DE102008016788B4

DE102008016788B4 - Beleuchtungssystem und Verfahren zum Bereitstellen von sowohl normaler Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung

Info

Publication number: DE102008016788B4
Application number: DE102008016788.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Higley; Mark Terrence Mc Clear
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Cree Lighting USA LLC
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: US7690802B2; DE102008016788A1; US20080258628A1; JP2008270212A

Abstract

Beleuchtungssystem, das sowohl normale Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung bereitstellt und folgendes aufweist:
mehrere Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), welche jeweils eine Leuchtdioden-Anordnung aus in Spalten (505A bis 505F) angeordneten Leuchtdioden umfassen, die durch eine Wechselstromquelle mit Energie versorgt wird, und in einer normalen Betriebsart die normale Raumbeleuchtung bereitstellt;
eine Hilfsstromquelle zum Liefern von Strom aus der Hilfsstromquelle für mindestens mehrere der Leuchtdioden in den Leuchtdioden-Anordnungen zum Bereitstellen von der Hilfsnotbeleuchtung in einer Hilfsbetriebsart, wenn der Strom der Wechselstromquelle ausfällt; und
ein Steuerungssystem (800), wobei das Steuerungssystem (800) umfasst:
einen Steuerrelaisschalter (830), welcher elektrisch mit jeder Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500) verbunden ist;
Gleichstromversorgungen (810A bis 810F), eine für jede Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist;
ein Potentiometer (820), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Potentiometer (820) verbunden ist;
einen Router (840), der elektrisch mit dem Potentiometer (820) und elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist; und
ein Beleuchtungscomputersystem (850), welches drahtlos mit dem Router (840) kommuniziert, um den Steuerrelaisschalter (830) zum selektiven Versorgen einer oder mehrerer Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) so mit Energie, dass alle Spalten (505A bis 505F) in der normalen Betriebsart betrieben werden und eine oder mehrere aber weniger als jede der Spalten (505A bis 505F) in der Hilfsbetriebsart betrieben wird, und/oder das Potentiometer (820) zum gemeinsamen Variieren eines Helligkeitspegels der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), wobei die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Anordnung ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen auf dem Gebiet der Notbeleuchtung und insbesondere das Bereitstellen eines Beleuchtungssystems und eines Verfahrens zum Bereitstellen von sowohl normaler Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung.
Stand der Technik
LED-Beleuchtungssysteme werden als Ersatz für bestehende Beleuchtungssysteme immer weiter verbreitet. LEDs sind ein Beispiel für Festkörperbeleuchtung und sind herkömmlichen Beleuchtungslösungen, wie Glühlicht- und Leuchtstoffbeleuchtung, überlegen, da sie bei weitem weniger Energie verbrauchen, viel langlebiger sind, länger arbeiten, in Rot-Blau-Grün-Anordnungen kombiniert werden können, gesteuert werden können, um Licht mit so gut wie jeder Farbe zu liefern, und kein Blei oder Quecksilber enthalten. Da LEDs die typischen Leuchtstoff-Beleuchtungskörper ersetzen, die an vielen Arbeitsstätten oder auch anderswo angetroffen werden können, erkennt die vorliegende Erfindung, dass ein LED-Beleuchtungskörper gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um solche Beleuchtungskörper sowie die separaten Notbeleuchtungskörper, die in bestimmten Umgebungen häufig in Verbindung mit solchen Beleuchtungskörpern verwendet werden, zu ersetzen.
Ein weit verbreiteter Leuchtstoff-Beleuchtungskörper ist eine Leuchte 100 gemäß dem Stand der Technik, die in 1 veranschaulichend gezeigt ist. Der Beleuchtungskörper 100 kann in zweck-mäßiger Weise ein 2' mal 4' Metallgehäuse oder -fach 102 umfassen, das mehrere Leuchtstofflampen 104, 106 und 108 aufweist. Obgleich hier beispielhaft ein 2' mal 4' Leuchtstoff-Beleuchtungskörper erörtert wird, wird man erkennen, dass auch viele andere Größen von Leuchtstoff-Beleuchtungskörpern und verschiedene Glühlicht-Beleuchtungskörper weit verbreitet sind. Jede Leuchtstofflampe, wie die Lampe 108, ist in eine elektrische Fassung eingesetzt und befindet sich innerhalb einer reflektierenden Unterbaugruppe 110. Das Fach 102 weist typischerweise auch eine reflektierende Rückfläche, wie eine weiß bernalte Innenfläche und eine Kunststoffabdeckung auf, die in einer Drehtür (nicht gezeigt) befestigt ist, die aufschwenkt, um einen einfachen Zugang und ein einfaches Auswechseln der Lampen zu ermöglichen. Ein typisches Büro kann mehrere solche zum Bereitstellen von Raumbeleuchtung an der Decke jedes Raums befestigte Beleuchtungskörper aufweisen. Als Beispiel könnte ein ungefähr 12' × 20' Büro drei solche an seiner Decke befestigte Beleuchtungskör-per zum Bereitstellen von Umgebungsraumbeleuchtung aufweisen. Andere Einrichtungen werden eine große Vielzahl von bekannten Anordnungen von Beleuchtungs-körpern verwenden, die dem zu beleuchtenden Umfeld und der zu beleuchtenden Umgebung entsprechen.
In unserem Beispiel eines 12' × 20' Büros gemäß dem Stand der Technik zeigt 2 indes einen Abschnitt einer Schnittansicht einer Ecke eines solchen Raums 200, der eine Tür 202 und eine in der Decke befestigte Leuchte 204 aufweist. In dem Fall, in dem das Büro ein Innenbüro ohne Fenster ist oder in einer Vielzahl anderer Fälle, kann das Befestigen eines Notbeleuchtungskörpers 206, wie des Beleuchtungskörpers 206 von 2, über einer Ausgangstür, wie der Tür 202, erforderlich sein, derart, dass, wenn während eines Stromausfalls kein Strom mehr verfügbar ist, eine Batterie im Beleuchtungskörper 206 bewirkt, dass die Halogenlampen 207 und 208 leuchten, was den Insassen des Raums 200 ermöglicht, in Sicherheit die Tür 202 zu finden und den Raum zu verlassen. Halogenlampen weisen typischerweise Beleuchtungseigenschaften auf, die sich sehr von den Lichtquellen unterscheiden, die den Raum unter normalen Bedingungen beleuchten. Obgleich der Raum 200 als beispielhaft erörtert wird, wird man erkennen, dass die Tür 202 eine Ausgangstür am Ende eines langen Flurs, die Tür zum Verlassen eines Büros, die Tür eines großen Innenkonferenzraums, eine Sporthalle, eine Poststelle, oder ein anderer Arbeitsbereich oder dergleichen sein könnte. Auf ähnliche Weise könnte ein Hilfsbeleuchtungskörper entlang eines Innenflurs, in einem Untergeschoss oder anderswo zusätzlich zu in der Nähe einer Ausgangstür befestigt sein. Ungeachtet dessen geht die Hauptlichtquelle in einer Anordnung wie derjenigen, die in 2 gezeigt ist, aus und eine separate Hilfsnotreserve geht an. Eine solche Anordnung hat verschiedene Nachteile, die zum Beispiel die zusätzlichen Kosten eines separaten Hilfssystems, die Wartung eines solchen Systems und das schlechte ästhetische Erscheinungsbild einiger solcher Systeme beinhalten.
In der US 2004/0120152 A1 sind mit LEDs bestückte Lampenträger beschrieben. An den Lampenträgern ist ein Notlichtmodus ausgebildet, in welchem die LEDs nur Licht innerhalb eines eingeschränkten Bereichs des sichtbaren Spektrums aussenden.
Die US 2006/0146553 A1 beschreibt ein Leselicht mit einer Notlichtfunktion. Zum Ausführen der Notlichtfunktion können z. B. lediglich einige der LEDs des Leselichts zum Emittieren von Licht aktiviert werden, während die anderen LEDs des Leselichts deaktiviert werden. Als Alternative dazu kann das Leselicht die Notlichtfunktion jedoch auch ausführen, indem ein reduzierter Versorgungsstrom oder eine verringerte Versorgungsspannung an alle LEDs des Leselichts ausgegeben wird.
Zusätzlich ist in der WO 2006/030432 A1 eine Beleuchtungseinheit beschrieben, welche mit einem Bewegungsmelder oder einem optischen Sensor interagieren kann.
Die DE 196 11 161 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung zum programmgesteuerten Überwachen und/oder Steuern einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage. Die Schaltungsanordnung ist mit einer Zentralbatterieanlage und mit einem Bus-System ausgestattet.
Des Weiteren beschreibt die US 2006/0262545 A1 ein Lichtaussendemodul mit LEDs. Über ein Variieren der an die LEDs ausgegebenen Energieversorgung ist eine Intensität des mittels des Lichtaussendemoduls emittierten Lichts veränderbar.
Wie vorhergehend erörtert, ist es ein Ziel der Erfindung, ein LED-basiertes Notbeleuchtungssystem bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahrens zum Bereitstellen von sowohl normaler Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen herkömmlichen Beleuchtungskörper, der als Beleuchtungsquelle Leuchtstofflampen verwendet;
2 eine typische Notbeleuchtungsanordnung nach dem Stand der Technik, in dem Leuchtstoffleuchten einen Raum unter normalen Bedingungen beleuchten und ein separater zusätzlicher Notbeleuchtungskörper Licht bereitstellt, wenn der normale Strom ausfällt;
3 eine Draufsicht einer nicht-beanspruchten 1 Fuß × 1 Fuß großen LED-Lichteinheit mit integrierter Notbeleuchtung;
4 eine Ansicht der Beleuchtungseinheit gemäß 3 von unten;
5 eine Draufsicht einer nicht-beanspruchten 2 Fuß × 2 Fuß großen LED-Beleuchtungseinheit mit integrierter Notbeleuchtung;
6 eine Ansicht der Beleuchtungseinheit gemäß 5 von unten;
7 eine nicht-beanspruchte Hilfsbeleuchtungs-Treiberschaltung und eine nicht-beanspruchte Ladeschaltung, die zur Verwendung in Verbindung mit der Beleuchtungseinheit von 3 geeignet ist;
8 ein Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung für mehrere integrierte Beleuchtungssysteme, wie diejenigen der 3 bis 6;
9 ein Ablaufdiagramm eines Notbeleuchtungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
3A zeigt eine Draufsicht einer 1 Fuß × 1 Fuß großen Leuchtdioden-(LED)Beleuchtungseinheit 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die LED Beleuchtungseinheit 300 umfasst eine Unterlage 310 aus wärmeleitendem Material, wie Aluminium. Die Unterlage 310 ist, wie in 3 gezeigt, ein ebenes Aluminiumblech mit einer Dicke von ungefähr 1/16 Inch. Es sei erwähnt, dass andere Unterlagekonstruktionen zusätzliche Wärmeableitungseigenschaften bereitstellen können und als Unterlage 310 verwendet werden können. Zum Beispiel betreffen die US 2007/0247847 A1 und US 2007/0247851 A1 zusätzlichen Unterlagestrukturen und Einzelheiten von LED-Beleuchtungseinheiten. Man wird verstehen, dass andere wärmeleitfähige Materialien, wie Keramiken, Kunststoffe und dergleichen verwendet werden können. Aluminium wird gegenwärtig aufgrund seines häufigen Vorkommens und seiner relativ geringen Kosten bevorzugt.
Die LED-Beleuchtungseinheit 300 umfasst fünf Spalten von LEDs. Jede Spalte umfasst zwei gedruckte Leiterplatten (Printed Circuit Boards – PCB), wie PCB 320A und 320B. Auf jeder PCB sind fünf LEDs, wie die LED 301, befestigt und elektrisch in Reihe geschaltet. Jede LED kann in geeigneter Weise eine XLamp^TM 7090, die bei Cree, Inc. erhältlich ist, oder dergleichen sein. Jede PCB umfasst eine positive Spannungsklemme und eine negative Spannungsklemme (nicht gezeigt). Die negative Spannungsklemme der PCB 320A ist elektrisch mit der positiven Spannungsklemme der PCB 320B in Reihe geschaltet, derart, dass die LEDs, die eine Spalte definieren, elektrisch in Reihe geschaltet sind. Man sollte verstehen, dass, obgleich zwei PCBs zum Konstruieren einer Spalte von LEDs gezeigt werden, für eine bestimmte Spalte von LEDs auch eine einzige PCB mit zehn LEDs verwendet werden kann. Ferner können, obgleich hierin eine bestimmte Anzahl an LEDs bzw. bestimmte Anordnungen von LEDs beschrieben werden, unter Berücksichtigung der Beleuchtungsumgebung und der Entwicklung der LED-Quellen sich stark unterscheidende Anordnungen verwendet werden und wahrscheinlich in geeigneter Weise verwendet werden. In der Ausführungsform gemäß 3 und 4 sind die rechten zwei Spalten mit zehn LEDs durch einen Draht 330A elektrisch parallel geschaltet und die linken zwei Spalten sind durch einen Draht 330B parallel geschaltet. Die mittlere Spalte ist separat verdrahtet, wie später noch erörtert wird. Die Unterlage 310 ist vorzugsweise mit einem weißen Überzug eloxiert, um das von den LEDs emittierte Licht zu reflektieren.
Wie unten ausführlicher erörtert, arbeitet die Einheit 300 in einem Ausführungsbeispiel der LED-Beleuchtungseinheit 300 in einer ersten normalen Strombetriebsart, in der der Strom auf eine normale Weise durch die elektrischen Stromleitungen, wie die Gebäudeverkabelung, geliefert wird. In dieser Betriebsart werden alle 50 LEDs in den fünf Spalten beleuchtet, um normale Umgebungsbeleuchtung bereitzustellen. Wenn der normale Strom während eines Stromausfalls ausfällt, wird dieser Stromverlust ermittelt und die Einheit 300 arbeitet in einer zweiten Betriebsart, in der der Strom durch Batterien geliefert wird. In dieser Hilfsbatterie-Betriebsart wird nur eine Spalte von LEDs beleuchtet, um Notbeleuchtung bereitzustellen, damit die Insassen eines Gebäudes sich zum Beispiel in Sicherheit dem Ausgang nähern und das Gebäude verlassen können.
4 stellt eine Ansicht der Beleuchtungseinheit 300 von unten dar, wobei eine beispielhafte Anordnung von Bauteilen zum Liefern von Strom für die LEDs während der beiden Betriebsarten zu erkennen ist. In 4 verbinden die Wechselstromleitungen 302 und 304 die Lampenbaugruppe 300 mit einer Wechselstromquelle, wenn die Lampenbaugruppe 300 installiert ist. Zum Beispiel sind die Leitungen 302 und 304 mit der Wechselstromverkabelung eines Gebäudes verbunden, wenn die Baugruppe 300 in der Decke eines Büros im Gebäude befestigt ist. Bei normalem Betrieb fließt Strom durch die Leitungen 302 und 304 in eine gedruckte Steuerungsleiterplatte, die den Betrieb der Lampenbaugruppe 300 steuert. Die Ladung einer Reservebatterie 320, wie eine wartungsfrei verschlossene Shimatsu-Bleibatterie NP 3.2–6.6 V 3.2 Ah, wird durch eine Ladeschaltung beibehalten, wenn normaler Strom geliefert wird. Eine LED-Treiberschaltung 330, wie eine 4015 Boost Puck von Lux Drive^TM, einer Sparte von LED Dynamics, Inc., stellt den LEDs der Lampenbaugruppe 300 während des Batteriebetriebs den Strom bereit, wie unten in Verbindung mit 7 weiter erörtert. Die gedruckte Leiterplatte 310, die Reservebatterie 320 und die LED-Treiberschaltung 330 sind alle auf einer Befestigungskonsole 340 befestigt, die an einer unteren Fläche der Lampenbaugruppe 300 angebracht ist.
5 ist eine Draufsicht auf eine 2 Fuß × 2 Fuß große LED-Beleuchtungseinheit 500 veranschaulicht. Die LED-Beleuchtungseinheit 500 umfasst sechs Spalten 505A bis 505F von zwanzig LEDs. Die LEDs in einer bestimmten Spalte sind mit ihrem nächsten Nachbarn in der Spalte elektrisch in Reihe geschaltet. Wie unten ausführlicher erörtert, arbeitet die Einheit 500 in einem Ausführungsbeispiel der LED-Beleuchtungseinheit 500 in einer ersten normalen Betriebsart, in der Strom durch die elektrischen Wechselstromleitungen auf eine normale Weise geliefert wird. In dieser Betriebsart sind alle 120 LEDs in den sechs Spalten beleuchtet, um normale Umgebungsraumbeleuchtung bereitzustellen. Wenn der normale Strom ausfällt, wird dieser Stromverlust ermittelt und die Einheit 500 arbeitet in einer zweiten Betriebsart, in der der Strom durch die Batterien geliefert wird und alle LEDs bei einem verringerten Strom beleuchtet werden, um Licht für die im Gebäude befindlichen Personen bereitzustellen, damit diese den Bereich, der durch den Stromausfall betroffen ist, in Sicherheit verlassen können, Die Abschwächung der Leistungsabgabe der LEDs wird vorzugsweise durch die Verwendung von Pulsbreitenmodulation (Pulse Width Modulation – PWM) der an die LEDs gelieferten Energie erreicht.
6 zeigt eine Ansicht der LED-Beleuchtungseinheit 500 von unten. In 6 verbinden die Wechselstromleitungen 502 und 504 die Lampenbaugruppe 500 mit einer Wechselstromquelle, wenn die Lampenbaugruppe 500 installiert ist. Zum Beispiel sind die Leitungen 502 und 504 mit der Wechselstromverkabelung eines Gebäudes verbunden, wenn die Baugruppe 500 in der Decke eines Büros im Gebäude befestigt ist. Beim normalen Betrieb fließt Wechselstrom durch die Leitungen 502 und 504 in eine gedruckte Leiterplatte 510, die den Betrieb der Lampenbaugruppe 500 steuert. Die Ladung einer Reservebatterie 520, wie die vorhergehend erwähnte wartungsfrei verschlossene Shimatsu-Bleibatterie, wird beibehalten, wenn normaler Strom geliefert wird. Die LED-Treiberschaltung 530 wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und stellt diesen Strom den LEDs der Lampenbaugruppe 500 bereit. Wenn der Strom ausfällt, wird Batteriestrom an die Treiberschaltung und an die LEDs geliefert. Die gedruckte Leiterplatte 510, die Reservebatterie 520 und die Treiberschaltung 530 sind alle auf einer Befestigungskonsole 540 befestigt, die an einer unteren Fläche der Lampenbaugruppe 500 befestigt ist.
Es sei erwähnt, dass die Abmessungen, die die Größe der LED-Beleuchtungseinheiten definieren, die Materialien, die Anzahl von LEDs und dergleichen veranschaulichend und beispielhaft sind und dass andere Einheiten, wie diejenigen, die in den zwei vorhergehend durch Bezugnahme hierin aufgenommenen Anmeldungen gezeigt werden, oder Alternativen dazu wie gewünscht verwendet werden können, um zu einer bestimmten Beleuchtungsumgebung oder einem bestimmten Umfeld zu passen.
7 zeigt weitere Einzelheiten einer beispielhaften Steuerschaltung 700 für die Verwendung zusammen mit der Lampenbaugruppe 300 aus 3. In 7 sind die mit einem 110 V-Wechselstromeingang verbundenen Leitungen 702 und 704 gezeigt. Diese Leitungen sind auch mit einer Batterieladeschaltung 710 verbunden, die wiederum mit einer 6 V, 4,5 Amperestunden Bleibatterie 720 verbunden ist. Die Leitungen 702 und 704 sind auch mit drei LED-Treiberschaltungen 730, 740 und 750, wie HPD001, verbunden. Die drei LED-Schaltungen treiben die fünf Spalten mit je 10 LEDs an, wie in 7 gezeigt. Die Treiberschaltung 730 treibt zwei Spalten an. Die Treiberschaltung 750 treibt zwei Spalten an. Die Treiberschaltung 740 treibt eine Spalte an. Für den Batteriebetrieb wird der Batteriestrom der Batterie 720 durch den LED-Treiber 760 an die Treiberschaltung 740 geliefert, die eine einzige Spalte, wie die mittlere Spalte von 10 LEDs der Lampenbaugruppe 300 antreibt. Obgleich 7 eine beispielhafte Steuerschaltung zeigt, erkennt man, dass eine Vielzahl von alternativen Steuerungssystemen verwendet werden kann. Komplexere Steuerungssysteme, wie das prozessorbasierte System von 8, können ebenfalls verwendet werden. Für einige Anwendungen kann indes eine sehr einfache Steuerungsanordnung verwendet werden. Als Beispiel könnte ein Kondensator von zweckmäßiger Größe die Batterie ersetzen. Während des Betriebs mit normalem Strom würde der Kondensator die volle Ladung beibehalten. Wenn der durch die Leitung fließende Strom ausfallen würde, könnte eine einfache Schalteranordnung verwendet werden, um Strom vom Kondensator zum Betreiben der Beleuchtungsanordnung zu erhalten.
8 zeigt ein intelligentes Steuerungssystem 800 für sechs LED-Beleuchtungseinheiten, wie die Einheiten 300 oder 500, gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Steuerungssystem 800 kann auf zweckmäßige Weise verwendet werden, um selektiv Strom für eines oder mehrere von sechs LED-Beleuchtungseinheiten 810A, 810B, 810C, 810D, 810E und 810F bereitzustellen, und um die Helligkeit eines oder mehrerer der sechs LED-Beleuchtungseinheiten zu variieren. Während der Helligkeitseinstellung können wie dies erforderlich oder gewünscht wird, die aktivierten LED-Beleuchtungseinheiten gemeinsam eingestellt werden, um selektiv den gleichen Helligkeitspegel bereitzustellen, um bei Bedarf Hilfsbeleuchtung bereitzustellen oder selektiv unterschiedliche Pegel von Umgebungsbeleuchtung bereitzustellen.
Das Steuerungssystem 800 umfasst sechs Gleichstromversorgungen (DC) für jede von den bis zu sechs Lampenbaugruppen 810A bis 810F, ein Potentiometer 820 und einen Ethernet-Steuerrelaisschalter. Jede Stromversorgung liefert Strom für eine entsprechende LED-Beleuchtungseinheit 810A bis 810F, das zweckmäßig eine Beleuchtungseinheit 300 oder 500 oder eine Kombination solcher Einheiten sein kann. Der Einfachheit halber wird hier nur eine Stromversorgung für die Beleuchtungseinheit 810A ausführlich beschrieben, aber andere Stromversorgungen für die Beleuchtungseinheiten 810B bis 810F können in zweckmäßiger Weise ähnlich sein und ähnliche oder identische Ausstattungen verwenden. Alternativ können die Stromversorgungen für die Einheiten 810B bis 810F Ausstattungen verwenden, die sich von denjenigen der Einheit 810A oder voneinander unterscheiden, so lange sie in der Lage sind, mit dem Potentiometer 820 zu kommunizieren. Die Energieversorgungen für die Beleuchtungseinheiten 810A bis 810F können in geeigneter Weise eine Konstantstromversorgung mit der zweckmäßigen Wattleistung sein, wie das Modell PS1-150W-36, das durch PowerSupply1 hergestellt wird. Die Stromversorgungen weisen eine positive Gleichstrom-Ausgangsklemme auf, die elektrisch mit dem Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 und der mit Erde verbundenen negativen Gleichstrom-Ausgangsklemme verbunden ist. Die Stromversorgungen weisen auch einen analogen Steueranschluss, wie den analogen Steueranschluss 815 auf, der elektrisch mit dem Potentiometer 820 verbunden ist. Das Potentiometer 820 umfasst. vorzugsweise einen Ethernet-Steueranschluss und ist vorzugsweise mit einem drahtlosen Router 840 verbunden. Das Potentiometer 820 kann ein herkömmliches 1 Kiloohm, 1 Watt Potentiometer mit einer integrierten Ethernet-Verbindung umfassen. Der Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 umfasst sechs Ausgangsanschlüsse, wie den Ausgangsanschluss 825. Jeder Ausgangsanschluss ist elektrisch mit einer entsprechenden LED-Beleuchtungseinheit verbunden. Der Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 umfasst auch einen Ethernet-Steueranschluss 835, der vorzugsweise mit dem drahtlosen Router 840 verbunden ist. Der Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 kann in geeigneter Weise ein Smart Relay Controller mit sechs 10-Ampere-Relais sein, der durch 6 Bit Incorporated hergestellt wird. Ein Laptop 850 mit einem drahtlosen Adapter kommuniziert drahtlos mit dem drahtlosen Router 840, um sowohl den Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 zum selektiven Versorgen einer oder mehrerer LED-Beleuchtungseinheiten mit Energie oder das Potentiometer 820 zum gemeinsamen Variieren des Helligkeitspegels der LED-Beleuchtungseinheiten oder sowohl den Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 als auch das Potentiometer 820 zu steuern.
Die Stromversorgungen der Lampenbaugruppen 81 OA bis 81 OF empfangen einen Eingangswert der Wechselstrom-(AC)Stromquelle (nicht gezeigt). Die Wechselstromquelle kann 120 Volt (V) bei 20 Ampere (A) oder einen Bereich von 220 V bis 240 V bei 20 A bereitstellen. Der Eingangswechselstrom arbeitet zwischen 50 bis 60 Hertz (Hz). Mit Bezug auf die LED-Beleuchtungseinheiten 300 und 500 stimmt der Ausgangsstrom der Stromversorgungen der Lampenbaugruppen 810A bis 810F mit den Gleichstrom-Betriebsbedingungen dieser Baugruppen überein oder kann alternativ geschaffen sein, um Strom für bis zu sechs Spalten von 20 in Reihe geschalteten LEDs bereitzustellen, wobei jede Spalte elektrisch parallel geschaltet ist. Ein typischer Betriebsbereich für eine LED ist ein konstanter Strom von ungefähr 350 mA.
Beim Betrieb wird der Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 durch einen Laptop oder ein programmiertes intelligentes Beleuchtungscomputersystem 850 gesteuert, das in 8 dargestellt ist. Zusätzlich sind die Sensoren 812A bis F, wie optische Sensoren, Bewegungssensoren, Innensensoren oder dergleichen einer jeden Lichtbaugruppe 810A bis 810F zugeordnet. Das Potentiometer wird manuell oder durch das Computersystem 850 gesteuert, um wiederum die Ausgangsspannung der Stromversorgungen zu variieren, um simultan die Leistung der ihrer LED-Beleuchtungseinheiten 810A bis 810F zu variieren. Mittels Kombination von Relaissteuerung und Helligkeitssteuerung der LED-Beleuchtungseinheiten gestaltet sich das Einstellen einfach. Das Computersystem 850, das der Softwaresteuerung unterliegt, kann alternativ sowohl das Potentiometer 820 als auch den Ethernet-Steuerrelaisschalter 830 steuern, und zwar so, dass die LED-Beleuchtungseinheiten 810A bis 810F Strahlung emittieren, die an die abgetasteten Umgebungslichtbedingungen angepasst ist, wobei auch eine intelligente Notbeleuchtung bereitgestellt werden kann.
Beispielsweise können drei der sechs Beleuchtungseinheiten 810A bis 810C entlang eines Flurs ohne externe Lichtquelle verteilt sein. Die anderen drei Einheiten 81 OD bis 81 OF können dabei Licht für ein großes Eckbüro mit vielen Fenstern bereitstellen. Wenn an einem sonnigen Tag der Strom ausfällt, können die Sensoren 812A bis 812C, wenn sie als optische Sensoren ausgeführt sind, erkennen, dass der Flur dunkel geworden ist und können dann in Verbindung mit der Ermittlung des Stromausfalls verwenden, um die Einheiten 810A bis 810C auf die Batteriebetriebsart umzuschalten, um die Notausgangsbeleuchtung bereitzustellen. Umgekehrt können die Sensoren 812D bis 812F im Eckbüro erkennen, ob das Außenlicht ausreicht, sodass die Einheiten 801D bis 810F nicht eingeschaltet werden müssen, obwohl der Wechselstrom ausgefallen ist. Wenn der gleiche Stromausfall nachts eintritt, können auch die Einheiten 810D bis 810F eingeschaltet werden.
Als ein weiteres Beispiel kann ein Bewegungsdetektor verwendet werden, der eine menschliche Bewegung erkennen kann sowie Einheiten in der Nähe der Bewegung, die während eines vorbestimmten Zeitraums dazu veranlasst werden zu leuchten. Man erkennt, dass die Erfindung eine hochgradig flexible Lösung auf ein Problem mit Notbeleuchtungen ist.
9 veranschaulicht ein Verfahren 900 zum Bereitstellen von Nothilfsbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Schritt 902 wird ein Stromausfall durch eine LED-Einheit mit Notbeleuchtung ermittelt. In Schritt 904 wird die LED-Einheit von einer normalen Umgebungsbeleuchtungs-Betriebsart in eine batteriebetriebene Hilfsbeleuchtungs-Betriebsart umgeschaltet. In Schritt 906 stellt die LED-Einheit eine Hilfsbeleuchtung bereit, bis die Batterie leer ist oder bis der Strom wieder fließt. Zusätzlich zum Ermitteln des Stromausfalls kann eine weitere Vorbedingung zum Schalten der Betriebsarten in Schritt 904 die Ermittlung eines Abfalls des Lichtpegels unter einen vorbestimmten Wert sein.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Kontext verschiedener Gesichtspunkte gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen zu sehen ist, die spezifische Einzelheiten der Einheiten umfassen, so ist klar, dass die Erfindung zweckmäßig auch auf andere Umgebungen angewandt werden kann, die unterschiedliche Abmessungen der Einheiten und LED-Modulanordnungen umfassen, die mit den folgenden Ansprüchen im Einklang sind.

Claims

Beleuchtungssystem, das sowohl normale Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung bereitstellt und folgendes aufweist: mehrere Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), welche jeweils eine Leuchtdioden-Anordnung aus in Spalten (505A bis 505F) angeordneten Leuchtdioden umfassen, die durch eine Wechselstromquelle mit Energie versorgt wird, und in einer normalen Betriebsart die normale Raumbeleuchtung bereitstellt; eine Hilfsstromquelle zum Liefern von Strom aus der Hilfsstromquelle für mindestens mehrere der Leuchtdioden in den Leuchtdioden-Anordnungen zum Bereitstellen von der Hilfsnotbeleuchtung in einer Hilfsbetriebsart, wenn der Strom der Wechselstromquelle ausfällt; und ein Steuerungssystem (800), wobei das Steuerungssystem (800) umfasst: einen Steuerrelaisschalter (830), welcher elektrisch mit jeder Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500) verbunden ist; Gleichstromversorgungen (810A bis 810F), eine für jede Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist; ein Potentiometer (820), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Potentiometer (820) verbunden ist; einen Router (840), der elektrisch mit dem Potentiometer (820) und elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist; und ein Beleuchtungscomputersystem (850), welches drahtlos mit dem Router (840) kommuniziert, um den Steuerrelaisschalter (830) zum selektiven Versorgen einer oder mehrerer Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) so mit Energie, dass alle Spalten (505A bis 505F) in der normalen Betriebsart betrieben werden und eine oder mehrere aber weniger als jede der Spalten (505A bis 505F) in der Hilfsbetriebsart betrieben wird, und/oder das Potentiometer (820) zum gemeinsamen Variieren eines Helligkeitspegels der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), wobei die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Anordnung während der normalen Betriebsart bei einem vollen Strompegel und während der Hilfsbetriebsart bei einem reduzierten Strompegel arbeiten, anzusteuern.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei das Beleuchtungssystem einen Sensor zum Ermitteln eines Außenlichts in einer Nähe der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, wobei der Sensor ein Ausgangssignal erzeugt, das das ermittelte Außenlicht in der Nähe der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) anzeigt und das Ausgangssignal durch das Steuerungssystem (800) verwendet wird, um den Helligkeitspegel in der Hilfsbetriebsart einzustellen.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei das Beleuchtungssystem einen Bewegungsdetektor zum Ermitteln menschlicher Bewegung aufweist und wobei das Steuerungssystem (800) die Bereitstellung der Hilfsnotbeleuchtung nur für eine vorbestimmte Zeit nach einer Ermittlung der Bewegung veranlasst.
Verfahren zum Bereitstellen von sowohl normaler Raumbeleuchtung als auch Hilfsnotbeleuchtung unter Verwendung mehrerer Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), wobei das Verfahren folgendes umfasst: Versorgen jeweils einer Leuchtdioden-Anordnung aus in Spalten (505A bis 505F) angeordneten Leuchtdioden pro Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500) mit Strom über eine Wechselstromquelle zum Bereitstellen von der normaler Raumbeleuchtung in einer normalen Betriebsart; Liefern von Reservestrom von einer Reservestromversorgung zum selektiven Liefern von Strom an mindestens mehrere Leuchtdioden in jeder Leuchtdioden-Anordnung zum Bereitstellen von der Hilfsnotbeleuchtung in einer Hilfsbetriebsart, wenn der Strom der Wechselstromquelle ausfällt; und Verwenden eines Steuerungssystems (800), wobei das Steuerungssystem (800) umfasst: einen Steuerrelaisschalter (830), welcher elektrisch mit jeder Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500) verbunden ist; Gleichstromversorgungen (810A bis 810F), eine für jede Leuchtdioden-Beleuchtungseinheit (300, 500), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist; ein Potentiometer (820), wobei jede Gleichstromversorgung (810A bis 810F) elektrisch mit dem Potentiometer (820) verbunden ist; einen Router (840), der elektrisch mit dem Potentiometer (820) und elektrisch mit dem Steuerrelaisschalter (830) verbunden ist; und ein Beleuchtungscomputersystem (850) mit einem drahtlosen Adapter, welches drahtlos mit dem Router (840) kommuniziert, und auf diese Weise den Steuerrelaisschalter (830) zum selektiven Versorgen einer oder mehrerer Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) so mit Energie, dass alle Spalten (505A bis 505F) in der normalen Betriebsart betrieben werden und eine oder mehrere aber weniger als jede der Spalten (505A bis 505F) in der Hilfsbetriebsart betrieben wird, und/oder das Potentiometer (820) zum gemeinsamen Variieren eines Helligkeitspegels der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500), wobei die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Anordnung während der normalen Betriebsart bei einem vollständigen Strompegel und während der Hilfsbetriebsart bei einem reduzierten Strompegel arbeiten, ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Ermitteln eines Außenlichts in einer Nähe der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) unter Verwendung eines Sensors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner das Erzeugen eines Ausgangssignals, das das durch den Sensor ermittelte Außenlicht in der Nähe der Leuchtdioden-Beleuchtungseinheiten (300, 500) anzeigt, und die Verwendung des Ausgangssignals durch die Steuerschaltung (700) zum Einstellen des Helligkeitspegels in der Hilfsbetriebsart, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner eine Ermittlung menschlicher Bewegung mit einem Bewegungsdetektor und das Veranlassen des Bereitstellens der Hilfsnotbeleuchtung nur während einer vorbestimmten Zeit nach der Ermittlung der Bewegung umfasst.