromschienenanordnung
von der Stirnseite her;
- Figur 2
- eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung,
- Figur 3
- eine weitere Variante der erfindungsgemäßen
Stromschienenanordnung,
- Figur 4
- eine Variante mit parallel nebeneinander
angeordneten Leiterschienen; und
- Figur 5
- über ein Verbindungselement zusammengefügte
Stromschienen.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stromschienenanordnung 1 mit den
Stromleitern 11, 11' und dem Isolator 12 zwischen den beiden Stromleitern von
der Stirnseite her. Der Stromleiter 11' ist als Kastenprofil mit rechtwinklig
abstehenden Schenkeln ausgebildet. In den Stromleitern 11, 11' befinden sich
Aufnahmen 13 für Steckverbinder, über die zwei derartige Schienen miteinander
verbunden werden können. Der Stromleiter 11 stellt beispielsweise den
negativen Leiter dar, der Stromleiter 11' den positiven.
Im Bereich des Kastens 15 ist eine Schiene bzw. Trägerleiste 16 mit
Leuchtdioden 14 angeordnet. Die Stromversorgung für die Leuchtdioden 14
verläuft vorzugsweise unsichtbar in dem Hohlraum 15; sie kann direkt über
einen Transformator und Gleichrichter laufen oder indirekt über die
Stromschienen 11 und 11' und einen zwischengeschalteten Gleichrichter, sofern
die Niedervoltschienen mit Wechselstrom versorgt werden. Entsprechende
elektrische Verbindungen sind nicht gezeigt.
Die Stromschienenanordnung gemäß Fig. 1 ist symmetrisch aufgebaut und wird
durch die Achse A, die tatsächlich eine senkrecht verlaufende Spiegelebene A
ist, symmetrisch geteilt.
Für den Betrieb mit Halogenstrahlern werden diese über ein herkömmliches
Klemmsystem an jeweils eine der Seiten (rechts oder links von der
Spiegelebene A) an die Stromleiter 11 und 11' angeklemmt.
Figur 2 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung
mit den beiden Stromleitern 11 und 11', den Isolatorschienen 12, den
Aufnahmen für Steckverbindungen 13 und einer Platine 16 mit Leuchtdioden-Einheiten
14. Um eine definierte Lichtverteilung zu gewährleisten ist eine
opaque Kunststoffverkleidung 25 über die Leuchtdioden 14 gewölbt.
Figur 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen
Stromschienenanordnung 1 mit den Stromleitern 11 und 11', der
Isolatorschicht 12, Aufnahmen für Steckverbindungen 13 sowie einzeln in
Ausnehmungen der Stromschiene 11' angeordneten Leuchtdioden 14.
Es versteht sich, daß die als Tragprofil ausgebildete Leiterschiene sowohl unten
als auch oben (raumseitig bzw. deckenseitig) angeordnet sein kann. In letzterem
Fall ist ein tragfähiger Verbund zwischen den Stromleitern und dem Isolator
erforderlich. Die Befestigungselemente, die verwandt werden, um die
erfindungsgemäße Stromschienenanordnung an einer Oberfläche festzulegen,
können sowohl im Schienenbereich angeordnet sein als auch im Bereich der
Steckverbinder, mit denen die einzelnen Stromschienen eines Systems
zusammengeführt werden.
Im Folgenden ist eine Variante mit nebeneinander angeordneten Leiterschienen,
die beide Tragfunktionen haben, dargestellt.
Figur 4 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung
mit parallel nebeneinander angeordneten und im wesentlichen senkrecht
verlaufenden Leiterschienen 11 und 11', die durch eine durchgehenden
Isolatorblock 12 gegeneinander isoliert sind. Die Leiterschienen weisen im
oberen Bereich Aufnahmen 13 für Steckverbindungen auf, mit denen mehrere
Leiterschienen über Verbindungselemente miteinander verbunden werden
können. Die Isolatorschiene 12 besteht aus einem üblichen Kunststoff, der
beispielsweise mit den aus Aluminium gefertigten Leiterschienen 11, 11'
verklebt sein kann. Alternativ oder ergänzend zu den Leiterschienen kann hier
die Isolatorschiene 12 auch tragende Funktion übernehmen.
Die Stromschienenanordnung 1 weist im unteren Bereich eine Halteschiene 16
auf, in die Leuchtdioden 14 eingepaßt sind. Die Halteschiene enthält (nicht
dargestellt) gleichzeitig die zur Stromversorgung der Leuchtdioden benötigten
elektrischen Verbindungen und Elemente.
Für den Betrieb mit herkömmlichen Niedervoltlampen können diese an der
Oberseite der Stromschienenanordnung in üblicher Weise angeklemmt werden.
Um eine gleichmäßige und definierte Lichtverteilung des durch die
Leuchtdioden 14 abgestrahlten Lichts zu erreichen, weist die
Stromschienenanordnung 1 an ihrer Unterseite eine aufgesteckte opaque
Kunststoffverkleidung 25 auf.
Figur 5 zeigt schematisch eine Stromschienenverbindung, bei der zwei
Stromschienen 1 über ihre Leiterschienen 11 und 11' über ein
Verbindungselement 2 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 2
enthält die für den Anschluß in die Aufnahmen 13 notwendigen Stifte/Kontakte
und stellt gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen den angrenzenden
Leiterschienen her, sowohl was den Niedervoltlampenteil als auch was den
Leuchtdiodenteil anbetrifft, und enthält gleichzeitig den für den Betrieb des
Leuchtdiodenteils. Der Transformator zur Transformierung der Netzspannung
befindet sich vorzugsweise im Anschlußbereich der Stromschienenanordnung
an das Netz, der transformierte Strom kann allerdings vorteilhaft über ein
Verbinderstück in die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung eingespeist
werden.