DE10230313A1

DE10230313A1 - Schaltgerät

Info

Publication number: DE10230313A1
Application number: DE2002130313
Authority: DE
Inventors: Achim Dr.-Ing. Willing
Original assignee: Dr Ing Willing GmbH
Current assignee: Dr Ing Willing GmbH
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-01-29

Abstract

Schaltgerät, das mindestens eine Lampe als Bestandteil einer Notbeleuchtung oder eines Wegeleitsystems schaltet und steuert, welche mindestens eine Lampe gegebenenfalls gemeinsam mit dem zu ihrem Betrieb benötigten Vorschaltgerät in Stromkreisen einer zentralen Ersatzstromversorgung angeordnet ist, in die Gleich- und Wechselstrom eingespeist wird, mit einem Schaltgerät, dessen Schalt- und Steuervorgänge bei an dem Stromkreis anliegendem Wechselstrom in Abhängigkeit von der durch einen lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung ausgelöst werden und dass bei an dem Stromkreis anliegendem Gleichstrom dieselbe mindestens eine Lampe unabängig von der Umgebungshelligkeit eingeschaltet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät, das den Betrieb der Lampen einer Notbeleuchtung oder eines Wegeleitsystems für den Einsatz in Ersatzstromanlagen mit zentraler Stromversorgung steuert. Derartige Schaltgeräte können separat als Modulbaustein angeordnet sein oder in elektronische Vorschaltgeräte der als Lichtquellen im Notbetrieb verwendeten Lampen integriert sein.

Die von der Erfindung betroffenen Notleuchten sind für den Betrieb an einer zentralen Ersatzstromanlage, z.B. einer Zentralbatterieanlage, vorgesehen, die in das Netz der Notbeleuchtung bei intakter Stromversorgung des allgemeinen Netzes mit Wechselspannung einspeist und im Fehlerfall Ersatzstrom als Gleichstrom liefert. Es ist möglich, dass dieser Gleichstrom von einem Generator stammt, dessen Strom gleichgerichtet wird oder von einer Batterie, evtl. mit nachgeschaltetem Gleichstromwandler.

Entsprechend werden die Notleuchten ständig mit Wechsel- oder Gleichstrom versorgt. Weiterhin werden die von der Erfindung betroffenen Notleuchten, wenn sie der Beleuchtung von Rettungswegen und Flächen dienen, in Bereitschaft betrieben, d.h., bei intakter Stromversorgung des allgemeinen Netzes werden die Lampen, die in diesen Leuchten für den Notbetrieb vorgesehen sind, nicht eingeschaltet oder nur sehr stark gedimmt betrieben und lediglich bei einer Störung der Stromversorgung der allgemeinen Beleuchtung werden diese Lampen eingeschaltet. Dementsprechend werden diese Lampen bei an der Notleuchte anliegendem Wechselstrom ausgeschaltet und bei Gleichstrom eingeschaltet.

Rettungszeichenleuchten wiederum werden in Dauerschaltung betrieben, d.h. sie sind auch bei Wechselstrom immer eingeschaltet.

Wegeleitsystem können beide Betriebsarten besitzen.

Es existieren auch Vorschläge, bei denen durch eine Messung der Helligkeit der Umgebung mit einem lichtempfindlichen Sensor ein Einschalten der Leuchten in heller Umgebung verhindert wird, um in diesem Falle Batteriekapazität zu sparen.

Um derart beschaltete Leuchten auch in heller Umgebung – dies ist beispielsweise zur Funktions- oder Betriebsdauerprüfung notwendig – zur Prüfung schalten zu können, ist ein besonderer Aufwand nötig, der in einer besonderen Verdrahtung und zusätzlichen Schaltmaßnahmen besteht, um auf ein entsprechendes elektrisches Schaltsignal, beispielsweise aus der Zentrale, reagieren zu können.

Auch ein weiteres, immer wieder auftretendes wichtiges Problem ist nicht gelöst. Es handelt sich um die sogenannte modifizierte Bereitschaftsschaltung, eine Schaltungsmaßnahme die bewirken soll, dass bei einer lokalen Stromstörung, die zum Ausfall der Allgemeinbeleuchtung im Bereich einer Untenverteilung führt, die Notbeleuchtung zur Beleuchtung der Rettungswege und Flächen eingeschaltet wird, ohne dass die Ersatzstromversorgung in Anspruch genommen wird.

Diese Aufgabenstellung kann ebenfalls für Wegeleitsysteme gelten.

Um dieses Problem zu lösen ist es üblich, die Notlampen über ein elektrisches Schaltsignal, das über eine Steuerleitung oder auch über die Netzleitung von der Notleuchte empfangen wird, einzuschalten und aus dem Ersatzwechselstrom zu speisen, der bei intakter Stromversorgung im einfachsten Fall an der zentralen Ersatzstromversorgung anliegt. Ein solches Signal kann darin bestehen, den Wechselstrom aus dem intakten Netz zentral gleichzurichten und damit einen Notstrombetrieb zu simulieren. Dies erfordert wiederum einen zusätzlichen Verdrahtungsaufwand, um in der Zentrale die Erkennung eines regionalen Netzausfalles zu ermöglichen und auch entsprechende Schaltungsmaßnahmen in der Zentrale oder/und der Unterverteilung.

Ein weiteres Problem besteht darin, an ein und demselben Stromkreis sowohl Notleuchten in Bereitschaftsschaltung, die nur bei Gleichspannung eingeschaltet werden und Notleuchten in Dauerschaltung, die ständig eingeschaltet sind, zu betreiben und außerdem die modifizierte Bereitschaftsschaltung zu realisieren.

Weiterhin besteht noch das Problem, dass in abgedunkelten Räumen, solange sie abgedunkelt sind, z. B. Kinos, die Rettungszeichenleuchten auch bei intakter Stromversorgung bei reduzierter Leuchtdichte der Zeichen betrieben werden sollen um Blendung zu vermeiden während die gleichen Leuchten bei Wegfallen der Verdunkelung mit voller Leuchtdichte betrieben werden sollen. Eine Lösung dieses Problems erfordert wiederum erhöhten Verdrahtungsaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Schaltgerät mit dem der Lampen einer Notbeleuchtung oder eines Wegeleitsystems mit zentraler Ersatzstromversorgung geschaltet und gesteuert werden können, das geeignet ist zur Lösung der Problemstellung einer modifizierten Bereitschaftsschaltung sowie von Problemen der Helligkeitssteuerung der Lampen bei Netzbetrieb zu finden, wobei ein gemeinsamer Betrieb von Lampen in Dauerschaltung und Bereitschaftsschaltung an demselben Stromkreis möglich sein soll, ohne dass für diese Problemlösung benötigte Schaltgeräte in der Zentrale der Ersatzstromversorgung oder in deren Unterverteilungen erforderlich sind und ohne dass ein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand benötigt wird.

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe wird jeder Notlampe auf an sich bekannte Weise ein Helligkeitssensor zugeordnet, der einen Schaltvorgang bei einer bestimmten vorgegebenen Helligkeitsschwelle der Umgebung auslöst und eine Einschaltung der Notlampe bei niedriger Umgebungshelligkeit sowie ein Ausschalten der Notlampe bei größerer Umgebungshelligkeit bewirkt. Erfindungsgemäß werden die an sich bekannten Schaltungsmaßnahmen jedoch so gestaltet, dass der Schaltvorgang ausschließlich bei anliegender Wechselspannung wirksam oder ausgeführt wird, jedoch nicht bei anliegender Gleichspannung. Durch diese erfinderischen Maßnahmen wird erreicht, dass ein Rettungsweg zu jedem gewünschten Zeitpunkt beleuchtet wird: entweder durch vorhandenes Tageslicht oder durch die Allgemeinbeleuchtung. Fällt jedoch die Allgemeinbeleuchtung bei nicht vorhandenem Tageslicht aus, so kann dies als Kriterium gewertet werden, dass eine Störung der Stromversorgung in dem entsprechenden Abschnitt des Rettungsweges vorliegt, weil sonst der Rettungsweg unbeleuchtet bliebe. In diesem Fall bewirkt der Helligkeitssensor, dass die Notbeleuchtung eingeschaltet wird und aus der allgemeinen Stromversorgung mit Wechselspannung gespeist wird. Erst wenn auch in der Zentrale die Stromversorgung gestört ist, werden die Notleuchten mit Gleichstrom aus der Ersatzstromversorgung gespeist.

Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme der Gleichstrom-Vorrangschaltung ist nun auch in heller Umgebung eine Umschaltprüfung jeder einzelnen Leuchte möglich, indem für die Prüfzeit auf Gleichspannung der Ersatzstromquelle umgeschaltet wird.

Auch Betriebsdauerprüfungen der gesamten Anlage können durch die Gleichstrom-Vorrangschaltung durchgeführt werden.

Nach Beendigung der Umschaltprüfung ist es erfindungsgemäß möglich, bei genügend hoher Helligkeit der Umgebung die betreffenden Lampen abzuschalten. Allerdings muss dann eine Betriebsdauerprüfung in dunkler Umgebung durchgeführt werden.

Dadurch, dass die Zuleitung zu jeder Leuchte nunmehr nur noch zweiadrig plus Schutzleiter sein muss, können bei einer 5-poligen Leitung zwei weitere Adern für zusätzliche Zwecke, z.B. eine Einzelleuchtenkontrolle benutzt werden, aber auch andere Steuerfunktionen können diesen Leitungen zugeordnet werden.

Die erfinderische Maßnahme hat den weiteren Vorteil, dass auch bei einer geschalteten Allgemeinbeleuchtung in einem Rettungsweg die Notbeleuchtung anspricht, wenn die Allgemeinbeleuchtung ausgeschaltet wird, so dass zu jedem Zeitpunkt der möglichen Inanspruchnahme des Rettungsweges eine Beleuchtung vorhanden ist.

Durch eine oben bereits erwähnte separate Zuleitung zu dem Schaltgerät kann eine Spannung in der dem zu beleuchtenden Abschnitt zugeordneten Unterverteilung der allgemeinen Stromversorgung abgegriffen werden, z.B. nach einer Sicherung, bei deren Vorhandensein von einer intakten Stromversorgung ausgegangen werden Kann.

Mit dieser Information kann eine Schaltungslogik des Schaltgerätes bewirkt werden, die unabhängig von der Schalterstellung der Allgemeinbeleuchtung die modifizierte Bereitschaftschaltung realisiert und dennoch die Notbeleuchtung bzw. das Wegeleitsystem bei ausreichender Helligkeit der Umgebung beispielsweise bei ausreichendem Tageslicht ausschaltet.

In Betriebsruhezeiten kann die gesamte Notbeleuchtungsanlage wie gewohnt zentral abgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß können mit dem Schaltgerät Lampen in Dauerschaltung, die also ständig sowohl bei anliegendem Wechselstrom als auch bei Gleichstrom eingeschaltet sind, gemeinsam mit Lampen Bereitschaftsschaltung, die nur bei Gleichspannung eingeschaltet sind, an ein und demselben Stromkreis betrieben werden, wenn bei Bereitschaftsleuchten die erfinderische Schaltungsmaßnahme angewendet wird. Andererseits kann durch das erfinderische Schaltgerät aber auch die bei Netzbetrieb in abgedunkelten Räumen zu hohe Leuchtdichte von Rettungszeichen reduziert werden.

Das erfinderische Schaltungsprinzip wird anhand der folgenden Prinzipskizzen erläutert: Dabei werden die folgenden Zusammenhänge dargestellt:

1
zeigt einen Rettungsweg mit einer Notbeleuchtung, die mit dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ausgestattet ist.
Ein Rettungsweg 1 in Form eines Flurs mit dem Notausgang 2 der durch die Rettungszeichenleuchte 5 markiert wird durch die Leuchten 6 der Allgemeinbeleuchtung bei intakter Stromversorgung 14 beleuchtet.
Eine Wegeleuchte 4 wird aus einem Ersatzstromnetz 11 gespeist und ist mit einem lichtempfindlichen Sensor 10 verbunden. Solange der Sensor eine ausreichende Beleuchtungswirkung der Allgemeinbeleuchtung 6 oder durch das Tageslicht des Fensters 3 detektiert bleibt die Wegeleuchte ausgeschaltet.
Wird jedoch die Notbeleuchtung ausgeschaltet, oder fällt durch eine Störung der Stromversorgung in der Unterverteilung der Allgemeinbeleuchtung aus, ohne dass die Stromversorgung der Ersatzstromquelle gestört ist, so wird die Wegeleuchte über das erfindungsgemäße Schaltgerät mittels des lichtempfindlichen Sensors eingeschaltet, obwohl an der Wegeleuchte noch immer Wechselstrom aus der zentralen Stromversorgung anliegt.
Ist jedoch die Stromversorgung der zentralen Ersatzstromquelle mit der die Wegeleuchte eingespeist wird, so wird diese mit Gleichstrom versorgt und unabhängig von der Umgebungshelligkeit, also auch bei Vorhandensein von Tageslicht eingeschaltet.
2
zeigt eine Wegeleuchte mit Schaltgerät und an der Leuchte angebrachtem lichtempfindlichen Sensor
Eine Lampe 7 wird über ein Vorschaltgerät 8 und das erfindungsgemäße Schaltgerät 9 aus dem Netz der Ersatzstromversorgung mit Wechselstrom bei ungestörter Stromversorgung der zentralen Ersatzstromquelle und mit Gleichstrom bei Störung der Ersatzstromquelle gespeist. Die Ersatzstromquelle kann beispielsweise eine Batterie sein. Ein lichtempfindlicher Sensor 10 ist mit dem Schaltgerät verbunden.
Mit an sich bekannten Mitteln wird die folgende Schaltungslogik verwirklicht:

– Bei Wechselstrom wird die Leuchte nur in dunkler Umgebung eingeschaltet (modifizierte Bereitschaftsschaltung)
– Bei Gleichstrom ist die Leuchte immer eingeschaltet

3
zeigt eine Wegeleuchte mit Schaltgerät und an der Leuchte angebrachtem lichtempfindlichen Sensor sowie elektrischer Verbindung zur Unterverteilung. Eine Wegeleuchte 4 mit dem erfindungsgemäßen Schaltgerät wird aus dem Netz der Ersatzstromversorgung 11 gespeist. Das Schaltgerät in der Wegeleuchte 4 ist durch eine Leitung 12 mit dem Stromkreis der Allgemeinbeleuchtung 13 verbunden.
Die Leuchten 16 der Allgemeinbeleuchtung werden über eine Sicherung 15 aus dem Stromnetz der Unterverteilung der Allgemeinbeleuchtung 14 gespeist. Bei einem Ausfall der Sicherung 15 wird die elektrische Verbindung 12 spannungsfrei und übermittelt somit die Information, dass die Stromversorgung der Unterverteilung gestört ist.
Mit an sich bekannten Mitteln wird die folgende Schaltungslogik verwirklicht:

– Bei Wechselstrom wird die Leuchte in dunkler Umgebung nur dann eingeschaltet, wen eine Störung in der Unterverteilung vorliegt, die dem von der Wegeleuchte zu beleuchtenden Abschnitt zugeordnet ist (modifizierte Bereitschaftsschaltung).
– Bei Wechselstrom in heller Umgebung z. B. durch Tageslicht ist die Wegeleuchte ausgeschaltet.
– Bei Gleichstrom ist die Leuchte immer eingeschaltet

4
zeigt eine Rettungszeichenleuchte mit Schaltgerät und an der Leuchte angebrachtem lichtempfindlichen Sensor.
Eine Rettungszeichenleuchte 5 ist mit dem Schaltgerät 9 und dem zugehörigen Sensor 10 verbunden und wird über das Netz der Ersatzstromversorgung 11 gespeist.
Mit an sich bekannten Mitteln wird die folgende Schaltungslogik verwirklicht:

– Bei Wechselstrom wird die Leuchte in dunkler Umgebung mit reduzierter Leuchtdichte betrieben, in heller Umgebung mit hoher Leuchtdichte.
– Bei Gleichstrom ist die Leuchte immer eingeschaltet, eventuell mit von der Umgebungshelligkeit abhängiger Leuchtdichte.

5
zeigt eine Lampengruppe mit Schaltgerät und zugeordnetem lichtempfindlichen Sensor: Eine Gruppe von Lampen 7, die über Vorschaltgeräte 8 betrieben werden sind über das Schaltgerät 9 mit dem Netz der Ersatzstromversorgung 11 verbunden. Der zu dem Schaltgerät gehörende lichtempfindliche Sensor detektiert die Helligkeit der Umgebung der Lampengruppe.
Mit an sich bekannten Mitteln wird die folgende Schaltungslogik verwirklicht:

– Bei Wechselstrom sind alle Lampen der Gruppe nur in dunkler Umgebung eingeschaltet.
– Bei Gleichstrom sind alle Lampen der Leuchtengruppe eingeschaltet.

6
zeigt Rettungszeichenleuchten und Wegeleuchten mit Schaltgerät und zugeordnetem lichtempfindlichen Sensor in einem Stromkreis.
An einen Stromkreis 15 der aus dem Ersatzstromnetz 1 gespeist wird sind sowohl Wegeleuchten 4 als auch Rettungszeichenleuchten 5 jeweils über die Vorschaltgeräte 8 angeschlossen. Den Wegeleuchten 4 sind erfindungsgemäße Schaltgeräte 9 mit den lichtempfindlichen Sensoren 10 zugeordnet.
Mit an sich bekannten Mitteln wird die folgende Schaltungslogik verwirklicht:

– Bei Wechselstrom sind alle Wegeleuchten nur in dunkler Umgebung eingeschaltet, die Rettungszeichenleuchten sind immer eingeschaltet.
– Bei Gleichstrom sind alle Leuchten eingeschaltet.

Claims

Schaltgerät, das mindestens eine Lampe als Bestandteil einer Notbeleuchtung oder eines Wegeleitsystems schaltet und steuert, welche mindestens eine Lampe gegebenenfalls gemeinsam mit dem zu ihrem Betrieb benötigten Vorschaltgerät in Stromkreisen einer zentralen Ersatzstromversorgung angeordnet ist, in die Gleich- und Wechselstrom eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Schaltgerät zu bewirkenden Schalt- und Steuervorgänge bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom in Abhängigkeit von der durch einen lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung ausgelöst werden und dass bei an dem Stromkreis anliegenden Gleichstrom dieselbe mindestens eine Lampe unabhängig von der Umgebungshelligkeit zumindest für eine vorgegebene zeitliche Dauer eingeschaltet wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lampe eine Leuchtstofflampe ist, die von einem elektronischen Vorschaltgerät, das für den Betrieb an Gleich- und Wechselstrom geeignet ist, betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lampe eine lichtemittierende Diode ist, die von einem elektronischen Vorschaltgerät, das für den Betrieb an Gleich- und Wechselstrom geeignet ist, betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lampe eine Hochdruck-Entladungslampe ist, die von einem elektronischen Vorschaltgerät, das für den Betrieb an Gleich- und Wechselstrom geeignet ist, betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lampe eine Glühlampe ist, die von einem elektronischen Vorschaltgerät, das für den Betrieb an Gleich- und Wechselstrom geeignet ist, betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät in das zum Betrieb der mindestens einen Lampe benötigten Vorschaltgerät zumindest teilweise integriert ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät separat von dem zum Betrieb der mindestens einen Lampe benötigten Vorschaltgerät angeordnet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lampe eine Glühlampe ist, die ohne ein vorgeschaltetes elektronisches Vorschaltgerät, direkt an dem Stromkreis mit Gleich- und Wechselstrom betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lampe eine Notleuchte und jeder Notleuchte ein Schaltgerät zugeordnet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät einer Gruppe von Lampen zugeordnet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom die mindestens eine Lampe bei einer unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegenden, durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen Mindesthelligkeit der Umgebung einschaltet und oberhalb einer vorgegebenen Helligkeit der Umgebung die mindestens eine Lampe ausschaltet.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom die mindestens eine Lampe bei einer unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegenden, durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung so steuert, dass diese eingeschaltet ist und gedimmt betrieben wird und das Schaltgerät die mindestens eine Lampe bei einer oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegenden, durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung so steuert, dass diese Lampe eingeschaltet ist und ohne Dimmung betrieben wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom die mindestens eine Lampe bei einer unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegenden, durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung einschaltet und so steuert, dass die mindestens eine Lampe gedimmt betrieben wird und oberhalb einer vorgegebenen Helligkeit der Umgebung die mindestens eine Lampe ausschaltet.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom die mindestens eine Lampe in einem gedimmten Zustand betreibt, wobei die Stärke der Dimmung abhängig von der durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen Helligkeit der Umgebung gesteuert wird.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät bei an dem Stromkreis anliegenden Gleichstrom die mindestens eine Lampe bei Überschreiten einer durch den lichtempfindlichen Sensor gemessenen oberhalb einer Schwelle liegenden Helligkeit nach einer vorgegebenen Zeit abschaltet.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schaltgerät ein lichtempfindlicher Sensor zugeordnet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gruppe von Schaltgeräten ein gemeinsamer lichtempfindlicher Sensor zugeordnet ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Schaltgerät bewirkbaren Schalt- und Steuervorgänge bei an dem Stromkreis anliegenden Wechselstrom nur erfolgen, wenn an einer separaten Zuleitung zu dem Schaltgerät keine Spannung anliegt.