Beleuchtungssystem mit Lichtsensor zur Vorschaltgerätsteuerung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft durch Lichtempfänger gesteuerte elektronische Vorschaltgeräte für Lampen. Dabei wird der Begriff "Beleuchtungssystem" für das elektronische Vorschaltgerät zusammen mit dem Lichtempfän- ger zu seiner Steuerung verwendet, wobei die passende Lampe beinhaltet sein kann, aber nicht muss. Der Begriff "Lampe" gilt dabei für Leuchtmittel im allgemeinsten Sinn einschließlich LED und LED-Module.

Stand der Technik

Es ist bekannt, elektronische Vorschaltgeräte und damit den Betrieb der von ihnen versorgten Lampen über Lichtempfänger zu steuern. Die Lichtempfän- ger können bei dimmbaren Vorschaltgeräten und Lampen zur Helligkeitsregelung oder allgemein für Ein- und Ausschaltvorgänge abhängig von bestimmten Helligkeitsschwellenwerten oder von der Abdunkelung bestimmter Stellen (beispielsweise bei Lichtschranken) oder zu ähnlichen Zwecken eingesetzt werden. Dazu werden lichtempfindliche Fotodioden elektrisch an ei- nem Vorschaltgerät angeschlossen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Beleuchtungssystem dieses Typs anzugeben, das durch einen günstigen Kom-

promiss zwischen Zuverlässigkeit und technischem Aufwand verbesserte Einsatzmöglichkeiten bietet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem mit einem elektronischen Vorschaltgerät und einem mit dem Vorschaltgerät signaltechnisch ver- bundenen Lichtempfänger zum Aufnehmen von Umgebungslicht und zur Steuerung des Vorschaltgeräts ansprechend auf das Umgebungslicht, gekennzeichnet durch einen Optokoppler, der mit dem Vorschaltgerät elektrisch verbunden ist, und einen Lichtwellenleiter, der den Lichtempfänger optisch mit dem Optokoppler verbindet,

sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Lampe mit einem solchen Beleuchtungssystem, bei welchem Umgebungslicht über einen Lichtempfänger erfasst wird, über einen mit dem Lichtempfänger verbundenen Lichtwellenlej- ter zu einem Optokoppler transportiert wird und durch den Optokoppler in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches einem elektronischen Vor- schaltgerät zugeführt wird und zur Steuerung dieses Vorschaltgeräts ansprechend auf das erfasste Umgebungslicht dient, wobei das Vorschaltgerät die Lampe ansprechend auf die Steuerung betreibt.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden erläutert. Die gesamte Offenbarung ist dabei sowohl im Hinblick auf den Vorrichtungscharakter als auch auf den Verfahrenscharakter der Erfindung zu verstehen, ohne dass dazwischen im Einzelnen explizit unterschieden wird.

Die Grundidee der Erfindung besteht im Einsatz eines Lichtwellenleiters zwischen dem Lichtempfänger und dem Vorschaltgerät. Der Lichtwellenleiter soll den Lichtempfänger optisch mit einem Optokoppler verbinden, der seinerseits elektrisch mit dem Vorschaltgerät verbunden ist. Seitens des Lichtempfängers soll allerdings keine optoelektronische Umwandlung vorgesehen sein; der Lichtempfänger soll hier also lediglich die Einrichtung zum Lichtein- tritt bezeichnen, kann im einfachsten Fall also eine Endfläche des Lichtwel-

lenleiters sein. Das zu erfassende Licht wird also ohne Umwandlung in elektrische Signale durch den Lichtwellenleiter bis zu dem Optokoppler transportiert, der seinerseits bei Bedarf auch in direkter Nähe des Vorschaltgeräts angeordnet oder vorzugsweise sogar in dem Vorschaltgerät baulich integriert sein kann.

Der Lichtempfänger entspricht dem Lichtsensor aus dem Stand der Technik also nur insoweit, als er Licht aufnimmt und die Leitung zu dem Vorschaltgerät ein entsprechendes Signal einspeist, das hier allerdings selbst ein Lichtsignal ist. Durch den Verzicht auf einen elektrischen Lichtsensor kann der Lichtempfänger, also der Kopf des Lichtwellenleiters oder eine dort angebrachte optische Vorrichtung, sehr klein und unauffällig gestaltet werden und auch an spezifische bauliche Gegebenheiten gut angepasst werden. Es können also im Hinblick auf das ästhetische Erscheinungsbild sowie auf die Anpassung an ein vorgegebenes Design verbesserte Lösungen gefunden wer- den, indem der Lichtempfänger in sehr unauffälliger und anpassungsfähiger Weise integriert werden kann. Konventionelle Lichtempfänger sind hingegen vergleichsweise groß und wirken optisch häufig sehr störend. Je nach baulicher Realisierung, beispielsweise in Leuchten integriert oder an Decken angebracht, können sie auf das Design anderer Einrichtungen nachteiligen Ein- fluss nehmen.

Ferner können sich durch den Wegfall der elektrischen übertragung zwischen dem Lichtempfänger und dem Optokoppler auch weitere Vorteile ergeben, etwa die Vermeidung elektromagnetischer Einstreuungen, der Wegfall von Problemen mit Isolationsfestigkeit, Spannungsschutz und dgl. Spe- ziell die Lichteintrittsöffnung am Kopf des Lichtwellenleiters bzw. die dort als Lichtempfänger angebrachte optische Vorrichtung sind spannungsisoliert und damit inhärent sicher. Notwendige öffnungen zur Montage können auf sehr kleine Durchmesser im Millimeterbereich reduziert werden. Kurzschlussrisiken fallen weg.

Das Umgebungslicht kann von der räumlichen Umgebung stammen, die von der durch das Vorschaltgerät betriebenen Lampe zu beleuchten ist. Dann kann durch den Lichtempfänger die Helligkeit durch die Lampenbeleuchtung oder durch eine anderweitige künstliche oder auch Tageslicht-Beleuchtung oder eine Mischbeleuchtung erfasst werden, um beispielsweise einen Dimmzustand des Vorschaltgeräts und der Lampe anzupassen. Es kann auch um eine Anwesenheitserkennung von sich bewegenden Objekten in der Umgebung gehen, wie weiter unten noch näher erläutert, und zwar einschl. Lichtschranken, bei denen also Umgebungslicht durch sich bewegende Objekte ausgeblendet wird.

Der Lichtwellenleiter zwischen Lichtempfänger und Optokoppler muss nicht notwendigerweise durchgehend sein. Es kann in Einzelfällen von Interesse sein, eine elektrische Einrichtung zwischenzuschalten, etwa zur Signalverstärkung bei langen übertragungsstrecken oder zur Signalverteilung, - mischung oder -einkopplung bei komplexeren Beleuchtungssystemen. Bevorzugt ist jedoch, dass der Lichtwellenleiter durchgehend ausgeführt ist, also zwischen dem Lichtempfänger und dem Optokoppler eine rein optische übertragung über optische Leiter stattfindet. Weiterhin ist dieser Lichtwellenleiter vorzugsweise auch einteilig, also nicht aus mehreren baulich getrenn- ten Teilen zusammengesetzt, um den baulichen Aufwand und die Verluste zu minimieren.

Ferner ist bevorzugt, an sich bekannte optische Steckverbindungselemente für die Erfindung auszunutzen, also den Lichtwellenleiter zumindest an dem Optokoppler und/oder an dem Lichtempfänger durch ein optisches Steckver- bindungselement zu montieren. Da in den bevorzugten Fällen das Ende des Lichtwellenleiters selbst als Lichtempfänger ausgeführt ist, betrifft dies insbesondere ein optisches Steckverbindungselement an dem Optokoppler. Da der Optokoppler vorzugsweise in dem Vorschaltgerät integriert ist, ergibt sich in diesem Fall natürlich ein optisches Steckverbindungselement an dem Ge- rät selbst.

Eine weitere mögliche Ausgestaltung sieht einen abbildenden Lichtempfänger und Lichtwellenleiter vor, also etwa einen Lichtwellenleiter mit einer Vielzahl parallel laufender Fasern. Solche abbildenden Systeme eignen sich besonders für Anwendungen zur Anwesenheitskontrolle, weil mit ihnen ohne deutliche änderungen des erfassten Helligkeits(mittel)werts Bewegungen detektiert werden können.

Einige der erwähnten Vorteile des Einsatzes von Lichtwellenleitern bestehen auch für zusätzliche signaltechnische Verbindungen in einem Beleuchtungssystem oder einer größeren Beleuchtungsanlage. Es ist daher bevorzugt, dass das Vorschaltgerät einen optischen Ausgang und/oder Eingang zur Datenkommunikation über einen weiteren oder denselben Lichtwellenleiter aufweist. Beispielsweise könnte ein externes Gerät mit dem Lichtwellenleiter optisch verbunden werden, um Daten auszulesen oder einzugeben, etwa indem es mit einer optischen Schnittstelle in die Nähe des Lichtempfängers gebracht wird.

Bevorzugte Anwendungsfälle liegen auch in komplexeren Beleuchtungssystemen bzw. Beleuchtungsanlagen, in denen eine Mehrzahl Vorschaltgeräte auftreten und vorzugsweise über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter mit einem gemeinsamen Lichtempfänger verbunden sind. Dabei kann der Licht- Wellenleiter so aufgeteilt sein, dass er das über den Lichtempfänger eingekoppelte Lichtsignal an die Optokoppler der verschiedenen Vorschaltgeräte liefert. Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung teilen sich die Vorschaltgeräte auch den Optokoppler und sind an einem gemeinsamen Optokoppler elektrisch angeschlossen.

Bevorzugt sind insbesondere Anwendungen im Bereich digitaler Beleuchtungsanlagen, also solcher Beleuchtungsanlagen, in denen Steuergeräte über digitale Kommunikationsprotokolle mit angeschlossenen Vorschaltgerä- ten kommunizieren. Dies betrifft insbesondere Beleuchtungsanlagen, die nach dem sog. DALI-Protokoll (Digital Adressable Lighting Interface) arbei- ten.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei die offenbarten Einzelmerkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und die nachfolgende wie auch die vorstehende Beschreibung sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch auf die Verfahrenskategorie der Erfindung bezogen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild entsprechend Figur 1 zu einer Variante des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems als zweites Ausfüh- rungsbeispiel.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem mit drei Niederdruckentladungslampen LA1 , LA2 und LA3, die jeweils über Versorgungsanschlüsse 1 - 4 von einem jeweiligen elektronischen Vorschaltgerät "EVG QT DALI" 1 - 3 versorgt sind. Die Lampen LA1 - LA3 sind konventionell. Die Vorschaltgeräte sind hinsichtlich ihres elektrischen und elektronischen Aufbaus bis auf die im Folgenden erläuterten Besonderheiten ebenfalls konventionell und dem Fachmann geläufig. Es handelt sich hier konkret um Vorschaltgeräte des Herstellers OSRAM mit der Typenbezeichnung Quicktronic DALI, die für eine digitale Steuerung nach dem DALI-Protokoll ausgelegt sind. Hierzu weisen die Vorschaltgeräte digitale Steueranschlüsse DA auf, über die sie in einer Busverschaltung von einem gemeinsamen, ebenfalls für das DALI-Protokoll ausgelegten Lichtsteuergerät LSG gesteuert werden können.

Ferner sind die Vorschaltgeräte über einen Versorgungsstromkreis mit drei jeweils einem der Vorschaltgeräte zugeordneten Phasen L1 , L2 und L3 so-

wie einem Nullleiter N und einer Prüferdeleitung PE an eine Leistungsversorgung angeschlossen.

Das Lichtsteuergerät LSG weist ferner einen digitalen Steueranschluss mit einer daran angeschlossenen digitalen Steuerleitung DSL auf, über die es über einen Tastschalter, einen PC oder in anderer Weise extern gesteuert oder auch programmiert werden kann.

Schließlich weist das Lichtsteuergerät einen über ein hier nicht im Einzelnen dargestelltes Steckverbindungselement SV zum Anschluss an einen Optokoppler OK eingesteckten Lichtwellenleiter LWL auf, der aus Glasfaser be- steht und zu einem in der Zeichnung durch ein Kästchen betonten Kopf K des Lichtwellenleiters führt. Dieser Kopf K steht für eine Montagehülse, mit der das Ende des Lichtwellenleiters LWL im Außengehäuse einer Leuchte gehalten ist, die die drei Lampen LA1 - LA 3, die zugehörigen Vorschaltgerä- te und das Lichtsteuergerät LSG umfasst, integriert. Es handelt sich von au- ßen betrachtet lediglich um eine kleine, wenige Millimeter große lichtaufnehmende Fläche, die optisch mit den Lichtwellenleiter LWL verkoppelt ist und das über ihre Fläche empfangene Licht in den Lichtwellenleiter bündelt.

Der Lichtwellenleiter LWL ist im übrigen einteilig und hat hier eine Länge von etwa 10 - 15 m, wobei grundsätzlich auch deutlich kleinere Längen, etwa bis 1 m, und deutlich größere Längen bis 100 m oder darüber hinaus möglich sind.

Ferner weist das Lichtsteuergerät LSG einen optischen Ausgang und einen optischen Eingang auf, die mit dem Optokoppler OK verbunden sind. So kann mit einem mobilen Handgerät und einer optischen Schnittstelle, d. h. Lichteintritts- und -austrittsfläche, daran in der Nähe des Lichtwellenleiterkopfes K eine optische Verbindung aufgenommen werden und können Daten aus dem Lichtsteuergerät oder vermittelt über dieses aus den Vorschaltgerä- ten ausgelesen und in diese eingegeben werden.

Der Lichtwellenleiter LWL kann insbesondere ein Faserbündel sein und damit ein, wenn auch grob gerastertes, Bild in einen ebenfalls ein Bild erfassenden Optokoppler OK eingeben. Damit kann das Lichtsteuergerät LSG auch unabhängig von der änderung eines Helligkeitsmittelwertes Bewegun- gen erfassen und darauf ansprechend beispielsweise das Licht einschalten oder heller schalten.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Variante zu dem Beleuchtungssystem aus Figur 1. Der Unterschied besteht darin, dass das Lichtsteuergerät LSG1 - LSG3 mit dem Optokoppler OK1 - OK3 und dem Steckverbindungselement SV1 - SV3 mehrfach vorhanden ist, und zwar je einmal pro Vorschaltgerät, und der Lichtwellenleiter so aufgeteilt ist, dass jeweils ein Ast LWL1 - LWL3 zu einem anderen Optokoppler OK1 - OK3 führt. Hier ist die Aufteilung also optisch zwischen den Optokopplern OK1 - OK3 in den Lichtsteuergeräten LSG1 - LSG3 und dem einheitlichen Licht- wellenleiterkopf K gegeben und nicht elektrisch wie bei der Variante aus Figur 1 zwischen dem dortigen Lichtsteuergerät LSG und den Vorschaltgerä- ten. Kombinationen aus elektrischen und optischen Aufteilungen sind natürlich möglich. Auch kann der gemeinsame Lichtempfänger K durch unmittelbar benachbarte Lichtwellenleiterköpfe separater Lichtwellenleiter LWL ge- bildet sein.