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Dokumentenidentifikation DE202006019503U1 05.04.2007
Titel System mit Dekorationsleuchte und Dauermagnet
Anmelder Nicco Innovate GmbH & Co. KG, 21339 Lüneburg, DE
Vertreter Hansen, J., Dipl.-Geophys., Pat.-Anw., 21680 Stade
DE-Aktenzeichen 202006019503
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 05.04.2007
Registration date 01.03.2007
Application date from patent application 21.12.2006
IPC-Hauptklasse F21S 9/02(2006.01)A, F, I, 20061221, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F21V 23/04(2006.01)A, L, I, 20061221, B, H, DE   H01H 36/00(2006.01)A, L, I, 20061221, B, H, DE   H05B 37/00(2006.01)A, L, I, 20061221, B, H, DE   
IPC additional class F21W 121/04  (2006.01)  A,  L,  N,  20061221,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein System mit einer Dekorationsleuchte, insbesondere Weihnachtsbaumkerze, die ein Gehäuse hat, in dem ein odere mehrere galvanische Elemente als Energieversorgung, insbesondere ein Akkumulator, ein magnetisch aktivierbarer Schalter und eine vom Schalter ein- und ausschaltbare Lichtquelle, insbesondere Leuchtdiode angeordnet sind, und mit wenigstens einem Dauermagneten, der an dem magnetisch aktivierbaren Schalter entlangführbar ist.

Aus der DE 200 20 560 U1 ist eine derartige kabellose Weihnachtskerze bekannt. Die Kerze weist eine Lichtquelle insbesondere als Halbleiter-LED auf, die von einer Batterie (Primär- oder Sekundärelement) versorgt wird. Unter anderem kann die Lichtquelle über einen magnetisch operierenden Kontakt ein- und ausgeschaltet werden. In dem Gehäuse der Dekorationsleuchte ist eine entsprechende Elektronik integriert.

Ferner ist aus der DE 81 12 626 U1 eine elektrisch betriebene Diodenleuchte mit eigener Stromversorgung mittels Akku, Batterie, Solarzelle in Form einer Kerze bzw. Laterne bekannt, vornehmlich zum Einsatz als Grableuchte auf Friedhöfen. Dabei soll die Leuchte einer herkömmlichen Kerze nachgebildet sein und einen Reflektor und ggf. einen transparenten Aufsatz in Prismenform aufweisen, um die Lichtstärke der Leuchtdiode zu steigern. Der bei dieser Leuchte vorgesehene magnetische Schalter (Reed-Kontakt) wird allein zur Unterbrechung der Stromversorgung bei ausreichender Tageslichthelligkeit über die Ansteuerung einer elektrischen Wicklung von einer Solarzelle verwendet.

Ferner ist aus dem DE 20 2005 001 373 U1 eine ferngesteuerte Dekoleuchte bekannt. Zum Einschalten der Leuchtdiode weist die Dekoleuchte anstatt eines magnetisch aktivierbaren Schalters einen Empfänger für ein kodiertes Funksignal auf, das von einem entsprechenden Funksender zum Fernsteuern der Dekoleuchte durch Senden eines kodierten Signals auslösbar ist. Der Funksignalempfänger der Dekorationsleuchte verwendet einen Schaltkreis, der einen möglichst niedrigen Stromverbrauch hat.

Bei den vorbekannten Dekorationsleuchten ist einerseits nachteilig, dass bei einem relativ einfachen Aufbau trotz Verwendung einer Leuchtdiode als Lichtquelle ein für dieses Bauteil relativ hoher Stromverbrauch zu verzeichnen ist oder der technische Aufwand und damit die Kosten erheblich sind. Ferner wird beim Ein- und Ausschalten der bekannten Dekorationsleuchten kein besonderes „Betätigungserlebnis" erzielt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von der DE 200 20 560 U1 eine Dekorationsleuchte anzugeben, die einfach aufgebaut und damit kostengünstig und zuverlässig ist und zum Ein- und Ausschalten eines besonderen Vorgangs bedarf.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem System mit einer Dekorationsleuchte und einem Dauermagneten gemäß Anspruch 1.

Dadurch, dass der magnetisch aktivierbare Schalter einen magnetoresistiven Sensor und eine Auswertelogik aufweist, wobei die Auswertelogik einen CMOS-Logik-Baustein als sogenannten „Flip-Flop"-Schalter enthält, der bei Änderungen des Magnetfeldes durch Annähern des Dauermagneten am magnetoresistiven Sensor seinen Schaltzustand ändert, wird eine Schaltung mit einem bei kleinen Veränderungen des Magnetfeldes ausreichend empfindlich reagierenden Sensor bereitgestellt, so dass bereits beim Annähern eines relativ kleinen Dauermagneten auf ca. 4 bis 5 cm an den magnetoresistiven Sensor ein Umschaltvorgang ausgelöst wird. Der magnetoresistive Sensor reagiert dabei unabhängig von der Ausrichtung des Dauermagneten. Ob sein Nordpolende oder sein Südpolende angenähert wird, führt gleichermaßen zu einem Schaltvorgang, da lediglich die Veränderung des Magnetfeldes durch den Dauermagneten registriert wird. Bei jeder Annäherung innerhalb der Schaltschwelle verändert die „Flip-Flop"-Schaltung ihren Schaltzustand, so dass entsprechend die Lichtquelle eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird.

Wenn der Dauermagnet an einem Ende eines frei handhabbaren Stabes vorgesehen ist, können auch magnetisch auslösbare Dekorationsleuchten in größerer Entfernung, beispielsweise in raumhohen Weihnachtsbäumen problemlos eingeschaltet werden. Zudem wirkt der frei handhabe Stab wie ein „Zauberstab", mit dem – wie durch Wunderhand – das elektrische Kerzenlicht der jeweiligen Dekorationsleuchte ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Es ergibt sich für den Bediener somit ein besonderes Betätigungserlebnis.

Um ein möglichst natürliches Kerzenlicht mit der Lichtquelle nachbilden zu können, ist die Lichtquelle eine einzelne warm-weiße Leuchtdiode. Eine weitere Verbesserung des nachgebildeten Kerzenlichteffekts wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse im Bereich um die Leuchtdiode eine transparente Kappe mit prismatischen Abschnitten aufweist. Die prismatischen Abschnitte verstärken optisch die Leuchtkraft der Leuchtdiode, erzeugen bei Relativbewegungen einen „Funkeleffekt" und erlauben eine Auffächerung des Leuchtkegels der verwendeten Leuchtdiode in Richtung des Betrachters. Übliche Leuchtdioden strahlen in einem Leuchtkegel von etwa 60° ab. Entsprechend kann über die prismatischen Abschnitte auch eine Lichtabstrahlung rundum in im Wesentlichen horizontaler Richtung auf den Betrachter zu erfolgen.

Um die gesamte Dekorationsleuchte in ihrer äußeren Erscheinungsform einer üblichen Wachskerze anzunähern, hat das Gehäuse bei bestimmungsgemäßer Lage der Dekorationsleuchte stehend zylindrische Form und die Kappe ist oben am Gehäuse angeordnet. Bevorzugt hat die Kappe Kegel- bis Zwiebelform mit einer nach oben zeigenden Spitze, wobei die prismatischen Abschnitte auf der Mantelfläche der Kappe entlang Verschneidungslinien mit Axialebenen ausgebildet sind. Damit wird die Form einer üblichen Kerzenflamme noch realitätsnaher nachgebildet. Die prismatischen Abschnitte unterstützen ein lebendiges „Flammenbild", insbesondere bei Relativbewegung zwischen Kerze und Betrachter.

Wenn zwischen Energieversorgung und Auswertelogik eine Spannungsregelung geschaltet ist, die die Eingangsspannung für die Auswertelogik und die daran elektrisch gebundene Lichtquelle auf mindestens 3,3 V, bevorzugt 3,6 V, weiter bevorzugt 4,0 V erhöht, wird die für Leuchtdioden erforderliche Mindestspannung von 3,3 V zur Verfügung gestellt. Mit einem sog. „Step-up-Regler" kann auch aus einer niedrigeren Versorgungsspannung der für den Betrieb der LED's erforderliche Spannungsbereich erzeugt werden.

Da die Auswertelogik praktisch leistungsfrei schaltet, ist zwischen Auswertelogik und Lichtquelle eine Treiberendstufe geschaltet, die die für die Lichtquelle erforderliche elektrische Leistung entsprechend dem Steuersignal der Auswertelogik schaltet.

Um eine leichte Dekorationsleuchte, insbesondere als Weihnachtsbaumkerze, aufbauen zu können, ist genau ein galvanisches Element in Form einer Batterie oder eines Akkumulators mit 1,2 bis 1,5 V in der Leuchte vorgesehen. Dabei handelt es sich bevorzugt bei dem galvanischen Element um einen Nickel-Metallhybrid-Akkumulator mit einer Kapazität von mindestens 2000 mAh. Diese Akkus sind am Markt kostengünstig in der Größe Mignon erhältlich. Da die vorangehend beschriebene Schaltungslogik lediglich einen Leerstrom von 0,3 mA hat und bei eingeschalteter LED ein Strom von 22 mA fließt, reicht eine vollgeladene Mignon-Akkumulatorenzelle mit typischerweise 2100 mAh für fast 100 Stunden Leuchtdauer. Dies ist ausreichend bei üblichen Betriebszeiten während der gesamten Weihnachtszeit vom ersten Advent über die Weihnachtsfeiertage bis zu den Heiligen Drei Königen.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Dekorationsleuchte auch zwei, drei, vier oder mehr Leuchtdioden aufweisen, die unterschiedliche Farbe haben. Dabei ist eine gesonderte Logik im Gehäuse untergebracht, die die unterschiedlichen Farben in einem bestimmten Schaltmuster oder per Zufallsgenerator ansteuern. Hiermit kann ein sehr intensiver, farbiger Leuchteffekt erzielt werden.

Um die Dekorationsleuchte flexibel einsetzen zu können, weist das Gehäuse einen Standfuß und/oder eine Hakenaufnahme und/oder eine Befestigungsklammer auf. Auf einem Standfuß, der ggf. abnehmbar ausgebildet sein kann, kann die Dekorationsleuchte einzeln oder in Gruppen auf einem Tisch oder Schrank oder dergleichen abgestellt werden. Die Hakenaufnahme dient zum Aufstecken der Dekorationsleuchte an Zweigen von Tannengrün oder einem Weihnachtsbaum. Ebenso kann eine Befestigungsklammer zum klammernden Befestigen der Dekorationsleuchte an Ästen und/oder anderen ggf. weichen Gegenständen dienen.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung sind mehrere zusammengehörige Dekorationsleuchten vorgesehen, wobei wenigstens eine Dekorationsleuchte (Master-Leuchte) den magnetisch aktivierbaren Schalter und einen Funksender zum Senden eines kodierten Signals hat und die übrigen Dekorationsleuchten (Slave-Leuchten) Funkempfänger zum Empfangen des kodierten Signals haben. Somit kann durch magnetische Betätigung, beispielsweise mit dem Zauberstab gemäß Anspruch 2, der magnetisch aktivierbare Schalter in der Master-Leuchte zum Anschalten dieser Leuchte aktiviert werden. Simultan damit sendet dann diese Master-Leuchte mit ihrem integrierten Funksender ein kodiertes Signal, das in den übrigen Dekorationsleuchten, den sog. Slave-Leuchten, in ihren Funkempfängern empfangen wird, womit die Lichtquellen angeschaltet werden.

Um ein sicheres Anschalten der Slave-Dekorationsleuchten über das kodierte Funksignal zu erreichen, hat der Funksender eine voreingestellte Sendezeit für das kodierte Signal von 0,5 sec bis 10 sec, insbesondere 2 sec bis 4 sec. Damit werden mehrere kodierte Signale abgegeben, so dass auch bei Störungen wenigstens ein kodiertes Signal vollständig empfangen werden kann.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung detailliert beschrieben.

Darin zeigt:

1 ein schematisches Blockschaltbild und

2 ein System bestehend aus einer Dekorationsleuchte und einem Stab mit Dauermagnet.

In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Dekorationsleuchte 1 dargestellt. Die Dekorationsleuchte 1 enthält ein galvanisches Element 3 in Form einer Nickel-Metallhybrid-Mignonzelle mit einer Nennspannung von 1,2 V als Energieversorgung. Der Akkumulator 3 kann zur Wiederaufladung aus der Dekorationsleuchte 1 entnommen und in einem Ladegerät geladen werden. Ebenso ist ein Aufladevorgang auch ohne Entnahme des Akkumulators über eine entsprechend angepasste Ladestation und Kontakten an der Dekorationsleuchte denkbar.

Der Akkumulator 3 ist an eine Spannungsregelung 4 angelegt. Die Spannungsregelung 4 ist als sog. „Step-up-Regler" ausgebildet und wandelt die von dem Akkumulator gelieferte Nennspannung von 1,2 V in eine Spannung von 3,6 bis 4,0 V.

Dieses Potenzial liegt an einer Auswertelogik 5, die in Form eines CMOS-Logik-Bausteins einen „Flip-Flop"-Schalter bildet. In der Auswertelogik 5 ist ein magnetoresistiver Sensor 51 integriert, der auf Veränderungen des äußeren Magnetfeldes, beispielsweise hervorgerufen durch einen entlanggeführten Dauermagneten, reagiert und den „Flip-Flop"-Schalter der Auswertelogik 5 zur Umschaltung bewegt.

Vom magnetoresistiven Sensor 51, der unabhängig von der Polrichtung des auslösenden Ereignisses lediglich einen Impuls ohne Last liefert, erfolgt die vorgenannte Umschaltung des „Flip-Flop"-Schalters, beispielsweise von der logischen 0 zur logischen 1. Da auch dieses Signal im Wesentlichen lastfrei ist, ist der Auswertelogik 5 eine Treiberendstufe 6 nachgeschaltet, die einen Feldeffekttransistor enthält, der die Last für eine nachgeschaltete Lichtquelle 7, insbesondere Leuchtdiode, schaltet.

Bei Verwendung einer warm-weißen Leuchtdiode 7 beträgt der Stromfluss bei eingeschalteter LED ca. 22 mA. Die gesamte Schaltung, nämlich Spannungsregelung 4 und Auswertelogik 5 verbraucht im deaktivierten Zustand (logische 0 der Auswertelogik 5) lediglich einen Leerstrom von 0,3 mA. Entsprechend kann mit einem Mignonakkumulator mit einer Kapazität von ca. 2100 mAh die Dekorationsleuchte fast 100 Stunden betrieben bzw. über 6000 Stunden (unter Vernachlässigung einer Selbstentladung des Akkumulators) in Bereitschaft gehalten werden.

In 2 ist das System bestehend aus Dekorationsleuchte 1 und Stab 2 dargestellt. Die Dekorationsleuchte 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 10auf, an dessen oberen Ende eine transparente Kappe 11 angeordnet ist. Die transparente Kappe 11 weist bauchige Kegelform auf und hat eine nach oben zeigende Spitze 12. Ferner weist die Kappe 11 prismatische Abschnitte 13 auf der Mantelfläche der Kappe 11 auf, die entlang von Verschneidungslinien mit Axialebenen verlaufen.

Am unteren Ende des Gehäuses 10 der Dekorationsleuchte 1 ist eine Hakenaufnahme 14 ausgebildet, mit der die Dekorationsleuchte 1 an Zweigen, beispielsweise an einem Weihnachtsbaum aufgehängt werden kann. Im zylindrischen Gehäuse 10 ist der Akkumulator 3 sowie die elektronischen Bauteile Spannungsregelung 4, Auswertelogik 5 und Treiberendstufe 6 integriert. Dabei können diese Bauteile auf einer minimierten gedruckten Schaltung inklusive der Leuchtdiode 7 verwirklicht werden. Auf dieser Schaltung ist ebenfalls der magnetoresistive Sensor 51 vorgesehen.

Ferner gehört zum erfindungsgemäßen System der Stab 2, der an wenigstens einem Ende einen Dauermagneten 21 aufweist. Führt nun die Bedienperson den Stab 2 mit seinem mit Dauermagneten 21 bestückten Ende nahe an die Dekorationsleuchte 1, insbesondere dem magnetoresistiven Sensor 51 heran, wird die Auswertelogik 5 angesprochen und über Treiberendstufe 6 die Leuchtdiode 7 eingeschaltet. Bei der nächsten Annäherung wird entsprechend die Leuchtdiode wieder ausgeschaltet. Der Stab 2 wirkt wie ein „Zauberstab", da berührungslos nur durch Vorbeiziehen des mit dem Dauermagneten 21 bestückten Ende an der Dekorationsleuchte 1 diese ein- bzw. ausgeschlatet wird. Die Schaltung ist in Serienfertigung kostengünstig und weist zugleich äußerst niedrigen Leerstrom im Bereitschaftszustand auf. Ebenso sind die im Handel erhältlichen Mignon-Akkumulatoren kostengünstig.

1
Dekorationsleuchte
10
Gehäuse
11
Kappe
12
Spitze
13
prismatischer Abschnitt
14
Hakenaufnahme
2
Stab
21
Dauermagnet
3
Energieversorgung, galvanisches Element, Akkumulator
4
Spannungsregelung, „Step-up-Regler"
5
Auswertelogik, CMOS-Logik-Baustein, „Flip-Flop"-Schalter
51
magnetoresistiver Sensor
6
Treiberendstufe
7
Lichtquelle, Leuchtdiode


Anspruch[de]
System

– mit einer Dekorationsleuchte (1), insbesondere Weihnachtsbaumkerze, die ein Gehäuse (10) hat, in dem

– ein odere mehrere galvanische Elemente (3) als Energieversorgung, insbesondere ein Akkumulator,

– ein magnetisch aktivierbarer Schalter und

– eine vom Schalter ein- und ausschaltbare Lichtquelle (7), insbesondere Leuchtdiode angeordnet sind,

und

– mit wenigstens einem Dauermagneten (21), der an dem magnetisch aktivierbaren Schalter entlangführbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisch aktivierbare Schalter einen magnetoresistiven Sensor (51) und eine Auswertelogik (5) aufweist, wobei die Auswertelogik (5) einen CMOS-Logik-Baustein als sogenannten „Flip-Flop"-Schalter enthält, der bei Änderungen des Magnetfeldes durch Annähern des Dauermagneten (21) am magnetoresistiven Sensor (51) seinen Schaltzustand ändert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (21) an einem Ende eines frei handhabbaren Stabes (2) vorgesehen ist. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) eine einzelne warm-weiße Leuchtdiode ist. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) im Bereich um die Leuchtdiode (7) eine transparente Kappe (11) mit prismatischen Abschnitten (13) aufweist. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) bei bestimmungsgemäßer Lage der Dekorationsleuchte (1) stehend zylindrische Form hat und die Kappe (11) oben am Gehäuse (10) angeordnet ist. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (11) Kegel- bis Zwiebelform mit einer nach oben zeigenden Spitze (12) hat, wobei die prismatischen Abschnitte (13) auf der Mantelfläche der Kappe (11) entlang Verschneidungslinien mit Axialebenen ausgebildet sind. System nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Energieversorgung (3) und Auswertelogik (5) eine Spannungsregelung (4) geschaltet ist, die die Eingangsspannung für die Auswertelogik (5) und die daran elektrisch gebundene Lichtquelle (7) auf mindestens 3,3 V, bevorzugt 3,6 V, weiter bevorzugt 4,0 V erhöht. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsregelung (4) ein sogenannter „step-up-Regler" ist. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Auswertelogik (5) und Lichtquelle (7) eine Treiberendstufe (6) geschaltet ist, die die für die Lichtquelle (7) erforderliche elektrische Leistung entsprechend dem Steuersignal der Auswertelogik (5) schaltet. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein galvanisches Element (3) in Form einer Batterie oder eines Akkumulators mit 1,2 bis 1,5 V in der Leuchte vorgesehen ist. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das galvanische Element (3) ein Nickel-Metallhybrid-Akkumulator ist. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das galvanische Element (3) eine Kapazität von mindestens 2000 mAh hat. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) mindestens zwei, insbesondere vier Leuchtdioden, unterschiedlicher Farbe hat, die von einer gesonderten Logik einzeln ansteuerbar sind. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen Standfuß und/oder eine Hakenaufnahme (14) und/oder eine Befestigungsklammer aufweist. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dekorationsleuchten (1) vorgesehen sind, wobei wenigstens eine Dekorationsleuchte (Master-Leuchte) den magnetisch aktivierbaren Schalter (51) und einen Funksender zum Senden eines kodierten Signals hat und die übrigen Dekorationsleuchten (Slave-Leuchten) Funkempfänger zum Empfangen des kodierten Signals haben. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Funksender eine voreingestellte Sendezeit für das kodierte Signal von 0,5 sec bis 10 sec, insbesondere 2 sec bis 4 sec hat.






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