DE102005044684B3 - Einrichtung zur Versorgung von Leuchtelementen mit elektrischer Energie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (10) zur Versorgung von Leuchtelementen (11) mit elektrischer Energie in einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Stromversorgungseinheit (18) insbesondere für die Videoüberwachung eines Areals. Um den Energiebedarf ohne Verminderung der Überwachungs-Qualität zu vermindern, wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung (10) Mittel aufweist, um die Leuchtelemente (11) im Grundzustand mit einer geringeren Lichtstärke als der maximalen Lichtstärke zu betreiben, und Mittel aufweist zum Verändern der Lichtstärke durch Fernwirkung. Vorzugsweise wird die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente (11) durch ein über die Speiseleitung (17) zur Stromversorgungseinheit (18) übertragenes Signal bewirkt, welches eine vorübergehende Absenkung der Speisespannung aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Versorgung von Leuchtelementen mit elektrischer Energie in einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Stromversorgungseinheit insbesondere für die Videoüberwachung eines Areals, wobei die Einrichtung Mittel aufweist, um die Leuchtelemente im Grundzustand mit einer geringeren Lichtstärke als der maximalen Lichtstärke zu betreiben, und Mittel aufweist zum Verändern der Lichtstärke durch Fernwirkung.
• Derartige Beleuchtungseinrichtungen werden beispielsweise zur Überwachung von sensiblen Räumen, Grundstücken oder Parkplätzen verwendet. Üblicherweise ist in dem zu überwachenden Gebiet wenigstens eine Videokamera angeordnet, deren Bildsignale auf einen Bildschirm in einer Überwachungszentrale oder dergleichen übertragen werden. Dort werden die Vorgänge auf dem Bildschirm von einer Kontrollperson beobachtet.
• Um auch Details erkennen zu können, muss ein möglichst helles und kontrastreiches Bild zur Verfügung gestellt werden. Daher wird das zu überwachende Areal mit hoher Lichtstärke unter Aufwendung entsprechend hoher elektrischer Energie beleuchtet. Es hat sich gezeigt, dass Bewegungen auf dem Bildschirm auch bei reduzierter Lichtstärke sofort auffallen, auch wenn Details weniger gut erkennbar sind.
• Aus der DE 200 17 009 U1 ist ein Überwachungssystem bekannt, bei dem ein Wachmann im Alarmfall über eine Telekommunikations-Verbindung das überwachte Areal heller beleuchten kann. Aus der DE 10 2004 002 026 A1 ist eine Steuerung der Lichtstärke der Leuchtelemente bekannt, wobei hochfrequente digitale Steuersignale der Versorgungsspannung der Beleuchtungseinheit aufmoduliert werden. In der EP 0 471 215 B1 wird zur Fernsteuerung eines mit Wechselstrom betriebenen elektrischen Gerätes vorgeschlagen, ein zyklisches Wechselstromsignal durch Erniedrigen der Amplitude in aufeinanderfolgenden Halbperioden der Speisespannung zu verwenden. Aus der DE 298 06 971 U1 ist schließlich ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem wenigstens zwei Programme für die Versorgung einer Gasentladungslampe aufweisendem Mikrocomputer bekannt, wobei die Umschaltung der Programme über ein kurzzeitiges Ausschalten der Netzspannung bewirkt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Verminderung des Energiebedarfs der eingangs beschriebenen Einrichtung die Umschaltung auf maximale Lichtstärke der Beleuchtungselemente mit einfachsten Mitteln störungssicher zu erreichen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente durch ein durch die Speiseleitung zur Stromversorgungseinheit der Beleuchtungseinrichtung übertragenes Signal bewirkt wird, das eine vorübergehende Absenkung der Speisespannung der Stromversorgungseinheit der Beleuchtungseinrichtung aufweist.
• Die erfindungsgemäße Ausführung hat den Vorteil, dass Modulationen erzeugende und erkennende komplizierte Geräte nicht erforderlich sind. Auch werden weder zusätzliche Steuerleitungen, noch drahtlose Übertragungseinrichtungen benötigt, so dass auch eine Störung von Funksignalen nicht möglich ist.
• Die Absenkung der Speisespannung kann beispielsweise 20% betragen. In besonders einfacher Weise kann das Signal dadurch ausgelöst werden, dass zu einem in die Speiseleitung eingebauten Schalter ein Widerstand parallel geschaltet ist, der vom geschlossenen Schalter überbrückt ist. Nach Öffnen des Schalters wird die Speisespannung durch den Verlust im Widerstand reduziert.
• Die Überwachungsperson kann nunmehr die Lichtstärke vom Überwachungsraum aus durch einen kleinen Handgriff steigern und somit Details in gewohnter Qualität erkennen. Da ein Leuchtelement beim Betrieb mit geringerer Leuchtstärke weniger Energie verbraucht und die von einem Leuchtelement aufgenommene Energie von dessen Betriebsspannung abhängig ist, erfolgt die Regelung der Leuchtstärke in einfacher Weise durch Regelung der Betriebsspannung, die als Ausgangsspannung von der Stromversorgungseinheit abgegeben wird.
• Der Vorteil der Betriebsweise von Leuchtelementen im Grundzustand mit einer geringeren Lichtstärke als der maximalen Lichtstärke besteht nicht nur in der Ersparnis von Energie für die Beleuchtung, sondern auch in der wesentlich längeren Lebensdauer der Leuchtelemente, wobei die Lebensdauer beispielweise beim Betrieb mit 60% der maximalen Energie ein mehrfaches der Lebensdauer mit maximaler Energie beträgt. Dadurch werden nicht nur Kosten für die Leuchtelemente selbst, sondern auch die häufig wesentlich höheren Personalkosten für das Auswechseln der Leuchtelemente gespart.
• Es versteht sich, dass anstelle oder zusätzlich zur manuellen Umschaltung der Lichtstärke diese auch durch eine elektronische Bildauswertung oder einen Bewegungsmelder erfolgen kann.
• Zur Überwachung bei Nacht und in dunklen Räumen eignet sich eine Beleuchtungseinrichtung, die Infrarotstrahlung emittierende Leuchtelemente aufweist. Wird gleichzeitig auf sichtbares Licht emittierende Leuchtelemente verzichtet, so kann beispielsweise ein Dieb nicht sofort erkennen, dass eine Überwachung stattfindet. Da Video-Kameras sehr empfindlich für Infrarotstrahlung sind, kann mit relativ niedrigem Energieaufwand für die Beleuchtung ein gutes Bild erzeugt werden.
• Die Beleuchtungseinrichtung verbraucht besonders wenig Energie, wenn die Infrarotstrahlung emittierenden Leuchtelemente als Licht emittierende Dioden (IR-LEDs) ausgeführt sind. Vorzugsweise werden IR-LEDs empfohlen, deren Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von etwa 850 nm bis 900 nm aufweist.
• Die nachträgliche Umstellung einer vorhandenen Anlage auf den Betrieb mit veränderbarer Lichtstärke ist besonders einfach, weil das Signal zur Steigerung der Lichtstärke eine vorübergehende Absenkung der Speisespannung der Stromversorgungseinheit der Leuchtelemente aufweist. Insbesondere Stromversorgungseinheiten für LEDs, die bekanntlich mit Niedervolt-Spannung betrieben werden, enthalten Transformatoren und eine entsprechende Steuerung, um bei variierender Speisespannung eine konstante Ausgangsspannung abzugeben. Beispielsweise werden dieselben Stromversorgungseinheiten verwendet, um LEDs enthaltende Leuchtelemente in den Vereinigten Staaten mit der dort üblichen Netzspannung von 110 V und in Europa mit 230 V zu betreiben. Daher wirkt sich eine vorübergehende Absenkung der Speisespannung nicht auf die Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit und somit nicht auf die Lichtstärke der Leuchtelemente aus.
• Ein einfaches elektronisches Bauteil kann jedoch nach Erkennen eines Signals auf die Steuerung des Transformators einwirken und diesen zur Abgabe einer geänderten, hier einer höheren Ausgangsspannung veranlassen.
• Ein Ansprechen auf netzbedingte Spannungsschwankungen wird vermieden, wenn eine Beeinflussung nur durch die plötzliche Änderung, nicht durch eine langsame Änderung der Speisespannung erfolgt. Alternativ kann das die Spannungsabsenkung zu Beginn der Betätigung des Schalters oder der Wiederanstieg der Spessepannung nach der vorübergehenden Absenkung sein.
• Vorteilhafterweise ist die Abgabe maximaler Lichtstärke zeitlich begrenzt, vorzugsweise auf einen einstellbaren Zeitraum. Nach Ablauf dieses Zeitraums kann die Überwachungsperson durch erneutes Betätigen des Schalters die volle Lichtstärke erneut einschalten.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
• Es zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung schematisch im Schaltplan,
• 2 in zwei Diagrammen schematisch den zeitlichen Verlauf von Speisespannung und Ausgangsspannung beim Absenken der Speisespannung in einem ersten Ausführungsbeispiel und
• 3 in zwei Diagrammen schematisch den zeitlichen Verlauf von Speisespannung und Ausgangsspannung beim Wiederanstieg der Speisespannung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
• In 1 ist im Schaltplan schematisch eine Einrichtung 14 zur Versorgung von Leuchtelementen 11 mit elektrischer Energie aus einem Netz 12 dargestellt. Die Netzspannung U_N von 230 V wird über einen Phasenleiter 13 an einen Schalter 14 geleitet und liegt zwischen diesem und einem Null-Leiter 15 an. Über den Schalter 14, dem ein Widerstand 16 parallel geschaltet ist, wird über eine Speiseleitung 17 eine Speisespannung U_S einer Stromversorgungseinheit 18 zugeführt, wobei U_S ≤ U_N. In der Stromversorgungseinheit 18 wird die Speisespannung U_S umgewandelt in eine Ausgangsspannung U_A, eine Niedervolt-Gleichspannung. Diese gelangt über eine Zuleitung 19 und eine Rückleitung 20 zu den Leuchtelementen 11, die als Infrarot-Leuchtdioden (IR-LEDs) ausgebildet sind. Im Grundzustand beträgt sie Ausgangsspannung U_A 60% der maximal zulässigen Betriebsspannung U_bmax der Leuchtelemente 11 von 2,38 V.
• An die Speisespannung U_S ist außer der Stromversorgungseinheit 18 ein Sensor 21 angeschlossen, der auf die Stromversorgungseinheit 18 einwirkt und deren Ausgangsspannung U_A verändert, wobei U_A ≤ U_bmax. Der Sensor 21 spricht auf eine plötzliche Änderung der Speisespannung U_S um 20% an und steuert dann die Stromversorgungseinheit 18 so, dass sie als Ausgangsspannung U_A die maximal zulässige Betriebsspannung U_bmax von 2,38 V an die Leuchtelemente 11 abgibt. Nach einem vorgegebenen Zeitraum, hier von einer Minute, steuert der Sensor 21 die Stromversorgungseinheit 18 wieder auf die Abgabe einer reduzierten Ausgangsspannung U_A von 60%.
• 2 zeigt für ein erstes Ausführungsbeispiel in zwei übereinanderliegenden Diagrammen in gleichem Zeitmaßstab schematisch den zeitlichen Verlauf der Speisespannung und der Ausgangsspannung. Im unteren Diagramm ist der zeitliche Verlauf der Speisespannung U_S nach Öffnen des Schalters 14 zum Zeitpunkt t₁ und Schließen zum Zeitpunkt t₂ dargestellt. Im Zeitraum zwischen t₁ und t₂ ist die Speisespannung U_S aufgrund des Verlustes im Widerstand 16 auf 80% der Netzspannung U_N reduziert. Der Sensor 21 spricht auf den plötzlichen Wiederanstieg der Speisespannung U_S auf die Höhe der Netzspannung U_N an und steuert, wie im oberen Diagramm dargestellt, zum Zeitpunkt t₂ die Stromversorgungseinheit 18 so, dass die Ausgangsspannung U_A 100% beträgt. Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls steuert der Sensor 21 zum Zeitpunkt t₃ die Stromversorgungseinheit 18 wieder auf die Abgabe einer reduzierten Ausgangsspannung U_A von 60%.
• 3 zeigt für ein zweites Ausführungsbeispiel in zwei übereinanderliegenden Diagrammen in gleichem Zeitmaßstab schematisch den zeitlichen Verlauf der Speisespannung und der Ausgangsspannung. Im unteren Diagramm ist der zeitliche Verlauf der Speisespannung U_S nach Öffnen des Schalters 14 zum Zeitpunkt t₁ und Schließen zum Zeitpunkt t₂ dargestellt. Im Zeitraum zwischen t₁ und t₂ ist die Speisespannung U_S aufgrund des Verlustes im Widerstand 16 auf 80% der Netzspannung U_N reduziert. Der Sensor 21 spricht hier auf die plötzliche Absenkung der Speisespannung U_S an und steuert, wie im oberen Diagramm dargestellt, zum Zeitpunkt t₂ die Stromversorgungseinheit 18 so, dass die Ausgangsspannung U_A 100% beträgt. Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls steuert der Sensor 21 zum Zeitpunkt t₃ die Stromversorgungseinheit 18 wieder auf die Abgabe einer reduzierten Ausgangsspannung U_A von 60%.

Claims (6)

1. Einrichtung (10) zur Versorgung von Leuchtelementen (11) mit elektrischer Energie in einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Stromversorgungseinheit (18) insbesondere für die Videoüberwachung eines Areals, wobei die Einrichtung (10) Mittel aufweist, um die Leuchtelemente (11) im Grundzustand mit einer geringeren Lichtstärke als der maximalen Lichtstärke zu betreiben, und Mittel aufweist zum Verändern der Lichtstärke durch Fernwirkung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente durch ein durch die Speiseleitung (17) zur Stromversorgungseinheit (18) der Beleuchtungseinrichtung übertragenes Signal bewirkt wird, das eine vorübergehende Absenkung der Speisespannung der Stromversorgungseinheit (18) der Beleuchtungseinrichtung aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung Infrarotstrahlung emittierende Leuchtelemente (11) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung emittierenden Leuchtelemente als Licht emittierende Dioden (IR-LEDs) ausgeführt sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente (11) durch den Spannungsabfall bei der vorübergehenden Absenkung bewirkt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente (11) durch den Spannungsanstieg nach der vorübergehenden Absenkung bewirkt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabe maximaler Lichtstärke der Leuchtelemente zeitlich begrenzt ist.