AT508809A1 - Schnittstelle für ein betriebsgerät für leuchtmittel - Google Patents

Description

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Schnittstelle für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung für mindestens ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, 5 insbesondere LED, gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 12 und eine Schnittstelle zum Empfang von Steuerbefehlen über eine Steuerleitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 10 Technisches Gebiet

Derartige Verfahren werden zur Ansteuerung von Betriebsgeräten für Leuchtmittel genutzt und werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um Leuchtmittel mit Hilfe 15 einer zentralen Steuereinheit ein- und auszuschalten und in der Helligkeit einzustellen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert. Die Betriebsgeräte werden in Gruppen zusammengefasst und können von einer oder auch mehreren zentralen 20 Steuereinheiten gesteuert werden. Mit dem Begriff

Leuchtmittel werden sowohl Gasentladungslampen als auch Halogenlampen oder Leuchtdiöden (LED) bezeichnet. Ein derartiges Leuchtmittel kann einzeln oder gemeinsam mit weiteren Leuchtmitteln in einer Leuchte angeordnet sein, 25 die auch das Betriebsgerät enthalten kann.

Stand der Technik 30 Bei modernen Beleuchtungssystemen werden oftmals durch die zentrale Steuereinheit digitale Steuerbefehle an die Betriebsgeräte übersendet.

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Durch diese externen Steuerbefehle lassen sich insbesondere Helligkeitswerte vorgeben, um verschiedene Beleuchtungszustände zu erreichen. Die Betriebsgeräte können mit einer Adresse versehen sein, um eine einzelne 5 oder auch gruppenweite Ansteuerung durch die zentrale Steuereinheit zu ermöglichen.

Ein weit verbreitetes Steuerungsverfahren ist die Ansteuerung von Beleuchtungssystemen gemäß DALI (Digital 10 Adressable Lighting Interface) Standard. Dieser Standard definiert eine Schnittstelle und ein Übertragungsformat zur digitalen Ansteuerung von Betriebsgeräten, wobei für die einzelnen Betriebsgeräte Adressen vergeben werden können. Die Betriebsgeräte können über die externen 15 Steuerbefehle ein- und ausgeschaltet oder in der

Helligkeit gesteuert werden, zudem kann eine spezielle Betriebsbedingung wie ein Notbeleuchtungszustand initiiert werden und Fehlermeldungen abgefragt werden. 20 Der DALI Standard ist 16 Bit Manchester-Code, der eine maximale Dimmgeschwindigkeit bei einer Helligkeitsänderung von 1% bis 100% in knapp 0,7 Sekunden ermöglicht.

Der Hochpegel liegt im Bereich von ungefähr 16V, der niedrige Pegel bei einer Spannung von ungefähr 0 Volt. 25

Die Steuerung gemäß dem DALI Standard schränkt der Anzahl von möglichen Adressen innerhalb eines Beleuchtungssystems auf einen definierten Wert ein (65 Adressen für einen Bereich). Diese Anzahl ist insbesondere für 30 Beleuchtungssysteme mit Leuchtmitteln verschiedener Farbe oftmals nicht ausreichend.

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Deshalb wird bei heutigen BeleuchtungsSystemen mit einem höheren Bedarf an Adressen eine Unterteilung des Beleuchtungssystems auf mehrere Untersysteme vorgenommen, diese Aufteilung erfordert jedoch eine erhöhte Anzahl an 5 Steuergeräten und erhöht somit sowohl den Aufwand bei der Installation eines solchen Beleuchtungssystems als auch die Komplexität der Steuergeräte, die in diesem Fall ein mehrstufiges Beleuchtungssystem steuern und überwachen müssen. 10

Durch den Einsatz neuer Leuchtmittel wie Leuchtdioden ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von Beleuchtungssystemen, insbesondere ein Mischen von Farben und eine Änderung der Farbe des Beleuchtungssystems kann 15 ermöglicht werden. Durch die Anwendung von verschiedenfarbigen Leuchtmitteln können anhand eines solchen Steuerungsverfahrens farbliche Veränderungen realisiert werden. Bei einer solchen farblichen Beleuchtung kann das Licht der verschiedenfarbigen 20 Leuchtmittel mit Hilfe einer entsprechenden Optik gekoppelt und gemischt werden. Die Mischung des verschiedenfarbigen Lichtes kann insbesondere in einer Leuchte oder durch die Kombination von mehreren Leuchten erfolgen. Derartige farbliche Veränderungen können eine 25 Anpassung der Geschwindigkeit der Helligkeitsänderung erfordern.

Es gibt auf dem Markt aber auch andere Steuersysteme wie beispielsweise die 1-10V Schnittstelle. Die 1-10V 30 Schnittstelle ist zwar in ihren Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt, in bestehenden Beleuchtungsanlagen wird diese aber nach wie vor verwendet und es besteht deshalb

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4/38 nach wie vor der Bedarf an Betriebsgeräten, welche über eine solche Schnittstelle ansteuerbar sind.

Heutige Beleuchtungssysteme erfordern die Nutzung eines 5 weit verbreiteten Standards als Verfahren zur Ansteuerung des Beleuchtungssystems und der darin enthaltenen Betriebsgeräte. Eine Änderung oder Anpassung eines solchen standardisierten Verfahrens bedeutet einen großen Aufwand bei der Umsetzung durch-die Anwender. Es müssen sowohl die 10 Hersteller der entsprechenden Betriebsgeräten und die Hersteller der Steuereinheiten ihre entsprechenden Produkte an den vereinbarten Standard anpassen als auch die Abnehmer, insbesondere die Leuchtenhersteller und die Fachleute, die solche Beleuchtungssysteme installieren und 15 in Betrieb nehmen, auf den entsprechenden Standard eingeschult sein und die entsprechenden Anforderungen einhalten.

Darstellung der Erfindung 20

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Ansteuerung von Betriebsgeräten durch eine Steuereinheit ohne die oben genannten Nachteile bzw. unter einer deutlichen 25 Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 12 und für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch 30 die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

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Die erfindungsgemäße Lösung zur Steuerung von Betriebsgeräten beruht auf dem Gedanken, dass eine Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen über einen Eingangsanschluss 5 oder Analogsignalen über einen weiteren Eingangsanschluss gegeben ist, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator, der im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt, wobei der Transformator beim Empfangen von 10 zeitdiskreten Signalen belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des zeitdiskreten Signalen ein Schaltelement durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. 15 Auf diese Weise ist es möglich, sowohl zeitdiskrete Signale über einen Eingangsanschluss als auch Analogsignale über einen weiteren Eingangsanschluss über eine Schnittstelle zu empfangen. 20 Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Schnittstelle zwischen verschiedenen zeitdiskreten Signalen unterscheiden, beispielsweise zwischen digitalen und Tastersignalen. 25 Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Schnittstelle auch in einem Sendemodus Signale übertragen.

Ein Steuerbefehl ist gemäß der Erfindung nicht nur ein 30 Einschaltbefehl, Ausschaltbefehl oder neuer

Helligkeitswert, der an ein Betriebsgerät übertragen werden kann, sondern kann auch erweiterte Informationen enthalten.

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Insbesondere kann eine Farbinformation bzw. ein Farbbefehl, eine Adresse, eine ZustandsInformation oder ein Fehlersignal als Steuerbefehl übertragen werden. 5 Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei der Benutzer in dem Bussystem die Übertragung wählen. Er kann die Übertragung gemäß einem etablierten Standard wie DALI wählen oder aber eine zweite Übertragung wie eine Steuerung mittels Taster vorgeben. 10

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungssystem mit einem Steuergerät sowie mindestens einem Betriebsgerät zum Betreiben von Leuchtmitteln, wobei zumindest ein Betriebsgerät eine erfindungsgemäße Schnittstelle 15 aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Empfangen von Steuerbefehlen durch ein Betriebsgerät von Leuchtmitteln. Das Betriebsgerät weist eine 20 Treiberschaltung zum Betreiben des Leuchtmittels auf. Zum Empfang und zur Auswertung der Steuerbefehle weist das Betriebsgerät eine Schnittstelle auf. Gemäß der empfangenen Steuerbefehle kann das Betriebsgerät über die Treiberschaltung den Betrieb und die Helligkeit des 25 Leuchtmittels steuern.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Betriebsgerät über seine Schnittstelle die Übertragung überwachen und anhand der empfangenen Steuerbefehle die 30 Übertragung analysieren. Entsprechend der erkannten Übertragung kann das Betriebsgerät seine Schnittstelle auf diese Übertragung anpassen.

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Die Erkennung der Übertragung kann Vorteilhafterweise anhand der Auswertung der Übertragungsrate der empfangenen

Steuerbefehle erfolgen. 5 Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auch ein Steuergerät für ein BeleuchtungsSystem digitale Steuerbefehle nach mindestens zwei verschiedenen Übertragungsformaten empfangen, wobei das Steuergerät anhand der empfangenen digitalen Steuerbefehle 10 selbstständig erkennen kann, nach welchem Übertragungsformat die Steuerbefehle gesendet werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten 15 Signalen über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator, der im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt, wobei der Transformator beim 20 Empfangen von zeitdiskreten Signalen belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des zeitdiskreten Signalen ein Schaltelement durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. 25 Die Erfindung betrifft auch ein Betriebsgerät für

Leuchtmittel, welches sowohl zeitdiskrete Signale als auch AnalogSignale empfangen kann. Bei den zeitdiskreten Signale kann es sich beispielsweise um Tastersignale und /oder digitale Signale handeln.

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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. l schematisch die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes für eine LED als

Leuchtmittel 10 Fig. 2 schematisch die Ausgestaltung einer

Beleuchtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät und einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät für eine Gasentladungslampe als Leuchtmittel 15 Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle 20

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle

Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der 25 erfindungsgemäßen Schnittstelle

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle 30 Fig. 8 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle

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Fig. 9 zeigt verschiedene Ansteuerarten der internen Schnittstellenschaltungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines 5 Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes für eine LED erläutert. Die vorliegende Erfindung kann allerdings bei sämtlichen Arten von Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt werden. 10 Dabei ist die Anwendung von ganz verschiedenen Leuchtmitteln möglich, es können insbesondere Gasentladungslampen, Halogenlampen oder auch anorganische oder organische Leuchtdioden eingesetzt werden. 15 Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebsgerät 1 weist als zentrale Komponente eine SteuerSchaltung 2 auf, welche alle Funktionen der Komponenten des Betriebsgerätes 1 steuert und überwacht. Insbesondere wird der Betrieb des Konverters 3 gesteuert und überwacht, insbesondere auch 20 geregelt. Der Konverter 3 ist über Anschlüsse an das

Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen und nimmt die zum Betrieb des Leuchtmittels erforderliche Energie auf. Weiterhin steuert er auch den Betrieb des Leuchtmittels, insbesondere die Helligkeit des Leuchtmittels. Als 25 Leuchtmittel ist eine Lampe LED an den Konverter 3 des

Betriebsgeräts 1 angeschlossen. Der Konverter 3 übernimmt sowohl die Aufgabe der korrekten Stromaufnahme aus dem Stromversorgungsnetz 20, welche durch die Bestimmungen des Energieversorgers vorgegeben sein kann. Diese Aufgabe kann 30 vor allem eine möglichst sinusförmige Stromaufnahme mit möglichst wenigen hochfrequenten Störungen betreffen.

Der Konverter 3 kann daher ein sogenanntes Filter zum Vermeiden von hochfrequenten Störungen, die entweder aus

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TridonicAtco GmbH & Co KG ·· • ·· • ···· • · ·· • · ·· · • · • • · • ··· • · • • · • · • · • • · • · ·· ··· ·· ··· ··· ETA0076 10/38 dem Stromversorgungsnetz 20 kommen können oder aber durch den Konverter 3 erzeugt wurden, sowie eine Schaltung zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur enthalten. Außerdem stellt der Konverter 3 den ordnungsgemäßen Betrieb der 5 Lampe LED sicher. Insbesondere kann er den Strom und / oder die Spannung durch die Lampe LED einstellen oder auch regeln.

In einer besonderen Ausführungsform kann der Konverter 3 10 auch als mehrstufiger Konverter ausgeführt werden, um die verschiedenen Aufgaben der auf die einzelnen Stufen des Konverters 3 aufzuteilen. Vorteilhafterweise wird durch eine Stufe die korrekte Stromaufnahme aus dem Stromversorgungsnetz 20 sichergestellt, eine nachfolgende 15 Stufe steuert den Betrieb der Lampe LED. Das

Stromversorgungsnetz 20 kann eine niederfrequente Wechselspannung mit einer Spannung von 230V oder eine Gleichspannung von 24V sein. Abhängig von der Art des Stromversorgungsnetzes 20 kann der Konverter 3 als DC-DC-20 Wandler oder als AC-DC-Wandler ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Konverter 3 einen Energiespeicher (Cbus) enthalten, dieser kann durch einen Speicherkondensator oder auch eine wiederaufladbare Batterie gebildet werden. 25

Das Betriebsgerät 1 und das Steuergerät 10 sind Bestandteil eines Beleuchtvings Systems A.

Die Steuerschaltung 2 ist weiterhin mit der Schnittstelle 30 4 verbunden. Die Schnittstelle 4 ist mit der

Steuerleitung 21 verbunden. Über die Steuerleitung 21 werden die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle übertragen. Diese

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Steuerbefehle werden von der Schnittstelle 4 empfangen und an die Steuerschaltung 2 weitergeleitet. Die Steuerschaltung 2 kann die Steuerbefehle auswerten und abspeichern. 5

Gemäß der übermittelten Steuerbefehle kann die Steuerschaltung 2 den Betrieb der Lampe LED durch den Konverter 3 steuern.

Die Steuerschaltung 2 kann auch den Betrieb der Lampe LED 10 und des Konverters 3 überwachen und im Falle eines Fehlers oder besonderen Ereignisses dieses Erkennen und über die Schnittstelle 4 und die Steuerleitung 21 einen entsprechenden Steuerbefehl an das Steuergerät 10 senden. Zusätzlich können weitere Steuergeräte 11 an die 15 Steuerleitung 21 angeschlossen sein.

Die verschiedenen Steuergeräte 10 und 11 können verschiedene Sensoren wie beispielsweise Bewegungs- oder Helligkeitssensoren aber auch durch einen Benutzer 20 steuerbare Aktoren wie beispielsweise Schalter, Taster oder auch berührungsempfindliche Bildschirme mit einem Benutzerinterface zur Beleuchtungssteuerung sein.

Die Steuerschaltung 2 kann einen Speicher 8 enthalten oder 25 einen externen Speicher 8 ansteuern, der in dem Betriebsgerät 1 vorhanden ist.

Die Steuerleitung 21 ist vorteilhafterweise als zweidrahtige Datenleitung ausgebildet, auf der 30 zeitdiskrete Signale, vorzugsweise digitale Signale oder Tastersignale übertragen werden können.

Die Steuerleitving 21 kann aber auch für eine Übertragung von anderen Signalen, die auf die Netzspannung aufsetzen

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12/38 oder für analoge Steuersignale (die Information ist in der Amplitude der übertragenen Spannung enthalten), wie beispielsweise für eine 1-10V Schnittstelle, geeignet sein. Ein Digitalsignal kann beispielsweise mit einer 5 niedrigen Gleichspannung übertragen werden. Über die

Steuerleitung 21 wird beispielweise eine Datenübertragung gemäß DALI Standard übertragen.

Die Schnittstelle 4 und das Steuergerät 10 sind in der Lage, Steuerbefehle gemäß dem DALI Standard zu empfangen. 10 Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, alternativ zu der Datenübertragung gemäß der standardisierten Übertragung eine Übertragung mit anderen Parametern zu wählen. Durch die Fähigkeit zur Datenübertragung gemäß DALI Standard sowohl des Betriebsgerätes 1 als auch des 15 Steuergerätes 10 kann eine sehr hohe Kompatibilität für die Komponenten des Beleuchtungssystems erzielt werden. Dadurch steht dem Benutzer eine große Anzahl an verschiedenen Steuer- und Betriebsgeräten von verschiedenen Anbietern und für verschiedene 20 Anwendungszwecke zur Verfügung, die je nach Bedarf durch den Benutzer für ein entsprechendes BeleuchtungsSystem ausgewählt werden können.

Entsprechend der Erfindung kann über die Steuerleitung 21 25 eine weitere, von dem DALI Standard abweichende Übertragungsart übertragen werden.

Beispielweise können digitale Steuerbefehle gemäß einem anderen digitalen Protokoll wie beispielsweise DSI 30 übertragen werden, es können aber auch andere zeitdiskrete Signale wie beispielsweise Tastersignale übertragen werden.

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In einer einfachen Ausführungsform kann ein Taster über die Steuerleitung 21 an die Schnittstelle 4 angeschlossen werden. Durch Betätigung des Tasters können zeitdiskrete Signale erzeugt werden, welche von der Schnittstelle 4 5 empfangen und ausgewertet werden können. Die Steuerleitung 21 kann dabei beispielsweise durch die Schnittstelle 4 oder über eine externe Spannung wie beispielsweise wie eine Netzspannung gespeist werden. 10 Im Falle dieses Ausführungsbeispiels liest die Steuerschaltung 2 die Steuerbefehle, die von dem Steuergerät 10 über die Steuerleitung 21 übertragen werden, aus der Schnittstelle 4 aus. Dabei kann die Steuerschaltung 2 die empfangenen Steuerbefehle in dem 15 Speicher 8 Zwischenspeichern und anhand ihrer Übertragungsrate analysieren. Die Übertragungsrate wird durch die Bitlänge der einzelnen Bestandteile der Steuerbefehle definiert. 20 Ein Beispiel für eine solche Übertragung wird später anhand der Fig. 3 erläutert.

Die SteuerSchaltung 2 analysiert die Steuerbefehle und kann daraufhin die Übertragungsrate für später zu 25 empfangende oder zu sendende Steuerbefehle anpassen.

Wenn die Steuerschaltung 2 in dem Betriebsgerät 1 anhand der geänderten Übertragung feststellt, dass das Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen 30 Steuerbefehle geändert wurde, oder wenn das Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen Steuerbefehle mittels eines speziellen Steuerbefehls geändert wurde, kann die Steuerschaltung 2 in dem Speicher

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TridonicAtco GmbH & Co KG ETA0076 14/38 8 eine Information über das zuletzt gewählte Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen Steuerbefehle ablegen. Dieses Abspeichern der Information kann auch in regelmäßigen Zeitabständen oder nach bei 5 jedem ersten Empfang eines Steuerbefehls nach Einschalten des Betriebsgerätes durch Zuschalten der Netzversorgung erfolgen.

Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel kann dahingehend 10 erweitert werden, dass drei Betriebsgeräte la, lb und lc mit jeweils einer andersfarbigen LED (beispielsweise rot, grün und blau) über ein Steuergerät 10 angesteuert werden. Die drei Betriebsgeräte la, lb und lc mit jeweils einer andersfarbigen LED (beispielsweise rot, grün und blau) 15 sind in einer Leuchte kombiniert, um eine Farbbeleuchtung zu erreichen. Alternativ können aber auch in einem Betriebsgerät 1 mehrere Konverter 3a, 3b und 3c vorhanden sein, die jeweils mindestens eine LED einer Farbe (beispielsweise rot, grün und blau) ansteuern. Die 20 Ansteuerung der drei Konverter 3a, 3b und 3c erfolgt durch die gemeinsame Steuerschaltung 2.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem zumindest ein Steuergerät 10 ein Betriebsgerät 1' für eine 25 Gasentladungslampe LA als Leuchtmittel über eine

Steuerleitung 21 ansteuert. An dieser Steuerleitung 21 ist ein weiteres Steuergerät 11 angeschlossen.

Das Betriebsgerät 1' weist einen Gleichrichter 14 auf, der 30 an das Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen ist.

Die vom Gleichrichter 14 aufgenommene Energie wird an eine Zwischenkreisschaltung 15 übertragen, welche eine aktive

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Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC) und einen Energiespeicher enthalten kann. Auf die Zwischenkreisschaltung 15 folgt ein Wechselrichter 16, der über einen Lastkreis 17 die Gasentladungslampe LA ansteuert. Der 5 Wechselrichter 16 kann durch eine Halbbrücke gebildet werden, welche den Lastkreis 17 mit einer getakteten Gleichspannung speist.

Der Lastkreis 17 kann durch einen Serienresonanzkreis aus einer Induktivität und einer Kapazität gebildet werden. 10

Die Steuerschaltung 2 ist über die Schnittstelle 4 an die Steuerleitung 21 angeschlossen und kann somit die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle empfangen. 15 Das Steuergerät 11 kann die Datenübertragung über die Steuerleitung 21 überwachen und analysieren. Sofern es eine Änderung der Übertragungsrate durch das Steuergerät 10 feststellt, kann es auch seine Übertragungsrate für die auszusendenden und zu empfangenden Steuerbefehle anpassen. 20 In der gleichen Weise kann das Betriebsgerät 1' seine Übertragungsrate für die auszusendenden und zu empfangenden Steuerbefehle anpassen.

Fig. 3 zeigt eine Schnittstelle mit zwei externen 25 Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator (LI, L2) , der im Empfangsmodus Energie zur 30 Versorgung der Schnittstelle überträgt, wobei der

Transformator beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des

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16/38 zeitdiskreten Signalen (ZT) ein Schaltelement durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst.

Das Steuergerät 11 kann zur Datenübertragung bzw. zur 5 Übertragung der Steuersignale über die Steuerleitung 21 entweder mit dem ersten Eingangsanschluss zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen oder über einen weiteren Eingangsanschluss zum Empfangen von Analogsignalen (AI) verbunden werden. 10 Intern sind ist die Schnittstelle derart aufgebaut, dass beide Signale zusammengeführt werden. Dadurch steht dem Anwender eine Wahlmöglichkeit für die Art der zu verwendenden Übertragungsart zur Verfügung. Der Anwender kann daher zwischen verschiedenen Übertragungsarten 15 wählen, beispielsweise kann er eine Übertragung zeitdiskreter Signale (ZT) oder auch von Analogsignalen wählen. Für die Übertragung zeitdiskreter Signale (ZT) kann er auch zwischen verschiedenen Signalarten wählen. So kann er verschiedene digitale Signale (nach verschiedenen 20 Übertragvingsprotokollen) oder auch Tastersignale übertragen. Es ist also eine Auswahl des Übertragungsformates möglich.

Die Schnittstelle kann die Belastung des Transformators im 25 Empfangsmodus zur Signalauswertung überwachen (mittels

Signalbewertung). Die SteuerSchaltung 2 kann mittels einer Signalbewertung die Signale über die Signalauswertung empfangen und auswerten. Vorzugsweise können alle empfangenen Signale über einen einzigen Eingang der 30 Steuerschaltung 2 empfangen und ausgewertet werden.

Die Schnittstelle kann das zeitdiskrete Signal (ZT) anhand der Abfolge des Über- bzw. Unterschreitens einer gewissen Spannung auswerten.

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Es können digitale Steuerbefehle (bei einer Übertragung digitaler Signale) als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden. 5

Es können Tastersignale als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden.

Die Steuerschaltung 2 kann einen Generator FG1 aufweisen, 10 der den Transformator mit einer entsprechend getakteten Spannung im Empfangsmodus ansteuert.

Die Energie, die durch die Ansteuerung durch den Generator FG1 über den Transformator übertragen wird, kann auch zur Versorgung der Schnittstelle genutzt werden. Unter 15 Versorgung der Schnittstelle ist dabei zu verstehen, dass auch externe Steuergeräte 11, die an die Steuerleitving 21 und somit die Schnittstelle 4 angeschlossen sind, mit Energie über die Steuerleitung 21 und somit die Schnittstelle 4 versorgt werden können. 20

Ein Betriebsgerät.für Leuchtmittel, wie in den Fig. 1 und 2 beschrieben, kann eine digitale Steuereinheit und eine erfindungsgemäße Schnittstelle aufweisen.

Die digitale Steuereinheit kann ein ASIC sein. 25

Fig. 3 zeigt eine erweiterte Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen. 30 Das Betriebsgerät nach kann wie in Fig. 2 beschrieben als elektronisches Vorschaltgerät ausgebildet sein. Das Betriebsgerät nach kann wie in Fig. 1 beschrieben einen Konverter enthalten, um LEDs anzusteuem.

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Somit kann auch ein Bussystem zur Steuerung von Lichtanlagen aufweisend eine erfindungsgemäße Schnittstelle aufgebaut werden. 5 Es wird ein Verfahren zum Betrieben einer Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss ermöglicht, wobei beide Signale intern 10 zusammengeführt werden, wobei ein Transformator (LI, L2) im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt.

Der Transformator kann beim Empfangen von zeitdiskreten 15 Signalen (ZT) belastet werden, indem aufgrund des Anliegens des zeitdiskreten Signalen (ZT) ein Schaltelement (ZI) durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. 20 Das zeitdiskrete Signal (ZT) kann anhand der zeitlichen Abfolge des Über- bzw. Unterschreitens einer gewissen Spannung an dem Einganganschluss ausgewertet werden.

Der Transformator kann ausgangsseitig mit einer zweiten 25 Filterschaltung FR2 verbunden sein, dessen Ausgang mit einem Schalter T2 verbunden ist, der selektiv den externen Anschluss kurzschließt.

Die Energie zur Versorgung der Schnittstelle kann die 30 Spannung auf dem Eingangsanschluss für das Analogsignal (AI) und somit die daran angeschlossene Steuerleitung 21 speisen.

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Die Energie zur Versorgung der Schnittstelle kann über ein (nicht dargestelltes) Einkoppelglied auch die Spannung auf dem Eingangsanschluss für das zeitdiskrete Signal (ZT) und somit die daran angeschlossene Steuerleitung 21 speisen. 5

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus Signale und auch Energie zur Versorgung der

Schnittstelle übertragen. 10

Der Transformator kann beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) belastet werden, indem aufgrund des Anliegens des zeitdiskreten Signalen (ZT) ein Schaltelement (Ql) durchsteuert und somit die Belastung 15 des Transformators auslöst.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen weitere Varianten einer erweiterten Schnittstelle 4, die über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder Sendemodus Signale und auch 20 Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen kann.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder Sendemodus Signale und auch Energie 25 zur Versorgung der Schnittstelle übertragen.

Der Transformator kann ausgangsseitig mit einer zweiten Filterschaltung (FR2) verbunden sein, deren Ausgang mit einem Schalter verbunden ist, der selektiv den externen 30 Anschluss kurzschließt.

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Der Transformator kann dazu mit unterschiedlichen Frequenzen im Empfangsmodus bzw. Sendemodus angesteuert werden, und die Signale mittels Filtern entsprechend ausgekoppelt werden. 5

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder auch Sendemodüs Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen. 10

Der Transformator kann dazu mit unterschiedlichen Spannungen (Strömen) im Empfangsmodus bzw. Sendemodus angesteuert werden, und die Signale mittels Bewertung der AusgangsSpannung entsprechend ausgekoppelt. Der 15 Transformator kann natürlich auch mit einer Anzapfung der Primärwicklung versehen sein, wobei beide Anschlüsse mit gleicher oder unterschiedlicher Spannung und gleichen oder unterschiedlichen Strömen angesteuert werden können. 20 Fig. 7 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle. Bei dieser Schnittstelle werden die zeitdiskreten Signale (ZT) und die Analogsignale (AI) über zwei voneinander getrennte Schnittstellenschaltungen übertragen. Die zeitdiskreten Signale (ZT) werden über 25 eine erste Schnittstellenschaltung, die im folgenden als ZT Schnittstelle bezeichnet wird, übertragen, und die Analogsignale (AI) über eine zweite Schnittstellenschaltung, die im folgenden als AI Schnittstelle bezeichnet wird, übertragen. An beide Schnittstellen-30 Schaltungen schließt sich jeweils zumindest eine

Galvanische Trennung zu potentialgetrennten Übertragung der Signale an.

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Da über die ZT Schnittstelle die zeitdiskreten Signale sowohl gesendet als auch empfangen werden können, ist die ZT Schnittstelle an die beiden Galvanischen Trennungen Gl und G2 gekoppelt. 5 Die ZT Schnittstelle kann für den Sendekanal ZT einen Schalter (T2) enthalten, über den das Signal auf der Steuerleitung beeinflusst werden kann. Der Empfangskanal ZT kann eine Stromquelle enthalten. Der Empfangskanal ZT kann alternativ oder zusätzlich einen Schalter enthalten, 10 der je nach empfangenen

Die AI Schnittstelle zum Empfang von analogen Signalen ist an die Galvanische Trennung G3 (beispielsweise ein Transformator LI, L2) gekoppelt. Die Galvanischen 15 Trennungen Gl, G2 und G3 können beispielsweise durch einen Transformator oder Optokoppler gebildet werden.

Die im ZT Eingangskanal an PI anliegende Spannung wird für die Umschaltung je nach der zu übertragenden zeitdiskreten 20 Signalart verwendet. Wenn ein DALI Bus angeschlossen ist (Ruhepotenzial 9,5 . . .22.5V.) , ist die an PI anliegende Spannung in Folge der Invertierung durch die galvanische Trennung (beispielsweise ein Optokoppler) Low (<0,5V). Im Falle, dass ein DSI Gerät oder Tastersignal verwendet 25 wird, ist sie im Ruhezustand High (~Versorgungsspannung). Das heißt, erscheint ein Low an PI muss sich der Schalter S2 schließen und der Schalter S1 öffnen, bei High muss sich der Schalter S1 schließen und der Schalter S2 öffnen. Das kurzzeitige Umschalten, wenn ein DALI- / DSI- oder 30 Taster-Signal empfangen wird stört dabei die Funktion nicht.

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Damit die ZT Schnittstelle geschützt bleibt, muss die Steuerschaltung ihren Ausgangspin (Generator FG2 (Senden)) auf Low halten, damit der ZT Sendekanal abgeschaltet bleibt. Erst wenn die vom Benutzer verwendete 5 Schnittstelle von der Steuerschaltung erkannt wurde oder beispielsweise durch einen Steuerbefehl definiert wurde, darf die Steuerschaltung den Ausgangspin (Generator FG2 (Senden)) auf High schalten. Dabei wird für den Betrieb des ZT Sendekanals jeweils ein High bit als quasi 10 statisches Signal mit Unterbrechungen oder als gepulstes Signal mit Unterbrechungen verwendet. Für die AI Schnittstelle wird ein dauerhaft gepulstes Signal verwendet. Die verschiedenen Signalformen sind in Fig. 9 dargestellt. 15

Der Generator FG2 (Senden) (beispielsweise gebildet durch ein Ausgangspin der SteuerSchaltung 2) kann somit zum einen zur Aussendung von Signalen über die Schnittstelle dienen, zum anderen kann er über ein dauerhaft gepulstes 20 Signal die Energie für die Versorgung der Schnittstelle übertragen (dies kann für den Empfang von Analogsignalen AI über die AI Schnittstelle erforderlich sein). Für den Empfang von Analogsignalen AI kann der Generator FG2 (Senden) somit die Funktion des Generators FG1 (Empfangen) 25 übernehmen. Es können aber auch zwei Generatoren FG1 (Empfangen) und FG2 (Senden) vorhanden sein, die ähnlich wie bei den Beispielen zu den Fig. 5 und 6 verknüpft werden. 30 Zumindest die Signalbewertung AI, Signalbewertung AI und / oder Teile des Generators FG2 (Senden) können in die Steuerschaltung 2 integriert sein.

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Die AI Schnittstelle wird von der Steuerschaltung mit einem gepulsten Signal angesteuert und somit versorgt, wobei ein durch Widerstände definierter maximaler Strom auftritt. Wird nun eine sich ändernde Belastung durch ein 5 Analogsignal-Steuergerät (1-10V Steuergerät) hervorgerufen, ändert sich auch die primärseitige Impedanz des Transformators in der Galvanischen Trennung G3 entsprechend der Belastung. Die daraus resultierende Spannungsänderung in Folge des sich ändernden Stroms im 10 Primärkreis wird über die Diode Dl ausgekoppelt. Nach Filterung des Signals mittels eines Filters 3 (beispielsweise einem Tiefpass) kann es mittels Spannungsmessung durch die Signalbewertüng AI erfasst und zur Stellung oder Regelung des Lichtes 15 (Helligkeitssteuerung) genutzt werden.

Fig. 8 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle. Diese Variante erweitert die in Fig. 7 20 gezeigte Schnittstelle um die Möglichkeit, dass zusätzlich ein Sensor zur LichtSteuerung direkt an das Betriebsgerät angeschlossen werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen passiven Helligkeitssensor, vorzugsweise um einen LDR (lichtabhängiger Widerstand), handeln. 25

Hinzu kommt bei dieser Variante, dass die Funktion des direkt anzuschließenden Sensors ermöglicht wird, wenn nicht die AI Schnittstelle vom Benutzer verwendet wird. Der Sensor Anschluß und die AI Schnittstelle werden durch 30 den Transistor TI entkoppelt, wobei der Transistor gleichzeitig auch als Verstärker für das AI Signal genutzt werden kann. nachgereicht

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Wenn also die AI Schnittstelle nicht benutzt wird, ist die Basis von TI gegen OV und der Transistor damit gesperrt. Das bedeutet, dass am Eingang Signalbewertung AI VersorgungsSpannung anliegt. Der Ausgang ZT und AI 5 (Generator FG2 (Senden)) muss dabei aber auf Low gehalten werden. Wird nun ein Sensor angeschlossen, ändert sich die Spannung am Eingang Signalbewertung AI entsprechend der Widerstandsänderung des Sensors, welche durch eine Änderung in der Helligkeit des Umgebungslichts 10 hervorgerufen wird.

Eine Ausnahme ist aber nötig, um eine ZT Antwort über den ZT Sendekanal zu senden. Dies erfordert, dass der Sensor 15 für die Zeit, während die ZT Antwort gesendet wird, nicht ausgewertet wird. Das bringt aber keinerlei Einschränkung der Sensor Funktionalität mit sich.

Die zwei verschiedenen digitalen Übertragungsformate (als 20 zeitdiskrete Signale) können sich auch durch ihre Übertragung dahingehend unterscheiden, dass das erste Übertragungsformat eine sogenannte ,Active Low' Übertragving nutzt, d.h. es liegt dauerhaft ein Pegel von beispielweise 12V an, solange keine Daten übertragen 25 werden. Im Fall einer Datenübertragung wird der Pegel zum Übertragen eines Bit auf einen Pegel unter beispielsweise 2V gezogen wird. Das zweite Übertragungsformat kann dagegen ein Signal mit einer sogenannten ,Active High' Übertragung nutzen. In diesem Fall würde dauerhaft ein 30 Pegel von beispielweise 0V anliegen, solange keine Daten übertragen werden. Im Fall einer Datenübertragung wird der Pegel zum Übertragen eines Bit auf beispielsweise 12V erhöht.

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Auf diese Weise ist die Wahl zwischen einer Datenübertragung, bei der durch die ,Active Low' Übertragung eine dauerhafte Spannung auf der Steuerleitung 5 21 anliegt und somit eine Versorgung von Steuergeräten 10 über die Steuerleitung 21 möglich ist, und einer Datenübertragung mit einer ,Active High' Übertragung möglich.

Die ,Active High' Übertragung bietet den Vorteil, dass 10 keine dauerhafte Speisung der Steuerleitung 21 erforderlich ist und somit die Steuergeräte 10 bei fehlender Busaktivität komplett abgeschaltet werden können.

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Claims (13)

1. ETA0076 ·· · • · • · • · ·· ♦ • «··· #· ·· · · • ··· ···

   26/38 Ansprüche: 1. Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen 5 Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei beide Signale über zumindest eine vorhandene Galvanische Trennving (Gl, G2, G3) übertragen werden, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest eine Galvanische 10 Trennung (G3) auf der den externen Anschlüssen abgewandten Seite zusätzlich zum Anschluß eines Sensors ausgelegt ist.
2. 2. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 15 dass der Anschluß des Sensors an die für die Übertragving der Analogsignale (AI) genutzte Galvanische Trennung (G3) erfolgt.
3. 3. Schnittstelle nach Anspruch 2, 20 dadurch gekennzeichnet, dass dass wahlweise entweder Analogsignale (AI) über die Schnittstelle empfangen werden können oder ein Sensor angeschlossen und ausgewertet werden kann.
4. 4. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein passiver Helligkeitssensor, vorzugsweise ein LDR (lichtabhängiger Widerstand), ist.
5. 5. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß digitale Steuerbefehle als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden können. NACHGEREICHT TridonicAtco GmbH & Co KG ETA0076 t • • ·· • · • ♦ · ···· « ·· • • • ' · • • · • · « « ··· • :·· • • m • · ♦ • • ··· ·♦ ··· ··· ·· 27/38
6. 6. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Tastersignale als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen 5 werden können.
7. 7. Betriebsgerät für Leuchtmittel, aufweisend, eine digitale Steuereinheit und eine Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10
8. 8. Betriebsgerät nach Anspruch 7, bei dem die digitale Steuereinheit ein ASIC ist.
9. 9. Betriebsgerät nach einem der Ansprüchen oder 8, 15 das als elektronisches Vorschaltgerät ausgebildet ist.
10. 10. Betriebsgerät (1) einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsgerät (1) einen Konverter enthält, um LEDs 20 anzusteuern.
11. 11. Bussystem zur Steuerung von Lichtanlagen aufweisend eine Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
12. 12. Verfahren zum Betrieben einer Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei die beiden Signale über getrennte 30 Schnittstellenschaltungen empfangen oder gesendet werden können, NACHGEREICHT TridonicAtco GmbH & Co KG ETA0076 ·· ·'

    • ·· · • · ♦ • · · • · · # • ·· ·· · • ··' ··#· ·» • · ··· ··· • ·· ··♦ • · 28/38 wobei je nach Ansteuersignal durch einen Generator FG2 (Senden) jeweils nur über eine Schnittstellenschaltung Signale empfangen oder gesendet werden.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei für die Übertragung mittels der ZT Schnittstelle ein quasi statisches Signal mit Unterbrechungen oder gepulstes Signal mit Unterbrechungen verwendet wird und für die Übertragung mittels der AI Schnittstelle ein dauerhaft gepulstes 10 Signal verwendet wird. NACHGEREICHT TridonicAtco GmbH & Co KG