DE102004006006A1

DE102004006006A1 - Tree light arrangement has local switched electrical power supply, electronic module per light, signal input connected by single pole electrical contact to light source clamp attached to tree

Info

Publication number: DE102004006006A1
Application number: DE102004006006A
Authority: DE
Inventors: Josef NIEDERLÄNDER; Roman Wolf
Original assignee: Krinner Innovation GmbH
Current assignee: Krinner Innovation GmbH
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: DE102004006006B4

Abstract

The arrangement has light sources (22) for attachment to a tree by clamps (24) and each with a local switched electrical power supply (28) and an electronic module (30) with a signal input (32) for remote control switching on and off of the power supply. A remote signal source enables simultaneous operation of the modules. Each module's signal input is connected by a single pole electrical contact (24,26,88) to the light source clamp attached to the tree.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baumbeleuchtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a Tree lighting according to the generic term of claim 1.

Als elektrische Christbaumbeleuchtung sind Lichterketten weit verbreitet, bei denen die elektrischen Kerzen an einem langen zweipoligen Kabel aufgereiht sind. Das Kabel, das von einem Netzgerät mit der Betriebsspannung für die elektrischen Kerzen versorgt wird, muss entlang des Stamms und der Zweige des Christbaums von Kerzenort zu Kerzenort verlegt werden.As electrical Christmas tree lighting String lights are widely used in which the electric candles are strung on a long two-pin cable. The cable that from a power supply the operating voltage for The electrical candles must be supplied along the trunk and the branches of the Christmas tree are moved from candle place to candle place.

Da die Verlegung der langen Lichterkette umständlich ist, wurden Versuche unternommen, die zentrale Energieversorgung der elektrischen Kerzen zu vereinfachen. So ist aus der Druckschrift DE 198 23 741 A1 eine Christbaumbeleuchtung bekannt, bei welcher von der Energiequelle getrennte Stromleitungen zu jeder Lampe führen. Die Energiequelle ist in einem Christbaumständer angeordnet, der einen Transformator, eine Steuerschaltung, eine Batterie und ein Solarpanel enthalten kann. Der Christbaumständer ist mit Steckeraufnahmen ausgerüstet, in welche Stecker eingesetzt werden, deren Stromleitungen entlang des Stammes gebündelt werden. Von dem Leitungsbündel am Stamm führt zu jeder Lampe direkt eine Leitung, welche entlang der Äste geführt wird. In dem Hauptleitungsbündel nach oben können zusätzliche Steckerverbindungen am Stamm vorgesehen sein. Insgesamt ist eine baumartige Leitungsstruktur für die galvanische Stromversorgung vorgesehen. Im Vergleich zu der eingangs genannten Lichterkette ist die Verlegung der gebündelten Leitungen nach wie vor umständlich.Since the laying of the long chain of lights is cumbersome, attempts have been made to simplify the central energy supply for the electric candles. So is from the pamphlet DE 198 23 741 A1 a Christmas tree lighting is known in which separate power lines from the energy source lead to each lamp. The energy source is arranged in a Christmas tree stand, which can contain a transformer, a control circuit, a battery and a solar panel. The Christmas tree stand is equipped with plug receptacles into which plugs are inserted, the power lines of which are bundled along the trunk. From the bundle of lines on the trunk, a line leads directly to each lamp, which is led along the branches. Additional plug connections can be provided on the trunk in the trunk line upward. Overall, a tree-like line structure is provided for the galvanic power supply. Compared to the chain of lights mentioned at the beginning, the laying of the bundled cables is still cumbersome.

Ein anderer Weg der Stromversorgung wird in der Druckschrift DE 38 24 972 A1 beschritten. Dort ist eine Weihnachtsbaumbeleuchtung gezeigt, bei der in jeder elektrischen Kerze eine Luftspule angeordnet ist. Die Luftspule ist Teil eines elektrischen Schwingkreises für einen Empfang von elektromagnetischer Energie. Ein benachbarter Hochfrequenzsender strahlt eine Leistung von 20 Watt aus einer vier Meter langen Stabantenne in die Richtung des Weihnachtsbaums ab. Es handelt sich also um eine drahtlose Energieversorgung durch einen Funksender, der als Stab, Dipol oder Schleife ausgebildet sein kann. Alternativ zur Funkabstrahlung ist ein Infrarotstrahler vorgesehen, der ebenfalls ohne galvanische Stromversorgung auskommt. Die Strahlungsenergie der Infrarotlampe wird durch Solarzellen in die Betriebsspannung der elektrischen Beleuchtung umgesetzt. Diese Art der drahtlosen zentralen Stromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil sie eine zu hohe Energieabstrahlung erfordert.Another way of power supply is in the publication DE 38 24 972 A1 trodden. There a Christmas tree lighting is shown, in which an air coil is arranged in each electric candle. The air coil is part of an electrical resonant circuit for the reception of electromagnetic energy. An adjacent high-frequency transmitter emits 20 watts of power from a four-meter rod antenna in the direction of the Christmas tree. It is therefore a wireless energy supply by a radio transmitter, which can be designed as a rod, dipole or loop. As an alternative to radio radiation, an infrared radiator is provided, which also does not require a galvanic power supply. The radiation energy of the infrared lamp is converted into the operating voltage of the electric lighting by solar cells. This type of wireless central power supply has not been able to prevail because it requires too much energy.

Aus der Druckschrift DE 34 02 595 A1 ist ein elektrischer Leuchtkörper in Form einer Weihnachtsbaumkerze bekannt, dessen Kerzenschaft zur Aufnahme einer Batterie ausgebildet ist. Als Alternative zur Stabbatterie in jeder Kerze ist es auch bekannt, als Stromquelle eine oder mehrere stromerzeugende Zellen im Kerzenschaft anzuordnen, die von außen her mit Strahlung beaufschlagt werden (Anordnung einer Infrarotstrahlungsquelle in der Nähe der Kerzen). Das Ein- und Ausschalten der Kerzen erfolgt elektronisch durch Signalimpulse in Form von Infrarotstrahlen, Ultraschall oder sonstigen Hochfrequenzsendeimpulsen. Fernbedienungen dieser Art, wie sie beispielsweise für Fernsehgeräte üblich sind, stellen für eine Christbaumbeleuchtung allerdings einen zu hohen Aufwand dar.From the publication DE 34 02 595 A1 an electrical luminous element in the form of a Christmas tree candle is known, the candle shaft of which is designed to hold a battery. As an alternative to the rod battery in each candle, it is also known to arrange one or more current-generating cells in the candle shaft as the current source, which are exposed to radiation from the outside (arrangement of an infrared radiation source near the candles). The candles are switched on and off electronically by signal pulses in the form of infrared rays, ultrasound or other high-frequency transmission pulses. Remote controls of this type, as are common for television sets, for example, represent too much effort for Christmas tree lighting.

In der Druckschrift DE 41 13 442 A1 geht es wiederum um die Fernsteuerung und die Stromversorgung eines Beleuchtungssystems. Gezeigt ist eine Schaltung mit magnetischer Induktion, d.h. es ist ein Sende- und Empfangssystem vorgesehen, bei dem zwischen einem Induktionssender und einem Empfänger magnetische Feldenergie übertragen wird. Im Falle von Baumbeleuchtungen kann hierbei der Induktionssender aus einem um den Baumstamm wendelförmig herumgewickelten Induktionsdraht bestehen, durch den gleichzeitig sämtliche Beleuchtungskörper zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung ansteuerbar sind. Gemäß dieser Druckschrift ist es denkbar, die Stromversorgung der einzelnen Beleuchtungskörper ausschließlich mittels diesen zugeordneten Induktionsempfängern zu realisieren, die von dem Induktionssender aus mit magnetischer Feldenergie beaufschlagt werden. Eine derartige magnetische Fernsteuerung und Stromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil hierfür zu hohe Sendeenergien erforderlich wären.In the publication DE 41 13 442 A1 it is about remote control and the power supply of a lighting system. A circuit with magnetic induction is shown, ie a transmission and reception system is provided in which magnetic field energy is transmitted between an induction transmitter and a receiver. In the case of tree lights, the induction transmitter can consist of an induction wire wound helically around the tree trunk, by means of which all the lighting elements can be controlled at the same time for switching the power supply on and off. According to this document, it is conceivable to implement the power supply to the individual lighting fixtures exclusively by means of induction receivers assigned to them, which are supplied with magnetic field energy from the induction transmitter. Such a magnetic remote control and power supply has not been able to establish itself because this would require too high transmission energies.

Eine große Gruppe von Druckschriften befasst sich mit Leuchten für Christbäume, die eine interne Stromversorgung und deshalb keine Verkabelung aufweisen. Als Beispiel wird die Batterieleuchte gemäß der Druckschrift DE 40 40 136 A1 genannt. Die lokale Energieversorgung erfolgt mit Hilfe eines handelsüblichen Akkumulators oder einer handelsüblichen Batterie. Als Leuchtmittel sind Glühlampen, Glimmlampen, Leuchtdioden usw. vorgeschlagen worden. Die Batterieleuchte gemäß DE 40 40 136 A1 weist in üblicher Weise ein Gehäuse, einen Sockel und eine Fußklemme auf. Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Erfindung aus.A large group of publications deals with lights for Christmas trees, which have an internal power supply and therefore no wiring. As an example, the battery light according to the document DE 40 40 136 A1 called. The local energy supply takes place with the help of a commercially available accumulator or a commercially available battery. Incandescent lamps, glow lamps, light-emitting diodes, etc. have been proposed as illuminants. The battery light according to DE 40 40 136 A1 has a housing, a base and a foot clamp in the usual way. The present invention is based on this prior art.

Zum Ein- und Ausschalten weist die bekannte Batterieleuchte einen mechanischen Schalter oder ein Elektronikmodul für eine Fernbetätigung auf. Im ersten Fall ist ein Drehschalter vorgesehen, bei dem das Gehäuse relativ zum Sockel verdreht wird. Im zweiten Fall weist das Elektronikmodul einen Sensor in Form eines Funkempfängers oder eines Mikrofons auf. Die zweitgenannte Alternative ist der ersten insoweit überlegen, als sie es gestattet, eine Vielzahl gleichartiger Batterieleuchten gleichzeitig ein- und auszuschalten. Die Fernbedienung benötigt – wie alle anderen bekannten Fernbedienungen – einen Sensor, der an das abgestrahlte und empfangene Feld physikalisch angepasst ist. Ein solcher Sensor erfordert Platz und erhöht das Gewicht.For switching on and off the known battery light a mechanical switch or an electronic module for one remote operation on. In the first case, a rotary switch is provided, in which the casing is rotated relative to the base. In the second case, the electronics module a sensor in the form of a radio receiver or a microphone. The second alternative is superior to the first in that than it allows a variety of similar battery lights switch on and off at the same time. The remote control needs - like all other known remote controls - a sensor that connects to the radiated and received field is physically adapted. On such a sensor requires space and increases the weight.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass eine zentrale, aus einer gemeinsamen Energiequelle gespeiste, galvanische oder drahtlose Stromversorgung in jedem Falle zu aufwendig und deshalb zu vermeiden ist, dass aber ein zentrales, gleichzeitiges Ein- und Ausschalten der Leuchtmittel aus Gründen des Bedienungskomforts unerlässlich ist. Unter diesen Randbedingungen hat die Erfindung erkannt, dass für das Einschalten der Christbaumbeleuchtung keine Sensoren in den Leuchtmitteln erforderlich sind.The invention is based on the consideration that a central, galvanic, fed from a common energy source or wireless power supply in any case too expensive and therefore too avoid is that a central, simultaneous input and Switching off the lamps for reasons of ease of use imperative is. Under these boundary conditions, the invention has recognized that for the Turn on the Christmas tree lights, no sensors in the bulbs required are.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Baumbeleuchtung mit lokaler Stromversorgung der Leuchtmittel anzugeben, deren zentrale Fernbedienung ohne Sensoren in den Leuchtmitteln auskommt.The invention has therefore the Task given tree lighting with local power to indicate the illuminant, its central remote control without sensors in the illuminants.

Diese Aufgabe wird durch eine Baumbeleuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is accomplished by tree lighting solved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung nützt die elektrischen Leitungseigenschaften eines Naturbaums, um ein zentral erzeugtes Einschaltsignal an die Baumkerzen zu verteilen. Es ist also kein technischer Kabelbaum erforderlich, der entlang des natürlichen Aufbaus des Baumstamms, seiner Äste und seiner Zweige verlegt werden müsste. Vielmehr wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass der natürliche Baum eine elektrische Impedanz, insbesondere eine von der Feuchtigkeit des Holzes abhängige Leitfähigkeit aufweist.The invention takes advantage of the electrical conduction properties a natural tree to send a centrally generated switch-on signal to the Distribute tree candles. So it's not a technical wiring harness required along the natural structure of the tree trunk, its branches and its branches would have to be relocated. Rather, the Made use of the fact that the natural tree is an electrical one Impedance, especially a conductivity dependent on the moisture of the wood having.

Gleichzeitig kommt die erfindungsgemäße Baumbeleuchtung ohne Sensoren aus. Als derartige Sensoren sind bei den im Stand der Technik verwendeten Fernbedienungen beispielsweise Funkantennen, Induktionsschleifen, Infrarotempfänger oder Ultraschall-Mikrofone vorgeschlagen worden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine einpolige galvanische Kontaktgabe genügt, um den Baum als Übertragungsmedium für das Einschaltsignal einzubeziehen.At the same time, the tree lighting according to the invention comes without sensors. As such sensors are in the state remote controls used in technology, for example radio antennas, Induction loops, infrared receivers or ultrasound microphones been proposed. Surprisingly, it has been shown that a single-pole galvanic contact is sufficient to use the tree as a transmission medium for the Include switch-on signal.

Der einpolige Kontakt wird am Anbringungsort des jeweiligen Leuchtmittels dadurch realisiert, dass eine Fußklemme des Leuchtmittels ganz oder teilweise aus leitfähigem Material besteht. Es genügt das übliche Anklemmen des Leuchtmittels an einen Zweig, um die Zähne der Fußklemme in einen ausreichenden Kontakt mit der Baumrinde oder den Nadeln zu bringen. In der Regel werden die Zähne der Fußklemme den betreffenden Abschnitt der Baumrinde durchstoßen und sogar einen Kontakt zur Bastschicht des Baumes herstellen. Versuche haben aber ergeben, dass ein derart enger Kontakt nicht zwangsläufig erforderlich ist. Für einen reproduzierbaren Schalteffekt genügt es, die Zähne der Fußklemme leitfähig zu machen und durch den Sockel des Leuchtmittels hindurch leitfähig mit dem Signaleingang eines Elektronikmoduls zu verbinden. Das Elektronikmodul des Leuchtmittels ist als eine kleine Platine mit einem Schaltkreis ausgebildet, der auf ein Wechselspannungssignal reagiert, das zwischen dem Signaleingang und der Schaltkreismasse anliegt. Überraschenderweise genügt es, die Schaltkreismasse von der Umgebung isoliert zu belassen. Auf diese An kann das Übertragungsvermögen des Baumes, das von der natürlichen Baumimpedanz bereitgestellt wird, als einpolige Leitung genutzt werden.The single pole contact will be at the place of installation of the respective illuminant in that a foot clamp the lamp consists entirely or partially of conductive material. It the usual connection is sufficient of the lamp to a branch in order to keep the teeth of the foot clamp in a sufficient position Bring contact with the tree bark or the needles. Usually become the teeth the foot clamp pierce the relevant section of the tree bark and even make contact with the bast layer of the tree. tries have shown, however, that such close contact is not absolutely necessary is. For a reproducible switching effect is sufficient to the teeth of the To make the foot clamp conductive and conductive through the base of the lamp to connect the signal input of an electronic module. The electronics module of the lamp is as a small circuit board with a circuit formed, which responds to an AC voltage signal between the Signal input and the circuit ground is present. Surprisingly, it is enough that Keep circuit ground isolated from the environment. To this The transmission capacity of the tree, that of the natural Tree impedance is provided, used as a single-pole line become.

Zur Vervollständigung des erfindungsgemäßen Schaltprinzips ist eine Wechselspannungsquelle vorgesehen, die als einfaches Netzteil mit einem Sinusoszillator auf einem kleinen Schaltungsträger aufgebaut werden kann. Wiederum genügt eine einpolige Verbindung von dem Signalausgang der Wechselspannungsquelle zum Baum, vorzugsweise ein einadriges Kabel zum Fußpunkt des Baumstammes. Diese einpolige galvanische Kontaktgabe kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist die Wechselspannungsquelle – ähnlich wie bei bekannten Ladegeräten oder Netzteilen für kleine Gleichspannungen – in einen Netzstecker integriert. Von diesem (beispielsweise einige Meter entfernten) Netzstecker führt ein einpoliges Kabel zum Baumstamm, wo das Kabelende mit einer Kralle oder Spitze an den Baumstamm anzuheften ist. Das Kabelende kann auch an einen Baumständer geführt und an eine von dessen metallenen Haltekrallen, die ohnehin in einen Abschnitt des Baumstammes eindringen, angeklemmt sein.To complete the switching principle according to the invention an AC voltage source is provided, which acts as a simple power supply built with a sine wave oscillator on a small circuit board can be. Again, it is enough a single-pole connection from the signal output of the AC voltage source to the tree, preferably a single core cable to the base of the Tree trunk. This single-pole galvanic contact can be different Way to be realized. The AC voltage source is preferably - similar to with known chargers or power supplies for small DC voltages - in integrated a power plug. Of this (for example, some Meters away) a single pole cable to the tree trunk, where the cable end with a claw or tip is attached to the tree trunk. The cable end can also on a tree stand guided and one of its metal retaining claws, which are already in one Penetrate section of the tree trunk, be clamped.

Alternativ zur Integration in einem Netzstecker kann die Wechselspannungsquelle in einem separaten Gehäuse mit Netzkabel untergebracht sein. Für den Fall, dass in dem genannten Baumständer elektrische Einrichtungen anderer Art vorhanden sind, die ohnehin eine Netzversorgung erfordern, kann es auch von Vorteil sein, die Wechselspannungsquelle, deren Aktivierung das Einschalten der Baumbeleuchtung auslöst, in den Baumständer zu integrieren. In diesem Fall erfolgt die einpolige galvanische Kontaktgabe zu den Haltekrallen des Baumständers oder zum Baumstamm durch entsprechend ein kürzeres Kabel.As an alternative to integration in one The AC voltage source can be plugged into a separate housing Power cord housed. For the case that in the said tree stand electrical equipment other types are available that may require a power supply anyway it may also be beneficial to activate the AC voltage source switching on the tree lighting triggers to integrate into the tree stand. In this case the single-pole galvanic contact is made the claws of the tree stand or to the tree trunk using a shorter cable.

Sobald die Signalquelle eine Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 40 kHz und einer Amplitude von beispielsweise +/- 30 Volt erzeugt, wird die Baumbeleuchtung in Gang gesetzt. Das Wechselspannungssignal wird zwischen dem genannten Signalausgang und einer Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle generiert. Versuche haben ergeben, dass ein Koppelkondensator zwischen dieser Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle und dem Erdpotenzial zum Schaltprinzip der Erfindung beiträgt. Diese einfache schaltungstechnische Maßnahme des Koppelkondensators führt zusammen mit der einpoligen Verbindung über den Baum zu einer reproduzierbaren Fernbedienung der Baumbeleuchtung. Es wird davon ausgegangen, dass der Stromkreis durch eine parasitäre Kapazität geschlossen wird, die von der isolierten Schaltkreismasse des jeweiligen Elektronikmoduls in den Leuchtmitteln gegen das Erdpotenzial gebildet wird, wobei auch eine Antennenwirkung des natürlichen Baums einen Beitrag zur Fernbedienung der Leuchtmittel leisten kann.As soon as the signal source generates an AC voltage with a frequency of, for example, 40 kHz and an amplitude of, for example, +/- 30 volts, the tree lighting is started. The AC voltage signal is generated between the aforementioned signal output and a circuit ground of the AC voltage source. Tests have shown that a coupling capacitor between this circuit ground of the AC voltage source and the earth potential contributes to the switching principle of the invention. This simple circuit measure of the coupling capacitor, together with the single-pole connection via the tree, leads to reproducible remote control of the tree lighting. It is assumed that the circuit is closed by a parasitic capacitance, which is formed by the isolated circuit mass of the respective electronic module in the lamps against the earth potential, whereby an antenna effect of the natural tree can also contribute to the remote control of the lamps.

Ein schaltungstechnisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert. Es zeigtA circuit-technical embodiment of the invention is described below with reference to the 1 to 4 explained. It shows

1 das Schaltungsprinzip der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung, 1 the circuit principle of the tree lighting according to the invention,

2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Wechselspannungsquelle in Form eines frei schwingenden Sinusoszillators, der ein Schaltsignal zum Einschalten der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung liefert, 2 A preferred embodiment of an AC voltage source in the form of a freely oscillating sine oscillator, which supplies a switching signal for switching on the tree lighting according to the invention,

3 einen bevorzugten mechanischen Aufbau eines Leuchtmittels der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung, umfassend eine Leuchtdiode, ein Gehäuse, eine Stabbatterie, einen Sockel, ein Elektronikmodul und eine Fußklemme, 3 a preferred mechanical construction of a lamp of the tree lighting according to the invention, comprising a light-emitting diode, a housing, a rod battery, a base, an electronic module and a foot clamp,

4 den Schaltplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Elektronikmoduls, das in dem Leuchtmittel gemäß 3 untergebracht ist. 4 the circuit diagram of a preferred embodiment of the electronic module, which according to the lamp 3 is housed.

Die 1 zeigt das Schaltprinzip der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung, in welchem die technischen Komponenten und die natürlichen Komponenten als Stromkreis zusammengefasst dargestellt sind. Eine Wechselspannungsquelle 10, deren bevorzugter Schaltplan in 2 dargestellt ist, erzeugt an ihrem Signalausgang 12 eine Wechselspannung, die auf die Schaltkreismasse 14 der Wechselspannungsquelle 10 bezogen ist. Für die Frequenz der Wechselspannung hat sich ein Bereich von 10 bis 100 kHz als günstig erwiesen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Frequenz 40 kHz. Die Amplitude der Wechselspannung überdeckt einen Bereich von etwa 60 V bezogen auf das Potenzial der Schaltkreismasse 14.The 1 shows the switching principle of the tree lighting according to the invention, in which the technical components and the natural components are shown combined as a circuit. An AC voltage source 10 whose preferred circuit diagram is in 2 is shown, generated at its signal output 12 an AC voltage that is on the circuit ground 14 the AC voltage source 10 is related. A range from 10 to 100 kHz has proven to be favorable for the frequency of the alternating voltage. In the exemplary embodiment, the frequency is 40 kHz. The amplitude of the AC voltage covers a range of approximately 60 V based on the potential of the circuit ground 14 ,

Vom Signalausgang 12 der Wechselspannungsquelle 14 führt eine einpolige galvanische Verbindung 16 zu dem Baum, der die erfindungsgemäße Baumbeleuchtung trägt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen mehr oder weniger frisch geschlagenen Christbaum, dessen Stamm mit dem Ende eines einpoligen Kabels 16 elektrisch leitfähig verbunden wird. Das Kabelende 18 kann beispielsweise nach Art einer Reisszwecke angedrückt oder nach Art einer Krokodilklemme angeklemmt werden. Der Übertragungsblock 20 inFrom the signal output 12 the AC voltage source 14 carries a single-pole galvanic connection 16 to the tree that carries the tree lighting according to the invention. In the exemplary embodiment, it is a more or less freshly cut Christmas tree, the trunk of which ends with a single-pole cable 16 is electrically conductively connected. The cable end 18 can, for example, be pressed on in the manner of a thumbtack or clamped on in the manner of a crocodile clip. The transmission block 20 in

1 symbolisiert die Impedanz, die das Holz zwischen der Kontaktstelle 18 der Wechselspannungsquelle 10 und dem Anbringungsort eines Leuchtmittels 22 aufweist. Der elektrische Widerstand des Holzes hängt beispielsweise von der Höhe und Art des Baums und dem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes ab. Der Feuchtigkeitsgehalt eines Christbaums kann durch Wässerung aufrechterhalten werden. Alternativ wird, falls die Austrocknung des Baums zu weit fortgeschritten ist, eine Metalllitze, insbesondere eine Kupferlitze, oder ein Metallband mitgeliefert. Diese Litze kann der Benutzer beispielsweise mit Reißzwecken an den Baumstamm heften. Sobald die Litze mit dem Kabelende 18 der Wechselspannungsquelle 10 verbunden ist, überbrückt sie einen Teil der Baumimpedanz 20 und erweitert die einpolige galvanische Kontaktgabe 18 zum Baumstamm, um die Einschaltempfindlichkeit der Baumbeleuchtung gegebenenfalls zu erhöhen. 1 symbolizes the impedance that the wood has between the contact point 18 the AC voltage source 10 and the location of a lamp 22 having. The electrical resistance of the wood depends, for example, on the height and type of the tree and the moisture content of the wood. The moisture content of a Christmas tree can be maintained by watering. Alternatively, if the drying out of the tree has progressed too far, a metal braid, in particular a copper braid, or a metal band is supplied. The user can attach this strand to the tree trunk, for example, with thumbtacks. Once the strand with the cable end 18 the AC voltage source 10 connected, it bridges part of the tree impedance 20 and extends the single-pole galvanic contact 18 to the tree trunk in order to increase the switch-on sensitivity of the tree lighting if necessary.

Durch Versuche wurde bestätigt, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes 20 an der Signalübertragung zu dem Leuchtmittel 22 beteiligt ist. Bei einem Christbaum, dessen Stamm nicht gewässert wurde, traten nach neun Tagen mit sicherer Funktion erste Verzögerungen derart auf, dass die Kerzen 22 sich erst ca. 15 Minuten nach Aktivierung der Wechselspannungsquelle 10 einschalteten. Nach elf Tagen waren sämtliche Kerzen 22 nicht mehr schaltbar. Bei einem anderen Christbaum, der am ersten und am zehnten Tag der Aufstellung gewässert wurde, waren fast alle Kerzen 22 noch schaltbar. Alternativ oder ergänzend zur Wässerung schafft die genannte Kupferlitze einen Ausgleich für die Veränderung der Baumimpedanz 20, die mit der allmählichen Austrocknung des Baumes einhergeht.Tests have confirmed that the moisture content of the wood 20 on the signal transmission to the illuminant 22 is involved. In a Christmas tree, the trunk of which was not watered, the first delays occurred after nine days with certainty in such a way that the candles 22 15 minutes after activating the AC voltage source 10 einschalteten. After eleven days all the candles were 22 no longer switchable. Another Christmas tree, which was watered on the first and tenth day of installation, had almost all the candles 22 still switchable. As an alternative or in addition to watering, the aforementioned copper braid compensates for the change in tree impedance 20 , which is associated with the gradual drying out of the tree.

Das Einschalten der Baumbeleuchtung erfolgt durch einen Schaltungsvorgang, der im Stromkreisbereich 10, 12 der Wechselspannungsquelle oder im Stromkreisbereich 16,18 der einpoligen galvanischen Kontaktgabe realisiert sein kann. Der Schaltvorgang wird technisch ausgelöst z.B. durch Einstecken eines Netzsteckers 50 der Wechselspannungsquelle 10 in eine Netzsteckdose oder durch Einschalten eines Energieversorgungsschalters (nicht dargestellt) der Wechselspannungsquelle 10 oder durch Betätigung eines Schalters (insbesondere eines Fußschalters, nicht dargestellt) in dem einpoligen Kabel 16 oder durch Anheften/Anklemmen des Kabelendes 18 an den Baum.The tree lighting is switched on by a switching process in the circuit area 10 . 12 the AC voltage source or in the circuit area 16 . 18 the single-pole galvanic contact can be realized. The switching process is triggered technically, for example by inserting a power plug 50 the AC voltage source 10 into a mains socket or by switching on a power supply switch (not shown) of the AC voltage source 10 or by operating a switch (in particular a foot switch, not shown) in the single-pole cable 16 or by attaching / clamping the cable end 18 At the tree.

An bestimmten Baumabschnitten, insbesondere an Ästen und Zweigen, wird vom Benutzer eine Mehrzahl der genannten Leuchtmittel 22 befestigt. Es kann sich beispielsweise um zwanzig bis dreissig Baumkerzen 22 handeln. In der bevorzugten Ausführungsform weist jedes Leuchtmittel 22 hierzu eine Fußklemme 24 mit Zähnen 26 auf (vgl. 3). Die Einzelheiten des Leuchtmittels 22 werden anhand der 3 und 4 erläutert; für das Schaltungsprinzip gemäss 1 ist von Bedeutung, dass das Leuchtmittel 22 neben einer lokalen, zu- und abschaltbaren, elektrischen Energieversorgung 28 ein Elektronikmodul 30 mit einem Signaleingang 32 umfasst. Dieser Signaleingang 32 wird durch eine wiederum einpolige galvanische Kontaktgabe 26 mit dem Baumabschnitt 24 verbunden, an dem das Leuchtmittel 22 befestigt ist. Auf diese Art wird, wie in 1 gezeigt, das Potenzial der Wechselspannungsquelle 10 über die Baumimpedanz 20 an den Signaleingang 32 des Leuchtmittels 22 herangeführt.At certain sections of tree, in particular branches and twigs, the user uses a majority of the illuminants mentioned 22 attached. For example, there may be twenty to thirty tree candles 22 act. In the preferred embodiment, each illuminant has 22 a foot clamp 24 with teeth 26 on (cf. 3 ). The details of the lamp 22 are based on the 3 and 4 explains; for the circuit principle according to 1 is important that the illuminant 22 in addition to a local electrical energy supply that can be switched on and off 28 an electronic module 30 with a signal input 32 includes. This signal input 32 is again through a single-pole galvanic contact 26 with the tree section 24 connected to which the illuminant 22 is attached. In this way, as in 1 shown the potential of the AC voltage source 10 about the tree impedance 20 to the signal input 32 of the illuminant 22 introduced.

Zum Verständnis des Schaltungsprinzips sind die jeweiligen Bezugspotenziale von Bedeutung. Die Schaltkreismasse 14 der Wechselspannungsquelle 10 ist durch einen Koppelkondensator 34 mit dem Erdpotenzial 36 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Koppelkondensator 34 eine Kapazität von 470 nF. Auf der Empfängerseite (links in 1) ist hingegen die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 des Leuchtmittels 22 von der Umgebung isoliert. Eine gestrichelt eingezeichnete Verbindung 40 schließt den Stromkreis zwischen dieser Schaltkreismasse 38 und dem Erdpotenzial 36. An dieser Stelle wird eine parasitäre Kapazität 42 unbekannter Größe angenommen, die es erlaubt, einen kleinen Wechselstrom durch den Stromkreis gemäß 1 fließen zu lassen.The respective reference potentials are important for understanding the circuit principle. The circuit ground 14 the AC voltage source 10 is through a coupling capacitor 34 With the earth potential 36 connected. In the preferred embodiment, the coupling capacitor has 34 a capacitance of 470 nF. On the receiver side (left in 1 ), however, is the circuit ground 38 of the electronics module 30 of the illuminant 22 isolated from the environment. A connection 40 shown in broken lines closes the circuit between this circuit ground 38 and the earth potential 36 , At this point there is a parasitic capacitance 42 of unknown size, which allows a small alternating current to flow through the circuit 1 to let flow.

Der Schaltplan gemäß 2 zeigt ein ausgeführtes Beispiel einer Wechselspannungsquelle 10, die zur. Steuerung der Baumbeleuchtung geeignet ist. Die Schaltung umfasst im Prinzip ein Netzteil 44, einen Sinusoszillator 46 und einen Verstärker 48. Das konventionelle Netzteil 44 ist aus einem Netzstecker 50, einer Sicherung 52, einem Netztransformator 54, zwei Gleichrichterdioden 56, zwei Speicherkondensatoren 58, zwei Widerständen 60, zwei Transistoren 62 und zwei Zenerdioden 64 zur Spannungsstabilisierung zusammengesetzt. Die Zenerdioden 64 erzeugen eine Betriebsspannung von etwa 60 V bezogen auf die Schaltkreismasse 14.The circuit diagram according to 2 shows an executed example of an AC voltage source 10 that for. Control of tree lighting is suitable. The circuit basically includes a power supply 44 , a sine wave oscillator 46 and an amplifier 48 , The conventional power supply 44 is from a power plug 50 , a fuse 52 , a mains transformer 54 , two rectifier diodes 56 , two storage capacitors 58 , two resistors 60 , two transistors 62 and two zener diodes 64 composed for voltage stabilization. The Zener diodes 64 generate an operating voltage of approximately 60 V based on the circuit ground 14 ,

Der freischwingende Sinusoszillator 46 ist ebenfalls konventionell aufgebaut. Als frequenzbestimmendes Element liegen drei RC-Glieder 66 im Rückkopplungszweig 68 eines Transistors 70. Der Sinusoszillator 46 schwingt mit einer Frequenz von etwa 40 kHz.The free-floating sine oscillator 46 is also constructed conventionally. Three RC elements are used as the frequency-determining element 66 in the feedback branch 68 of a transistor 70 , The sine wave oscillator 46 vibrates at a frequency of around 40 kHz.

Die Wechselspannung des Sinusoszillators 46 wird über den Kondensator 72 auf einen symmetrischen Verstärker 48 mit zwei Dioden 74, zwei Widerständen 76 und zwei Transistoren 78 ausgekoppelt. Zwischen den Transistoren 78 wird das Wechselspannungssignal abgegriffen und über einen Kondensator 80 auf den Signalausgang 12 geführt. Am Signalausgang 12 erscheint ein Spannungsausschlag von 60 V Spitze – Spitze, bezogen auf die Schaltkreismasse 14. Dies entspricht einer Wechselspannungsamplitude von +/- 30 V bezogen auf den Mittelwert der Wechselspannung.The AC voltage of the sine wave oscillator 46 is across the capacitor 72 to a balanced amplifier 48 with two diodes 74 , two resistors 76 and two transistors 78 decoupled. Between the transistors 78 the AC voltage signal is tapped and via a capacitor 80 on the signal output 12 guided. At the signal output 12 a voltage swing of 60 V peak to peak appears in relation to the circuit ground 14 , This corresponds to an AC voltage amplitude of +/- 30 V based on the mean value of the AC voltage.

Von prinzipieller Bedeutung für die Erfindung ist der Koppelkondensator 34, der die Schaltkreismasse 14 mit dem Schutzleiterkontakt 82 des Netzsteckers 50, also mit dem Erdpotenzial 36 verbindet. Die Funktion dieses Koppelkondensators 34 wurde anhand der 1 beschrieben.The coupling capacitor is of fundamental importance for the invention 34 which is the circuit ground 14 with the protective earth contact 82 the power plug 50 with earth potential 36 combines. The function of this coupling capacitor 34 was based on the 1 described.

Das Leuchtmittel 22 gemäß 3 ist im Wesentlichen konventionell aufgebaut. Als lichtabgebendes Element wurde eine Leuchtdiode 84 ausgewählt, die mit einer Betriebsspannung von etwa 2,3 V und einem Betriebsstrom von etwa 5 mA arbeitet. Die Betriebsfrequenz von etwa 40 kHz führt zu einer kontinuierlichen Lichtabstrahlung der Leuchtdiode 84. Die Leuchtdiode 84 kann mit anderen Spannungen, Strömen oder Frequenzen betrieben werden. Statt einer Leuchtdiode können auch Glühlampen, Glimmlampen oder andere Leuchtmittel verwendet werden.The illuminant 22 according to 3 is essentially conventional. A light-emitting diode was used as the light-emitting element 84 selected, which works with an operating voltage of about 2.3 V and an operating current of about 5 mA. The operating frequency of about 40 kHz leads to a continuous light emission from the light emitting diode 84 , The light emitting diode 84 can be operated with other voltages, currents or frequencies. Instead of a light-emitting diode, incandescent lamps, glow lamps or other illuminants can also be used.

Die Leuchtdiode 84 ist in ein Gehäuse 86 eingesetzt, das auch eine Stabbatterie 28 aufnimmt. Die Stabbatterie 28 versorgt ein noch zu beschreibendes Elektronikmodul 30, das mit einer zwischen 1,1 V und 1,5 V liegenden Versorgungsspannung arbeitet. Die Stabbatterie 28, beispielsweise eine Alkaline-Zelle oder ein Nickelcadmium-Akku, kann ausgewechselt oder nachgeladen werden, wenn das Gehäuse 86 durch Drehen oder Ausrasten von einem Sockel 88 getrennt wird.The light emitting diode 84 is in an enclosure 86 used that also a stick battery 28 receives. The stick battery 28 supplies an electronic module to be described 30 , which works with a supply voltage between 1.1 V and 1.5 V. The stick battery 28 , such as an alkaline cell or a nickel cadmium battery, can be replaced or recharged when the case 86 by turning or disengaging a base 88 is separated.

Der Sockel 88 nimmt ein Elektronikmodul in Form einer kleinen Leiterplatte 30 auf. Ein Betriebsspannungseingang des Elektronikmoduls 30 ist mit dem positiven Pol der Stabbatterie 28 verbunden, während die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 mit dem negativen Pol der Stabbatterie 28 verbunden ist. Zum Anschluss der Leuchtdiode 84 sind ebenfalls zwei Kontakte des Elektronikmoduls 30 herausgeführt. Ein bevorzugtes Schaltbild des Elektronikmoduls 30 ist in 4 dargestellt.The base 88 takes an electronic module in the form of a small circuit board 30 on. An operating voltage input of the electronics module 30 is with the positive pole of the stick battery 28 connected while the circuit ground 38 of the electronics module 30 with the negative pole of the stick battery 28 connected is. For connecting the LED 84 are also two contacts of the electronic module 30 led out. A preferred circuit diagram of the electronics module 30 is in 4 shown.

Das Leuchtmittel 22 gemäß den 3 und 4 unterscheidet sich von bekannten elektrischen Kerzen dadurch, dass der einpolige Signaleingang 32 des Elektronikmoduls 30 galvanisch mit der metallenen Fußklemme 24 (vgl. 3) verbunden ist, während die Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 (vgl. 4) vom Potenzial des leitfähigen Baums und auch von der sonstigen Umgebung isoliert ist.The illuminant 22 according to the 3 and 4 differs from known electric candles in that the single-pole signal input 32 of the electronics module 30 galvanically with the metal foot clamp 24 (see. 3 ) is connected while the circuit ground 38 of the electronics module 30 (see. 4 ) is isolated from the potential of the conductive tree and also from the other environment.

In 4 ist ein bevorzugter Schaltplan für das Elektronikmodul 30 dargestellt. Das Potenzial der Fußklemme 24 ist einpolig mit dem Signaleingang 32 verbunden, wodurch über eine nicht dargestellte parasitäre Kapazität 42 ein sehr kleiner Eingangsstrom mit der Frequenz von 40 kHz fließen kann. Die Dioden 90 dienen zum Schutz eines Operationsverstärkers 92 und der Leuchtdioden 84 vor eventuell auftretenden Spannungsspitzen.In 4 is a preferred circuit diagram for the electronic module 30 shown. The potential of the foot clamp 24 is single-pole with the signal input 32 connected, causing a parasitic capacitance, not shown 42 a very small input current can flow at the frequency of 40 kHz. The diodes 90 serve to protect an operational amplifier 92 and the LEDs 84 before any voltage peaks occur.

Das sinusförmige Eingangssignal am Eingang 32 gelangt hochohmig auf den Operationsverstärker 92 und wird dort verstärkt, ohne dass der Eingangskreis auf die Frequenz von 40 kHz speziell abgestimmt wäre. Der Operationsverstärker 92 arbeitet als Komparator und wandelt das sinusförmige Signal in ein rechteckförmiges Signal um. Die rechteckförmige Signalamplitude am Ausgang des Operationsverstärkers 92 beträgt 1,5 V entsprechend der Betriebsspannung des Elektronikmoduls 30.The sinusoidal input signal at the input 32 reaches the operational amplifier with high impedance 92 and is amplified there without the input circuit being specially tuned to the frequency of 40 kHz. The operational amplifier 92 works as a comparator and converts the sinusoidal signal into a rectangular signal. The rectangular signal amplitude at the output of the operational amplifier 92 is 1.5 V corresponding to the operating voltage of the electronic module 30 ,

Ein nachfolgender Spannungsumrichter 94 setzt die Betriebsspannung auf eine Grösse hoch, die zum Betrieb der Leuchtdiode 84 notwendig ist. Die Höhe der Umrichterspannung wird von der Durchlassspannung der verwendeten Leuchtdiode 84 bestimmt. Im Ausführungsbeispiel wird die Betriebsspannung durch den ungeregelten Spannungsumrichter 94 von 1,5 V auf 2,3 V erhöht. Hierzu wird eine Induktivität 96 durch einen Schalttransistor 98 im Takt der Steuerspannung (rechteckförmiges Signal, 40 kHz, 1,5 Volt) mit Strom versorgt und – während der Sperrzeit des Schalttransistors 98 – über die Leuchtdiode 84 entladen. Der nutzbare Strom durch die Induktivität 96 liegt im Bereich von 5 bis 9 mA. Er führt zu einem Wechselstrom durch die Leuchtdiode 84, der die Batterie 28 mit einem Nennwert von etwa 5 mA im Ausführungsbeispiel belastet, bei einer erhöhten Spannung von 2,3 V an der ausgewählten Leuchtdiode 84.A subsequent voltage converter 94 sets the operating voltage to a size that is used to operate the LED 84 necessary is. The level of the converter voltage is determined by the forward voltage of the light emitting diode used 84 certainly. In the exemplary embodiment, the operating voltage is generated by the unregulated voltage converter 94 increased from 1.5 V to 2.3 V. This is an inductance 96 powered by a switching transistor 98 in time with the control voltage (rectangular signal, 40 kHz, 1.5 volts) and - during the blocking period of the switching transistor 98 - via the LED 84 discharged. The usable electricity through the In productivity 96 is in the range of 5 to 9 mA. It leads to an alternating current through the LED 84 who the battery 28 loaded with a nominal value of about 5 mA in the exemplary embodiment, with an increased voltage of 2.3 V on the selected light-emitting diode 84 ,

Das gesamte Elektronikmodul 30 hat eine Stromaufnahme in der Grössenordnung von 10 bis 20 mA, wenn die Leuchtdiode 84 eingeschaltet ist. Dieser Wert garantiert eine ausreichend lange Betriebszeit der Baumbeleuchtung.The entire electronics module 30 has a current consumption of the order of 10 to 20 mA when the LED 84 is switched on. This value guarantees a sufficiently long operating time for the tree lighting.

Der Ruhestrom ist bei dem Schaltungskonzept gemäss 4 sehr niedrig. Wenn das Einschaltsignal, das die Taktfrequenz des Elektronikmoduls 30 bestimmt, nicht anliegt, beträgt der Ruhestrom für die Bereitschaftsschaltung weniger als 1 Mikroampere. Da die Bereitschaftszeiten einen erheblichen Anteil im Nutzungsprofil einer Christbaumbeleuchtung ausmachen, trägt der niedrige Ruhestrom wesentlich zur Schonung der Stabbatterie 28 bei und kann bei der Auslegung auf die gewünschten Betriebsstunden praktisch ganz vernachlässigt werden. Der sehr geringe Ruhestromverbrauch ist letztlich das Ergebnis des erfindungsgemässen Konzepts, auf die bei Fernbedienungen üblichen Sensoren zu verzichten und das Einschaltsignal mittels der natürlichen Baumeigenschaften 20 an das Elektronikmodul 30 des Leuchtmittels 22 heranzuführen.The quiescent current is according to the circuit concept 4 very low. If the switch-on signal that the clock frequency of the electronic module 30 determined, not present, the standby current for the standby circuit is less than 1 microampere. Since the standby times make up a significant part of the usage profile of Christmas tree lighting, the low quiescent current contributes significantly to protecting the stick battery 28 at and can be practically neglected in the design for the desired operating hours. The very low quiescent current consumption is ultimately the result of the concept according to the invention of dispensing with the sensors customary in remote controls and the switch-on signal by means of the natural tree properties 20 to the electronics module 30 of the illuminant 22 introduce.

Claims

Tree lighting a. with a plurality of lamps ( 22 ), - each with a clamp ( 24 ) must be attached to a section of tree, - each of which has a local electrical energy supply that can be switched on and off ( 28 ) for light emission ( 84 ), - and each have an electronic module ( 30 ) with a signal input ( 32 ) for remote activation and deactivation of the energy supplies ( 28 ) include, b. and with a remote signal source ( 10 ) for simultaneous remote control of the electronic modules ( 30 ) the illuminant ( 22 ), characterized in that a.1 the signal input ( 32 ) of the respective electronic module ( 30 ) by a single-pole galvanic contact ( 24 . 26 . 88 ) with the clamp attached to the tree section ( 24 ) of the illuminant ( 22 ) is connected, and a.2 the circuit ground ( 38 ) of the respective electronic module ( 30 ) is isolated from the environment, b.1 and that the remote signal source acts as an AC voltage source ( 10 ) is formed, b.2 whose signal output ( 12 ) by a single-pole galvanic contact ( 16 . 18 ) can be connected to the tree, in particular a section of the tree trunk, b.3 the circuit mass ( 14 ) of the AC voltage source ( 10 ) via a coupling capacity ( 34 ) to the earth potential ( 36 ) connected.

Tree lighting according to claim 1, characterized in that the contact ( 16 . 18 ) between the AC voltage source ( 10 ) and the tree through a single-core cable ( 16 ), the cable end ( 18 ) is designed like a thumbtack or an alligator clip.

Tree lighting according to claim 1, characterized in that the contact ( 16 . 18 ) between the AC voltage source ( 10 ) and the tree through a single-core cable ( 16 ), the cable end ( 18 ) is clamped to a metal claw of a tree stand.

Tree lighting according to one of claims 1 to 3, characterized in that a metal strand or a metal strip is attached along the tree trunk and directly or indirectly with the signal output ( 12 ) of the AC voltage source ( 10 ) is connected to the contact ( 16 . 18 ) of the AC voltage source ( 10 ) to expand to a larger section of the tree trunk.

Tree lighting according to one of claims 1 to 4, characterized in that the foot clamp ( 24 ) of the illuminant ( 22 ) made entirely or partially of conductive material ( 26 ) exists to establish contact between the electronic module ( 30 ) and to support the tree section.

Tree lighting according to one of claims 1 to 5, characterized in that conductive teeth ( 26 ) the foot clamp ( 24 ) through a base ( 88 ) of the illuminant ( 22 ) conductive with the signal input ( 32 ) of the electronic module ( 30 ) are connected.

Tree lighting according to one of the preceding claims, characterized in that the AC voltage source ( 10 ) a power supply ( 44 ), a free-floating sine oscillator ( 46 ) and an amplifier ( 48 ) includes.

Tree lighting according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic module ( 30 ) of the illuminant ( 22 ) a comparator ( 92 ) and an unregulated voltage converter ( 94 ) includes.