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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung eines Beleuchtungssystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Beleuchtungssystem mit einem Steuergerät sowie mindestens einem Betriebsgerät zum Betreiben von Leuchtmitteln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5, ein Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 und ein Betriebsgerät gemäß Anspruch 9.
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Technisches Gebiet
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Derartige Verfahren werden zur Ansteuerung von Betriebsgeräten für Leuchtmittel genutzt und werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um Leuchtmittel mit Hilfe 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 Steuereinheiten gesteuert werden. Mit dem Begriff Leuchtmittel werden sowohl Gasentladungslampen als auch Halogenlampen oder Leuchtdioden (LED) bezeichnet. Ein derartiges Leuchtmittel kann einzeln oder gemeinsam mit weiteren Leuchtmitteln in einer Leuchte angeordnet sein, die auch das Betriebsgerät enthalten kann.
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Stand der Technik
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Bei modernen Beleuchtungssystemen werden oftmals durch die zentrale Steuereinheit digitale Steuerbefehle an die Betriebsgeräte übersendet. 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 oder auch gruppenweite Ansteuerung durch die zentrale Steuereinheit zu ermöglichen.
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Ein weit verbreitetes Steuerungsverfahren ist die Ansteuerung von Beleuchtungssystemen gemäß DALI (Digital 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 Steuerbefehle ein- und ausgeschaltet oder in der Helligkeit gesteuert werden, zudem kann eine spezielle Betriebsbedingung wie ein Notbeleuchtungszustand initiiert werden und Fehlermeldungen abgefragt werden.
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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.
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Moderne Betriebsgeräte mit Schnittstelleneinrichtung können zwar bei Empfang eines Abschaltbefehls das Leuchtmittel deaktivieren und auch ihre eigenen Verluste
in solch einem Stand-by Betrieb senken, allerdings sind die Steuerschaltungen der Betriebsgeräte immer noch aktiv und es erfolgt auch keine Trennung des Leistungsteils vom Netz, wodurch die Betriebsgeräte auch im Stand-by Betrieb eine Blindleistung und meist auch eine kleine Wirkleistung aufnehmen. Diese Blindleistung ist gerade bei Betriebsgeräten für Leuchtmittel, die z.B. in modernen Bürogebäuden in großer Zahl eingesetzt werden, von den Netzversorgern unerwünscht und sollte möglichst gering gehalten werden. Auch die Stand-by Wirkleistungen addieren sich bei größeren Installationen auf einen beträchtlichen Betrag welcher möglichst minimiert werden soll. Der sogenannte Stand-by Betrieb wird im allgemeinen auch als Ruhezustand bezeichnet. Als Betriebszustand wird der Zustand bezeichnet, in dem zumindest mindestens ein Betriebsgerät ein Leuchtmittel betreibt.
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Die Anmeldung
DE 10329876 A1 beschreibt ein Betriebsgerät für Gasentladungslampen mit einer Schnittstelleneinrichtung, wobei der Leistungsteil des Betriebsgerätes im Falle eines Ausschaltbefehls komplett abgeschaltet werden kann und eine Logik in der Schnittstelleneinrichtung die Busleitung überwacht und im Falle einer Aktivität auf der Busleitung den Leistungsteil des Betriebsgerätes wieder aktiviert. Es ist allerdings die Schnittstelleneinrichtung des Betriebsgerätes aufwändig und kostenintensiv auszulegen und auch der Leistungsteil des Betriebsgerätes muß angepasst werden.
Die Schrift
GB2368169A zeigt ein System zur Energieeinsparung, wobei über ein Funksignal die Verbraucher vom Netz getrennt werden können.
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Die Schrift
W02008083854A1 betrifft einen Schaltaktor zur Steuerung elektrischer Verbraucher, wobei die Verbraucher über Befehle auf dem Steuerbus vom Netz getrennt oder wieder verbunden werden können.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die verbesserte Nutzung von Betriebsgeräten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird für ein Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 5, 8 und 9 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Lösung zur Nutzung von Betriebsgeräten beruht auf dem Gedanken, dass ein Betriebsgerät insbesondere während des Ruhezustandes weitere, nicht beleuchtungssystembezogene Daten über die drahtlose oder drahtgebundene Busleitung empfangen kann, eine Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten durchführen kann und das Ergebnis der Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten über die Busleitung ausgeben kann.
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Auf diese Weise ist es möglich, bereits bestehende Betriebsgeräte mit einer Schnittstelleneinrichtung in das Beleuchtungssystem einzubinden und eine zusätzliche Nutzung der Betriebsgeräte zu ermöglichen.
Ein Steuerbefehl ist gemäß der Erfindung nicht nur ein Einschaltbefehl, Ausschaltbefehl oder neuer Helligkeitswert, der an ein Betriebsgerät übertragen werden kann, sondern kann auch erweiterte Informationen enthalten. Insbesondere kann eine Farbinformation bzw. ein Farbbefehl, eine Adresse, eine Zustandsinformation oder ein Fehlersignal als Steuerbefehl übertragen werden.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Empfangen von Steuerbefehlen durch ein Betriebsgerät von Leuchtmitteln. Das Betriebsgerät weist eine Treiberschaltung zum Betreiben des Leuchtmittels auf. Zum Empfang und zur Auswertung der Steuerbefehle weist das Betriebsgerät eine Schnittstellenschaltung auf. Gemäß der empfangenen Steuerbefehle kann das Betriebsgerät über die Treiberschaltung den Betrieb und die Helligkeit des Leuchtmittels steuern.
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Figurenliste
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 schematisch die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems mit einem Steuergerät, die über die Busleitung mit dem Steuergerät gekoppelten Betriebsgeräte und optionalen weiteren Steuergeräten erläutert.
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Die vorliegende Erfindung kann bei sämtlichen Arten von Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt werden. Dabei ist die Anwendung von ganz verschiedenen Leuchtmitteln möglich, es können insbesondere Gasentladungslampen, Halogenlampen oder auch anorganische oder organische Leuchtdioden eingesetzt werden.
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Das Betriebsgerät 1 und das Steuergerät 10 sind Bestandteil eines Beleuchtungssystems A.
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Zusätzlich können weitere Steuergeräte 11 an die drahtlose oder drahtgebundene Busleitung 21 angeschlossen sein. Die verschiedenen Steuergeräte 11 werden auch als Aktuatoren bezeichnet und können verschiedene Sensoren wie beispielsweise Bewegungs- oder Helligkeitssensoren aber auch durch einen Benutzer steuerbare Aktuatoren wie beispielsweise Schalter, Taster oder auch berührungsempfindliche Bildschirme mit einem Benutzerinterface zur Beleuchtungssteuerung sein.
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Die drahtgebundene Busleitung 21 ist beispielsweise als zweidrahtige Datenleitung ausgebildet, die als Steuerbefehl ein Digitalsignal mit einer niedrigen Gleichspannung überträgt. Über die Busleitung 21 wird beispielweise eine Datenübertragung gemäß DALI Standard übertragen. Die Schnittstellenschaltung 4 und das Steuergerät 10 sind in der Lage, Steuerbefehle gemäß dem DALI Standard zu empfangen.
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Anzumerken ist, dass die Datenübertragung der Steuerbefehle über die Busleitung 21 nicht drahtgebunden erfolgen muß, sondern sie kann beispielsweise drahtlos über eine Funkverbindung oder über eine Power Line Communication (PLC) über das Stromversorgungsnetz 20 übertragen werden. Für die genannten Übertragungsvarianten existieren jeweils standardisierte Übertragungsverfahren analog zu dem DALI Standard für drahtgebundene Datenübertragung, wobei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine abgeänderte Datenübertragung über die gleiche Busleitung 21 erfolgen kann.
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Das Steuergerät 10 kann über die Busleitung 21 einzelne oder mehrere Betriebsgeräte 1 von Leuchtmitteln steuern, wobei es digitale Steuerbefehle empfangen und auch aussenden kann. Bei einem entsprechenden Ausschaltbefehl auf der Busleitung 21, welcher durch das Steuergerät 10 empfangen und ausgewertet wird, können die angeschlossenen Betriebsgeräte 1 das jeweilige Leuchtmittel abschalten. Es werden dadurch die Betriebsgeräte 1 vom Betriebszustand in einen Ruhezustand überführt.
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Die Betriebsgeräte 1 müssen beim Wechsel in den Ruhezustand nicht komplett deaktiviert werden, sondern es kann beispielsweise die interne Steuerschaltung nicht betrieben werden. Während dieser Abschaltung der Leuchtmittel haben die Betriebsgeräte 1 aufgrund ihrer aktivierten Steuerschaltung nach wie vor die Möglichkeit, die auf der Busleitung gesendeten Steuerbefehle und auch andere Daten zu empfangen.
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Ein Wiedereinschaltbefehl kann unterschiedliche Steuerbefehle zur Ursache haben. Es kann ausgehend von einem ausgeschalteten Beleuchtungssystem A (aufgrund des geforderten Helligkeitswertes von 0) ein Helligkeitswert größer 0 gefordert werden. Es kann aber auch eine spezielle Beleuchtungssituation wie ein Notlichtbetrieb signalisiert werden. (weitere Beispiele?)
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Ein Ausschaltbefehl ist kann beispielsweise ein Steuerbefehl zum Erreichen des Helligkeitswertes 0 sein, es kann aber auch ein Steuerbefehl zum Selektiven deaktivieren von einzelnen Betriebsgeräten 1 sein.
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Ein Ausschaltzustand bzw. eine Ausschaltphase kann durch das Senden eines Ausschaltbefehls initiiert werden und bedeutet, dass zumindest einzelne Betriebsgeräte 1 abgeschaltet werden.
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Die Betriebsgeräte und / oder das Steuergerät sind nunmehr dazu ausgelegt, insbesondere während des Ruhezustandes weitere, nicht beleuchtungssystembezogene Daten über die Busleitung 21 zu empfangen, eine Datenverarbeitung der weitere, nicht beleuchtungssystembezogene Daten durchzuführen und das Ergebnis der Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten über die Busleitung 21 auszugeben.
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Die Datenverarbeitung kann beispielsweise in der Steuerschaltung des Betriebsgerätes 1 erfolgen.
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Die weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten, welche der Datenverarbeitung zugeführt werden, können sich auf einen der folgenden Bereiche beziehen:
- - Gebäudetechnische Parameter wie beispielsweise Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchte, Luftqualität, Wetterinformation,
- - Simulationsdaten oder CAD-Daten wie beispielsweise für einen Raytracer,
- - Kryptowährungen und deren Berechnung
oder
- - Spracherkennung oder Texterkennung.
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Der Ruhezustand ist der Betriebszustand, bei dem die Leuchtmittel nicht in Betrieb sind und somit die Betriebsgeräte die Leuchtmittel nicht betreiben. Vorzugsweise ist die Steuerschaltung im Ruhezustand aktiv und nicht in einem Schlafmodus. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der das Leuchtmittel versorgenden Leistungselektronik wie beispielsweise Halbleiterschalter deaktiviert und werden nicht von der Steuerschaltung angesteuert.
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Die Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten kann nach Empfang eines entsprechenden Initiierungsbefehls über die Busleitung 21, der Erkennung eines bestimmen Ereignisses (beispielsweise dem Empfang eines Rundsteuersignals auf der Versorgungsleitung) oder auch zeitgesteuert erfolgen.
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Die Betriebsgeräte 1 und / oder Steuergeräte 10 können sich zum Zwecke einer gemeinsamen Datenverarbeitung der der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten auch synchronisieren und die Datenverarbeitung kann verteilt erfolgen.
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In einem speziellen Betriebsmodus abweichend vom Ruhezustand, wenn die Steuerschaltungen der Betriebsgeräte 1 aktiv sein sollen, kann eine Netzankopplung und Netztrennung der Betriebsgeräte 1 von der Netzversorgung durch einen Netzunterbrecher 5 erfolgen. Dieser Netzunterbrecher 5 kann ein Schalter wie zum Beispiel ein Halbleiterschalter oder ein Relais sein. Der Netzunterbrecher 5 kann in das Steuergerät 10 integriert sein oder aber durch einen Steuerausgang des Steuergerätes 10 angesteuert werden.
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Die Energieversorgung des Steuergerätes 10 und der Steuergeräte 11 kann über eine Busversorgung 12 erfolgen. Dabei kann die Busversorgung 12 die Busleitung 21 speisen, indem eine Übertragung nach dem sogenannten ,Active Low' Prinzip angewendet wird. Bei einer solchen Übertragung liegt dauerhaft ein Pegel von beispielweise 12V an, solange keine Daten übertragen werden. Im Fall einer Datenübertragung wird der Pegel zum Übertragen eines Bit auf einen Pegel unter beispielsweise 2V gezogen wird.
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Auf diese Weise liegt eine dauerhafte Spannung auf der Busleitung 21 an und somit ist eine Versorgung der Steuergeräte 10 und 11 über die Busleitung 21 möglich.
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Durch die Energieversorgung der Steuergeräte 10 und 11 über die Busversorgung 12 ist eine effiziente Versorgung dieser Steuergeräte möglich, da nur an einer zentralen Stelle die Netzspannung auf die für die Versorgung der Steuergeräte 10 und 11 erforderliche Niedervoltspannung heruntergesetzt werden muß.
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Die Energieversorgung für die Steuergeräte 10 und 11 über die Busversorgung 12 kann auch während einer Ausschaltphase der Betriebsgeräte 1 aufrecht erhalten bleiben, da durch die zentrale Busversorgung 12 eine energetisch sehr effiziente Versorgung gegeben ist und die gesamte Leistungsaufnahme des Beleuchtungssystems in diesem Fall drastisch reduziert werden kann.
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Alternativ kann das Steuergerät 10 über eine eigene Energieversorgung verfügen, die direkt an die Netzversorgung gekoppelt ist.
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Das Steuergerät 10 kann den Zustand der Betriebsgeräte 1 über die Busleitung 21 abfragen. Weiterhin kann das Steuergerät 10 auch über direkt verbundene Taster oder Schalter, durch eine Schnittstelle zu einem Programmiergerät, durch einen Touchscreen oder andere Einstellmöglichkeiten auch direkt durch einen Benutzer konfiguriert und gesteuert werden. Durch die direkte Steuermöglichkeit kann der Benutzer auch Steuerbefehle wie beispielsweise Helligkeitswerte vorgeben.
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Um eine einfache Installation des Steuergerätes 10 zu ermöglichen, kann das Steuergerät 10 in einem DIN Stromschienengehäuse untergebracht sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Nutzung eines Beleuchtungssystems A aufweisend eine drahtlose oder drahtgebundene Busleitung 21 an die wenigstens ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und / oder wenigstens ein Steuergerät angeschlossen ist, wobei die Betriebsgeräte 1 über Steuerbefehle in der Helligkeit gesteuert werden und wobei das Beleuchtungssystem vom Betriebszustand in einen Ruhezustand überführt werden kann, umfassend die folgenden Schritte:
- - senden eines Ausschaltbefehls auf der Busleitung 21,
- - empfangen des Ausschaltbefehls durch ein Steuergerät 10 und / oder die Betriebsgeräte 1,
das Steuergerät 10 und / oder die Betriebsgeräte 1 in dem Ruhezustand weiterhin digitale Steuerbefehle empfangen können, wobei das Steuergerät 10 und / oder die Betriebsgeräte 1 insbesondere während des Ruhezustandes weitere, nicht beleuchtungssystembezogene Daten über die Busleitung 21 empfangen können, eine Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten durchführen können und das Ergebnis der Datenverarbeitung der weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten über die Busleitung 21 ausgeben können.
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Im Ruhezustand sind die Leuchtmittel nicht in Betrieb.
Die Datenverarbeitung kann nach Empfang eines entsprechenden Initiierungsbefehls über die Busleitung 21 oder zeitgesteuert erfolgen.
Die weiteren, nicht beleuchtungssystembezogenen Daten sich auf einen der folgenden Bereiche beziehen:
- - Gebäudetechnische Parameter wie beispielsweise Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchte, Luftqualität, Wetterinformation,
- - Simulationsdaten oder CAD-Daten wie beispielsweise für einen Raytracer,
- - Kryptowährungen und deren Berechnung
oder
- - Spracherkennung oder Texterkennung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10329876 A1 [0007]
- GB 2368169 A [0007]
- WO 2008083854 A1 [0008]