EP3589887B1 - Decken- oder wandleuchte mit integrierter elektrischer heizung, lüfter und steuerung - Google Patents

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EP3589887B1
EP3589887B1 EP18709990.8A EP18709990A EP3589887B1 EP 3589887 B1 EP3589887 B1 EP 3589887B1 EP 18709990 A EP18709990 A EP 18709990A EP 3589887 B1 EP3589887 B1 EP 3589887B1
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EP
European Patent Office
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ceiling
wall light
wall
lighting
fan
Prior art date
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EP18709990.8A
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EP3589887A1 (de
EP3589887C0 (de
Inventor
Simon HAAF
Stefan Grabert
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Liquidbeam GmbH
Original Assignee
Liquidbeam GmbH
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Publication date
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    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
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    • 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]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/02—Details or features not otherwise provided for combined with lighting fixtures

Definitions

  • Electric heaters are often used for short-term heating of smaller rooms in buildings.
  • An intelligent combination of light and electric heating offers many advantages.
  • LED lights are the current state of the art for lighting interior spaces
  • electric resistance heaters are the current state of the art for short-term heating of interior spaces.
  • a heating device that includes a controller, a user interface operatively connected to the controller, and a lighting system, the lighting system operatively connected to and controlled by the controller, the lighting system being configured to be external to the controller Heater lights along a length of the heater.
  • a controller operatively connected to the controller
  • a lighting system operatively connected to and controlled by the controller, the lighting system being configured to be external to the controller Heater lights along a length of the heater.
  • the DE 195 43 378 A1 discloses a method for controlling electrical consumers, in particular lighting devices, in which a control signal is evaluated and, depending on the control signal, an output signal is formed, with which an electrical consumer is variably supplied with electrical energy during a dimming time.
  • the control signal is formed by switching the power supply of a controller on and off at a defined time, and the control signal is evaluated by comparing the time course of switching the power supply of the controller on and off with a predetermined temporal pattern.
  • a consumer is then dimmed down over a period of time by switching off and then switching on the mains voltage again.
  • the DE 41 36 673 A1 discloses a circuit in which the lamps can now be switched separately using a light switch with which previously only one group of lamps could be switched on and off together.
  • the information as to which lamp or group of lamps should burn is transmitted serially on the existing switch lamp wire before the lamp(s) are switched on or lit.
  • certain modules are installed in the luminaire or in the ceiling rose.
  • the object of the invention is to build a device in the form of a ceiling or wall lamp, which provides a room in a building with lighting and also offers the possibility of heating the room in a building.
  • the user should be able to operate the ceiling or wall light as easily and intuitively as possible.
  • the user should be able to adapt the functions to their needs.
  • the installation should be as simple as possible. Functions for saving energy should also be integrated.
  • This ceiling or wall light with connection to a standard electrical circuit contains in a common housing at least one lighting element, at least one electrical heating element, at least one fan, and at least one programmable electronic control, by means of which the lighting element, the fan and the heater, together and / or separately from one another, can be controlled and/or regulated, wherein the ceiling or wall lamp can be influenced by repeatedly switching the lighting circuit on and off, or a time-varying sequence of at least two switching-on processes of the lighting circuit, with the selection of an operating mode by multiple actuation of a light switch of the lighting circuit or temporal variance in the operation of the light switch, which operating mode contains presets at least with regard to a lighting intensity, a heating function, including target temperature, a fan function, and a temporal or event-controlled variance or switching off of the lighting and fan heater functions.
  • ceiling or wall light is suitable for surface-mounting.
  • ceiling or wall light is suitable for flush-mounting.
  • the ceiling or wall lamp contains at least one temperature sensor.
  • the ceiling or wall lamp has at least one acoustic signal which signals information.
  • ceiling or wall lamp can be controlled and/or regulated by means of at least one light barrier.
  • ceiling or wall lamp can be controlled and/or regulated by means of at least one motion detector.
  • ceiling or wall lamp can be controlled and/or regulated by means of at least one microphone.
  • ceiling or wall light can be controlled and/or regulated using at least one clock.
  • the ceiling or wall lamp has suitable guide elements through which the air flow at the air outlet is directed in a preferred direction.
  • Another development of the ceiling or wall lamp according to the invention provides that the light color can be changed.
  • Another development of the ceiling or wall light according to the invention provides that the color temperature of the white light can be changed.
  • the ceiling or wall lamp changes its own state by means of a program depending on at least one external input variable in such a way that at least one of the controllable functions can be changed.
  • the device has at least one microcontroller.
  • the ceiling or wall lamp has at least one clocked processor.
  • the ceiling or wall lamp has at least one non-volatile memory.
  • ceiling or wall light enables configuration operation and/or the function of an internal clock, independently of the power network, by means of an internal battery and/or rechargeable battery.
  • ceiling or wall light Another development of the ceiling or wall light according to the invention provides that the ceiling or wall light can be configured by the user.
  • ceiling or wall lamp executes time-controlled program sequences.
  • the ceiling or wall light includes at least one function for saving energy.
  • the ceiling or wall lamp contains at least one electrical resistance heater.
  • ceiling or wall light switches the integrated electric heater using a semiconductor component.
  • the user adjusts the light intensity of the device according to his needs.
  • the current that flows through the lamp(s) is reduced by the control. This allows the light intensity to be adjusted to the size of the room, the current use of the room and personal preferences.
  • a variation of the heating levels is achieved by not operating the heater continuously. Instead, the control switches the heating on and off in short intervals that are imperceptible to the user.
  • the user specifies the average heating output.
  • the average heating output is preferably in the range between 0.3 - 3KW. This allows the average heating output of the device to be adjusted to the size of the room, the current type of use of the room and personal preferences.
  • the strength of the airflow is configured by the user in different levels. This allows the air flow to be adjusted to the size of the room, the current use of the room and personal preferences.
  • the target temperature to be achieved is set by the user. This allows you to adjust the target temperature for the current type of use of the room as well as personal preferences.
  • the programmable control in particular enables flexible pre-configuration by the user via changeable operating modes and precise control and/or regulation of all functions of the device.
  • a time-controlled or event-controlled shutdown or reduction of the heating and/or light saves energy and offers additional security.
  • the programmable controller includes at least one energy saving function that reduces or turns off the light and/or heating after a time specified by the user.
  • the heating can also be switched off if the target temperature has been reached at least once. This prevents the user from forgetting to switch off the heating or lights.
  • the intelligent electronic control is preferably implemented with a microprocessor and shows information using a display.
  • the integrated software (firmware) controls the light intensity, heating and fan depending on internal and external parameters.
  • Various algorithms are used to process the incoming information.
  • External parameters can be sensor values or control commands via an interface.
  • Interfaces are particularly useful if functions of the ceiling or wall light are operated from central locations (e.g. in hotels, youth hostels, dormitories, on ships).
  • Internal parameters can be a real-time clock, or the results of algorithms and functions implemented in the firmware.
  • actuation of the light switch is sufficient for control by the user.
  • a selection of the operating mode is possible by multiple actuation of the light switch or temporal variance in the actuation of the light switch. If the light switch is operated normally, the first operating mode is selected.
  • the light switch is switched off again and, for example, switched on again within a certain time. By repeating this process further, additional operating modes are selected.
  • the time between switching off the light switch for the first time and switching it on again can be used to select the operating mode.
  • Wired or wireless interfaces are used as further possible interfaces for control.
  • the programmable control provides a particularly simple and yet very convenient way of controlling the ceiling or wall light.
  • the materials for housing parts only have to meet the requirements for manufacturability, fire protection, corrosion resistance, electrical insulation, thermal conductivity and temperatures.
  • the diffuser must also meet the appropriate optical requirements.
  • the components are connected to each other, for example, by screwing, clipping, riveting, gluing, clamping, pressing, clinching, welding.
  • the ceiling or wall light according to the invention eliminates the need to operate two separate devices.
  • the intelligent control enables precise regulation of the electric heating and thus precise achievement of the desired target temperature.
  • the intelligent control allows the light intensity to be precisely adjusted to the size of the room and the preferences of the user.
  • the intelligent control allows the average heating output to be precisely adjusted to the size of the room and the preferences of the user.
  • the intelligent control allows the airflow to be precisely adjusted to the size of the room and the preferences of the users.
  • the intelligent control allows the hysteresis of the heating function to be precisely adjusted to the size of the room.
  • the function can be adapted to the user's wishes.
  • the functions can be adapted to the rooms and the preferences of the users.
  • a time- or event-controlled shutdown or reduction of the heating and/or light saves energy and offers additional security.
  • the firm installation prevents theft.
  • Mounting on the ceiling or wall is particularly space-saving and safe.
  • the ceiling or wall light according to the invention allows easy installation because an existing circuit can be used.
  • Operation via the light switch is very comfortable and simple and can be used to select various presets by changing the binary status of the button within time-limited switching sequences.
  • connection to additional interfaces allows multiple ceiling or wall lights to be conveniently controlled from a central point.
  • Figure 1 shows the ceiling or wall light in its entirety, as it would later be mounted on a ceiling, for example.
  • FIG. 2 shows a simplified sectional view through the ceiling or wall light.
  • the air flow (13) is controlled with the help of the mounting shell (1) and the housing parts (6, 10, 12), from the air inlet (14), via the heater (4) and the fan (5), to the air outlet (15) led.
  • FIG 3 shows the ceiling or wall light in the state of assembly or maintenance.
  • the mounting shell (1) is used to mount the ceiling or wall light, for example on the ceiling.
  • the screw connection for the electronic connection is stored in the mounting shell and the two safety cables (2) are attached to the mounting shell (1).
  • the two safety ropes (2) enable convenient and safe handling when installing or maintaining the ceiling or wall light.
  • FIG. 3 Visible are the housing part A (6), with the protruding parts of the aluminum sheet (8), as well as the intervention protection A (3), which also serves as a support for the heater and fan. You can also see the display with the buttons, which are mounted on the control board (7) of the ceiling or wall light.
  • the upper part of the housing, i.e. housing part A (6) and the mounting shell (1) are connected to one another via a form and/or friction lock, which can be opened or closed by the installer.
  • the in Figure 4 The fan (5) and the heater (4) shown ensure the heating and transport of the air.
  • the housing (1,6,10,11,12) is used to protect the electronics from interference, dirt, moisture and insects, as well as to attach the fan and heater.
  • the aluminum sheet (8) is used to mount the electronics (7,9) and the LEDs (16), as well as to cool the electronics (7,9) and the LEDs (16).
  • the diffuser (11) is part of the housing and is located approx. 20 mm away from the aluminum sheet (8). It helps to close the housing and ensures an even distribution of light.
  • the intervention protection A (3) and the intervention protection B (12) serve to protect against contact with the heater (4) and the fan (5). Both also direct the air flow (13).
  • the supply of the LEDs (16) and the control electronics (7) within the ceiling or wall light is guaranteed by a power supply unit (9).
  • the electronic control (7) is based on a microcontroller, which controls the heating function, ventilation, display and LEDs.
  • a human-machine interface is used, which in this exemplary embodiment is implemented by a display and three buttons (7).
  • the operating mode is selected by pressing the light switch once or multiple times.
  • the display is implemented by four so-called 7 segment displays, which display the current temperature, or the remaining time for the heating function, or other information, for example alternately, during operation.
  • a semiconductor relay is preferably used to switch the heater.
  • the ventilation (5) is implemented using a brushless DC motor with appropriate control.

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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

    Anwendungsgebiet
  • Zum kurzfristigen Beheizen kleinerer Räume von Gebäuden werden des Öfteren elektrische Heizungen verwendet. Eine intelligente Kombination aus Leuchte und elektrischer Heizung bietet viele Vorteile.
    • Stand der Technik
  • Zur Beleuchtung von Innenräumen sind LED Leuchten aktueller Stand der Technik, zum kurzfristigen Beheizen von Innenräumen sind elektrische Widerstandsheizungen aktueller Stand der Technik.
  • Kombinationen von Heizlüftern und Leuchten für die Unterputzmontage und ohne integrierte Steuerung beider Funktionen sind ebenfalls erhältlich.
  • Kombinationen von IR-Heizlampen und normalen Lampen, ohne LED Technologie, sowie ohne integrierte Steuerung beider Funktionen sind erhältlich.
  • Aus der US 2017/016612 A1 ist ein Heizgerät bekannt, das einen Controller, eine Benutzerschnittstelle, die operativ mit dem Controller verbunden ist, und ein Beleuchtungssystem umfasst, welches Beleuchtungssystem operativ mit dem Controller verbunden ist und von diesem gesteuert wird, wobei das Beleuchtungssystem so konfiguriert ist, dass es außerhalb des Heizgeräts entlang einer Länge des Heizgeräts leuchtet. So lässt sich eine indirekte Beleuchtung für einen Raum bereitstellen, in dem sich die Heizung befindet. Die Bedienung erfolgt über einen Standard-Lichtschalter und zusätzlich mittels einer Fernbedienung, z.B. ein Smartphone.
  • Die DE 195 43 378 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung elektrischer Verbraucher, insbesondere Beleuchtungseinrichtungen, bei dem ein Steuersignal ausgewertet und in Abhängigkeit von dem Steuersignal ein Ausgangssignal gebildet wird, mit dem ein elektrischer Verbraucher während einer Dimmzeit veränderlich mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Steuersignal wird durch zeitlich definiertes Ein- und Ausschalten der Energieversorgung einer Steuerung gebildet, und die Auswertung des Steuersignals erfolgt durch Vergleichen des zeitlichen Verlaufs des Ein- und Ausschaltens der Energieversorgung der Steuerung mit einem vorgegebenen zeitlichen Muster. Im Zusammenhang mit der Figur 2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Ausschalten und anschließendes Wiedereinschalten der Netzspannung erreicht wird, dass ein Verbraucher anschließend über einen Zeitraum abgedimmt wird.
  • Die DE 41 36 673 A1 offenbart eine Schaltung, um mit einem Lichtschalter, mit dem zuvor nur eine Lampengruppe gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden konnte, die Lampen jetzt getrennt geschaltet werden können. Die Information, welche Lampe oder Lampengruppe brennen soll, wird vor dem Einschalten bzw. Leuchten der Lampe(n) seriell auf dem vorhandenen Schalter-Lampendraht übertragen. Zu diesem Zweck werden in der Leuchte oder in der Deckenrosette bestimmte Module eingebaut.
    • Nachteile des Standes der Technik
  • Elektrische Heizungen werden nach dem Stand der Technik als separate Aufputz-Geräte für die Aufstellung oder zur Wand oder Deckenmontage angeboten. Daraus ergeben sich ein erhöhter Platzbedarf sowie die Notwendigkeit eines separaten Stromanschlusses. Die Bedienung von Licht und Heizung erfolgt separat und bietet keine integrierte Funktion, um Energie zu sparen. Zudem sind die meisten Thermostate sehr ungenau hinsichtlich der Abschalttemperatur.
  • Existierende Kombination aus elektrischen Heizungen und Licht gibt es lediglich als Unterputzgeräte, ohne LEDs als eingebaute Leuchtmittel oder ohne Ventilator zur Luftumwälzung, sowie ohne gemeinsame Steuerung.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung in Form einer Decken- oder Wandleuchte zu bauen, welche einen Raum eines Gebäudes mit einer Beleuchtung ausstattet, sowie die Möglichkeit bietet, den Raum eines Gebäudes auch zu beheizen. Der Benutzer soll die Decken- oder Wandleuchte möglichst leicht und intuitiv bedienen können. Der Benutzer soll die Funktionen an seine Bedürfnisse anpassen können. Die Installation soll möglichst einfach sein. Zudem sollen Funktionen zum Einsparen von Energie integriert sein.
    • Lösung
  • Die Aufgabe wird durch eine Decken- oder Wandleuchte gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese Decken- oder Wandleuchte mit Anschluss an einen üblichen Stromkreis beinhaltet in einem gemeinsamen Gehäuse mindestens ein Leuchtelement, mindestens ein elektrisches Heizelement, mindestens ein Lüfter, sowie mindestens eine programmierbare elektronische Steuerung, mittels der das Leuchtelement, der Lüfter und die Heizung, zusammen und/oder getrennt voneinander, steuerbar und/oder regelbar sind, wobei die Decken- oder Wandleuchte durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Lichtstromkreises, oder eine zeitlich variierende Sequenz aus mindestens zwei Einschaltvorgängen des Lichtstromkreises, beeinflussbar ist, wobei die Auswahl eines Betriebsmodus durch Mehrfachbetätigung eines Lichtschalters des Lichtstromkreises oder zeitliche Varianz in der Betätigung des Lichtschalters erfolgt, welcher Betriebsmodus Voreinstellungen zumindest bezüglich einer Beleuchtungsintensität, einer Heizfunktion, inklusive Zieltemperatur, einer Lüfterfunktion, und einer zeitlichen oder ereignisgesteuerten Varianz oder Abschaltung der Beleuchtungs- und Heizlüfter-Funktionen enthält. Auf diese Weise ist die Decken- oder Wandleuchte besonders einfach und bequem zu bedienen. Hierfür werden, abgesehen von dem sowieso vorhandenen bzw. zu betätigenden Schalter des Lichtstromkreises, keine weiteren Bedienelemente benötigt.
  • Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte für die Aufputz-Montage geeignet ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte für die Unterputz-Montage geeignet ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens einen Temperatursensor beinhaltet.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens ein akustisches Signal verfügt, welches Informationen signalisiert.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mittels mindestens einer Lichtschranke steuerbar und/ oder regelbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mittels mindestens eines Bewegungsmelders steuerbar und/ oder regelbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mittels mindestens eines Mikrophons steuerbar und/ oder regelbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mittels mindestens einer Uhr steuerbar und/ oder regelbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte über geeignete Leitelemente verfügt, durch welche der Luftstrom am Luftaustritt in eine bevorzugte Richtung gelenkt wird.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Lichtfarbe veränderbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Farbtemperatur des weißen Lichts veränderbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte den eigenen Zustand mittels eines Programmes in Abhängigkeit von mindestens einer externen Eingangsgröße insofern ändert, dass mindestens eine der steuerbaren Funktionen veränderbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Vorrichtung mindestens einen Microcontroller aufweist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens einen getakteten Prozessor aufweist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens einen nichtflüchtigen Speicher aufweist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte durch eine interne Batterie und/oder Akku den Konfigurationsbetrieb und/oder die Funktion einer internen Uhr, unabhängig vom Stromnetz ermöglicht.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte durch den Benutzer konfigurierbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte zeitlich gesteuerte Programmabläufe ausführt.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens eine Funktion zur Einsparung von Energie beinhaltet.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens eine elektrische Widerstandsheizung beinhaltet.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Decken- oder Wandleuchte sieht vor, dass die Decken- oder Wandleuchte die integrierte elektrische Heizung mittels eines Halbleiterbauelements schaltet.
  • Nachfolgend sind noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben:
    Bei der Konfiguration der Decken- oder Wandleuchte passt der Benutzer die Lichtstärke der Vorrichtung entsprechende seinen Bedürfnissen an. Der Strom der durch das oder die Leuchtmittel fließt wird durch die Steuerung reduziert. Damit lässt sich die Lichtstärke an die Größe des Raumes, die aktuelle Nutzungsart des Raumes, sowie persönliche Vorlieben anpassen.
  • Eine Variation der Heizstufen wird dadurch erreicht, dass die Heizung nicht kontinuierlich betrieben wird. Anstatt dessen schaltet die Steuerung die Heizung in kurzen, für den Anwender nicht wahrnehmbaren, Intervallen ein und aus. Die mittlere Heizleistung gibt der Benutzer vor. Die mittlere Heizleistung liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,3 - 3KW. Damit lässt sich die mittlere Heizleistung der Vorrichtung an die Größe des Raumes, die aktuelle Nutzungsart des Raumes, sowie persönliche Vorlieben anpassen.
  • Die Stärke des Luftstroms wird durch den Benutzer in verschiedenen Stufen konfiguriert. Damit lässt sich der Luftstrom an die Größe des Raumes, die aktuelle Nutzungsart des Raumes, sowie persönliche Vorlieben anpassen.
  • Die zu erreichende Zieltemperatur wird durch den Benutzer eingestellt. Damit lässt sich der Zieltemperatur für die aktuelle Nutzungsart des Raumes, sowie persönliche Vorlieben anpassen.
    • Programmierbare Steuerung:
  • Die programmierbare Steuerung ermöglicht insbesondere eine flexible Vorkonfiguration durch den Benutzer über veränderbare Betriebsmodi und eine präzise Steuerung und/oder Regelung aller Funktionen der Vorrichtung.
  • Eine zeitlich gesteuerte, oder ereignisgesteuerte Abschaltung oder Reduktion der Heizung und/oder des Lichts spart Energie und bietet zusätzliche Sicherheit. Die programmierbare Steuerung enthält mindestens eine Funktion zum Einsparen von Energie, welche das Licht und/oder die Heizung nach einer, vom Benutzer vorgegebenen Zeit, reduzieren oder abschalten. Alternativ kann die Heizung auch abgeschaltet werden, wenn die Zieltemperatur mindestens einmal erreicht wurde. Dadurch wird verhindert, dass das Abschalten der Heizung oder des Lichts, durch den Benutzer vergessen werden.
  • Die intelligente elektronische Steuerung ist bevorzugt mit einem Mikroprozessor realisiert und zeigt Informationen mit Hilfe eines Displays an. Die integrierte Software (Firmware) steuert die Lichtstärke, Heizung und den Lüfter in Abhängigkeit von internen und externen Parametern. Dafür kommen verschiedene Algorithmen zum Einsatz, welche die eingehenden Informationen verarbeiten.
    • Eingangsgrößen der Programmierbaren Steuerung:
  • Externe Parameter können Sensorwerte sein, oder auch Steuerungsbefehle über eine Schnittstelle.
  • Als Sensoren in Frage kommen z.B.:
    • Temperatur(en)
    • Luftfeuchte
    • Anwesenheit (PIR, Lichtschranke, Mikrofon)
    • Beleuchtung
    • Endschalter (Ruhestromkreise) zur Überwachung der Türen + Fenster
    • Taster zur Eingabe von Benutzerbefehlen
    • Spannungsmessung zur Erkennung ob der Primärstromkreis noch mit der Netzspannung verbunden ist (z.B. für die Mehrfachbetätigung des Stromschalters zur Auswahl eines Betriebsmodus)
  • Als Schnittstellen in Frage kommen z.B.:
    • Drahtgebundene Schnittstellen, wie z.B. Ethernet
    • Drahtlose Schnittstellen, wie z.B. ZigBee, Infrarot, Bluetooth, WLAN
  • Schnittstellen sind insbesondere dann sinnvoll, wenn Funktionen der Decken- oder Wandleuchte durch zentrale Stellen bedient werden (z.B. in Hotels, Jugendherbergen, Wohnheimen, auf Schiffen).
  • Interne Parameter können eine Echtzeituhr sein, oder die Ergebnisse von in der Firmware implementierten Algorithmen und Funktionen.
  • Als interner Parameter in Frage kommt z.B.:
    • Eine Parametervorgabe durch den Benutzer wie z.B., die Dauer der Heiz- und Lüfterfunktion, die Zieltemperatur der Heizfunktion, die Lichtstärke, welche im nichtflüchtigen Speicher hinterlegt wurde, etc.
    • Eine Echtzeituhr, welche sich über Funk oder Ethernet synchronisiert
    • Fehleralgorithmus, welcher zur Abschaltung der Decken- oder Wandleuchte führt
    Betriebsmodi:
  • Die programmierbare elektronische Steuerung erlaubt dem Benutzer mehrere verschiedene Betriebsmodi anzupassen. Ein Betriebsmodus enthält Voreinstellungen bezüglich der Beleuchtungsintensität, der Heizfunktion, inklusive Zieltemperatur, der Lüfterfunktion, und der zeitlichen oder ereignisgesteuerten Varianz oder Abschaltung beider Funktionen, sowie weitere Parameter. Folgende Beispiele sind voreingestellte Parameter für einen Betriebsmodus:
    • Display an oder aus
    • Helligkeit des Displays
    • Anzeige des Betriebszustands auf dem Display
    • Anzeige von Sensorwerten auf dem Display
    • Umstellen von Einheiten auf dem Display (z.B. Temperatur in Grad Celsius oder Fahrenheit)
    • Lichtstärke nach dem Einschalten
    • Lichtstärke nach Ablauf einer bestimmten Zeit
    • Zeitschaltfunktion für Licht
    • Zieltemperatur nach dem Einschalten
    • Wert für die Hysterese der Heizfunktion
    • Zieltemperatur nach Ablauf einer bestimmten Zeit
    • Zeitschaltfunktion für Heizung
    • Farbtemperatur des Lichts (Mischung aus warmweißen und kaltweißen LEDs)
    • Farbe des Lichts (bei RGB LEDs)
  • Beispiel für einen typischen Betriebsmodus mit zeitlich gesteuertem Programmablauf:
    • Mit dem Lichtschalter wird der Betriebsmodus ausgewählt. Das Licht schaltet sich auf 50% der maximalen Helligkeit ein. Der Lüfter wird auf 30% der maximalen Stärke eingeschaltet. Die Heizung wird eingeschaltet. Dies geschieht innerhalb von wenigen Sekunden.
    • Nachdem die Zieltemperatur das erste Mal erreicht wurde, schaltet sich die Heizung ab, der Lüfter läuft einige Sekunden nach, bis sich das Heizmodul etwa auf die Umgebungstemperatur abgekühlt hat. Wird die Zieltemperatur abzüglich der Hysterese unterschritten, so schalten sich erst wieder der Lüfter, und anschließend die Heizung an.
    • Nach Ablauf der Zeit von 30 Minuten für die Heizfunktion wird diese dauerhaft durch die intelligente Steuerung abgeschaltet.
    • Nach Ablauf der Zeit von 60 Minuten für das Licht, wird die Lichtstärke dauerhaft auf 15% reduziert.
    • Der aktuelle Zustand für Heizung, Lüfter und Licht, bleibt bestehen, bis erneut ein Betriebsmodus ausgewählt wird.
  • Beispiel für einen typischen Betriebsmodus mit ereignisgesteuertem Programmablauf:
    • Mit dem Lichtschalter wird der Betriebsmodus ausgewählt. Das Licht schaltet sich auf 50% der maximalen Helligkeit ein. Der Lüfter wird auf 30% der maximalen Stärke eingeschaltet. Die Heizung wird eingeschaltet. Dies geschieht innerhalb von wenigen Sekunden.
    • Nachdem die Zieltemperatur das erste Mal erreicht wurde, schaltet sich die Heizung ab, der Lüfter läuft einige Sekunden nach, bis sich das Heizmodul etwa auf die Umgebungstemperatur abgekühlt hat. Wird die Zieltemperatur abzüglich der Hysterese unterschritten, so schalten sich erst wieder der Lüfter, und anschließend die Heizung an.
    • Nachdem die Zieltemperatur das fünfte Mal erreicht wurde, schaltet sich die Heizung dauerhaft ab. Der Lüfter läuft einige Sekunden nach, bis sich das Heizmodul etwa auf die Umgebungstemperatur abgekühlt hat.
    • Der aktuelle Zustand für Heizung, Lüfter und Licht, bleibt bestehen, bis erneut ein Betriebsmodus ausgewählt wird.
    Steuerung der Decken- oder Wandleuchte durch den Benutzer:
  • Zur Steuerung durch den Benutzer reicht erfindungsgemäß im einfachsten Fall die Betätigung des Lichtschalters aus. Z.B ist eine Auswahl des Betriebsmodus durch die Mehrfachbetätigung des Lichtschalters oder zeitlicher Varianz in der Betätigung des Lichtschalters möglich. Wird der Lichtschalter normal betätigt, so wird der erste Betriebsmodus ausgewählt.
  • Zur Auswahl des nächsten Betriebsmodus wird der Lichtschalter erneut ausgeschaltet und z.B. innerhalb einer bestimmten Zeit wieder angeschaltet. Durch weiteres Wwiederholen dieses Vorgangs werden weitere Betriebsmodi ausgewählt.
  • Alternativ dazu kann auch die Zeit zwischen dem ersten Ausschalten und dem erneuten Einschalten des Lichtschalters zum Auswählen des Betriebsmodus genutzt werden.
  • Als weitere mögliche Schnittstellen zur Steuerung kommen kabelgebundene- oder drahtlose Schnittstellen zum Einsatz.
  • Durch die programmierbare Steuerung wird somit eine besonders einfache und dennoch sehr bequeme Art der Steuerung der Decken- oder Wandleuchte erreicht.
    • Stromversorgung:
  • Im einfachsten Fall wird nur der Stromanschluss für die Deckenleuchte benötigt. Mit mindestens einem weiteren Anschluss könnten Funktionen wie die Heizung und Lüftung oder Frostwächter zentral aktiviert werden. Damit könnte z.B. in Hotels im Sommer die Heizfunktion deaktiviert werden, oder im Winter ein Frostwächter aktiviert werden.
    • Werkstoffe:
  • Hinsichtlich der Werkstoffauswahl bestehen keine besonderen Anforderungen. Die Werkstoffe für Gehäuseteile müssen lediglich den Ansprüchen an Fertigbarkeit, Brandschutz, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolation, Wärmeleitfähigkeit und Temperaturen genügen. Der Diffusor muss zudem die geeigneten optischen Anforderungen erfüllen.
  • Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Die Bauteile sind miteinander zum Beispiel durch Schrauben, Klipsen, Nieten, Kleben, Klemmen, Verpressen, Durchsetzfügen, Schweißen, verbunden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Durch die erfindungsgemäße Decken- oder Wandleuchte entfällt die Notwendigkeit, zwei getrennte Geräte zu betreiben.
  • Die intelligente Steuerung ermöglicht eine präzise Regelung der elektrischen Heizung und damit ein genaues erreichen der gewünschten Zieltemperatur.
  • Die intelligente Steuerung ermöglicht eine präzise Anpassung der Lichtstärke an die Größe des Raumes und die Vorlieben der Nutzer.
  • Die intelligente Steuerung ermöglicht eine präzise Anpassung der mittleren Heizleistung an die Größe des Raumes und die Vorlieben der Nutzer.
  • Die intelligente Steuerung ermöglicht eine präzise Anpassung des Luftstroms an die Größe des Raumes und die Vorlieben der Nutzer.
  • Die intelligente Steuerung ermöglicht eine präzise Einstellung der Hysterese der Heizfunktion an die Größe des Raumes.
  • Über die Auswahl verschiedener Betriebsmodi, lässt sich die Funktion an die Wünsche der Nutzer anpassen.
  • Durch die Konfiguration der Betriebsmodi, lassen sich die Funktionen an die Räumlichkeiten und die Vorlieben der Nutzer anpassen.
  • Eine zeitlich, oder ereignis- gesteuerte Abschaltung oder Reduktion der Heizung und/oder des Lichts spart Energie und bietet zusätzliche Sicherheit.
  • Eine Nutzung der vorhandenen Unterputzleitungen ist möglich.
  • Die feste Montage verhindert Diebstahl.
  • Die Montage an der Decke oder Wand ist besonders platzsparend und sicher.
  • Ein Stolpern über am Boden liegende Kabel ist nicht möglich.
  • Ein Umkippen oder versehentliches Abdecken der Heizung, z.B. mit Kleidungsstücken oder Decken, ist nicht mehr möglich.
  • Die erfindungsgemäße Decken- oder Wandleuchte erlaubt eine einfache Montage, da ein vorhandener Stromkreis genutzt werden kann.
  • Die Bedienung über den Lichtschalter ist sehr komfortabel und einfach und kann durch binäre Zustandsänderung des Tasters innerhalb zeitlich begrenzter Schaltfolgen, zur Auswahl verschiedener Voreinstellungen genutzt werden.
  • Der optionale Anschluss an weitere Schnittstellen ermöglicht die komfortable Steuerung mehrerer Decken- oder Wandleuchten von einem zentralen Punkt aus.
    • Ausfü hru ngsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: Decken- oder Wandleuchte in ihrer Gesamtheit.
    • Figur 2: Vereinfachte Schnitt-Ansicht durch die Decken- oder Wandleuchte
    • Figur 3: Decken- oder Wandleuchte im Zustand der Montage oder Wartung
    • Figur 4: Vereinfachte Explosionsdarstellung der gesamten Decken- oder Wandleuchte
  • Figur 1 zeigt die Decken- oder Wandleuchte in ihrer Gesamtheit, wie diese zum Beispiel später an einer Decke montiert wäre.
  • Figur 2 zeigt eine vereinfachte Schnitt-Ansicht durch die Decken- oder Wandleuchte. Bei Betrieb des Lüfters wird der Luftstrom (13) mit Hilfe der Befestigungsschale (1) und der Gehäuseteile (6, 10, 12), vom Lufteinlass (14), über die Heizung (4) und den Lüfter (5), bis zum Luftauslass (15) geführt.
  • Diese Führung des Luftstroms (13) sorgt insbesondere dafür, dass die angesaugte Luft nicht direkt an der Montageoberfläche entlangstreicht und dort Verschmutzungen verursacht.
  • Figur 3 zeigt die Decken- oder Wandleuchte im Zustand der Montage oder Wartung. Die Befestigungsschale (1) dient zur Montage der Decken- oder Wandleuchte, z.B. an der Decke. Zudem wir die Verschraubung des elektronischen Anschlusses in der Befestigungsschale verstaut und die zwei Fangseile (2) an der Befestigungsschale (1) befestigt. Die zwei Fangseile (2) ermöglichen eine bequeme und sichere Handhabung bei der Montage oder Wartung der Decken- oder Wandleuchte.
  • Weiter in Figur 3 sichtbar, sind das Gehäuseteil A (6), mit den herausstehenden Teilen des Alublechs (8), sowie der Eingriffschutz A (3), welcher gleichzeitig als Träger für Heizung und Lüfter dient. Zu sehen ist auch das Display mit den Tastern, welche auf der Steuerungsplatine (7) der Decken- oder Wandleuchte montiert sind. Der obere Teil des Gehäuses, also Gehäuseteil A (6) und die Befestigungsschale (1) sind über eine Form und/oder kraftschlüssige Verriegelung miteinander verbunden, welche vom Installateur zu öffnen oder schließen ist.
  • Der in Figur 4 dargestellte Lüfter (5) und die Heizung (4) sorgen für die Erwärmung und den Transport der Luft. Das Gehäuse (1,6,10,11,12) dient zum Schutz der Elektronik vor Eingriff, Verschmutzung, Feuchtigkeit und Insekten, als auch zur Befestigung des Lüfters und der Heizung.
  • Das Aluminiumblech (8) dient zur Montage der Elektronik (7,9) und der LEDs (16), sowie zur Kühlung der Elektronik (7,9) und der LEDs (16).
  • Der Diffusor (11) ist Teil des Gehäuses und sitzt ca. 20 mm von dem Aluminiumblech (8) entfernt. Er trägt dazu bei, das Gehäuse zu schließen und sorgt für eine gleichmäßige Streuung des Lichts.
  • Der Eingriffschutz A (3) und der Eingriffschutz B (12), dienen der Sicherheit gegen Berührung der Heizung (4) und des Lüfters (5). Zudem lenken beide den Luftstrom (13).
  • Die Versorgung der LEDs (16) und der Steuerungselektronik (7) innerhalb der Decken- oder Wandleuchte wird durch ein Netzgerät (9) gewährleistet. Die Elektronische Steuerung (7) basiert auf einem Microcontroller, welcher die Steuerung der Heizfunktion, der Lüftung, des Displays, sowie der LEDs übernimmt.
  • Zur Konfiguration der verschiedenen Betriebsmodi, wird eine Mensch-Maschine-Schnittstelle verwendet, welche in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Display und drei Taster realisiert ist (7). Die Auswahl des Betriebsmodus erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über die einfache oder mehrfache Betätigung des Lichtschalters.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Display durch vier sogenannte 7 Segment-Anzeigen realisiert, welche im Betrieb die aktuelle Temperatur, oder die verbleibende Zeit für die Heizfunktion, oder andere Informationen, zum Beispiel auch im Wechsel anzeigen.
  • Zur Schaltung der Heizung wird bevorzugt ein Halbleiter-Relais verwendet. Die Lüftung (5) ist mit Hilfe eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit passender Ansteuerung realisiert.
    • Figuren:
    • Figur 1:
    Gesamtansicht der Decken- oder Wandleuchte
    Figur 2:
    Schnittansicht durch Decken- oder Wandleuchte
    Figur 3:
    Decken- oder Wandleuchte im Zustand der Montage
    Figur 4:
    Explosionsdarstellung
    Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Befestigungsschale
    2.
    Fangseil
    3.
    Eingriffschutz A
    4.
    Heizung
    5.
    Lüfter
    6.
    Gehäuseteil A
    7.
    Steuerung mit Display und Tastern
    8.
    Aluminiumblech
    9.
    Einbaunetzteil
    10.
    Gehäuseteil B
    11.
    Diffusor
    12.
    Eingriffschutz B
    13.
    Luftstrom
    14.
    Lufteinlass
    15.
    Luftauslass
    16.
    LED

Claims (14)

  1. Decken- oder Wandleuchte mit Anschluss an einen üblichen Stromkreis, welche Decken- oder Wandleuchte in einem gemeinsamen Gehäuse (1, 6, 10, 11) mindestens ein Leuchtelement (16), mindestens ein elektrisches Heizelement (4), mindestens ein Lüfter (5), sowie mindestens eine programmierbare elektronische Steuerung (7), mittels der das Leuchtelement (16), der Lüfter (5) und die Heizung (4), zusammen und/oder getrennt voneinander, steuerbar und/oder regelbar sind, beinhaltet,
    wobei
    die Decken- oder Wandleuchte durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Lichtstromkreises, oder eine zeitlich variierende Sequenz aus mindestens zwei Einschaltvorgängen des Lichtstromkreises, beeinflussbar ist, wobei die Auswahl eines Betriebsmodus durch Mehrfachbetätigung eines Lichtschalters des Lichtstromkreises oder zeitliche Varianz in der Betätigung des Lichtschalters erfolgt, welcher Betriebsmodus Voreinstellungen zumindest bezüglich einer Beleuchtungsintensität, einer Heizfunktion, inklusive Zieltemperatur, einer Lüfterfunktion, und einer zeitlichen oder ereignisgesteuerten Varianz oder Abschaltung der Beleuchtungs- und Heizlüfter-Funktionen enthält.
  2. Decken- oder Wandleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte als Leuchtmittel (16) über mindestens eine LED verfügt.
  3. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens eine optische Anzeige (7) verfügt, welche Informationen zur Anzeige bringt.
  4. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens eine Ansaugöffnung (14) verfügt, welche einen Mindestabstand von 1 mm zur Montageoberfläche aufweist um Verschmutzungen der Montageoberfläche zu vermeiden.
  5. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte mittels mindestens eines Hygrometers steuerbar und/ oder regelbar ist.
  6. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens einen zusätzlichen Stromanschluss verfügt der weitere Funktionalitäten, wie z.B. eine von der Beleuchtung unabhängige Heizfunktion, ermöglicht.
  7. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens einen zusätzlichen Stromanschluss verfügt, welcher ein Einschalten der Heizfunktion nur in Abhängigkeit eines zweiten Stromkreises erlaubt.
  8. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte den eigenen Zustand mittels eines Programmes in Abhängigkeit von mindestens einer internen Eingangsgröße insofern ändert, dass mindestens eine der steuerbaren Funktionen veränderbar ist.
  9. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte mindestens eine Firmware aufweist.
  10. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstärke in mindestens 5 Schritten verändert wird.
  11. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens eine Schnittstelle aufweist, wie z.B. WLAN, Bluetooth, Zigbee, Infrarot, Taster (7), Display (7).
  12. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens zwei verschiedene Betriebsmodi besitzt, welche durch den Benutzer auswählbar sind.
  13. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte ereignisgesteuerte Programmabläufe ausführt.
  14. Decken- oder Wandleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decken- oder Wandleuchte über mindestens einen Lüfter (5) verfügt, welcher mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor realisiert ist.
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