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    • 专利摘要:
    Die Erfindung befasst sich mit dem Einschalten einer elektrischen Baumbeleuchtung. Die elektrischen Baumkerzen sind jeweils mittels einer Fußklemme an einem Baumabschnitt befestigt. Jede Baumkerze weist eine lokale Energieversorgung und ein kleines Elektronikmodul zum fernbetätigbaren Zu- und Abschalten der Energieversorgung auf. Eine entfernte Signalquelle, die als Wechselspannungsquelle ausgebildet ist, dient zur gleichzeitigen Fernbetätigung der Elektronikmodule.Die elektrische Impedanz des Baums wird als Übertragungsmedium für die Fernbetätigung genutzt. Hierzu wird der Signalausgang der Wechselspannungsquelle durch eine einpolige galvanische Kontaktgabe mit dem Baum verbunden und die Fußklemme am Baumabschnitt des Leuchtmittels ist mit dem Signaleingang des jeweiligen Elektronikmoduls durch eine einpolige galvanische Kontaktgabe verbunden. Die Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle ist über eine Koppelkapazität an das Erdpotenzial angeschlossen, während die Schaltkreismasse des Elektronikmoduls von der Umgebung isoliert bleibt. Durch die Einbeziehung der natürlichen Leitfähigkeit des Baums wird eine Fernbetätigung der Baumbeleuchtung ohne Sensoren verwirklicht.
    公开号:DE102004006006A1
    申请号:DE102004006006
    申请日:2004-02-06
    公开日:2004-09-16
    发明作者:Josef NIEDERLÄNDER；Roman Wolf
    申请人:Krinner Innovation GmbH；
    IPC主号:F21S4-00
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eineBaumbeleuchtung gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1.
    [0002] Als elektrische Christbaumbeleuchtungsind Lichterketten weit verbreitet, bei denen die elektrischen Kerzenan einem langen zweipoligen Kabel aufgereiht sind. Das Kabel, dasvon einem Netzgerät mitder Betriebsspannung fürdie elektrischen Kerzen versorgt wird, muss entlang des Stamms undder Zweige des Christbaums von Kerzenort zu Kerzenort verlegt werden.
    [0003] Da die Verlegung der langen Lichterkette umständlich ist,wurden Versuche unternommen, die zentrale Energieversorgung derelektrischen Kerzen zu vereinfachen. So ist aus der Druckschrift DE 198 23 741 A1 eineChristbaumbeleuchtung bekannt, bei welcher von der Energiequellegetrennte Stromleitungen zu jeder Lampe führen. Die Energiequelle ist ineinem Christbaumständerangeordnet, der einen Transformator, eine Steuerschaltung, eineBatterie und ein Solarpanel enthalten kann. Der Christbaumständer istmit Steckeraufnahmen ausgerüstet,in welche Stecker eingesetzt werden, deren Stromleitungen entlangdes Stammes gebündeltwerden. Von dem Leitungsbündelam Stamm führtzu jeder Lampe direkt eine Leitung, welche entlang der Äste geführt wird.In dem Hauptleitungsbündelnach oben können zusätzlicheSteckerverbindungen am Stamm vorgesehen sein. Insgesamt ist einebaumartige Leitungsstruktur fürdie galvanische Stromversorgung vorgesehen. Im Vergleich zu dereingangs genannten Lichterkette ist die Verlegung der gebündeltenLeitungen nach wie vor umständlich.
    [0004] Ein anderer Weg der Stromversorgungwird in der Druckschrift DE38 24 972 A1 beschritten. Dort ist eine Weihnachtsbaumbeleuchtunggezeigt, bei der in jeder elektrischen Kerze eine Luftspule angeordnetist. Die Luftspule ist Teil eines elektrischen Schwingkreises für einenEmpfang von elektromagnetischer Energie. Ein benachbarter Hochfrequenzsenderstrahlt eine Leistung von 20 Watt aus einer vier Meter langen Stabantennein die Richtung des Weihnachtsbaums ab. Es handelt sich also umeine drahtlose Energieversorgung durch einen Funksender, der alsStab, Dipol oder Schleife ausgebildet sein kann. Alternativ zurFunkabstrahlung ist ein Infrarotstrahler vorgesehen, der ebenfallsohne galvanische Stromversorgung auskommt. Die Strahlungsenergie derInfrarotlampe wird durch Solarzellen in die Betriebsspannung derelektrischen Beleuchtung umgesetzt. Diese Art der drahtlosen zentralenStromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil sie eine zu hoheEnergieabstrahlung erfordert.
    [0005] Aus der Druckschrift DE 34 02 595 A1 ist ein elektrischerLeuchtkörperin Form einer Weihnachtsbaumkerze bekannt, dessen Kerzenschaft zurAufnahme einer Batterie ausgebildet ist. Als Alternative zur Stabbatteriein jeder Kerze ist es auch bekannt, als Stromquelle eine oder mehrerestromerzeugende Zellen im Kerzenschaft anzuordnen, die von außen hermit Strahlung beaufschlagt werden (Anordnung einer Infrarotstrahlungsquellein der Näheder Kerzen). Das Ein- und Ausschalten der Kerzen erfolgt elektronischdurch Signalimpulse in Form von Infrarotstrahlen, Ultraschall odersonstigen Hochfrequenzsendeimpulsen. Fernbedienungen dieser Art, wiesie beispielsweise fürFernsehgeräte üblich sind, stellenfür eineChristbaumbeleuchtung allerdings einen zu hohen Aufwand dar.
    [0006] In der Druckschrift DE 41 13 442 A1 geht es wiederumum die Fernsteuerung und die Stromversorgung eines Beleuchtungssystems.Gezeigt ist eine Schaltung mit magnetischer Induktion, d.h. es ist einSende- und Empfangssystem vorgesehen, bei dem zwischen einem Induktionssenderund einem Empfängermagnetische Feldenergie übertragen wird.Im Falle von Baumbeleuchtungen kann hierbei der Induktionssenderaus einem um den Baumstamm wendelförmig herumgewickelten Induktionsdrahtbestehen, durch den gleichzeitig sämtliche Beleuchtungskörper zumEin- und Ausschalten der Stromversorgung ansteuerbar sind. Gemäß dieser Druckschriftist es denkbar, die Stromversorgung der einzelnen Beleuchtungskörper ausschließlich mittels diesenzugeordneten Induktionsempfängernzu realisieren, die von dem Induktionssender aus mit magnetischerFeldenergie beaufschlagt werden. Eine derartige magnetische Fernsteuerungund Stromversorgung hat sich nicht durchsetzen können, weil hierfür zu hoheSendeenergien erforderlich wären.
    [0007] Eine große Gruppe von Druckschriftenbefasst sich mit Leuchten fürChristbäume,die eine interne Stromversorgung und deshalb keine Verkabelung aufweisen.Als Beispiel wird die Batterieleuchte gemäß der Druckschrift DE 40 40 136 A1 genannt. Dielokale Energieversorgung erfolgt mit Hilfe eines handelsüblichenAkkumulators oder einer handelsüblichenBatterie. Als Leuchtmittel sind Glühlampen, Glimmlampen, Leuchtdiodenusw. vorgeschlagen worden. Die Batterieleuchte gemäß DE 40 40 136 A1 weistin üblicherWeise ein Gehäuse,einen Sockel und eine Fußklemmeauf. Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Erfindungaus.
    [0008] Zum Ein- und Ausschalten weist diebekannte Batterieleuchte einen mechanischen Schalter oder ein Elektronikmodulfür eineFernbetätigungauf. Im ersten Fall ist ein Drehschalter vorgesehen, bei dem dasGehäuserelativ zum Sockel verdreht wird. Im zweiten Fall weist das Elektronikmoduleinen Sensor in Form eines Funkempfängers oder eines Mikrofons auf.Die zweitgenannte Alternative ist der ersten insoweit überlegen,als sie es gestattet, eine Vielzahl gleichartiger Batterieleuchtengleichzeitig ein- und auszuschalten. Die Fernbedienung benötigt – wie alleanderen bekannten Fernbedienungen – einen Sensor, der an dasabgestrahlte und empfangene Feld physikalisch angepasst ist. Einsolcher Sensor erfordert Platz und erhöht das Gewicht.
    [0009] Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dasseine zentrale, aus einer gemeinsamen Energiequelle gespeiste, galvanischeoder drahtlose Stromversorgung in jedem Falle zu aufwendig und deshalb zuvermeiden ist, dass aber ein zentrales, gleichzeitiges Ein- undAusschalten der Leuchtmittel aus Gründen des Bedienungskomfortsunerlässlichist. Unter diesen Randbedingungen hat die Erfindung erkannt, dassfür dasEinschalten der Christbaumbeleuchtung keine Sensoren in den Leuchtmittelnerforderlich sind.
    [0010] Die Erfindung hat sich deshalb dieAufgabe gestellt, eine Baumbeleuchtung mit lokaler Stromversorgungder Leuchtmittel anzugeben, deren zentrale Fernbedienung ohne Sensorenin den Leuchtmitteln auskommt.
    [0011] Diese Aufgabe wird durch eine Baumbeleuchtungmit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sindin den Unteransprüchenangegeben.
    [0012] Die Erfindung nützt die elektrischen Leitungseigenschafteneines Naturbaums, um ein zentral erzeugtes Einschaltsignal an dieBaumkerzen zu verteilen. Es ist also kein technischer Kabelbaumerforderlich, der entlang des natürlichen Aufbaus des Baumstamms,seiner Ästeund seiner Zweige verlegt werden müsste. Vielmehr wird von derTatsache Gebrauch gemacht, dass der natürliche Baum eine elektrischeImpedanz, insbesondere eine von der Feuchtigkeit des Holzes abhängige Leitfähigkeitaufweist.
    [0013] Gleichzeitig kommt die erfindungsgemäße Baumbeleuchtungohne Sensoren aus. Als derartige Sensoren sind bei den im Standder Technik verwendeten Fernbedienungen beispielsweise Funkantennen,Induktionsschleifen, Infrarotempfänger oder Ultraschall-Mikrofonevorgeschlagen worden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt,dass eine einpolige galvanische Kontaktgabe genügt, um den Baum als Übertragungsmediumfür dasEinschaltsignal einzubeziehen.
    [0014] Der einpolige Kontakt wird am Anbringungsortdes jeweiligen Leuchtmittels dadurch realisiert, dass eine Fußklemmedes Leuchtmittels ganz oder teilweise aus leitfähigem Material besteht. Esgenügt das übliche Anklemmendes Leuchtmittels an einen Zweig, um die Zähne der Fußklemme in einen ausreichendenKontakt mit der Baumrinde oder den Nadeln zu bringen. In der Regelwerden die Zähneder Fußklemmeden betreffenden Abschnitt der Baumrinde durchstoßen undsogar einen Kontakt zur Bastschicht des Baumes herstellen. Versuchehaben aber ergeben, dass ein derart enger Kontakt nicht zwangsläufig erforderlichist. Füreinen reproduzierbaren Schalteffekt genügt es, die Zähne derFußklemme leitfähig zu machenund durch den Sockel des Leuchtmittels hindurch leitfähig mitdem Signaleingang eines Elektronikmoduls zu verbinden. Das Elektronikmoduldes Leuchtmittels ist als eine kleine Platine mit einem Schaltkreisausgebildet, der auf ein Wechselspannungssignal reagiert, das zwischen demSignaleingang und der Schaltkreismasse anliegt. Überraschenderweise genügt es, dieSchaltkreismasse von der Umgebung isoliert zu belassen. Auf dieseAn kann das Übertragungsvermögen des Baumes,das von der natürlichenBaumimpedanz bereitgestellt wird, als einpolige Leitung genutztwerden.
    [0015] Zur Vervollständigung des erfindungsgemäßen Schaltprinzipsist eine Wechselspannungsquelle vorgesehen, die als einfaches Netzteilmit einem Sinusoszillator auf einem kleinen Schaltungsträger aufgebautwerden kann. Wiederum genügteine einpolige Verbindung von dem Signalausgang der Wechselspannungsquellezum Baum, vorzugsweise ein einadriges Kabel zum Fußpunkt desBaumstammes. Diese einpolige galvanische Kontaktgabe kann auf unterschiedlicheWeise realisiert werden. Vorzugsweise ist die Wechselspannungsquelle – ähnlich wiebei bekannten Ladegerätenoder Netzteilen fürkleine Gleichspannungen – ineinen Netzstecker integriert. Von diesem (beispielsweise einigeMeter entfernten) Netzstecker führtein einpoliges Kabel zum Baumstamm, wo das Kabelende mit einer Kralleoder Spitze an den Baumstamm anzuheften ist. Das Kabelende kannauch an einen Baumständergeführtund an eine von dessen metallenen Haltekrallen, die ohnehin in einenAbschnitt des Baumstammes eindringen, angeklemmt sein.
    [0016] Alternativ zur Integration in einemNetzstecker kann die Wechselspannungsquelle in einem separaten Gehäuse mitNetzkabel untergebracht sein. Fürden Fall, dass in dem genannten Baumständer elektrische Einrichtungenanderer Art vorhanden sind, die ohnehin eine Netzversorgung erfordern, kannes auch von Vorteil sein, die Wechselspannungsquelle, deren Aktivierungdas Einschalten der Baumbeleuchtung auslöst, in den Baumständer zu integrieren.In diesem Fall erfolgt die einpolige galvanische Kontaktgabe zuden Haltekrallen des Baumständersoder zum Baumstamm durch entsprechend ein kürzeres Kabel.
    [0017] Sobald die Signalquelle eine Wechselspannungmit einer Frequenz von beispielsweise 40 kHz und einer Amplitudevon beispielsweise +/- 30 Volt erzeugt, wird die Baumbeleuchtungin Gang gesetzt. Das Wechselspannungssignal wird zwischen dem genanntenSignalausgang und einer Schaltkreismasse der Wechselspannungsquellegeneriert. Versuche haben ergeben, dass ein Koppelkondensator zwischendieser Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle und dem Erdpotenzialzum Schaltprinzip der Erfindung beiträgt. Diese einfache schaltungstechnischeMaßnahmedes Koppelkondensators führtzusammen mit der einpoligen Verbindung über den Baum zu einer reproduzierbarenFernbedienung der Baumbeleuchtung. Es wird davon ausgegangen, dassder Stromkreis durch eine parasitäre Kapazität geschlossen wird, die vonder isolierten Schaltkreismasse des jeweiligen Elektronikmodulsin den Leuchtmitteln gegen das Erdpotenzial gebildet wird, wobeiauch eine Antennenwirkung des natürlichen Baums einen Beitragzur Fernbedienung der Leuchtmittel leisten kann.
    [0018] Ein schaltungstechnisches Ausführungsbeispielder Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert. Eszeigt
    [0019] 1 dasSchaltungsprinzip der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung,
    [0020] 2 einbevorzugtes Ausführungsbeispiel einerWechselspannungsquelle in Form eines frei schwingenden Sinusoszillators,der ein Schaltsignal zum Einschalten der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtungliefert,
    [0021] 3 einenbevorzugten mechanischen Aufbau eines Leuchtmittels der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung,umfassend eine Leuchtdiode, ein Gehäuse, eine Stabbatterie, einenSockel, ein Elektronikmodul und eine Fußklemme,
    [0022] 4 denSchaltplan eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Elektronikmoduls,das in dem Leuchtmittel gemäß 3 untergebracht ist.
    [0023] Die 1 zeigtdas Schaltprinzip der erfindungsgemäßen Baumbeleuchtung, in welchemdie technischen Komponenten und die natürlichen Komponenten als Stromkreiszusammengefasst dargestellt sind. Eine Wechselspannungsquelle 10,deren bevorzugter Schaltplan in 2 dargestelltist, erzeugt an ihrem Signalausgang 12 eine Wechselspannung,die auf die Schaltkreismasse 14 der Wechselspannungsquelle 10 bezogenist. Fürdie Frequenz der Wechselspannung hat sich ein Bereich von 10 bis 100kHz als günstigerwiesen. Im Ausführungsbeispielbeträgtdie Frequenz 40 kHz. Die Amplitude der Wechselspannung überdeckteinen Bereich von etwa 60 V bezogen auf das Potenzial der Schaltkreismasse 14.
    [0024] Vom Signalausgang 12 derWechselspannungsquelle 14 führt eine einpolige galvanischeVerbindung 16 zu dem Baum, der die erfindungsgemäße Baumbeleuchtungträgt.Im Ausführungsbeispiel handeltes sich um einen mehr oder weniger frisch geschlagenen Christbaum,dessen Stamm mit dem Ende eines einpoligen Kabels 16 elektrischleitfähig verbundenwird. Das Kabelende 18 kann beispielsweise nach Art einerReisszwecke angedrücktoder nach Art einer Krokodilklemme angeklemmt werden. Der Übertragungsblock 20 in
    [0025] 1 symbolisiertdie Impedanz, die das Holz zwischen der Kontaktstelle 18 derWechselspannungsquelle 10 und dem Anbringungsort eines Leuchtmittels 22 aufweist.Der elektrische Widerstand des Holzes hängt beispielsweise von derHöhe undArt des Baums und dem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes ab. Der Feuchtigkeitsgehalteines Christbaums kann durch Wässerungaufrechterhalten werden. Alternativ wird, falls die Austrocknungdes Baums zu weit fortgeschritten ist, eine Metalllitze, insbesondereeine Kupferlitze, oder ein Metallband mitgeliefert. Diese Litzekann der Benutzer beispielsweise mit Reißzwecken an den Baumstamm heften.Sobald die Litze mit dem Kabelende 18 der Wechselspannungsquelle 10 verbundenist, überbrückt sieeinen Teil der Baumimpedanz 20 und erweitert die einpoligegalvanische Kontaktgabe 18 zum Baumstamm, um die Einschaltempfindlichkeitder Baumbeleuchtung gegebenenfalls zu erhöhen.
    [0026] Durch Versuche wurde bestätigt, dassder Feuchtigkeitsgehalt des Holzes 20 an der Signalübertragungzu dem Leuchtmittel 22 beteiligt ist. Bei einem Christbaum,dessen Stamm nicht gewässert wurde,traten nach neun Tagen mit sicherer Funktion erste Verzögerungenderart auf, dass die Kerzen 22 sich erst ca. 15 Minutennach Aktivierung der Wechselspannungsquelle 10 einschalteten.Nach elf Tagen waren sämtlicheKerzen 22 nicht mehr schaltbar. Bei einem anderen Christbaum,der am ersten und am zehnten Tag der Aufstellung gewässert wurde, warenfast alle Kerzen 22 noch schaltbar. Alternativ oder ergänzend zurWässerungschafft die genannte Kupferlitze einen Ausgleich für die Veränderungder Baumimpedanz 20, die mit der allmählichen Austrocknung des Baumeseinhergeht.
    [0027] Das Einschalten der Baumbeleuchtungerfolgt durch einen Schaltungsvorgang, der im Stromkreisbereich 10, 12 derWechselspannungsquelle oder im Stromkreisbereich 16,18 dereinpoligen galvanischen Kontaktgabe realisiert sein kann. Der Schaltvorgangwird technisch ausgelöstz.B. durch Einstecken eines Netzsteckers 50 der Wechselspannungsquelle 10 ineine Netzsteckdose oder durch Einschalten eines Energieversorgungsschalters (nichtdargestellt) der Wechselspannungsquelle 10 oder durch Betätigung einesSchalters (insbesondere eines Fußschalters, nicht dargestellt)in dem einpoligen Kabel 16 oder durch Anheften/Anklemmendes Kabelendes 18 an den Baum.
    [0028] An bestimmten Baumabschnitten, insbesonderean Ästenund Zweigen, wird vom Benutzer eine Mehrzahl der genannten Leuchtmittel 22 befestigt. Eskann sich beispielsweise um zwanzig bis dreissig Baumkerzen 22 handeln.In der bevorzugten Ausführungsformweist jedes Leuchtmittel 22 hierzu eine Fußklemme 24 mitZähnen 26 auf(vgl. 3). Die Einzelheitendes Leuchtmittels 22 werden anhand der 3 und 4 erläutert; für das Schaltungsprinzip gemäss 1 ist von Bedeutung, dassdas Leuchtmittel 22 neben einer lokalen, zu- und abschaltbaren, elektrischenEnergieversorgung 28 ein Elektronikmodul 30 miteinem Signaleingang 32 umfasst. Dieser Signaleingang 32 wirddurch eine wiederum einpolige galvanische Kontaktgabe 26 mitdem Baumabschnitt 24 verbunden, an dem das Leuchtmittel 22 befestigtist. Auf diese Art wird, wie in 1 gezeigt,das Potenzial der Wechselspannungsquelle 10 über dieBaumimpedanz 20 an den Signaleingang 32 des Leuchtmittels 22 herangeführt.
    [0029] Zum Verständnis des Schaltungsprinzips sinddie jeweiligen Bezugspotenziale von Bedeutung. Die Schaltkreismasse 14 derWechselspannungsquelle 10 ist durch einen Koppelkondensator 34 mit demErdpotenzial 36 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsformhat der Koppelkondensator 34 eine Kapazität von 470nF. Auf der Empfängerseite(links in 1) ist hingegendie Schaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 desLeuchtmittels 22 von der Umgebung isoliert. Eine gestrichelteingezeichnete Verbindung 40 schließt den Stromkreis zwischendieser Schaltkreismasse 38 und dem Erdpotenzial 36. Andieser Stelle wird eine parasitäreKapazität 42 unbekannterGröße angenommen,die es erlaubt, einen kleinen Wechselstrom durch den Stromkreisgemäß 1 fließen zu lassen.
    [0030] Der Schaltplan gemäß 2 zeigt ein ausgeführtes Beispieleiner Wechselspannungsquelle 10, die zur. Steuerung derBaumbeleuchtung geeignet ist. Die Schaltung umfasst im Prinzip einNetzteil 44, einen Sinusoszillator 46 und einenVerstärker 48. Daskonventionelle 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 zurSpannungsstabilisierung zusammengesetzt. Die Zenerdioden 64 erzeugeneine Betriebsspannung von etwa 60 V bezogen auf die Schaltkreismasse 14.
    [0031] Der freischwingende Sinusoszillator 46 ist ebenfallskonventionell aufgebaut. Als frequenzbestimmendes Element liegendrei RC-Glieder 66 im Rückkopplungszweig 68 einesTransistors 70. Der Sinusoszillator 46 schwingtmit einer Frequenz von etwa 40 kHz.
    [0032] Die Wechselspannung des Sinusoszillators 46 wird über denKondensator 72 auf einen symmetrischen Verstärker 48 mitzwei Dioden 74, zwei Widerständen 76 und zwei Transistoren 78 ausgekoppelt.Zwischen den Transistoren 78 wird das Wechselspannungssignalabgegriffen und übereinen Kondensator 80 auf den Signalausgang 12 geführt. Am Signalausgang 12 erscheintein Spannungsausschlag von 60 V Spitze – Spitze, bezogen auf die Schaltkreismasse 14.Dies entspricht einer Wechselspannungsamplitude von +/- 30 V bezogenauf den Mittelwert der Wechselspannung.
    [0033] Von prinzipieller Bedeutung für die Erfindung istder Koppelkondensator 34, der die Schaltkreismasse 14 mitdem Schutzleiterkontakt 82 des Netzsteckers 50,also mit dem Erdpotenzial 36 verbindet. Die Funktion diesesKoppelkondensators 34 wurde anhand der 1 beschrieben.
    [0034] Das Leuchtmittel 22 gemäß 3 ist im Wesentlichen konventionellaufgebaut. Als lichtabgebendes Element wurde eine Leuchtdiode 84 ausgewählt, diemit einer Betriebsspannung von etwa 2,3 V und einem Betriebsstromvon etwa 5 mA arbeitet. Die Betriebsfrequenz von etwa 40 kHz führt zu einerkontinuierlichen Lichtabstrahlung der Leuchtdiode 84. DieLeuchtdiode 84 kann mit anderen Spannungen, Strömen oderFrequenzen betrieben werden. Statt einer Leuchtdiode können auchGlühlampen,Glimmlampen oder andere Leuchtmittel verwendet werden.
    [0035] Die Leuchtdiode 84 ist inein Gehäuse 86 eingesetzt,das auch eine Stabbatterie 28 aufnimmt. Die Stabbatterie 28 versorgtein noch zu beschreibendes Elektronikmodul 30, das miteiner zwischen 1,1 V und 1,5 V liegenden Versorgungsspannung arbeitet.Die Stabbatterie 28, beispielsweise eine Alkaline-Zelleoder ein Nickelcadmium-Akku, kann ausgewechselt oder nachgeladenwerden, wenn das Gehäuse 86 durchDrehen oder Ausrasten von einem Sockel 88 getrennt wird.
    [0036] Der Sockel 88 nimmt einElektronikmodul in Form einer kleinen Leiterplatte 30 auf.Ein Betriebsspannungseingang des Elektronikmoduls 30 istmit dem positiven Pol der Stabbatterie 28 verbunden, während dieSchaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 mitdem negativen Pol der Stabbatterie 28 verbunden ist. ZumAnschluss der Leuchtdiode 84 sind ebenfalls zwei Kontaktedes Elektronikmoduls 30 herausgeführt. Ein bevorzugtes Schaltbilddes Elektronikmoduls 30 ist in 4 dargestellt.
    [0037] Das Leuchtmittel 22 gemäß den 3 und 4 unterscheidet sich von bekannten elektrischenKerzen dadurch, dass der einpolige Signaleingang 32 desElektronikmoduls 30 galvanisch mit der metallenen Fußklemme 24 (vgl. 3) verbunden ist, während dieSchaltkreismasse 38 des Elektronikmoduls 30 (vgl. 4) vom Potenzial des leitfähigen Baums undauch von der sonstigen Umgebung isoliert ist.
    [0038] In 4 istein bevorzugter Schaltplan für dasElektronikmodul 30 dargestellt. Das Potenzial der Fußklemme 24 isteinpolig mit dem Signaleingang 32 verbunden, wodurch über einenicht dargestellte parasitäre Kapazität 42 einsehr kleiner Eingangsstrom mit der Frequenz von 40 kHz fließen kann.Die Dioden 90 dienen zum Schutz eines Operationsverstärkers 92 undder Leuchtdioden 84 vor eventuell auftretenden Spannungsspitzen.
    [0039] Das sinusförmige Eingangssignal am Eingang 32 gelangthochohmig auf den Operationsverstärker 92 und wird dortverstärkt,ohne dass der Eingangskreis auf die Frequenz von 40 kHz speziellabgestimmt wäre.Der Operationsverstärker 92 arbeitet alsKomparator und wandelt das sinusförmige Signal in ein rechteckförmiges Signalum. Die rechteckförmigeSignalamplitude am Ausgang des Operationsverstärkers 92 beträgt 1,5 Ventsprechend der Betriebsspannung des Elektronikmoduls 30.
    [0040] Ein nachfolgender Spannungsumrichter 94 setztdie Betriebsspannung auf eine Grössehoch, die zum Betrieb der Leuchtdiode 84 notwendig ist.Die Höheder Umrichterspannung wird von der Durchlassspannung der verwendetenLeuchtdiode 84 bestimmt. Im Ausführungsbeispiel wird die Betriebsspannungdurch den ungeregelten Spannungsumrichter 94 von 1,5 Vauf 2,3 V erhöht.Hierzu wird eine Induktivität 96 durcheinen Schalttransistor 98 im Takt der Steuerspannung (rechteckförmiges Signal,40 kHz, 1,5 Volt) mit Strom versorgt und – während der Sperrzeit des Schalttransistors 98 – über dieLeuchtdiode 84 entladen. Der nutzbare Strom durch die Induktivität 96 liegtim Bereich von 5 bis 9 mA. Er führt zueinem Wechselstrom durch die Leuchtdiode 84, der die Batterie 28 miteinem Nennwert von etwa 5 mA im Ausführungsbeispiel belastet, beieiner erhöhtenSpannung von 2,3 V an der ausgewählten Leuchtdiode 84.
    [0041] Das gesamte Elektronikmodul 30 hateine Stromaufnahme in der Grössenordnungvon 10 bis 20 mA, wenn die Leuchtdiode 84 eingeschaltetist. Dieser Wert garantiert eine ausreichend lange Betriebszeitder Baumbeleuchtung.
    [0042] Der Ruhestrom ist bei dem Schaltungskonzeptgemäss 4 sehr niedrig. Wenn dasEinschaltsignal, das die Taktfrequenz des Elektronikmoduls 30 bestimmt,nicht anliegt, beträgtder Ruhestrom fürdie Bereitschaftsschaltung weniger als 1 Mikroampere. Da die Bereitschaftszeiteneinen erheblichen Anteil im Nutzungsprofil einer Christbaumbeleuchtungausmachen, trägtder niedrige Ruhestrom wesentlich zur Schonung der Stabbatterie 28 beiund kann bei der Auslegung auf die gewünschten Betriebsstunden praktischganz vernachlässigtwerden. Der sehr geringe Ruhestromverbrauch ist letztlich das Ergebnisdes erfindungsgemässenKonzepts, auf die bei Fernbedienungen üblichen Sensoren zu verzichtenund das Einschaltsignal mittels der natürlichen Baumeigenschaften 20 andas Elektronikmodul 30 des Leuchtmittels 22 heranzuführen.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Baumbeleuchtung a. mit einer Mehrzahl vonLeuchtmitteln (22), – die jeweils mittels einerKlemme (24) an einem Baumabschnitt zu befestigen sind, – die jeweilseine lokale, zu- und abschaltbare, elektrische Energieversorgung(28) fürdie Lichtabstrahlung (84) aufweisen, – und diejeweils ein Elektronikmodul (30) mit einem Signaleingang(32) zum fernbetätigbarenZu- und Abschalten der Energieversorgungen (28) umfassen, b.und mit einer entfernten Signalquelle (10) zur gleichzeitigenFernbetätigungder Elektronikmodule (30) der Leuchtmittel (22), dadurchgekennzeichnet, dass a.1 der Signaleingang (32)des jeweiligen Elektronikmoduls (30) durch eine einpoligegalvanische Kontaktgabe (24, 26, 88)mit der am Baumabschnitt befestigten Klemme (24) des Leuchtmittels(22) verbunden ist, und a.2 die Schaltkreismasse (38)des jeweiligen Elektronikmoduls (30) von der Umgebung isoliertist, b.1 und dass die entfernte Signalquelle als Wechselspannungsquelle(10) ausgebildet ist, b.2 deren Signalausgang (12)durch eine einpolige galvanische Kontaktgabe (16, 18)mit dem Baum, insbesondere einem Abschnitt des Baumstamms, verbindbarist, b.3 wobei die Schaltkreismasse (14) der Wechselspannungsquelle(10) übereine Koppelkapazität(34) an das Erdpotential (36) angeschlossen ist.
    [2] Baumbeleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Kontaktgabe (16, 18) zwischen der Wechselspannungsquelle(10) und dem Baum durch ein einadriges Kabel (16)erfolgt, dessen Kabelende (18) nach Art einer Reißzweckeoder einer Krokodilklemme ausgebildet ist.
    [3] Baumbeleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Kontaktgabe (16, 18) zwischen der Wechselspannungsquelle(10) und dem Baum durch ein einadriges Kabel (16)erfolgt, dessen Kabelende (18) an eine metallene Haltekralleeines Baumständersangeklemmt ist.
    [4] Baumbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metall-Litze oder ein Metallbandlängs desBaumstamms angeheftet und direkt oder indirekt mit dem Signalausgang(12) der Wechselspannungsquelle (10) verbundenist, um die Kontaktgabe (16, 18) der Wechselspannungsquelle(10) auf einen größeren Abschnittdes Baumstamms zu erweitern.
    [5] Baumbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußklemme (24) des Leuchtmittels(22) ganz oder teilweise aus leitfähigem Material (26)besteht, um die Kontaktgabe zwischen dem Elektronikmodul (30)und dem Baumabschnitt zu unterstützen.
    [6] Baumbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass leitfähige Zähne (26) der Fußklemme(24) durch einen Sockel (88) des Leuchtmittels(22) leitfähigmit dem Signaleingang (32) des Elektronikmoduls (30)verbunden sind.
    [7] Baumbeleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Wechselspannungsquelle (10) einNetzteil (44), einen freischwingenden Sinusoszillator (46)und einen Verstärker(48) umfasst.
    [8] Baumbeleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (30) des Leuchtmittels(22) einen Komparator (92) und einen ungeregeltenSpannungsumrichter (94) umfasst.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004006006B4|2005-09-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-09-16| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-03-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2013-12-19| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20130903 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE10308158.5||2003-02-26||
    DE10308158||2003-02-26||
    DE102004006006A|DE102004006006B4|2003-02-26|2004-02-06|Baumbeleuchtung|DE102004006006A| DE102004006006B4|2003-02-26|2004-02-06|Baumbeleuchtung|
    EP04714320A| EP1692431A1|2003-02-26|2004-02-25|Baumbeleuchtung|
    PCT/EP2004/001872| WO2004076919A1|2003-02-26|2004-02-25|Baumbeleuchtung|
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