EP4611190A1 - Halteadapter mit berührungsschalter für dc-stromschiene - Google Patents

Halteadapter mit berührungsschalter für dc-stromschiene

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Publication number
EP4611190A1
EP4611190A1 EP24184522.1A EP24184522A EP4611190A1 EP 4611190 A1 EP4611190 A1 EP 4611190A1 EP 24184522 A EP24184522 A EP 24184522A EP 4611190 A1 EP4611190 A1 EP 4611190A1
Authority
EP
European Patent Office
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holding adapter
busbar
contact
contacts
adapter
Prior art date
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Pending
Application number
EP24184522.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mario PÖHS
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Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Priority to PCT/EP2025/052857 priority Critical patent/WO2025180779A1/de
Publication of EP4611190A1 publication Critical patent/EP4611190A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/005—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure requiring successive relative motions to complete the coupling, e.g. bayonet type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7036—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part the switch being in series with coupling part, e.g. dead coupling, explosion proof coupling
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/14—Rails or bus-bars constructed so that the counterparts can be connected thereto at any point along their length
    • H01R25/142—Their counterparts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V15/00—Protecting lighting devices from damage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/34—Supporting elements displaceable along a guiding element
    • F21V21/35—Supporting elements displaceable along a guiding element with direct electrical contact between the supporting element and electric conductors running along the guiding element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V25/00—Safety devices structurally associated with lighting devices
    • F21V25/02—Safety devices structurally associated with lighting devices coming into action when lighting device is disturbed, dismounted, or broken
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/16—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. for a door switch, a limit switch, a floor-levelling switch of a lift

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of lighting technology, and more specifically to so-called power tracks.
  • Such power tracks are known with AC power, for example, in the form of the "TECTON” product from Zumtobel.
  • Such power rails are metallic profiles that are typically mounted on the ceiling. They are connected to a power supply, which in the current state of the art is an AC supply.
  • An adapter is then selectively mechanically and electrically engaged into these busbars, which is thus mechanically and electrically connected (with several connecting contacts for each phase to be supplied) to the busbar and, with regard to the electrical connection, to exposed conductors in the busbar.
  • a luminaire is then connected to the adapter, which mechanically attaches it to the track (i.e., suspended in the case of ceiling mounting) and also receives its electrical power via the adapter.
  • the luminaire contains an operating device (converter), which, in the current state of the art, is supplied with AC voltage via the adapter and provides the appropriate electrical power for the luminaire's corresponding light sources, for example, one or more LEDs.
  • the invention retains the principle of this busbar.
  • the conductors in the busbar can be positioned at least partially exposed in the side panels of the profile and/or in the base of the profile for contacting.
  • a holding adapter for detachable electrical connection with conductors in the busbar and mechanical holder in a DC busbar has connection contacts for rotary contacting of DC conductors of the DC busbar.
  • the invention also relates specifically to a holding adapter designed for DC supply.
  • the invention relates to reducing the risk of sparking or arcing.
  • a second aspect relates to a holding adapter with a plurality of contacts which are designed for detachable electrical connection with DC voltage-carrying conductors in a busbar, wherein the holding adapter has a touch switch which, by mechanical contact with the busbar, electrically connects at least one of the contacts internally in the holding adapter only when the contact has previously come into contact with the associated conductor during the connecting movement of the holding adapter.
  • the invention can be designed in the manner of a known TECTON busbar for DC operation.
  • the TECTON busbar is an innovative technology for power distribution in industrial applications, particularly in factories, warehouses, and other large facilities. Essentially, it is a system that enables the efficient and safe transmission of electrical energy from a power source to various consumers.
  • TECTON busbar A key advantage of the TECTON busbar is its flexibility. Because it runs along the ceiling or wall, it allows for easy and flexible placement of power connections at various points within the facility. This is particularly useful in environments where the layout of machines and equipment changes frequently.
  • the TECTON busbar offers a high level of safety. As the conductors run in a closed profile, they are protected from external influences such as dust, moisture or Protected against mechanical damage. This significantly reduces the risk of power outages and accidents.
  • This adapter can be rotated in the busbar in such a way that the electrical contacts can be brought into contact with conductors preferably in one or more of the side walls of the busbar 1. During this rotational movement, a mechanical fastening of the holding adapter in the busbar, as is generally known from the state of the art (see, for example, the TECTON products).
  • a touch switch (preferably on the side of the holding adapter, but basically also on the side of the busbar) is provided, which conductively connects at least one pole of the DC voltage internally in the holding adapter (or alternatively a conductor of the busbar) if previously in the course of the approach movement between the contacts of the holding adapter and the conductors of the busbar the contacts have already safely contacted the conductors.
  • the holding adapter After this contact between the contacts of the holding adapter and the conductors, the holding adapter is designed in such a way that it can be further mechanically rotated, whereby this further mechanical rotation triggers the activation of the touch switch, which can be a microswitch, for example.
  • the touch switch which can be a microswitch, for example.
  • a microswitch is an electrical switch comprising a movable metal lever or arm held in a specific position by a spring. When an external force is applied to the lever, the lever moves and triggers the switch.
  • the microswitch has two or more terminals that connect electrical wires to other components. When the switch is actuated, these terminals are either connected or disconnected, opening an electrical circuit.
  • the risk of arcing is prevented by electronically switching the DC power supply. This ensures that the contacts of the busbar tap are not live at the moment of mechanical contact or, conversely, at the moment of opening.
  • any glow discharge is resistively limited to such a low level that no thermal damage can occur.
  • IGBT insulated-gate bipolar transistor
  • Dielectric strength can, for example, be in the range of 800 to 1400, preferably 1200 volts.
  • the IGBT T1 switches at least one path, for example the negative path of the electrical load.
  • the microswitch is in Figure 1 and in Figure 2 each designated by the reference numeral 2.
  • the IGBT T1 is controlled by this microswitch 2.
  • the microswitch 2 is arranged in such a way that the electrical contacts of the holding adapter (reference numeral 1 in Figure 1 ) must already be in sufficient contact with the conductors of the busbar before the microswitch 2 closes by continuing the rotary movement and thus triggers the IGBT T1 to switch on.
  • the insulation strength of the microswitch 2 is sufficiently designed for the maximum supply voltage, which can be up to 1000 volts DC, for example. An insulation strength of up to 1500 volts AC is preferred, which corresponds to a DC insulation strength of over 2100 volts.
  • Zener diode ZD1 can be connected in reverse bias between the gate 3 and emitter 4 of the IGBT T1. This Zener diode ZD1 is designed to achieve a sufficiently high gate voltage while avoiding damaging voltage at the gate.
  • the voltage divider R1, R2 is already energized (due to the DC voltage). However, as long as the microswitch 2 is not yet closed (i.e., conductive), the voltage divider R1, R2 has a higher resistance due to the lack of electrical connection of the parallel resistor R3, which is connected in parallel to gate 3 and emitter 4 when the microswitch 2 is conductive. This further reduces the maximum possible current of a glow discharge. When the microswitch 2 is conductive, this resistor R3 is connected in parallel to the resistor R2, reducing the output voltage of the voltage divider R1, R2 to a level necessary for the gate 3 of the IGBT T1.
  • the voltage divider R1, R2 is designed such that a maximum switching voltage across microswitch 2 is not exceeded. After microswitch 2 is switched on, the IGBT T1, for example, switches on the negative path of the electrical load (typically an operating device/converter of a light), so that it is supplied with electrical DC voltage.
  • the electrical load typically an operating device/converter of a light
  • microswitch 2 opens first, while the contact between the contacts of holding adapter 1 and the conductors in the busbar is still maintained.
  • Resistor R3, connected in parallel to gate 3 and emitter 4 ensures rapid discharge of the gate capacitance and rapid blocking of IGBT T1. The current flow to the load thus collapses, and the maximum current through the mechanical contact is limited to a minimum. This current is determined by the supply voltage level and amplitude and the resistance of the series-connected resistors of the voltage divider R1, R2.
  • a freewheeling diode D1 is connected in parallel to the load.
  • the electronic circuit can be accommodated on a small circuit board.
  • FIG 4 shows an alternative design to the circuit of Figure 2 .
  • the circuit of Figure 2 The arrangement of the diodes is modified.
  • the freewheeling diode D1 in Figure 2 is now labeled D2' and has been repositioned.
  • Diode D2' serves to protect the IGBT when using IGBTs without their own protection diode, especially when powered by AC instead of DC. Otherwise, there is a risk of damage to the IGBT if the luminaire is (incorrectly) mounted on an AC rail instead of a DC rail.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Ein System weist auf:
- Eine DC-Spannungsversorgung mit einer Amplitude im Bereich von 200 V bis 1000 V,
- Eine ausgehend von der DC-Spannungsversorgung versorgte Stromschiene,
- Einen Halteadapter mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in der Stromschiene,
wobei der Halteadapter einen Berührungsschalter, der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist..
Ein Halteadapter ist vorgesehen mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in einer Stromschiene ,
wobei der Halteadapter einen Berührungsschalter, der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Beleuchtungstechnik, und genauer gesagt auf sogenannte Stromschienen. Derartige Stromschienen sind mit AC-Versorgung bekannt beispielsweise in Form des Produkts "TECTON" der Firma Zumtobel.
  • Derartige Stromschienen sind metallische Profile, die typischerweise an die Decke montiert werden. Sie sind verbunden mit einer Spannungsversorgung, die im Stand der Technik eine AC-Versorgung ist.
  • In diese Stromschienen wird dann selektiv mechanisch und elektrisch ein Adapter in Eingriff gebracht, der also mechanisch und elektrisch (mit mehreren Verbindungskontakten für jede zu versorgende Phase) mit der Stromschiene und hinsichtlich der elektrischen Verbindung mit exponierten Leitern in der Stromschiene in Verbindung gebracht wird.
  • Mit dem Adapter wird dann eine Leuchte verbunden, die somit mittels des Adapters mechanisch in der Stromschiene befestigt ist (bei Deckenmontage also hängende Befestigung) und mittels des Adapters auch elektrisch versorgt wird. In der Leuchte ist ein Betriebsgerät (Konverter) vorgesehen, der im Stand der Technik mittels des Adapters mit AC-Spannung versorgt wird und der die passende elektrische Versorgung für die entsprechenden Leuchtmittel der Leuchte, beispielsweise ein oder mehrere LEDs, bereitstellt.
  • Die Erfindung behält das Prinzip dieser Stromschiene bei. Die Leitern in der Stromschiene können dabei in den Seitenwangen des Profils und/oder im Grund des Profils zumindest teilweise freigelegt zur Kontaktierung bereitstehen.
  • Ein System weist auf:
    • eine DC-Spannungsversorgung mit einer Amplitude im Bereich von 200 V bis 1000 V,
    • eine ausgehend von der DC-Spannungsversorgung versorgte Stromschiene,
    • einen drehbaren Halteadapter zur lösbaren elektrischen Verbindung mit Leitern in der Stromschiene und mechanischen Halterung in der Stromschiene.
  • Ein Halteadapter zur lösbaren elektrischen Verbindung mit Leitern in der Stromschiene und mechanischen Halterung in einer DC-Stromschiene weist Anschlusskontakte zur Drehkontaktierung von DC-Leitern der DC-Stromschiene auf.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik bezieht sich die vorliegende Erfindung indessen auf eine mit DC-Spannung versorgte Stromschiene. Die Erfindung bezieht sich somit auch auf ein System, das aufweist:
    • eine DC-Spannungsversorgung beispielsweise mit einer DC-Amplitude von mehr als 220 Volt und weniger als 1 Kilovolt, was in der Leistungselektronik als "Niederspannung" bezeichnet wird;
    • einen spezifisch ausgestalteten Halteadapter zur Montage einer Leuchte in die Stromschiene und zur elektrischen Versorgung mittels des Adapters; sowie
    • eine Leuchte mit einem Konverter und zugeordneten Leuchtmitteln sowie einer Optik und Gehäuse.
  • Die Erfindung bezieht sich allerdings auch spezifisch auf einen für DC-Versorgung ausgebildeten Halteadapter.
  • Bei DC-Versorgung bestehen Problematiken, die bei einer AC-Versorgung nicht vorliegen. Diese Problematik ist beispielsweise die Gefahr einer Funkenstrecke oder Lichtbogenbildung, wenn die Kontakte bei Herstellung des Kontakts oder Lösen des Kontakts zwischen den Kontakten des Halteadapters und den Leitern der Stromschiene nahe der Leiter befinden, also weder vollständig von diesen beabstandet sind noch vollständig kontaktiert sind.
  • Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt darauf, die Gefahr der Funken- oder Lichtbogenbildung zu verringern.
  • Ein erster Aspekt bezieht sich auf ein System aufweisend:
    • Eine DC-Spannungsversorgung mit einer Amplitude im Bereich von 200 V bis 1000 V,
    • Eine ausgehend von der DC-Spannungsversorgung versorgte Stromschiene,
    • Einen Halteadapter mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in der Stromschiene,
      wobei der Halteadapter einen Berührungsschalter aufweist, der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist.
  • Ein zweiter Aspekt bezieht sich auf einen Halteadapter mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in einer Stromschiene, wobei der Halteadapter einen Berührungsschalter, der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist.
  • Weitere Details der Erfindung sollen nunmehr bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Die Erfindung kann in der Art einer bekannten TECTON-Stromschiene für DC-Betrieb ausgebildet sein. Die TECTON-Stromschiene ist eine innovative Technologie zur Energieverteilung in industriellen Anwendungen, insbesondere in Fabriken, Lagerhäusern und anderen großen Einrichtungen. Im Wesentlichen handelt es sich um ein System, das es ermöglicht, elektrische Energie effizient und sicher von einer Stromquelle zu verschiedenen Verbrauchern zu leiten.
  • Die Stromschiene besteht aus einem speziellen Profil, das entlang der Decke oder Wand installiert wird. In diesem Profil befinden sich Leiter, die die elektrische Energie transportieren. Die Schiene ist so konstruiert, dass sie modular ist, was bedeutet, dass sie je nach den spezifischen Anforderungen der Anlage angepasst und erweitert werden kann.
  • Ein wesentlicher Vorteil der TECTON-Stromschiene ist ihre Flexibilität. Da sie entlang der Decke oder Wand verläuft, ermöglicht sie eine einfache und flexible Platzierung von Stromanschlüssen an verschiedenen Stellen in der Anlage. Dies ist besonders nützlich in Umgebungen, in denen sich die Anordnung der Maschinen und Geräte häufig ändert.
  • Darüber hinaus bietet die TECTON-Stromschiene eine hohe Sicherheit. Da die Leiter in einem geschlossenen Profil verlaufen, sind sie vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit oder mechanischen Beschädigungen geschützt. Dies reduziert das Risiko von Stromausfällen und Unfällen erheblich.
  • Ein Adapter ist bspw. ein Zubehörteil, das in Verbindung mit der Stromschiene verwendet wird, um zusätzliche Funktionen oder Flexibilität zu bieten. Hier sind einige Merkmale und Funktionen, die typischerweise mit einem Adapter verbunden sind:
    • Anschlussmöglichkeiten: die Adapter werden oft verwendet, um herkömmliche elektrische Geräte oder Leuchten mit der Stromschiene zu verbinden. Sie verfügen über verschiedene Anschlussmöglichkeiten wie Steckdosen, Klemmen oder spezielle Verbindungselemente, die eine einfache und sichere Verbindung ermöglichen.
    • Modularität: Ähnlich wie die Stromschiene selbst sind auch die Adapter in der Regel modular aufgebaut. Dies bedeutet, dass sie je nach den Anforderungen der Anlage einfach hinzugefügt, entfernt oder verschoben werden können. Dadurch können Benutzer die Konfiguration ihres Stromschienensystems schnell anpassen, um Änderungen im Layout oder der Anordnung von Geräten und Maschinen zu berücksichtigen.
    • Funktionserweiterungen: die Adapter können zusätzliche Funktionen bieten, die über die reine Stromversorgung hinausgehen. Dies kann beispielsweise die Integration von Sensoren zur Überwachung von Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Bewegung sein. Auf diese Weise können Benutzer ihr Stromschienensystem mit intelligenten Funktionen ausstatten, um die Effizienz zu steigern oder Sicherheitsmaßnahmen zu verbessern.
    • Sicherheit und Kompatibilität: die Adapter werden so konstruiert, dass sie den Sicherheitsstandards entsprechen und eine zuverlässige und sichere Stromversorgung gewährleisten. Sie sind auch mit der Stromschiene kompatibel und können nahtlos in das Gesamtsystem integriert werden, ohne dass zusätzliche Anpassungen erforderlich sind.
  • Dieser Adapter kann also in der Stromschiene derart verdreht werden, dass die elektrischen Kontakte mit Leitern bevorzugt in einer oder mehreren der Seitenwangen der Stromschiene 1 in Kontakt gebracht werden können. Im Zuge dieser Drehbewegung wird auch gleichzeitig eine mechanische Befestigung des Halteadapters in der Stromschiene erzielt, wie es aus dem Stand der Technik (siehe beispielsweise die TECTON-Produkte) grundsätzlich bekannt ist.
  • Grundsätzlich ist die Idee der vorliegenden Erfindung, dass ein Berührungsschalter (vorzugsweise auf Seiten des Halteadapters, aber grundsätzlich auch auf Seite der Stromschiene) vorgesehen ist, der wenigstens einen Pol der DC Spannung intern in dem Halteadapter (oder alternativ eines Leiters der Stromschiene) leitend anbindet, wenn zuvor im Zuge der Annäherungsbewegung zwischen den Kontakten des Halteadapters und den Leitern der Stromschiene die Kontakte bereits sicher die Leiter kontaktiert haben.
  • Nach diesem Kontakt zwischen den Kontakten des Halteadapters und den Leitern ist der Halteadapter derart ausgelegt, dass er weiter mechanisch verdreht werden kann, wobei diese weitere mechanische Drehung eben die Aktivierung des Berührungsschalters, der beispielsweise ein Mikroschalter sein kann, auslöst.
  • Der Mikroschalter ist ein elektrischer Schalter, aufweisend einen beweglichen Metallhebel oder - arm, der von einer Feder in einer bestimmten Position gehalten wird. Wenn eine externe Kraft auf den Hebel ausgeübt wird. bewegt sich der Hebel und löst den Schalter aus.
  • Der Mikroschalter hat zwei oder mehr Anschlüsse, die elektrische Leitungen mit anderen Komponenten verbinden. Wenn der Schalter betätigt wird, werden diese Anschlüsse entweder verbunden oder getrennt, was einen elektrischen Stromkreis öffnet.
  • Die Verhinderung der Lichtbogengefahr geschieht also gemäß der Erfindung durch elektronisches Schalten der DC-Stromversorgung. Dadurch sind die Kontakte des Stromschienenabgriffs nicht stromführend im Moment des mechanischen Kontaktierens, bzw. umgekehrt des Öffnens.
  • Weiter wird der Strom einer etwaigen Glimmentladung resistiv auf ein derart niedriges Maß begrenzt, dass keine thermische Schädigung eintreten kann.
  • Als elektronischer Schalter kann beispielweise ein IGBT (insulated-gate bipolar transistor) oder ein anderer Transistor mit ausreichender Spannungsfestigkeit verwendet werden. Diese Spannungsfestigkeit kann beispielsweise im Bereich von 800 bis 1400, bevorzugt 1200 Volt liegen.
  • Vorzugsweise schaltet der Schalter nicht direkt die von der Stromschiene gelieferte DC-Spannung, sondern schaltet einen elektronischen Schalter, der die DC-Spannung schaltet.
    • Figur 1 zeigt eine aufgeschnittene Ansicht eines Halteadapters gemäss der Erfindung
    • Figuren 2 und 4 zeigen alternative Ausgestaltungen der internen Verschaltung deines solchen Halteadapters, und
    • Figur 3 zeigt einen derartigen Halteadapter und Weglassen von dessen Gehäuse zur besseren Darstellung des PCB, des Transistors und des Mikroschalters.
  • Der IGBT T1 schaltet wenigstens einen Pfad, beispielsweise den Minuspfad des elektrischen Verbrauchers.
  • Der Mikroschalter ist in Figur 1 und in Figur 2 jeweils mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Angesteuert wird der IGBT T1 durch diesen Mikroschalter 2. Der Mikroschalter 2 ist derart angeordnet, dass die elektrischen Kontakte des Halteadapters (Bezugszeichen 1 in Figur 1) bereits ausreichend in Kontakt mit den Leitern der Stromschiene haben, bevor der Mikroschalter 2 durch Weiterführung der Drehbewegung schließt und damit den IGBT T1 zum Durchschalten ansteuert.
  • Die typische Gate/Emitterspannung des IGBT T1 liegt im Bereich von 10 bis 30 Volt. Um diese Ansteuerspannung bereitzustellen, wird dem Mikroschalter 2 ein ohmscher Spannungsteiler R1, R2 (in Figur 2) vorgeschaltet, welche die DC Spannung (die beispielsweise im Bereich zwischen 400 und 100 Volt liegen kann) auf das niedrige Niveau der gewünschten Gate/Emitterspannung des IGBT T1 herunter zu teilen. Die dadurch wesentlich niedrigere durch den Mikroschalter 2 zu schaltende Spannung (im Vergleich zur Versorgungsspannung DC) kann der Mikroschalter 2 miniaturisiert werden. Dieser muss nunmehr in der Lage sein, Spannungen beispielsweise von maximal 30 Volt zu schalten. Die Isolationsfestigkeit des Mikroschalters 2 ist doch ausreichend für die maximale Versorgungsspannung ausgelegt, die beispielsweise bis zu 1000 Volt DC betragen kann. Bevorzugt ist eine Isolationsfestigkeit bis zu 1500 Volt AC, was einer DC Isolationsfestigkeit von über 2100 Volt entspricht.
  • Um das Gate 3 des IGBT T1 vor zu hoher Spannung zu schützen, kann eine Z-Diode ZD1 in Sperrrichtung zwischen Gate 3 und Emitter 4 des IGBT T1 geschaltet sein. Diese Z-Diode ZD1 ist so ausgelegt, dass eine ausreichend hohe Gatespannung erreicht wird, eine schädigende Spannung an dem Gate jedoch vermieden ist.
  • Sobald der elektrische Kontakt zwischen den Kontakten des Halteadapters 1 und den Leitern der Stromschiene hergestellt ist, ist der Spannungsteiler R1, R2 bereits unter Spannung (durch die DC Spannung DC). Solange indessen der Mikroschalter 2 noch nicht geschlossen (d.h. leitfähig) ist, ist der Spannungsteiler R1, R2 hochohmiger, aufgrund der noch nicht vorhandenen elektrischen Verbindung des parallelen Widerstands R3, welcher bei leitend geschaltetem Mikroschalter 2 parallel zu Gate 3 und Emitter 4 verschaltet ist. Damit wird der maximale mögliche Strom einer Glimmentladung weiter reduziert. Wenn der Mikroschalter 2 leitfähig geschaltet ist, wird dieser Widerstand R3 parallel zu dem Widerstand R2 geschaltet, wodurch sich die Ausgangsspannung des Spannungsteilers R1, R2 auf ein für das Gate 3 des IGBT T1 notwendiges Maß verringert.
  • Der Spannungsteiler R1, R2 ist derart ausgelegt, dass eine maximale Schaltspannung über den Mikroschalter 2 nicht überschritten wird. Nachdem der Mikroschalter 2 leitfähig geschaltet ist, schaltet der IGBT T1 beispielsweise den Minuspfad des elektrischen Verbrauchers (typischerweise ein Betriebsgerät/Konverter einer Leuchte) durch, sodass diese mit elektrischer DC Spannung versorgt ist.
  • Umgekehrt wird beim Dekontaktieren (Lösen) des Stromschienenabgriffs durch Drehen des Halteadapters zuerst der Mikroschalter 2 geöffnet, während die Kontaktierung zwischen den Kontakten des Halteadapters 1 und der Leitern in der Stromschiene noch besteht. Der Widerstand R3 parallel zum Gate 3 und dem Emitter 4 sorgt für eine schnelle Entladung der Gatekapazität und zum schnellen Sperren des IGBT T1. Der Stromfluss zum Verbraucher "Last" bricht somit zusammen und der maximale Strom über den mechanischen Kontakt wird auf ein Minimum begrenzt. Dieser Strom ist bestimmt durch die Versorgungsspannungshöhe und der Versorgungsspannungsamplitude und den Widerstandswert der in Reihe geschalteten Widerstände des Spannungsteilers R1, R2.
  • Erst nach dem Nichtleitend-Schalten des Mikroschalters 2 öffnet sich im Zuge der weiteren Drehbewegung die nunmehr stromlose mechanische Kontaktierung zwischen den Kontakten des Halteadapters 1 und den Leitern in der Stromschiene.
  • Als zusätzlicher Schutz der IGBTs T1 ist parallel zur Last eine Freilaufdiode D1 parallel verschaltet.
  • Die elektronische Schaltung kann durch ihre Kompaktheit auf einer kleinen Leiterplatte untergebracht werden.
  • Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu der Schaltung von Figur 2. Die Schaltung von Figur 2 ist dabei hinsichtlich der Anordnung der Dioden abgeändert. Die Freilaufdiode D1 in Figur 2 ist nun mit D2` bezeichnet und wurde hinsichtlich ihrer Position verschoben. Die Diode D2` dient dem Schutz des IGBT bei Verwendung von IGBTs ohne eigene Schutzdiode im Fall dass mit AC versorgt wird, anstatt DC. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der IGBT evtl. beschädigt werden, wenn die Leuchte (fälschlicherweise) in eine AC-Schiene statt eine DC-Schiene montiert würde.

Claims (8)

  1. Halteadapter (1) mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in einer Stromschiene,
    wobei der Halteadapter einen Berührungsschalter (2), der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter (1) elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters (1) in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist.
  2. Halteadapter nach Anspruch 1,
    wobei die Verbindungsbewegung eine Drehbewegung ist.
  3. Halteadapter nach Anspruch 2,
    der derart ausgelegt ist, dass im Zuge der der Drehbewegung zuerst der Kontakt stromlos den Leiter der Stromschiene kontaktiert, bevor durch eine Weiterführung der Drehbewegung der Berührungsschalter (2) aktiviert wird.
  4. Halteadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    aufweisend einen elektronischen Schalter (T1) mit einem Steuereingang (3), der ausgehend von dem Berührungsschalter (2) angesteuert ist.
  5. Halteadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Berührungsschalter ein Mikroschalter (2) ist.
  6. Halteadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der elektronische Schalter ein IGBT (T1) ist.
  7. System aufweisend:
    - eine DC-Spannungsversorgung mit einer Amplitude im Bereich von 200 V bis 1000 V,
    - eine ausgehend von der DC-Spannungsversorgung versorgte Stromschiene,
    - einen Halteadapter (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Kontakten, die ausgelegt sind zur lösbaren elektrischen Verbindung mit DC-Spannung führenden Leitern in der Stromschiene,
    wobei der Halteadapter (1) einen Berührungsschalter (2), der durch mechanischen Kontakt mit der Stromschiene wenigstens einen der Kontakte erst intern in dem Halteadapter elektrisch verbindet, wenn zuvor der Kontakt im Zuge der Verbindungsbewegung des Halteadapters (1) in Kontakt mit dem zugehörigen Leiter gelangt ist.
  8. System nach Anspruch 7,
    weiterhin aufweisend eine durch den Halteadapter (1) gehalterte und elektrisch versorgte Leuchte mit einem Betriebsgerät und durch das Betriebsgerät versorgte Leuchtmittel, vorzugsweise eine oder mehrere LEDs.
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