EP2614688A1 - Energie-effiziente beleuchtungsanlage - Google Patents

Energie-effiziente beleuchtungsanlage

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EP2614688A1
EP2614688A1 EP11767184.2A EP11767184A EP2614688A1 EP 2614688 A1 EP2614688 A1 EP 2614688A1 EP 11767184 A EP11767184 A EP 11767184A EP 2614688 A1 EP2614688 A1 EP 2614688A1
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EP
European Patent Office
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light source
energy
light
operating device
source
Prior art date
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Application number
EP11767184.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2614688B1 (de
Inventor
Christian Nesensohn
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2614688A1 publication Critical patent/EP2614688A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2614688B1 publication Critical patent/EP2614688B1/de
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S9/00—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
    • F21S9/02—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator
    • F21S9/03—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light
    • F21S9/037—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light the solar unit and the lighting unit being located within or on the same housing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00—Point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the light sources used in lighting systems are supplied via operating devices with the appropriate operating voltage or suitable operating current.
  • the operating devices generate the operating voltage or the current from the AC mains or from a DC voltage source.
  • the individual operating devices can be controlled from a control center via a bus.
  • edem operating device is often at least one control IC included, which is responsible for the control of the communication with the center and with external sensors, etc.
  • Active semiconductor ICs operate with a low voltage of a few volts. This low-voltage voltage is often removed in stationary operation clocked modules.
  • start-up voltage which, for example, allows the control IC to be booted up in the operating device, so that it can then control the clocked modules, for example
  • start-up voltage allows the control IC to be booted up in the operating device, so that it can then control the clocked modules, for example
  • the operating devices in bus-controlled lighting systems have hitherto also remained in the inactive state, ie when the light sources to be supplied by them are switched off, they are connected to the alternating current (if the starting energy is obtained, for example, via a so-called starting resistor). , with the result that corresponding standby losses incurred.
  • the invention has for its object to provide a method for improving the energy efficiency of at least one light source having lighting system of the type described above, as well as a suitably designed lighting system.
  • the solution for the method is the subject of independent claim 1, and the solution for the lighting system is characterized by the combination of features of independent claim 11.
  • the central idea of the two solutions is to photovoltaically convert the unused light of the light sources or the natural and / or artificial ambient light (sun, other artificial light sources, .7) into electrical energy and utilize this as additional energy for the operation of the light sources.
  • This idea becomes important when the light sources are supplied with operating voltage by bus-compatible operating devices.
  • the photovoltaically generated additional electrical energy can namely be used to obtain the necessary for a control IC start-up voltage, so that of several operating devices of the lighting system at least a part of the same can be disconnected from the network when they are placed on the bus in the inactive state.
  • light (not used for illumination purposes) of the light sources is to be understood as that portion of the light emitted by the light source, which, for example, due to its emission direction, is not suitable for
  • Lighting purposes is used, and, for example, otherwise by Components of the lamp would be absorbed and thus would represent power loss.
  • the first light source remains in the inactive state - at the expense of standby losses for the purpose of recording starting energy with the external energy source (network) connected, but the second light source can then in. inactive state are completely disconnected from their external energy source.
  • At least one photovoltaic element can be used to obtain the additional energy.
  • the at least one photovoltaic element is suitably arranged at a position of the reflector where the photovoltaic element is best irradiated with direct or indirect light source or other light source or ambient light .
  • the outside of the reflector is particularly suitable.
  • a light source suitable for the purpose provided here can be, for example, an LED or a combination of differently colored LEDs or a gas discharge lamp.
  • the additional energy gained by photovoltaic energy conversion can be stored in a memory. This is u.a. a simple capacitor.
  • a photovoltaic element used for the energy conversion can take on other functions in lighting systems of the type considered here, such as ambient light sensor, as a motion detector, as a control for dimming the associated light source, and as an actual value sensor in a control circuit for controlling the from the light source radiated light and the ambient light composite total brightness.
  • An important separate aspect of the invention is further that a common low-voltage energy storage is provided for a plurality of light sources or for their operating devices of a lighting system. This stores the energy gained through photovoltaic energy conversion.
  • external energy can be supplied by connecting to an external energy source (mains). All operating devices should also be able to work without the external power source (mains). The operating energy within each operating device should only be taken from the common low-voltage energy storage.
  • the single FIGURE shows a schematic section through a lamp with a gas discharge lamp (fluorescent tube) as a light source and the relevant components of the associated
  • the lamp 1 consists of a control gear 2, which supplies a light source 3 in the form of a fluorescent tube with electrical operating energy. Meanwhile, the invention also relates to operating devices, for example, for halogen lamps, white or colored LEDs or OLEDs, etc.
  • On the lamp 1 there are two reflectors 4a, 4b.
  • photovoltaic elements 5a, 5b are arranged, which are connected via electrical connectors 6a, 6b with the operating device 2.
  • the lamp 1 belongs in the example shown to a lighting system with several such lights, which are not shown. All lights can be controlled by a common bus and powered by a common power line with external energy.
  • the operating device 2 includes an electronic switch 7, via which the operating device 2 can be connected to the mains line. Furthermore, the operating device 2 contains a lamp voltage generator which generates a high-frequency high voltage for the light source 3 from the mains voltage.
  • the lamp voltage generator 8 can be activated or deactivated by a control IC 9 contained in the operating device 2 and optionally dimmed. The corresponding control commands are supplied to the control ICs from an external center via the bus.
  • the at least one control IC 9 In order for the at least one control IC 9 to be able to react immediately upon the arrival of a control command, they require a starting voltage of a low-voltage voltage, which they draw from a low-voltage generator 10. This normally generates the starting voltage from the mains voltage. For this he must be permanently connected to the network. This in turn means that corresponding standby losses have to be accepted.
  • the low-voltage generator draws its energy from two photovoltaic stores IIa, IIb, which in turn are connected to the photovoltaic elements 5b, 5b via the electrical plug-in connections 6a, 6b.
  • the photovoltaic memories IIa, IIb are, for example, capacitors, but other energy stores such as rechargeable batteries can also be used.
  • the photovoltaic elements 5a, 5b convert to them falling light in additional electrical energy for the operating device 2 and the light source 3 to. This is reflected, ie indirect light of the light source 3, to direct or indirect light of the adjacent light sources or ambient light. Instead of the light source 3 but also other light source such as LED can be used.
  • the low-voltage generator 10 When the photovoltaic elements 5a, 5b are irradiated with light, the low-voltage generator 10 can be disconnected from the mains by means of the switch 7 when the lamp voltage generator 8 is switched inactive via the bus from the center. Then, when the command comes to reactivate the lamp voltage generator 8, the control ICs can start immediately because the low-voltage generator 10 is supplied with additional power from the photovoltaic memories IIa, IIb. This may require the photovoltaic elements 5a, 5b to be irradiated with light at the time of the arrival of the turn-on command.
  • the energy stored by the photovoltaic memories IIa, IIb at the time of arrival of the turn-on command can also be directly used to provide the starting power , without at this moment a light irradiation on the photovoltaic elements 5a, 5b must be required.
  • the energy generated by the photovoltaic elements 5a, 5b or the energy stored by the photovoltaic storage devices IIa, IIb can also be used for the supply of the Light source 3, so for example for the supply of the lamp voltage generator 8, are used.
  • the feeding of the light source can also be effected by a mixed feed operation by means of feeding from the grid and from the energy of the photovoltaic elements 5a, 5b.
  • the stored in the photovoltaic memory IIa, IIb energy can be used, for example, time-controlled or dependent on information, such as a control command received from the outside or information about the power supply such as energy cost information, for feeding the light source 3.
  • the energy stored in the photovoltaic storage IIa, IIb can also be used, for example, in the event of a mains voltage failure for emergency lighting, in which case in the case of such
  • two lights each of a lighting system formed by a plurality of lights are operated in a "master / slave" relationship, for which one of the two lights is permanently connected to the mains, while the other light is disconnected from the mains by the switch 7, if both lights when the two lights are switched off via the bus Bus is again supplied to the command for activating the lamp voltage generators 8, the light source 3 of the "master” light illuminates immediately, the low voltage generator 10 of this lamp draws its energy from the network.
  • the photovoltaic elements 5a, 5b can be removed, which is very simple because of the plug connections 6a, 6b, whereas in the "slave” luminaire the switch 7 and the connection between the latter are Low-voltage generator 10 and the network permanently unnecessary.
  • the luminaire may be used and programmed in any combination with others. The ultimate goal is to minimize or even prevent standby losses.
  • the photovoltaic elements 5 a, 5 b may also additionally assume other functions, for example as a radiation sensor, as
  • Motion detector as a control for dimming the associated light source and as an actual value sensor in a control circuit for controlling the composite of the light emitted from the light source and the ambient light total brightness.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Energie-Effizienz einer mindestens eine Lichtquelle (3) aufweisenden Beleuchtungsanlage, wobei die Lichtquelle (3) zur Stromversorgung über ein Betriebsgerät (2) mit einer externen elektrischen Energiequelle, Z.B. dem Netz, verbindbar ist. Zur Vermeidung von Standby-Verlusten, die entstehen, wenn das Betriebsgerät (2) auch im inaktiven Zustand mit dem Netz verbunden sein muss, um die notwendige Anlaufenergie für einen Halbleiter-IC (8) zu generieren, wenn über den Bus ein Einschaltbefehl eintrifft, wird vorgeschlagen, dass aus dem nicht zu Beleuchtungszwecken genutzten Licht der Lichtquelle (3) oder aus dem direkten oder indirekten Licht von Nachbarleuchten (2) oder aus dem Umgebungslicht durch photovoltaische Energieumwandlung elektrische Zusatzenergie gewonnen und dem Betriebsgerät als Anlaufenergie für den Halbleiter-IC (8) zugeführt wird. Auf diese Weise kann das Betriebsgerät (2) zumindest während inaktiven Zustands vom Netz getrennt werden.

Description

Energie-Effiziente Beleuchtungsanlage
Die in Beleuchtungsanlagen verwendeten Lichtquellen, beispielsweise Gasentladungslampen oder LEDs, werden über Betriebsgeräte mit der passenden Betriebsspannung oder passenden Betriebsstrom versorgt. Die Betriebsgeräte generieren die Betriebsspannung bzw. den Strom aus dem Wechselstromnetz oder aus einer Gleichspannungsquelle. Um die Lichtquellen separat ein- bzw. ausschalten und dimmen zu können, sind die einzeln Betriebsgeräte von einer Zentrale aus über einen Bus steuerbar. In edem Betriebsgerät ist oft wenigstens ein Steuer-IC enthalten, welcher außer für die Steuerung auch für die Kommunikation mit der Zentrale und mit externen Sensoren usw. zuständig ist. Aktive Halbleiter-ICs arbeiten mit einer Niedervolt-Spannung von wenigen Volt. Diese Niedervolt-Spannung wird im stationären Betrieb oftmals getakteten Baugruppen entnommen. Bevor diese getakteten Baugruppen ihren Betrieb ordnungsgemäss durchführen, muss eine sog. „AnlaufSpannung" vorhanden sein, die bspw. das Hochfahren des Steuer-ICs in dem Betriebsgerät ermöglicht, so dass dieser dann bspw. die getakteten Baugruppen ansteuern kann. Um stets eine AnlaufSpannung für die Steuer-ICs bereitzuhalten, bleiben die Betriebsgeräte in busgesteuerten Beleuchtungsanlagen bisher auch im inaktiven Zustand, also dann, wenn die von ihnen zu versorgenden Lichtquellen ausgeschaltet sind, mit dem Wechselstromne z verbunden (wenn die Anlaufenergie bspw. über einen sog. Anlaufwiderstand gewonnen wird) , mit der Folge, dass entsprechende Standby-Verluste anfallen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Energie-Effizienz einer mindestens eine Lichtquelle aufweisenden Beleuchtungsanlage der vorstehend beschriebenen Art anzugeben, sowie eine entsprechend ausgestaltete Beleuchtungsanlage.
Die Lösung für das Verfahren ist Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1, und die Lösung für die Beleuchtungsanlage ist durch die Merkmalskombination des unabhängigen Anspruches 11 gekennzeichnet.
Zentraler Gedanke der beiden Lösungen ist es, das nicht genutzte Licht der Lichtquellen oder des natürlichnen und/oder künstlichen Umgebungslichtes (Sonne, andere künstliche Lichtquellen,....) photovoltaisch in elektrische Energie umzusetzen und diese als Zusatzenergie für das Betreiben der Lichtquellen auszunutzen. Dieser Gedanke gewinnt Bedeutung, wenn die Lichtquellen durch busfähige Betriebsgeräte mit Betriebsspannung versorgt werden. Die photovoltaisch erzeugte elektrische Zusatzenergie kann nämlich zur Gewinnung der für einen Steuer-IC notwendigen AnlaufSpannung verwendet werden, so dass von mehreren Betriebsgeräten der Beleuchtungsanlage zumindest ein Teil derselben vom Netz getrennt werden kann, wenn sie über den Bus in den inaktiven Zustand versetzt werden.
Unter „nicht (für Beleuchtungszwecke) genutztem Licht der Lichtquellen" ist derjenige Anteil des von der Lichtquelle emittierten Lichts zu verstehen, der bspw. aufgrund seiner Abstrahlrichtung nicht für
Beleuchtungszwecke genutzt wird, und bspw. sonst durch Bauteile der Leuchte absorbiert würde und somit Verlustleistung darstellen würde.
So kann man jeweils mindestens zwei Lichtquellen in einem „master/slave"-Verhältnis betreiben, derart, dass die für die zweite Lichtquelle erzeugte Zusatzenergie zumindest teilweise aus der ersten Lichtquelle stammt.
Dabei bleibt zwar die erste Lichtquelle auch im inaktiven Zustand - unter Inkaufnahme von Standby-Verlusten zwecks Aufnahme von Anlaufenergie mit der externen Energiequelle (Netz) verbunden, die zweite Lichtquelle aber kann dann im. inaktiven Zustand vollständig von ihrer externen Energiequelle getrennt werden.
Für die Gewinnung der Zusatzenergie kann mindestens ein Photovoltaik-Element verwendet werden. Wenn die Lichtquelle mit einem Reflektor ausgerüstet ist, so ordnet man das mindestens eine Photovoltaik-Element in zweckmäßiger Weise an einer Stelle des Reflektors an, wo das Photovoltaik-Element am besten mit direktem oder indirektem der eigenen Lichtquelle oder anderer Lichtquellen oder von Umgebungslicht bestrahlt wird. Für eine optimale Bestrahlung des Photovoltaik-Elementes mit Fremdlicht oder mit Umgebungslicht ist die Außenseite des Reflektors besonders geeignet.
Es hat sich herausgestellt, dass die Effizienz-Kurve von photovoltaischen Elementen gut mit dem Spektrum des von Gasentladungslampen abgegebenen Lichtes zusammenpasst . Aber auch die Verwendung von LEDs als Lichtquellen hat sich als vorteilhaft herausgestellt, weil deren Spektrum durch Auswahl und Kombination verschiedenf rbiger LEDs an die Effizienz-Kurve von Photovoltaik-Elementen angepasst werden kann. Insofern kann eine für den hier vorgesehenen Zweck geeignete Lichtquelle beispielsweise eine LED oder eine Kombination verschiedenfarbiger LEDs oder eine Gasentladungslampe sein.
Die durch photovoltaische Energieumwandlung gewonnene Zusatzenergie kann in einem Speicher gespeichert werden. Dazu eignet sich u.a. ein einfacher Kondensator.
Ein für die Energieumwandlung verwendetes Photovoltaik- Element kann in Beleuchtungsanlagen der hier betrachteten Art noch weitere Funktionen übernehmen, wie beispielweise als Umgebungslichtsensor, als Bewegungsmelder, als Steuerelement zum Dimmen der zugeordneten Lichtquelle, und als Istwertsensor in einem Regelkreis zur Regelung der aus dem von der Lichtquelle abgestrahlten Licht und dem Umgebungslicht zusammengesetzten Gesamthelligkeit. Ein wichtiger separater Erfindungsaspekt ist ferner der, dass für mehrere Lichtquellen bzw. für ihre Betriebsgeräte einer Beleuchtungsanlage ein gemeinsamer Niedervolt-Energiespeicher vorgesehen ist. In diesem wird die durch photovoltaische Energieumwandlung gewonnene Energie gespeichert. Durch eine Verbindung mit einer externen Energiequelle (Netz) kann außerdem noch externe Energie eingespeist werden. Alle Betriebsgeräte sollen auch ohne die externe Energiequelle (Netz) arbeiten können. Die Betriebsenergie innerhalb jedes Betriebsgerätes soll nur aus dem gemeinsamen Niedervolt- Energiespeicher entnommen werden. Die Merkmale der Ansprüche sollen zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen vollinhaltlich zur Offenbarung der Beschreibung gerechnet werden. Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur beschrieben.
Die einzige Figur zeigt einen schematisierten Schnitt durch eine Leuchte mit einer Gasentladungslampe (Leuchtstoffröhre) als Lichtquelle und den hier interessierenden Baugruppen des zugehörigen
Betriebsgerätes .
Die Leuchte 1 besteht aus einem Betriebsgeräte 2, welches eine Lichtquelle 3 in Form einer Leuchtstoffröhre mit elektrischer Betriebsenergie versorgt. Indessen bezieht sich die Erfindung auch auf Betriebsgeräte bspw. für Halogenlampen, weisse oder farbige LEDs oder OLEDs etc. An der Leuchte 1 befinden sich zwei Reflektoren 4a, 4b. Auf der Oberseite der Reflektoren sind photovoltaische Elemente 5a, 5b angeordnet, die über elektrische Steckverbindungen 6a, 6b mit dem Betriebsgerät 2 verbunden sind.
Die Leuchte 1 gehört im dargestellten Beispiel zu einer Beleuchtungsanlage mit mehreren derartigen Leuchten, die jedoch nicht gezeigt sind. Alle Leuchten können über einen gemeinsamen Bus angesteuert und von einer gemeinsamen Netz-Leitung mit externer Energie versorgt werden. Das Betriebsgerät 2 enthält einen elektronische Schalter 7, über den das Betriebsgerät 2 mit der Netz-Leitung verbunden werden kann. Ferner enthält das Betriebsgerät 2 einen Lampenspannungs- Generator, der aus der Netzspannung eine hochfrequente Hochspannung für die Lichtquelle 3 erzeugt. Der Lampenspannungs-Generator 8 kann von einem in dem Betriebsgerät 2 enthaltenen Steuer-IC 9 aktiviert bzw. deaktiviert sowie ggf. gedimmt werden. Die entsprechenden Steuerbefehle werden den Steuer-ICs von einer externen Zentrale über den Bus zugeführt.
Damit der wenigstens eine Steuer-IC 9 bei Eintreffen eines Steuerbefehls sofort reagieren können, benötigen sie als Anlaufenergie eine Niedervolt-Spannung, die sie aus einem Niederspannungs-Generator 10 beziehen. Dieser generiert die AnlaufSpannung normalerweise aus der Netzspannung. Dazu muss er dauerhaft mit dem Netz verbunden sein. Das wiederum hat zur Folge, dass entsprechende Standby-Verluste in Kauf genommen werden müssen .
Um letztere zu vermeiden, bezieht der Niederspannungs- Generator, soweit möglich, seine Energie von zwei Photovoltaik-Speichern IIa, IIb, welche ihrerseits über die elektrischen Steckverbindungen 6a, 6b mit den photovoltaischen Elementen 5b, 5b verbunden sind. Bei den Photovoltaik-Speichern IIa, IIb handelt es sich beispielsweise um Kondensatoren, es können aber auch andere Energiespeicher wie beispielsweise wiederaufladbare Batterien angewendet werden. Die photovoltaischen Elemente 5a, 5b wandeln auf sie fallendes Licht in elektrische Zusatzenergie für das Betriebsgerät 2 bzw. die Lichtquelle 3 um. Es handelt sich hierbei um reflektiertes, also indirektes Licht der Lichtquelle 3, um direktes oder indirektes Licht der benachbarten Lichtquellen oder um Umgebungslicht. Anstelle der Lichtquelle 3 sind aber auch andere Lichtquelle wie beispielsweise LED einsetzbar.
Wenn die photovoltaischen Elemente 5a, 5b mit Licht bestrahlt werden, kann der Niederspannungs-Generator 10 mittels des Schalters 7 vom Netz getrennt werden, wenn der Lampenspannungs-Generator 8 über den Bus von der Zentrale aus inaktiv geschaltet wird. Wenn dann der Befehl zum erneuten Aktivieren des Lampenspannungs- Generators 8 kommt, können die Steuer-ICs sofort anlaufen, da der Niederspannungs-Generator 10 von den Photovoltaik-Speichern IIa, IIb mit Zusatzenergie versorgt wird. Dieses kann es erforderlich machen, dass die photovoltaischen Elemente 5a, 5b zum Zeitpunkt des Eintreffens des Widereinschalt-Befehls mit Licht bestrahlt werden. Wenn Photovoltaik-Speicher IIa, IIb eingesetzt werden, die über eine längere Zeit die gespeicherte Energie aufrecht erhalten können, kann die von den Photovoltaik-Speicher IIa, IIb gespeicherte Energie zum Zeitpunkt des Eintreffens des Widereinschalt- Befehls auch direkt zur Bereitstellung der Anlaufenergie genutzt werden, ohne dass in diesem Moment eine Lichteinstrahlung auf die photovoltaischen Elemente 5a, 5b erforderlich sein muß.
Die durch die photovoltaischen Elemente 5a, 5b erzeugte Energie bzw. die durch die Photovoltaik-Speicher IIa, IIb gespeicherte Energie kann auch für die Speisung der Lichtquelle 3, also beispielsweise für die Speisung des Lampenspannungs-Generators 8, genutzt werden. Dabei kann die Speisung der Lichtquelle auch durch eine gemischten Speisebetrieb mittels Speisung aus dem Netz und aus der Energie der photovoltaischen Elemente 5a, 5b erfolgen. Die in dem Photovoltaik-Speicher IIa, IIb gespeicherte Energie kann beispielsweise auch zeitgesteuert oder abhängig von einer Information, beispielsweise eines von außen empfangenen Steuerbefehls oder einer Information über die Netzversorgung wie beispielsweise eine Energiekosteninformation, zur Speisung der Lichtquelle 3 genutzt werden.
Die in dem Photovoltaik-Speicher IIa, IIb gespeicherte Energie kann aber beispielsweise auch bei einem Netzspannungsausfall für eine Notbeleuchtung genutzt werden, in dem im Falle eines solchen
Netzspannungsausfalls die in den Photovoltaik-Speicher IIa, IIb gespeicherte Energie für den Betrieb einer angeschlossenen Lichtquelle (beispielsweise durch Speisung des Lampenspannungs-Generators 8) genutzt wird.
Die genannten Möglichkeiten der Nutzung einer zumindest teilweisen Speisung der Lichtquelle durch die photovoltaischen Elemente 5a, 5b oder auch der Einsatz für eine Notbeleuchtung können beispielsweise bei einem LED Beleuchtungssystem vorteilhaft sein.
Vorzugsweise werden jeweils zwei Leuchten einer von mehreren Leuchten gebildeten Beleuchtungsanlage in einer „master/slave"-Beziehung betrieben. Dazu wird eine der beiden Leuchten dauerhaft mit dem Netz verbunden, während die andere Leuchte durch den Schalter 7 vom Netz getrennt wird, wenn beide Leuchten gemeinsam über den Bus inaktiv geschaltet werden. Wenn dann den beiden Leuchten über den Bus wieder den Befehl zur Aktivierung der Lampenspannungs-Generatoren 8 zugeführt wird, leuchtet die Lichtquelle 3 der „master"-Leuchte sofort auf, wobei der Niederspannungs-Generator 10 dieser Leuchte seine Energie aus dem Netz bezieht. Die „slave"-Leuchte wird - trotz des entsprechenden Befehls - erst richtig aktiviert, wenn das Licht der „master"-Leuchte auf die photovoltaischen Elemente 5a, 5b des „slave"-Leuchte fällt, so dass dann die entsprechende Anlaufenergie für die Steuer-ICs 9 im Betriebsgerät 2 der „slave"-Leuchte zur Verfügung steht. Dann können die Steuer-ICs 9 der „slave^-Leuchte den Schalter 7 wieder schließen, mit der Folge, dass der Lampenspannungs-Generator 8 anspringt und die Lichtquelle 3 mit Betriebsenergie versorgt.
Bei der vorstehend beschriebenen Version können bei der „master"-Leuchte die photovoltaischen Elemente 5a, 5b entfernt werden, was wegen der Steckverbindungen 6a, 6b sehr einfach ist. Bei der „slave"- Leuchte sind hingegen der Schalter 7 und die Verbindung zwischen dem Niederspannungs-Generator 10 und dem Netz dauerhaft entbehrlich. Wenn jedoch bei einer Leuchte, wie sie in Zusammenhang mit der einzigen Figur beschriebenen wurde, alle dargestellten Elemente vorhanden sind, kann die Leuchte in beliebiger Kombination mit anderen eingesetzt und programmiert werden. Dabei ist das oberste Ziel die Standby-Verluste zu minimieren oder sogar ganz zu vermeiden . Die photovoltaischen Elemente 5a, 5b können auch zusätzlich noch andere Funktionen übernehmen, beispielsweise als ümgebungslichtsensor, als
Bewegungsmelder, als Steuerelement zum Dimmen der zugeordneten Lichtquelle und als Istwertsensor in einem Regelkreis zur Regelung der aus dem von der Lichtquelle abgestrahlten Licht und dem Umgebungslicht zusammengesetzten Gesamthelligkeit .
In einer Beleuchtungsanlage mit mehreren Leuchten der im Zusammenhang mit der einzigen Figur beschriebenen Art besteht auch die Möglichkeit, allen Leuchten bzw. ihren Betriebsgeräten einen gemeinsamen Niedervolt- Energiespeicher zuzuordnen, der die Bedürfnisse aller Betriebsgeräte zu decken vermag. Sofern der gemeinsame Energiespeicher noch zusätzliche Energie benötigt, kann er diese aus dem Netz aufnehmen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Betrieb einer mindestens eine Lichtquelle (3) aufweisenden Beleuchtungsanlage, wobei die Lichtquelle (3) zur Stromversorgung über ein Betriebsgerät (2) mit einer externen elektrischen Energiequelle, Z.B. dem Netz, verbindbar ist,
bei dem aus dem nicht zu Beleuchtungszwecken genutzten Licht der Lichtquelle (3) oder aus natürlichem und/oder künstlichen Umgebungslicht durch photovoltaische Energieumwandlung elektrische Zusatzenergie gewonnen und zur Verwertung dem Betriebsgerät zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die durch Energieumwandlung gewonnene Zusatzenergie zur Erzeugung einer Niedervolt- Versorgungsspannung dient, die vorzugsweise als Anlaufenergie für wenigstens einen aktiven , d.h. spannungsversorgten Halbleiter-IC (9) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem zur Erzeugung der Zusatzenergie ein oder mehrere Photovoltaik-Element/e (5a, 5b) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem als Lichtquelle eine Leuchtstofflampe (3) , eine LED und/oder die Kombination mehrerer verschiedenfarbiger LEDs verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
bei dem die von dem Photovoltaik-Element (5a, 5b} erzeugte Zusatz-Energie in einem Energiespeicher (Ha, IIb) , beispielsweise einem Kondensator, gespeichert wird, der dann die Niedervolt-Versorgungsspannung zur Verfügung stellt.
6. Verfahren nach Anspruch 6,
bei dem für mehrere Lichtquellen {3) bzw. Betriebsgeräte (2) ein gemeinsamer Energiespeicher (IIa, IIb) verwendet wird .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
bei dem das/die Photovoltaik-Element/e (5a, 5b) auch als Umgebungslicht-Sensor oder Bewegungsmelder verwendet wird .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
bei dem die durch Dimmen veränderbare Helligkeit der Lichtquelle (3) von dem/den Photovoltaik-Element/en (5a, 5b) in Abhängigkeit vom Umgebungslicht gesteuert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
bei dem das/die Photovoltaik-Element/e (5a, 5b) auch als Istwertsensor für die sich aus dem Umgebungslicht und dem von der Lichtquelle (3) abgestrahlten Licht zusammensetzende Gesamthelligkeit verwendet wird,
bei dem der von dem/den Photovoltaik-Element /en
(5a, 5b) ermittelte Istwert der Gesamthelligkeit mit einem Sollwert verglichen und eine Regeldifferenz ermittelt wird, und
bei dem die Regeldifferenz in einem Regelkreis als Stellwert für die Einstellung eines Dimmwertes für die Lichtquelle (3) verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine erste und eine zweite Lichtquelle (3) in einem „master/slave^-Verhältnis betrieben werden, derart, dass die für die zweite Lichtquelle (3) erzeugte Zusatzenergie zumindest teilweise aus dem Licht der ersten Lichtquelle (3) generiert wird,
bei dem die erste Lichtquelle (3) auch im inaktiven Zustand - unter Inkaufnahme von Standby-Verlusten zwecks Aufnahme von Anlaufenergie mit ihrer externen Energiequelle (Netz) verbunden ist, und
bei dem die zweite Lichtquelle (3) im inaktiven Zustand vollständig von ihrer externen Energiequelle (Netz) getrennt wird.
11. Beleuchtungsanordnung mit:
- mindestens einer Lichtquelle (3),
- einem Betriebsgerät (2) für die mindestens eine Lichtquelle (3) , welches mit einer externen Energiequelle, z. B. dem Netz, verbindbar ist und die mindestens eine Lichtquelle (3) mit Betriebsenergie versorgt,
- Mitteln (10, IIa, IIb) zum Erzeugen und Speichern einer Niedervolt-Versorgungsspannung für wenigstens einen aktiven, d.h. spannungsversorgten Halbleiter-IC (8) des Betriebsgerätes, und
- Mitteln (5a, 5b) zum photovoltaischen Umwandeln des von der Lichtquelle (3) oder einer benachbarten Lichtquelle (3) direkt oder indirekt abgestrahlten Lichtes und/oder des Umgebungslichtes in elektrische Zusatzenergie,
wobei die Zusatzenergie den Mitteln (10) zum Erzeugen und Bereitstellen einer Niedervolt-Versorgungsspannung zugeführt ist.
12. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 11, mit Mitteln zum Aktivieren bzw. Deaktivieren des Betriebsgerätes (2), und
mit Schaltermitteln (7) zum Verbinden bzw. Trennen des Betriebsgerätes (2) mit bzw. von der externen Energiequelle (Netz) ,
wobei die Verbindungs- bzw. Trennmittel (7) von dem Halbleiter-IC (8) des Betriebsgerätes (2) steuerbar sind, und zwar so, dass das Betriebsgerät (2) im Falle einer Deaktivierung auch von der externen Energiequelle (Netz) getrennt wird, und ferner so, dass das
Betriebsgerät (2} im Falle einer Aktivierung auch mit der externen Energiequelle (Netz) verbunden wird, sofern für den Halbleiter-IC (8) des Betriebsgerätes (2) elektrische Zusatzenergie zur Verfügung steht, und
wobei die Verbindung zwischen dem Betriebsgerät und der externen Energiequelle (Netz) dauerhaft aufrecht erhalten wird, sofern für den Halbleiter-IC (8) des Betriebsgerätes (2) nicht ständig Zusatzenergie zur Verfügung steht.
13. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Mittel (IIa, IIb) zum Speichern einer Niedervolt-Versorgungsspannung von einem Kondensator gebildet sind.
14. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
wobei die Mittel zur photovoltaischen Energieumwandlung von mindestens einem Photovoltaik-Element (5a, 5b) gebildet sind.
15. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Lichtquelle (3) von einem Reflektor (4a, 4b) umgeben ist, und
wobei das mindestens eine Photovoltaik-Element (5a, 5b) außen auf dem Reflektor (4a, 4b) angeordnet ist.
16. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
wobei die Lichtquelle (3) von einer Gasentladungslampe, von einer LED oder einer Kombination von mehreren verschiedenfarbigen LEDs gebildet ist.
17. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
wobei für mehrere Lichtquellen (3) ein gemeinsamer Energiespeicher (IIa, IIb) vorgesehen ist.
18. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
wobei das mindestens eine photovoltaische Element (5a, 5b) auch als Umgebungslicht-Sensor oder Bewegungsmelder oder verwendet werden.
19. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
wobei die durch Dimmen veränderbare Helligkeit der Lichtquelle (3) von dem mindestens einen Photovoltaik- Element (5a, 5b) in Abhängigkeit vom Umgebungslicht gesteuert wird.
20. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 wobei das mindestens eine Photovoltaik-Element (5a, 5b) auch als Istwertsensor für die sich aus dem Umgebungslicht und dem von der Lichtquelle (3) abgestrahlten Licht zusammensetzende Gesamthelligkeit verwendet wird,
wobei der von dem mindestens einen Photovoltaik-Element (5a, 5b) ermittelte Istwert der Gesamthelligkeit mit einem Sollwert verglichen und eine Regeldifferenz ermittelt wird, und
wobei die Regeldifferenz in einem Regelkreis als Stellwert für die Einstellung eines Dimmwertes für die Lichtquelle (3) verwendet wird.
21. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 19,
wobei mindestens eine erste und eine zweite Lichtquelle (3) in einem „master/slave^-Verhältnis betrieben werden, derart, dass die für die zweite Lichtquelle (3) erzeugte Zusatzenergie zumindest teilweise aus dem Licht der ersten Lichtquelle (3) generiert wird,
wobei die erste Lichtquelle (3} auch im inaktiven Zustand unter Inkaufnahme von Standby-Verlusten - zwecks Aufnahme von Anlaufenergie mit ihrer externen Energiequelle (Netz) verbunden ist, und
wobei die zweite Lichtquelle (3) im inaktiven Zustand vollständig von ihrer externen Energiequelle (Netz) getrennt wird.
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