WO2011123963A2

WO2011123963A2 - Elektronische schaltung für die lichtmessung von in einer notleuchte verwendeten leuchtdioden

Info

Publication number: WO2011123963A2
Application number: PCT/CH2011/000073
Authority: WO
Inventors: Michel Noe; Pierre Schneider
Original assignee: Polynom Ag
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2011-10-13
Also published as: EP2375858A1; WO2011123963A3

Abstract

In einer elektronischen Schaltung (2) für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden (3), ist die Schältung (2) durch eine Versorgung (14) der Leuchtdioden (3) gespeist, und weist auf: •einen Lichtsensor (4) zum Erzeugen eines elektrischen Signales (17) entsprechend einem Lichtstrom der Leuchtdioden, •eine elektronische Steuerung (6) zur Verarbeitung dieses Signals (17), •einen elektronischen Schalter (5) zum Unterbrechen oder Kurzschliessen der Versorgung (14) der Leuchtdioden (3). Dabei ist die elektronische Steuerung (6) als digitale Steuerung gebaut und weist auf: •eine Speicherschaltung (10, 11) zur Versorgung der elektronischen Steuerung (6), •wobei die Schaltung (2) bei der Verarbeitung des elektrischen Signals (17) den elektronischen Schalter (5) in einer bestimmten Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Wert des elektrischen Signals (17) digital codiert, zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals (17) aus- und einzuschalten.

Description

ELEKTRONISCHE SCHALTUNG FÜR DIE LICHTMESSUNG VON IN EINER NOTLEUCHTE VERWENDETEN LEUCHTDIODEN

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Notleuchten Sie bezieht sich auf eine elektronische Schaltung für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden, sowie auf ein Hautptmodul zur Speisung von Leuchtdioden, jeweils gemäss dem Oberbegriff der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK In so genannten Einzelbatterien-LED-Notleuchten werden Leuchtdioden (LED) als Leuchtmittel verwendet. Da solche Notleuchten als Sicherheitsleuchten betrachtet werden, müssen solche Leuchten regelmässig kontrolliert werden. Bei der Notbeleuchtung eines Gebäudes gibt es Normen, welche die minimalen Lichtstärke der Rettungswege-Beleuchtungen bzw. -Kennzeichnungen genau bestimmen.

Bei der Notbeleuchtung werden immer häufiger Leuchtdioden (LED) eingesetzt. Bei der heutigen LED-Technologie nimmt die Lichtstärke in Abhängigkeit der Temperatur ständig ab. Das heisst, dass ab einer bestimmten Betriebsdauer die Lichtstärke zu gering bzw. die Norm nicht mehr erfüllt wird. Weil die Leuchtdioden immer noch Licht produzieren, ist es schwierig für den Betreiber zu wissen, ab wann die Norm nicht mehr erfüllt ist. D.h., dass eine regelmässige Messung der von den LEDs gelieferte Lichtstärke erforderlich ist. Da die Leuchtdioden, im Gegenteil zu anderen Leuchtquellen, die gleiche elektrische Leistung aus ihrer Speisung ziehen (d.h. gleiche Spannung x gleichen Strom), ob sie neu sind bzw. viel Licht liefern oder abgenützt sind bzw. zu wenig Licht liefern, ist es schwierig die Lichtstärke der LED oder deren Abnützung aus elektrischen Messungen abzuleiten.

In einer Einzelbatterien-LED-Notleuchte gibt es ein Hauptmodul, mit welchem alle nötige Funktionen ausgeführt werden. Um die Lichtstärke der LEDs zu messen, werden standardmässig Lichtsensoren (Photo-Dioden, Photo-Transistoren oder spezielle integrierte Schaltungen) neben den LEDs eingebaut. Die Messung wird zum Hauptmodul als digitales oder analoges Signal übermittelt. Im Hauptmodul wird diese Messung mit einem minimalen Wert verglichen, und gegebenenfalls die Leuchte abgeschaltet und/oder den fehlerhaften Zustand lokal signalisiert bzw. fern gemeldet.

Mit dieser herkömmlichen Lösung gibt es eine zusätzliche Verbindung in der Leuchte, welche der Lichtsensor zum Hauptmodul verbindet. Das Hauptmodul muss dazu so angepasst werden, dass das vom Lichtsensor übermittelte Signal bearbeitet werden kann. Das heisst, dass es einen konstruktiven bzw. Hardware-Unterschied zwischen einem normalen Hauptmodul ohne Lichtmessung und einem solchen mit Lichtmessung gibt.

Es existieren Lösungen, bei welchen die Speisespannung zur Rückmeldung verwendet wird. Dadurch kann auf eine zusätzliche Verbindung verzichtet werden.

• In DE 10 2008 034 524 AI ist eine Schaltung beschrieben, bei welcher ein Transistor in die Lichtsensor-Schaltung eingefügt ist, so dass bei einer zu niedrigeren Lichtmessung der Transistor die LED von Hauptmodul trennen kann. Das Hauptmodul kann dann durch die Detektierung dieser Unter- brechung die Unterschreitung einer Mindest-Beleuchtungsstärke feststellen. • In EP 1 000 806 A2 ist eine Schaltung beschrieben, bei welcher eine Diagnoseschaltung, welche sich neben der LED bzw. der LED-Anordnung befindet, die Stromaufnahme im Fehlerfall erhöht, so dass das Hauptmodul anhand einer Strommessung über den fehlerhaften Zustand informiert wird.

Bei diesen beiden Erfindungen gibt es einen wichtigen Nachteil, welcher deren Anwendung für die Notbeleuchtung verunmöglicht. Das Problem liegt in der Selbstständigkeit der Überwachung. In beiden Fällen wird von der Lichtsensor- bzw. der Diagnoseschaltung bei einem fehlerhaften Zustand die LED-Speisung getrennt bzw. mehr belastet, ohne dass eine Möglichkeit für das Hauptmodul besteht, diese Veränderungen zu beeinflussen oder zu verhindern. Das Hauptmodul ist nur in der Lage, solche Veränderungen zu detektieren.

Für eine Notleuchte ist eine selbstständige Trennung der LED-Anordnung im Fall einer zu niedrigeren Lichtstärke (DE 10 2008 034 524 AI) nicht möglich, da die Lichtstärke im Notbetrieb meistens viel niedriger ist als diejenige im Netzbetrieb. Mit einer solchen Trennung würde die Notleuchte im Notbetrieb automatisch ausschalten. Auch wenn die Lichtstärke im Not- so wie im Netzbetrieb identisch wäre, muss aus Sicherheitsgründen die LED-Leuchte im Notbetrieb leuchten, egal ob die Lichtstärke hoch genug ist oder nicht.

Im zweiten Dokument (EP 1 000 806 A2) wird bei einem fehlerhaften Zustand mehr Strom aus der Energiequelle gefordert. Wenn dieser fehlerhafte Zustand wegen einer zu niedrigeren Lichtstärke entsteht, und wenn die Lichtstärke im Notbetrieb viel niedriger ist als diejenige im Netzbetrieb, dann wird automatisch mehr Strom aus der Energiequelle d.h. aus dem Akku im Notbetrieb gefordert. Eine solche Lösung ist natürlich für eine Notbeleuchtung ausgeschlossen, da die gesamte Energie, welche im Akku gespeichert ist, für die Notbeleuchtung verbraucht sein muss. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden, sowie ein Hautptmodul zur Speisung von Leuchtdioden der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile behebt.

Diese Aufgabe lösen eine elektronische Schaltung für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden, sowie ein Hautptmodul zur Speisung von Leuchtdioden mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.

In einer solchen elektronischen Schaltung für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden,

ist also die Schaltung durch eine Versorgung der Leuchtdioden gespeist, und weist die folgenden Elemente auf:

► einen Lichtsensor, welcher ein Teil des Lichtstromes der Leuchtdioden misst und ein entsprechendes elektrisches Signal generiert,

» eine elektronische Steuerung, welche dieses elektrische Signal bearbeitet und bewertet,

entweder einen elektronischen Schalter, mit welchem die Versorgung der Leuchtdioden unterbrochen werden kann, oder einen elektronischen Schalter, mit welchem die Versorgung der Leuchtdioden kurzgeschlossen werden kann,

eine Speicherschaltung, welche Energie aus der Versorgung für eine bestimmte Zeit speichert und zur Versorgung der elektronischen Steuerung abgibt,

wobei die Schaltung dazu ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des elektrischen Signals durch die digitale elektronische Steuerung den elektronischen Schalter in einer bestimmten Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Wert des elektrischen Signals digital codiert, zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals aus- und einzuschalten.

Es kann somit die Schaltung Energie aus der Versorgung mittels einer Speicherschaltung für eine bestimmte Zeit speichern und zur Versorgung der elektronischen Steuerung verwenden, wobei die Schaltung die Spannung der Versorgung erfassen kann, und die Schaltung damit fähig ist, eine Sequenz von Aus- und Einschaltungen der Versorgung als Signale zu empfangen und in eines von mehreren Steuersignalen umzusetzen. Um in dieser Weise die LED-Speisung als Kommunikationsleitung zu verwenden, weist die Schaltung vorzugsweise eine Überwachungseinrichtung auf, mit welcher die LED-Speisung überwacht wird, um von einem Hauptmodul an die Schaltung übermittelte Signale zu dekodieren.

Mit dem Energie-Speicher können kurze Unterbrechungen der LED-Speisung überbrücken werden, so dass die Schaltung weiterhin funktionieren kann, wenn die LED-Speisung als Kommunikationsleitung verwendet wird, dass heisst, wenn die LED-Speisung entweder vom Hauptmodul oder von der Lichtmessungs-Schaltung durch gepulste Unterbrechungen kurzgeschlossen wird Dabei ist die Schaltung dazu ausgelegt, bei einer Bewertung des elektrischen Signal entsprechend eines vorgegebenen Kriteriums durch die elektronische Steuerung den elektronischen Schalter anzusteuern und dadurch die Versorgung der Leuchtdioden zu unterbrechen respektive kurzzuschliessen. Eine Bewertung ordnet beispielsweise dem Signal einen bestimmten Zustand, entsprechend dem Wert des Signales, zu. Der Zustand drückt beispielsweise aus, dass sich der Wert in einem bestimmten Bereich zwischen zwei Grenzwerten befindet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektronische Schalter, typischerweise ein Transistor oder anderer Halbleiterschalter, derart in der Schaltung angeordnet, dass er die Versorgung der Leuchtdioden unterbrechen kann, vorzugsweise indem er in Serie zu den Leuchtdioden geschaltet ist. Diese Unterbrechung ist in einem speisenden Hauptmodul detektierbar, so dass durch eine Folge von gepulsten Unterbrechungen ein codiertes Signal an das Hauptmodul übermittelbar ist. Es kann dadurch, in einer anderen Ausführungsform der Erfindung, durch das Hauptmodul auf eine ständige Unterbrechung reagiert werden (beispielsweise durch einen Alarm oder eine Anzeige).

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektronische Schalter so angeordnet, dass er die Versorgung kurzschliesst (eventuell auch über einen Widerstand bekannter Grösse). Auch in dieser Ausführungsform lassen sich durch das Kurzschliessen Signale respektive Informationen an das Hautpmodul übertragen. Die folgenden Ausführungen gelten daher sinngemäss auch für diese Ausführungsform. Die Erfindung betrifft also eine automatische Selbstdiagnose der Lichtstärke, welche von den in den Notleuchten eingebauten Leuchtdioden geliefert wird.

Mit einem intelligenten Lichtsensormodul, welches in der Notleuchte neben den LEDs befestigt ist, wird die Lichtstärke gemessen. Es gibt dann zwei Ausführungen der Erfindung:

• In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Lichtstärke vom Lichtsensormodul bewertet. Wenn diese Lichtstärke zu gering ist, wird die LED-Speisung mit dem gleichen Modul unterbrochen, vorzugsweise durch gepulste Unterbrechungen, wobei eine Sequenz von Unterbrechungen den Zustand digital codiert.. Mit dem Hauptmodul, welches die Notleuchte sowohl im Netz- als auch im Notbetrieb steuert, wird dieser Leitungsunterbruch oder werden diese gepulsten Unterbrechungen registriert und als Zustand "zu niedrige Lichtstärke" interpretiert. Mit einer vorprogrammierten Strategie wird über das Hauptmodul ein entsprechendes Verhalten ausgelöst, so wie z.B. die Aktivierung eines lokalen akustischen bzw. optischen Signals oder eine Rückmeldung betreffend die zu niedrige Lichtstärke an eine Leitzentrale (beispielsweise drahtlos oder über eine Bus- Leitung).

• In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird diese Lichtstärke vom Lichtsensormodul nur gemessen und vom Hauptmodul bewertet. In diesem Fall wird der gemessene Wert der Lichtstärke vom Lichtsensormodul über die LED-Speisung durch gepulste Unterbrechungen zum Hauptmodul übertragen, wobei die Sequenz von Unterbrechungen diesen Wert digital codiert. Die Bewertung dieser Messung bzw. das Auslösen eines entsprechenden Verhaltens wird dann vom Hauptmodul ausgeführt.

Das Lichtsensormodul wird parallel zu den Leuchtdioden mit der gleichen Spannung versorgt. Die Kommunikation zwischen dem Haupt- und dem Lichtsensormodul erfolgt über diese einzige zweipolige LED-Speisung. Mit einem einfachen Kommunikations-Protokoll, bei welchem Ein- und Ausschalt-Sequenzen der LED- Speisung vom Hauptmodul vordefiniert sind, kann in einem wählbaren Betriebszustand das Lichtsensormodul das Licht messen und gegebenenfalls die Messung oder deren Bewertung übertragen, oder in einem anderen Betriebszustand die Lichtmessung nicht durchführen bzw. die LED-Leitung nicht unterbrechen. In diesem Protokoll ist es auch möglich, eine Übertragung eines gemessenen Wertes der Lichtstärke abzurufen. In diesem Fall schaltet das Lichtsensormodul die LED- Speisung in einer bestimmten Sequenz aus und ein, welche Sequenz den gemessenen Lichtstärke- Wert digital codiert nachbildet, so dass dieser Wert zum Hauptmodul übertragen wird.

Mit der Erfindung ist es möglich, die gleiche Hauptmodul-Hardware für Leuchten mit oder ohne Lichtsensor zu verwenden. Der Unterschied liegt dann einzig in der Programmierung des Hauptmoduls, d.h. in der Software. Mit der Erfindung befindet sich der Lichtsensor auf einem intelligenten Lichtsensormodul, mit welchem die Lichtmessung bewertet wird und, im Fall eines zu kleinen Wertes, die Verbindung vom Hauptmodul zu den Leuchtdioden unterbrochen werden kann und mit welchem die Lichtmessung und/oder deren Bewertung zum Hauptmodul übertragbar ist.

Es ist dadurch sehr einfach, eine Notleuchte ohne Lichtmessung in eine Notleuchte mit Lichtmessung umzuwandeln:

• Das intelligente Lichtsensormodul muss zuerst neben den LEDs befestigt werden (damit das Licht gemessen werden kann).

• Die 2-polige Verbindung vom Hauptmodul zu den LEDs, welche für die Versorgung der LEDs vorgesehen ist, ist dann an das Lichtsensormodul statt an die LEDs angeschlossen. Die LEDs werden nur mit dem Lichtsensormodul verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der elektronische Schalter beim Einschalten der elektronischen Steuerung durch die Versorgung eingeschaltet, vorzugsweise über eine an der Versorgung angeschlossene Stromquelle. Damit ist ein schnelles Einschalten möglich, ohne dass auf das Hochfahren einer digitalen Prozessoreinheit, welche den elektronische Schalter letztendlich ansteuert, gewartet werden muss.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektronische Schaltung dazu ausgebildet, bei der Bearbeitung des elektrischen Signals durch eine digitale elektronische Steuerung den elektronischen Schalter in einer bestimmten Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Wert des elektrischen Signals digital codiert, zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals aus- und einzuschalten. Damit kann also ein Wert für die Helligkeit der LED's über die Versorgungsleitung übertragen werden. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die elektronische Schaltung dazu ausgebildet, bei der Bearbeitung des elektrischen Signals durch die digitale elektronische Steuerung den elektronischen Schalter in einer bestimmten Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Zustand der Bearbeitung digital codiert, zur Übermittlung des Zustands der Bearbeitung aus- und einzuschalten. Damit kann also ein Zustand wie zum Beispiel "erster Grenzwert für Helligkeit unterschritten'' übermittelt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung verwendet die Schaltung bei der Bewertung des elektrischen Signals Grenzwerte, wobei diese Grenzwerte an Hand einer Kalibrierung generiert werden oder generierbar sind. Damit sind die Grenzwerte, beispielsweise bei der Produktion oder der Inbetriebnahme, an die Lichtstärke der eingesetzten LED-Anordnung und/oder an allfallige Varianzen der Messvorrichtung anpassbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet die Schaltung bei der Bewertung des elektrischen Signals Grenzwerte, wobei diese Grenzwerte in der digitalen Steuerung bereits vorprogrammiert sind. Damit lassen sich über eine Serie von Leuchten standardisierte Grenzwerte verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Schaltung mit jeweils einem der mehreren Steuersignale wahlweise in mindestens einen der folgenden Zustände umgeschaltet werden:

• einen Warte-Zustand, bei welchem unabhängig von der Lichtmessung der in den Leuchtdioden fliessende Strom nicht unterbrochen wird.

• einen Test-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der in den Leuchtdioden fliessende Strom unterbrochen werden kann. Dieses Unterbrechen geschieht vorzugsweise durch die Schaltung selber, beispielsweise durch Schalten des in Serie oder parallel zu den Leuchtdioden angeordneten elektronischen Schalters. einen Mess-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der elektronische Schalter zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals an das Hauptmodul ein- und ausgeschaltet wird, also gepulste Unterbrechungen an das Hauptmodul übermittelt werden,

einen Kommunikations-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der elektronische Schalter zur Übermittlung des Zustands der Bearbeitung an das Hauptmodul ein- und ausgeschaltet wird, oder umgekehrt Informationen vom Hauptmodul an die Schaltung übermittelt werden. Dabei können unterschieden werden:

o ein Kommunikationsew /angs-Zustand, bei welchem Grenzwerte, welche für die Bewertung der zu ausführenden Lichtmessung zu verwenden sind, durch vom Hauptmodul generierte gepulste Unterbrechungen an die Schaltung übermittelt werden, o ein Kommunikationssew/e-Zustand, bei welchem Informationen von der Schaltung an das Hauptmodul durch von der Schaltung generierte gepulste Unterbrechungen übermittelt werden. Solche Informationen können beispielsweise gespeicherte Lichtmessungen, welche in der Vergangenheit gemacht wurden, aber auch generelle Informationen über die Schaltung selber, wie zum Beispiel "Software- Version", "Produktionsdatum" oder "kumulierte Betriebsdauer" etc. sein.

In dem Hautptmodul zur Speisung von Leuchtdioden mittels einer Versorgung, ist dieses auch zur Speisung einer elektronischen Schaltung gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche mittels der Versorgung ausgebildet. Dabei ist das Hauptmodul dazu eingerichtet, eine Sequenz von Unterbrechungen oder Kurzschlüssen der Versorgung zu detektieren, wobei diese Sequenz ein Rückmeldungssignal der elektronischen Schaltung digital codiert, und daraus das Rückmeldungssignal zu decodieren. In einem Verfahren zum Betrieb einer elektronischen Schaltung für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden wird in der elektronischen Schaltung die Speisung der Leuchtdioden intermittierend unterbrochen (oder, in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kurzgeschlossen), um codierte Rückmeldungssignale an das Hauptmodul zu übertragen. Umgekehrt kann die Versorgung durch das Hauptmodul intermittierend ausgeschaltet werden, um Steuersignale an die elektronische Schaltung zu übertragen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: Figur 1 eine elektronische Schaltung gemäss der Erfindung;

Figur 2 eine Variante eines Teils der Schaltung;

Figur 3 einen zeitlichen Verlauf von Signalen zur Kommunikation mit der

Schaltung; und

Figur 4 eine weitere Variante der Schaltung. .

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Auf der Fig.1 ist die Erfindung skizziert. In einer LED-Leuchte befinden sich ein Konverter in einem Hauptmodul 1 und einige in einer LED-Anordnung eingebaute Leuchtdioden 3. Der Konverter arbeitet in bekannter Weise entweder als Stromquelle oder als Spannungsquelle. Da der Strom, welcher in jede LED fliesst, auf einem maximalen Wert begrenzt sein muss, ist es manchmal nötig, in jeden LED-Zweig der LED-Anordnung 3 Schaltungen einzufügen, welche den Strom begrenzen bzw. den Strom aufteilen. Solche Schaltungen können aktiv oder passiv (reine Widerstände) sein.

Die Erfindung betrifft einerseits das Lichtsensormodul 2, welches zwischen dem Hauptmodul 1 und den Leuchtdioden 3 eingebaut wird, und andererseits das Hauptmodul 1 , sowie die Kommunikation zwischen dem Lichtsensormodul 2 und dem Hauptmodul. Diese Kommunikation geschieht über das Ein- und Aus-Schalten der Spannung der Versorgung 14 in eine Richtung bzw. über das Ein- und Ausschalten des Transistors 5 als elektronischem Schalter in die andere Richtung.

Beschreibung des Lichtsensormoduls 2:

Das Lichtsensormodul 2 besteht aus den folgenden Komponenten:

Lichtsensor 4: Dieser Lichtsensor ist ein herkömmlicher Lichtsensor, welcher mit einer Photodiode, einem Phototransistor oder einer anderen Komponente das Licht messen kann. Mit diesem Lichtsensor wird der Lichtstrom (oder ein Teil davon) der Leuchtdioden 3 gemessen. Dieser Lichtsensor ist entweder auf dem Lichtsensormodul bestückt oder befindet sich in der LED-Anordnung, wobei er mit Drähten mit dem Lichtsensormodul verbunden ist. Wenn er sich auf oder im Lichtsensormodul befindet, ist es auch möglich das Licht (oder ein Teil davon) der Leuchtdioden 3 mit einem Lichtleiter auf den Lichtsensor zu führen. Der Lichtsensor liefert ein elektrisches Signal 17, welches den gemessenen Lichtstrom analog oder digital nachbildet, an den Kontroller 6.

Kontroller 6: Dieser Kontroller 6 ist eine digitale elektronische Steuerung, mit welchem das Lichtsensormodul 2 gesteuert wird. Diese elektronische Steuerung wird vorzugsweise mit einem Mikrokontrolleur gebaut. Die folgenden Aufgaben werden von diesem Mikrokontrolleur gesteuert:

• Bearbeitung der Lichtmessung bzw. des Signals 17. Diese Lichtstärke- Messung wird zuerst eventuell verstärkt. In einer einfachen Ausführung wird diese mit einem Grenzwert verglichen. In einer weiteren Ausführung wird diese durch die Steuerung des Transistors 5 übertragen.

• Kalibrierung. Durch ein Eingangssignal 15 kann die aktuelle Lichtstärke- Messung gespeichert werden, um spätere Messungen mit diesem gespeicherten Wert zu vergleichen oder an Hand dieser Messung zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird zum Beispiel bei der Fertigung der LED-

Leuchte gemacht, wenn die LEDs neu sind. Der Grenzwert kann dann z.B. als 50% oder 70% des bei der Kalibrierung gespeicherten Messwertes berechnet werden. Das Eingangssignal 15 kann über einen Prüftaster (mit einer Verbindung auf 0V und einem Pull-up Widerstand oder auf der Versorgungsspannung 16 des Kontrollers 6 bzw. einem Pull-down

Widerstand) übermittelt werden. Es ist natürlich auch möglich, den Zeitpunkt der Kalibrierung über eine Infrarot- oder Funk-Schnittstelle zu definieren, oder jederzeit Kalibrierungswerte vom Hauptmodul zu empfangen und speichern.

· Überwachung der LED-Spannung der Versorgung 14. Diese Überwachung erfolgt durch die Messung der Spannung, gegebenenfalls durch die Teilung über eine Widerstandsbrücke (Widerstände 7 und 8). Wenn das Hauptmodul 1 die Spannung der Versorgung 14 für eine kurze Zeit unterbricht, wird dieser Unterbruch vom Kontroller 6 registriert. Durch solche Unterbrüche, deren Dauer kurz genug ist, um von menschlichen Augen nicht bemerkt zu sein, können einfache Befehle vom Hauptmodul 1 an das Lichtsensormodul 2 übermittelt werden.

• Steuerung des in Serie zu den Leuchtdioden 3 geschalteten Transistors 5, um die Verbindung vom Hauptmodul 1 zu den Leuchtdioden 3 abzutrennen bzw. die LED-Leuchte abzuschalten, wie auf Fig. 1 abgebildet, oder Steuerung des parallel zu den Leuchtdioden 3 geschalteten Transistors 5, um diese Verbindung respektive Versorgung der Leuchtdioden 3 kurzzuschliessen, wie auf Fig. 4 abgebildet. In beiden Fällen wird also der in den Leuchtdioden 3 fliessende Strom durch Schalten des Transistors 5 unterbrochen. Wenn der Kontroller 6 den Transistor 5 in bestimmen Sequenzen aus- und einschaltet, ist dieser in der Lage, Meldungen oder Messwerte an das Hauptmodul zu übertragen. Solche Unterbrüche sind vorzugsweise, wie diejenige der Spannung der Versorgung 14, auch kurz genug, um von menschlichen Augen nicht wahrgenommen zu werden.

Transistor 5: Dieser Transistor 5 ist vorzugsweise als MOSFET Transistor abgebildet. Bipolar- oder IGBT-Transi stören können natürlich auch anstelle eines MOSFET Transistors verwendet werden. Wie in Fig. 1 abgebildet können mit diesem Transistor die Leuchtdioden 3 ein- bzw. ausgeschaltet werden, weil der Strom, welcher vom Hauptmodul erzeugt wird und durch die Leuchtdioden fliesst, durch den Transistor 5 fliesst. Obwohl eine ganz einfache direkte Steuerung vom Kontroller 6 realisiert werden kann, ist eine bevorzugte Steuerung auf der Fig. 2 (als Teil der Schaltung der Fig. 1) abgebildet. Mit dieser bevorzugten Variante der Steuerung wird der MOSFET Transistor 5 über den Pull-up Widerstand 21 eingeschaltet, sobald eine positive Spannung der Versorgung 14 anliegt. Somit ist es möglich, die Zeitverzögerung bei der Einschaltung zu vermeiden. Eine solche Zeitverzögerung entsteht, wenn der Kontroller 6 zuerst starten muss, um den Transistor 5 einzuschalten. Mit dieser bevorzugten Steuerung wird der Transistor 5 über den zusätzlichen Transistor 22 vom Kontroller 6 gesteuert. In Abhängigkeit der Spannung der Versorgung 14 ist vzw vorgesehen, das Gate vom Transistor 5 mit einer Zener-Diode 23 zu schützen. Wenn die Leitungslänge der Verbindung zu den Leuchtdioden 3 zu lang ist, ist es eventuell auch nötig, den Transistor 5 mit der Freilauf Diode 24 von Überspannungen zu schützen.

Wie in Fig. 4 abgebildet, können die Leuchtdioden 3 auch mit dem Transistor 5 ein- bzw. ausgeschaltet werden, indem dieser Transistor 5 die Versorgung 14 kurzschliesst bzw. den LED-Strom ableitet. Mit dieser Variante der Steuerung soll der Transistor 5 beim Starten abgeschaltet sein. Dafür kann der Pull-down Widerstand 50 verwendet werden.

Versorgung des Kontrollers 6:

Wenn die LED-Anordnung respektive die Leuchtdioden 3 vom Hauptmodul versorgt werden, fliesst der Strom durch den Lichtsensormodul in die Leuchtdioden 3. Durch die Diode 10 und den Widerstand 13 (welcher auch durch eine Stromquelle oder einen urzschluss ersetzt werden kann, wenn die Spannung der Versorgung 14 zu hoch bzw. zu klein ist) fliesst dann ein Strom mit dem der Kondensator 1 1 geladen wird und der Kontroller 6 bzw. der Lichtstärke-Sensor 4 über den Spannungsregler 9 versorgt werden. Die Versorgungsspannung 16 kann auch mit einer Zener-Diode anstelle vom Spannungsregler 9 geregelt werden. Wenn nötig kann auch der Kondensator 12 als Glättungskondensator für den Kontroller 6 vorgesehen werden. Dieser Kondensator gilt dann auch als Speicherkondensator für die Versorgung des Kontrollers 6. Mit den Kondensatoren 1 1 und 12 als Speicher-Kondensatoren wird vorzugsweise die Versorgungsspannung 16 gestützt vorhanden bleiben, auch wenn die Spannung der Versorgung 14 für die Kommunikation während einer kurzen Dauer auf Null gesetzt wird. Beschreibung der Kommunikation und der daraus resultierenden Zustände: Eine mögliche Kommunikation ist auf der Zeichnung Fig.3 abgebildet. Die folgende Beschreibung basiert auf der in Fig. 1 abgebildeten Schaltung. Die gleiche Kommunikation ist auch mit der in Fig. 4 abgebildeten Schaltung möglich, indem der Transistor 5 jeweils ein- statt abgeschaltet bzw. ab- statt eingeschaltet wird.

Beim Starten (Zeitpunkt tO) befindet sich das Lichtsensormodul 2 in einem Warte- Zustand, bei welchem die Lichtmessung 17 nicht bearbeitet wird, obwohl diese gemacht werden kann. D.h., dass der Transistor 5 eingeschaltet wird, beispielsweise mit der auf Fig.2 abgebildeten Steuerung, und dass der Transistor 5 immer eingeschaltet bleibt, unabhängig von der Lichtmessung 17. Dieser Warte-Zustand ist mit der Zeitdauer Tl auf der Zeichnung Fig.3 bezeichnet.

Wenn die Lichtmessung 17 bewertet wird, ist es nötig, den entsprechenden Befehl vom Hauptmodul 1 zu bekommen. Dieser Befehl besteht aus einer bestimmten Reihe von Aus- und Einschalten der Spannung der Versorgung 14, welche als digitalen "0" bzw. " 1 " Bits vom Kontroller 6 über die Widerstände 7 und 8 decodiert werden. Eine solche Reihe von Aus- und Einschalten findet innerhalb von einer Zeitdauer T statt. Die Zeitdauer T, während die Kommunikation stattfindet bzw. die Befehle vom Hauptmodul 1 zum Lichtsensormodul 2 gesendet werden, ist vorzugsweise kurz genug, um vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen zu werden, da die Leuchtdioden 3 aus- bei jedem "0" bzw. ein- bei jedem "1 " geschaltet werden. Die gesamte Kapazität der Kondensatoren 1 1 und 12 muss hoch genug sein, um die Versorgungsspannung 16 des Kontrollers 6 während der Zeitdauer T abzusichern. Der Zustand, bei welchem die Lichtmessung 17 bewertet wird, ist der so genannte Test-Zustand, und ist mit der Zeitdauer T2 auf der Zeichnung Fig.3 bezeichnet. In diesem Test-Zustand T2 wird der Transistor 5 abgeschaltet, sobald die Lichtmessung 17 unter einem bestimmten vorgegebenen Grenzwert liegt. Eine solche Möglichkeit ist Beispielweise beim Zeitpunkt t4 abgebildet, als der Transistor 5, dessen Gate- Spannung gezeichnet ist, abgeschaltet wird. Wenn der Transistor 5 abgeschaltet ist, fliesst kein Strom aus dem Hauptmodul 1 in die Leuchtdioden 3. Wenn das Hauptmodul als Spannungsquelle gebaut ist, kann das Hauptmodul 1 diesen Strom messen, um zu registrieren, dass die Leuchtdioden 3 zü wenig Licht liefert. Wenn das Hauptmodul als Stromquelle gebaut ist, wird die Spannung der Versorgung 14 beim Abschalten des Transistors 5 steigen. Das Hauptmodul 1 kann in dieser Variante somit die Spannung der Versorgung 14 messen, um zu registrieren, dass die Leuchtdioden 3 zu wenig Licht liefern. Der Zeitpunkt, bei welchem das Lichtsensormodul 2 vom Warte- zum Test-Zustand wechselt, liegt mit der Zeitverzögerung T, bei welcher die Kommunikation stattfindet und interpretiert werden muss, nach dem Startpunkt tl .

In einer Notleuchte, bei welcher möglicherweise die Lichtstärke im Notbetrieb kleiner ist, als diejenige im Netzbetrieb, wird der Notbetrieb aus Sicherheitsgründen mittels eines entsprechenden Steuersignales immer in den Warte-Zustand gesteuert. D.h., dass der Notbetrieb bei der Bereitschaftsschaltung wie gezeichnet beim Zeitpunkt tO startet bzw. beim Zeitpunkt t2 bei der Dauerschaltung. Vorzugsweise existiert ein weiteres Steuersignal, bei welchem das Lichtsensormodul 2 vom Test-Zustand T2 zum Warte-Zustand Tl wechselt. Die Rückkehr zum Warte- Zustand ist ab dem Zeitpunkt t2 gezeichnet. Bei diesem Befehl wird der Transistor 5 wieder eingeschaltet und wird so bleiben, unabhängig von der Lichtmessung 17. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mit dem Abschalten des Transistors 5 eine Art Rückmeldung an das Hauptmodul zu übermitteln, da das Hauptmodul als Strom- sowohl als auch als Spannungsquelle die Unterbrechung messen kann - wie oben beschrieben. Mit einer bestimmten Sequenz von Ab- und Einschaltungen des Transistors 5 kann das Lichtsensormodul zudem Signale oder Meldungen an das Hauptmodul senden. Mit solchen Meldungen ist es auch möglich, den gemessenen Wert der Lichtmessung digital zu übertragen, und beispielsweise die Bewertung der Lichtmessung, beispielsweise durch Vergleich mit einem oder mehreren Grenzwerten dem Hauptmodul zu überlassen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich das Lichtsensormodul 2, beispielsweise nach Empfang eines entsprechenden Steuersignales, in einem so genannten Mess-Zustand, bei welchem den Wert der Messung vom Hauptmodul angefragt wird. Dieser Vorgang startet beispielsweise beim Zeitpunkt t3 auf der Zeichnung Fig.3. Der Mess-Zustand ist als T3 abgebildet.

Wenn die vom Hauptmodul abgefragte Meldung nur den Zustand des Lichtsensormoduls betrifft, befindet sich das Lichtsensormodul 2, beispielsweise nach Empfang eines entsprechenden Steuersignales, in einem so genannten ommunikations-Zustand.

Wenn Daten wie zum Beispiel Kalibrationswerte vom Hauptmodul zum Lichtsensormodul übermittelt werden, befindet sich das Lichtsensormodul 2, beispielsweise nach Empfang eines entsprechenden Steuersignales, in einem so genannten Kommunikationsempfangs-Zustand.

In so genannten Selbsttest-Notleuchten wird regelmässig eine Selbstdiagnose durchgeführt. Dabei werden die Leuchtdioden kontrolliert. Bei solchen Leuchten ist es möglich, das Lichtsensormodul 2 mit entsprechenden Steuersignalen in den Test- Zustand T2 oder in den Mess-Zustand T3 zu steuern, wie es als Beispiel auf der Zeichnung Fig.3 bei den Zeitpunkten tl bzw. t3 abgebildet ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektronische Schaltung (2) für die Lichtmessung von in einer Notleuchte verwendeten Leuchtdioden (3),

wobei die Schaltung (2) durch eine Versorgung (14) der Leuchtdioden (3) gespeist ist

und die folgenden Elemente aufweist:

• einen Lichtsensor (4), welcher ein Teil des Lichtströmes der Leuchtdioden (3) misst und ein entsprechendes elektrisches Signal ( 17) generiert,

• eine elektronische Steuerung (6), welche dieses elektrische Signal ( 17) bearbeitet und bewertet,

• entweder einen elektronischen Schalter (5), mit welchem die Versorgung ( 14) der Leuchtdioden (3) unterbrochen werden kann, oder einen elektronischen Schalter, mit welchem die Versorgung (14) der Leuchtdioden (3) kurzgeschlossen werden kann,

dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (6) als digitale Steuerung gebaut ist, und dass die Schaltung aufweist:

• eine Speicherschaltung (10, 1 1), welche Energie aus der Versorgung (14) für eine bestimmte Zeit (T) speichern und zur Versorgung der elektronischen Steuerung (6) abgeben kann,

• wobei die Schaltung (2) dazu ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des elektrischen Signals (17) durch die digitale elektronische Steuerung (6) den elektronischen Schalter (5) in einer bestimmten Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Wert des elektrischen Signals (17) digital codiert, zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals (17) aus- und einzuschalten.

Elektronische Schaltung gemäss Anspruch 1 , wobei der elektronische Schalter (5) derart in der Schaltung (2) angeordnet ist, dass er die Versorgung ( 14) der Leuchtdioden (3) unterbrechen kann, vorzugsweise indem er in Serie zu den Leuchtdioden (3) geschaltet ist. Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 2, wobei der elektronische Schalter (5) beim Einschalten der elektronischen Steuerung durch die Versorgung (14) eingeschaltet wird, vorzugsweise über eine an der Versorgung (14) angeschlossene Stromquelle (21).

Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei die Schaltung (2) dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal ( 17) zu bewerten, und den elektronischen Schalter (5) in einer Sequenz, welche als Rückmeldungssignal den Zustand der Bewertung digital codiert, zur Übermittlung des Zustands der Bewertung aus- und einzuschalten.

Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 4, wobei die Schaltung (2) bei der Bewertung des elektrischen Signals ( 17) Grenzwerte verwendet, und diese Grenzwerte an Hand einer Kalibrierung (15) generiert werden.

Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 4, wobei die Schaltung (2) bei der Bewertung des elektrischen Signals (17) Grenzwerte verwendet, und diese Grenzwerte in der digitalen Steuerung (6) bereits vorprogrammiert sind.

Elektronische Schaltung (2) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Schaltung (2) zur Erfassung der Spannung der Versorgung (14)ausgebildet ist, und die Schaltung (2) damit fähig ist, eine Sequenz von Aus- und Einschaltungen der Versorgung ( 14) als Signale zu empfangen und in eines von mehreren Steuersignalen umzusetzen.

Elektronische Schaltung gemäss Anspruch 7, wobei die Schaltung sich in einem Warte-Zustand, bei welchem unabhängig von der Lichtmessung der elektronische Schalter (5) den in den Leuchtdioden (3) fliessenden Strom nicht unterbricht, befinden kann, und die Schaltung (2) mit einem der mehreren Steuersignale in den Warte-Zustand umschaltbar ist.

Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 7 oder 8, wobei die Schaltung (2) sich in einem Test-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der elektronische Schalter (5) den in den Leuchtdioden (3) fliessenden Strom unterbrechen kann, befinden kann, und die Schaltung (2) mit einem der mehreren Steuersignale in den Test-Zustand umschaltbar ist. 10. Elektronische Schaltung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Schaltung (2) sich in einem Mess-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der elektronische Schalter (5) zur Übermittlung des Wertes des elektrischen Signals (17) ein- und ausgeschaltet wird, befinden kann, und die Schaltung (2) mit einem der mehreren Steuersignale in den Mess-Zustand umschaltbar ist.

Elektronische Schaltung (2) gemäss einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Schaltung (2) sich in einem ommunikationssende-Zustand, bei welchem in Abhängigkeit der Lichtmessung der elektronische Schalter (5) zur Übermittlung des Zustands der Bewertung ein- und ausgeschaltet wird, befinden kann, und die Schaltung (2) mit einem der mehreren Steuersignale in den KommunikationssendeZustand umschaltbar ist.

12. Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 1 1 , in welcher mittels der Schaltung (2) im Kommunikationssende-Zustand eine kumulierte Betriebsdauer der Notleuchte übermittelbar ist.

13. Elektronische Schaltung (2) gemäss einem der Ansprüche 7 bis 12, in welcher die Schaltung (2) sich in einem Kommunikationsempfangs-Zustand, bei welchem Werte zur Bewertung der Lichtmessung über eine Sequenz von Aus- und Einschaltungen der Versorgung vom Hauptmodul (1 ) an die Schaltung (2) übermittelbar sind, befinden kann,

und die Schaltung (2) mit einem der mehreren Steuersignale in den Kommunikationsempfangs-Zustand umschaltbar ist.

Elektronische Schaltung (2) gemäss Anspruch 13, welche dazu ausgebildet ist, im Kommunikationsempfangs-Zustand Kalibrierungswerte zu emfpfangen.

15. Hautptmodul (1) zur Speisung von Leuchtdioden (3) mittels einer Versorgung (14),

dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptmodul (1) auch zur Speisung einer elektronischen Schaltung (2) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche mittels der Versorgung (14) ausgebildet ist, und das Hauptmodul (1) dazu eingerichtet ist,

· eine Sequenz von Unterbrechungen oder Kurzschlüssen der Versorgung

(14) zu detektieren, wobei diese Sequenz ein Rückmeldungssignal der elektronischen Schaltung (2) digital codiert,

• und daraus das Rückmeldungssignal zu decodieren.

16. Hautptmodul ( 1 ) gemäss Anspruch 15, wobei das Hauptmodul (14) zur Unterbrechung der Versorgung ( 14) in Form einer Sequenz von Aus- und Einschaltungen der Versorgung (14) ausgebildet ist, wobei diese Sequenz ein Steuersignal für die elektronische Schaltung (2) digital codiert.