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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
einer Lichtanlage und daneben auch auf entsprechend ausgestaltete
Vorschaltgeräte,
Steuergeräte
und Lichtanlagen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung geht es spezieller um eine Lichtanlage,
in der zumindest eine Gasentladungslampe mit vorheizbaren Elektroden enthalten
ist. Bei vielen Entladungslampentypen sind Elektroden vorheizbar,
um die Zündbedingungen
zu verbessern und die Lebensdauer der Entladungslampe zu verlängern. Ein
Einschalten einer solchen Entladungslampe geschieht über einen
Vorheizvorgang und darauf folgenden Zündvorgang in der Lampe.
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Neben
einer Mehrzahl Lampen, davon zumindest eine Gasentladungslampe mit
vorheizbaren Elektroden, umfasst die von der Erfindung betrachtete
Lichtanlage ferner zumindest ein Steuergerät zur signaltechnischen Ansteuerung
zumindest eines an die Entladungslampe angeschlossenen Vorschaltgeräts über entsprechende
Befehle.
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Stand der
Technik
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Lichtanlagen
mit einer Mehrzahl von Lampen zur Lichterzeugung sind insbesondere
bei der Innenraumbeleuchtung aber auch in anderen Anwendungs bereichen
allgemein verbreitet. In solchen Lichtanlagen werden die einzelnen
Lampen in verschiedenster Weise funktionsgesteuert, insbesondere
ein- und ausgeschaltet.
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Darstellung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein verbessertes
Betriebsverfahren für eine
solche Lichtanlage anzugeben.
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Die
Erfindung richtet sich auf ein solches Verfahren, bei dem das Steuergerät an das
Vorschaltgerät
einen Bereitschaftsbefehl schickt, auf den hin das Vorschaltgerät die Entladungslampe
in der Weise betreibt, dass es die Elektroden bei nicht brennender
Entladungslampe weiterheizt, so dass das Steuergerät durch
einen Einschaltbefehl die Entladungslampe, deren Elektroden geheizt
sind, ohne Verzögerung
durch ein Vorheizzeit wieder zünden kann.
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Daneben
richtet sich die Erfindung auch auf ein entsprechend ausgestaltetes
Vorschaltgerät
sowie Steuergerät
und eine mit solchen Geräten
aufgebaute Lichtanlage, die für
das Verfahren ausgelegt ist.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Einzelmerkmale beziehen sich dabei sowohl auf die Vorrichtungskategorie
als auch die Verfahrenskategorie der Erfindung.
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Bei
manchen Anwendungen hat es sich herausgestellt, dass die durch die
Vorheizzeit bedingte Verzögerung
zwischen einem Einschaltbefehl und der tatsächlichen Lichterzeugung nachteilig
sein kann. Dies betrifft insbesondere den Bereich der Bühnen- und
Effektbeleuchtung, kann jedoch auch in anderen Zusammenhängen vor
allem bei komplexeren zeitlichen Steuerungsschemen von Interesse sein.
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Die
Erfindung sieht dementsprechend einen Bereitschaftszustand des Vorschaltgeräts und folglich
der Entladungslampe vor, in dem die Elektroden weitergeheizt bleiben.
Das Weiterheizen erfolgt zumindest in dem Umfang, dass ein neuer
Start ohne Schädigung
der Lampe und quasi ohne Zeitverzögerung möglich ist. Dieser Bereitschaftszustand
wird dadurch hervorgerufen, dass ein hierzu vorgesehener Bereitschaftsbefehl
von dem Steuergerät
an das Vorschaltgerät
geschickt wird. Der Bereitschaftsbefehl kann zum einen zur Folge
haben, dass das Vorschaltgerät
einen nachfolgenden Ausschaltbefehl nicht im Sinne eines vollständigen Ausschaltens
sondern im Sinne eines Übergangs
in den Bereitschaftszustand umsetzt, also die Elektroden bei nicht
brennender Entladungslampe weiterheizt. Zum anderen kann der Bereitschaftsbefehl
aber auch bei ausgeschalteter Lampe empfangen werden und ein Vorheizen
bzw. Heizen der Elektroden bis zum nächsten Einschaltbefehl mit
entsprechendem Sofortstart zur Folge haben. Zum Dritten, und diese
Variante ist bei der Erfindung bevorzugt, ist der Bereitschaftsbefehl gleichzeitig
ein Ausschaltbefehl, wird also an ein Vorschaltgerät einer
brennenden Entladungslampe geschickt, worauf hin die Entladungslampe
erlischt, jedoch die Elektroden weitergeheizt bleiben.
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Die
Erfindung hat also insgesamt den Vorteil, durch Einführen eines
weiteren Befehls und eines entsprechenden Bereitschaftszustands
bei Bedarf einen quasi instantanen Sofortstart von Entladungslampen
in Lichtanlagen zu ermöglichen.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass der auf den Bereitschaftsbefehl folgende
Bereitschaftszustand bzw. Elektrodenheizvorgang zeitlich begrenzt ist
und wieder abgeschaltet wird, wenn nach einer vorgegebenen Zeit
kein Einschaltbefehl oder auch erneuernder weiterer Bereitschaftsbefehl
eingegangen ist. Damit kann verhindert werden, dass der Bereitschaftzustand
im Fall einer Fehlsteuerung oder eines unerwarteten Betriebsendes
der Lichtanlage unnötig
oder sogar unbegrenzt lang andauert.
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Diese
zeitliche Begrenzung erfolgt vorzugsweise durch das Vorschaltgerät und nicht
durch das Steuergerät.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass bei einem
Einschaltbefehl bei dem Vorschaltgerät abgefragt wird, ob der Bereitschaftszustand,
also der Elektrodenheizvorgang, noch andauert. Dann kann abhängig von
dem Ergebnis der Abfrage vor einem Neustart ein Vorheizvorgang eingeschoben
werden oder nicht. Auch diese Abfrage erfolgt vorzugsweise durch
das Vorschaltgerät
selbst, es prüft
also den Zustand der von ihm betriebenen Lampe bzw. den eigenen
Betriebszustand.
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Ferner
kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der Bereitschaftszustand
auch vor Ablauf der zeitlichen Begrenzung oder, falls dieses Merkmal nicht
vorgesehen ist, überhaupt
durch einen Bereitschafts-Aus-Befehl beendet werden kann.
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Ein
erfindungsgemäßes Vorschaltgerät ist entsprechend
ausgestaltet, also dazu eingerichtet, auf den erfindungsgemäßen Bereitschaftsbefehl
in der geschilderten Weise zu reagieren.
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Ein
erfindungsgemäßes Steuergerät wiederum
ist dazu ausgelegt, einen beschriebenen Bereitschaftsbefehl abschicken
zu können,
sieht also den einschlägigen
zusätzlichen
Befehl vor. Ferner weist eine erfindungsgemäße Lichtanlage zumindest ein entsprechendes
Vorschaltgerät
und zumindest ein entsprechendes Steuergerät auf, um entsprechend dem
geschilderten Verfahren arbeiten zu können.
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Bei
der Installation einer erfindungsgemäßen Lichtanlage muss eine Zuordnung
zwischen den Positionen der einzelnen Lampen bzw. von einem gemeinsamen
Betriebsgerät
betriebenen Lampengruppen und ihrer Adresse vorgenommen werden.
Anschaulich gesprochen muss das Steuergerät also wissen, welche Adresse
anzusteuern ist, wenn eine bestimmte Lampe oder Lampengruppe in
ihrer Funktion beeinflusst werden soll.
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Die
Erfindung beinhaltet diesbezüglich
ferner den Aspekt, dass die Vorschaltgeräte vor der Installation in
der Lichtanlage mit für
die jeweiligen Vorschaltgeräte
individuellen, von außen
signaltechnisch ansprechbaren Codes versehen sind, diese Codes während der
Installation der Lichtanlage ausgelesen und dem Steuergerät eingegeben
werden, so dass sie durch das Steu ergerät den Installationspositionen
der jeweiligen Vorschaltgeräte
zuzuordnen sind, das Steuergerät
den jeweiligen Vorschaltgeräten
jeweilige Ansteueradressen zur Ansteuerung zuweist und das Steuergerät die Vorschaltgeräte unter
Benutzung der Ansteueradressen steuert.
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Daneben
bezieht sich die Erfindung aber auch auf eine entsprechend hergestellte
und in Betrieb genommene Lichtanlage sowie schließlich auf ein
Herstellungsverfahren für
ein Vorschaltgerät,
bei dem das Vorschaltgerät
in einer an die Erfindung angepassten Weise mit einem von außen signaltechnisch
ansprechbaren Code versehen wird.
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Der
wesentliche Punkt liegt hier in der individuellen Codierung von
Vorschaltgeräten,
um sie beim Installieren der Lichtanlage voneinander unterscheidbar
zu machen. Konventionellerweise sind die Vorschaltgeräte – ob nun
für sich
oder bereits als Modul mit Lampe ausgeführt – untereinander im Prinzip ununterscheidbar.
Daher muss der Installateur beispielsweise bei der Zuordnung einer
Vorschaltgerätadresse
in dem Steuergerät über das
Steuergerät das
entsprechende Vorschaltgerät
ansteuern und tatsächlich
prüfen,
welche Lampe oder Lampen eingeschaltet worden ist/sind. Erst darüber kann
die Zuordnung zwischen Adresse und Position in der Lichtanlage erfolgen.
Dies kann bei größeren Lichtanlagen oder
bei über
mehrere Räume
oder gar Gebäude
verteilten Lichtanlagen außerordentlich
mühsam
sein.
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Demgegenüber sieht
die Erfindung vor, dass während
der Installation der Lichtanlage, d. h. während der Montage des Vorschaltgeräts, der
Code ausgelesen, also in irgendeiner Weise erfasst wird, um ihn
zusammen mit der Installationsposition dem Steuergerät eingeben
zu können.
Beispielsweise kann der Installateur bei der Montage des Vorschaltgeräts einen
darauf geschriebenen Code abschreiben und einen entsprechend mit
Codes bezifferten Installationsplan erstellen, der während der
Programmierung des Steuergeräts
verwendet werden kann. Er kann jedoch auch den Code in eine Datei
abtippen oder beispielsweise mit einem Barcodeleser auslesen oder
in ande rer Weise datentechnisch oder elektrisch erfassen. Wenn nun
das Steuergerät
programmiert wird, existiert bereits eine Zuordnung zwischen den
Codes der Vorschaltgeräte
und ihren Positionen in der Lichtanlage, weil der Installateur diese
Zuordnung bereits bei der Montage der Vorschaltgeräte, also
zu diesem Zeitpunkt in Kenntnis der Positionen der Lichtanlage,
vorgenommen hat.
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Das
Steuergerät
muss nunmehr den jeweiligen Vorschaltgeräten lediglich Ansteueradressen
zuweisen, welche auch die Codes selbst sein könnten und künftig die Vorschaltgeräte mit diesen
Ansteueradressen adressieren und steuern.
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Vorstehend
wurde von Vorschaltgeräten
und nicht von Lampen gesprochen, obwohl in der Lichtanlage letztlich
der Lampenbetrieb gesteuert werden soll. Allerdings sind reine Lampen
ohne Vorschaltgerät
per se nicht adressierbar. Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff
Vorschaltgerät
hier die sozusagen unmittelbar den Lampen zugeordneten Betriebsgeräte meint,
also solche Geräte,
die lediglich über
elektrische Leitungen oder andere einfache elektrische Einrichtungen
ohne eigene datentechnische Funktion und Bedeutung, an die Lampen
angeschlossen sind. In diesem Sinn ist also von direkt an die Lampen
angeschlossenen Vorschaltgeräten
die Rede.
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Dem
steht nicht im Wege, dass auch indirekt an die Lampen angeschlossene
Geräte,
also solche, die ihrerseits wiederum über Vorschaltgeräte mit den Lampen
verbunden sind, adressiert und in der erfindungsgemäßen Weise
codiert werden können.
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Die
Verbindungen zwischen dem Steuergerät und den Vorschaltgeräten können im Übrigen leitungslos
sein, also etwa auf Funkstrecken beruhen. Ferner ist der Begriff
Lichtanlage hier sehr allgemein zu verstehen und beschränkt sich
nicht auf Beleuchtungen im klassischen Sinn, also die eingangs erwähnten Beispiele
der Raum- oder Außenbeleuchtung
mit konventionellen Lampen. Der Begriff "von außen signaltechnisch ansprechbar" ist ebenfalls allgemein
zu verstehen und kann zum einen bedeuten, dass die Codes in den
Vorschaltgeräten
von außen ausgelesen
werden können,
so dass das Steuergerät oder
ein Servicegerät
abfragen kann, welchen Code ein Vorschaltgerät hat. "Ansprechbar" kann aber auch bedeuten, dass die Vorschaltgeräte codespezifisch
selektierbar sind, sich also das entsprechende Vorschaltgerät "angesprochen fühlt", wenn ein Ansteuerbefehl
mit dem zutreffenden Code empfangen wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat somit den Vorteil einer klaren und vergleichsweise wenig arbeitsaufwendigen
Installation und Adresszuordnung. Diese Vorteile gelten natürlich auch
für die
entsprechend hergestellte und in Betrieb genommenen Lichtanlage.
Durch ihre Anwendbarkeit in dem geschilderten Herstellungsverfahren übertragen
sich diese Vorteile ferner auf die passenden Vorschaltgeräte und damit
auf ein Herstellungsverfahren für
ein Vorschaltgerät
bei dem ein in der oben stehenden Weise in einer adressbehaftet
gesteuerte Lichtanlage integrierbares Vorschaltgerät mit einem
von außen
signaltechnisch ansprechbaren Code im oben stehenden Sinn versehen
wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Codes der Vorschaltgeräte über Leitungen
an den Vorschaltgeräten
von außen ansprechbar
sind, welche Leitungen die Vorschaltgeräte an dem Steuergerät anschließen. Diese
Leitungen können
neben klassischen elektrischen Leitungen allerdings auch optische
Leitungen, etwa Glasfaserleitungen, sein.
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Die
in den Vorschaltgeräten
enthaltenen Codes können
dort vorzugsweise in einem Halbleiterspeicher abgelegt sein. Ferner
können
sie erfindungsgemäß vorzugsweise
optisch ablesbar auf dem Vorschaltgerät angebracht sein, also etwa
in der beschriebenen Weise als Barcodeaufdruck oder -aufkleber oder
als alphanumerische Beschriftung.
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Komplexere
Steuermöglichkeiten
bei Lichtanlagen sind vor allem im Bereich der Innenraumbeleuchtung
gefragt, so dass sich die Erfindung bevorzugt auf diesen Bereich
richtet. Beispiele sind Konferenz- und Veranstaltungsräume, Theater
und dgl..
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Die
erfindungsgemäße Lichtanlage
kann ihrerseits Teil eines größeren Systems
sein, das Steuergerät
kann also seinerseits an ein Gebäudesteuersystem
im Sinn einer allgemeineren Haustechniksteuerung angeschlossen und
durch dieses System gesteuert sein. Die mit der erwähnten Adressierung verbundenen
Funktionsbefehle können
dabei natürlich
letztlich durch das Gebäudesteuersystem
erzeugt und durch das Lichtanlagensteuergerät lediglich in die Lichtanlage
eingegeben werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
es auch in besonders einfacher Weise, eine bestehende Lichtanlage aufzurüsten. Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst also auch den Fall, dass eine bestehende Lichtanlage durch
Hinzufügen
zumindest eines Vorschaltgeräts
erweitert und damit in der erweiterten Form hergestellt wird. Dabei
ist sowohl der Fall denkbar, dass die vorherige kleinere Lichtanlage
bereits erfindungsgemäß konzipiert
war, als auch der Fall, dass durch entsprechende Nachrüstung oder
Ersetzung des Steuergeräts
eine konventionelle Lichtanlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
kompatibel gemacht wird. Die konventionelle kleinere Lichtanlage verfügt dann
ja bereits über
eine Adresszuordnung, so dass die Vorteile der Erfindung für die vorliegende oder
auch zukünftige
Erweiterungsstufen genutzt werden können.
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Eine
einfache und gerade im Fall von späteren Fehlersuchen, Reklamationen
oder von statistischer Datenerfassung vorteilhafte Art der Codierung der
Vorschaltgeräte
besteht darin, dass der Code Datum und/oder Ort der Fertigung des
Vorschaltgeräts und/oder
Angaben über
den Vorschaltgerätetyp,
den anschließbaren
Lampentyp oder die anschließbare Lampenanzahl
enthält
oder auch nur ausschließlich aus
diesen Angaben besteht. Auch beim späte ren Nachrüsten beispielsweise von Softwareupdates
in Mikrocontrollersteuerungen oder bei der Suche von auszutauschenden
oder zu überprüfenden Anlagenteilen
können
in dieser Weise die betroffenen Vorschaltgeräte besonders einfach selektiert
werden.
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Das
Vorschaltgerät
bzw. das Steuergerät sollen
bei dieser Erfindung vorzugsweise für eine digitale Kommunikation
ausgelegt sein, das Vorschaltgerät
soll also digital unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls
ansteuerbar sein und das Steuergerät für eine digitale Ansteuerung
eines Vorschaltgeräts
mit einem Kommunikationsprotokoll ausgelegt sein. Insbesondere haben
verschiedene Hersteller sich jüngst
auf ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll unter der Bezeichnung "digital addressable
lighting Interface" (= "DALI") geeinigt.
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Die
Erfindung sieht nach einem weiteren Aspekt eine digitale Ansteuerung
des Vorschaltgeräts mit
einem zweiten zusätzlichen
Kommunikationsprotokoll vor.
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Dieser
Zusatzaspekt der Erfindung besteht also darin, dass es besondere
Vorteile bietet, die erwähnten
Geräte,
wobei der Begriff Gerät
im Folgenden sowohl das Steuergerät als auch das Vorschaltgerät gemäß der Erfindung
meint, auf zwei verschiedene Kommunikationsprotokolle hin auszulegen.
Neben einem vorgegebenen Protokoll, etwa dem erwähnten DALI-Protokoll, kann
ein erfindungsgemäßes Gerät dann also über ein
zusätzliches
Protokoll kommunizieren und entsprechend weitere Informationen austauschen.
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Neben
der schieren Erweiterung der Kommunikationsmöglichkeiten über die
durch das erste Kommunikationsprotokoll gegebene Steigerung der technischen
Leistungsfähigkeit
hinaus, hat die Erfindung dabei den erheblichen Vorteil, dass diese
Leistungssteigerung ohne ein Abweichen von einem vorgegebenen und
in der Praxis womöglich
stark verbreiteten bzw. durch eine gewisse Standardisierung festgelegten
Protokoll erzielt werden kann. Die erfindungsgemäßen Geräte bleiben nämlich weiterhin
mit dem ersten Proto koll kompatibel. Ein zusätzlicher Aspekt kann darin
liegen, dass das zweite Kommunikationsprotokoll im Gegensatz zu
einem nach Herstellerübereinkunft
oder in anderer Weise standardisierten ersten Protokoll herstellerspezifisch
oder im Einzelfall sogar anwendungsspezifisch oder kundenspezifisch
festgelegt werden kann und möglicherweise auch
mit geringerem Aufwand oder kürzeren
Zeitabständen
geändert
und insbesondere erweitert werden kann.
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Dabei
bleibt es jedoch bei einer uneingeschränkten Funktionsfähigkeit
der Kommunikation über
das erste Protokoll, also insbesondere bei einer einwandfreien Erstellbarkeit
bzw. Verständlichkeit der
zugehörigen
Befehle. Statt der technisch im Grunde einfacheren und direkteren
Ersetzung eines abzuwandelnden oder zu erweiternden Protokolls durch
ein anderes, geht die Erfindung also den Weg einer "zweigleisigen" Kommunikation zwischen
den Geräten.
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Vorzugsweise
sind die erfindungsgemäßen Geräte natürlich in
Kombination vorhanden. Die Erfindung richtet sich also insbesondere
auch auf Lichtanlagen, in denen sowohl die Vorschaltgeräte als auch
Steuergeräte
erfindungsgemäß ausgestaltet sind.
Andererseits werden bereits Vorteile erzielt, wenn nur ein einzelnes
Gerät der
Erfindung entspricht bzw. wenn in einer Lichtanlage nur die Vorschaltgeräte oder
Steuergeräte
oder ein Teil derselben der Erfindung entsprechen. Zum einen ergibt sich
dadurch eine erweiterte Nachrüstbarkeit
und Funktionsennreiterung durch späteren Anschluss passender erfindungsgemäßer Geräte (Steuergeräte zu vorhandenen
Vorschaltgeräten
oder umgekehrt). Zum Zweiten lassen sich die einzelnen Geräte durch ein
externes, auf das zweite Kommunikationsprotokoll ausgelegte Servicegerät auslesen
oder umprogrammieren, ohne dabei durch das erste Protokoll eingeschränkt zu sein.
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Ein
erfindungsgemäßes Vorschaltgerät ist dabei
vorzugsweise so ausgestattet, dass es bei Empfang eines Ansteuersignals
selbständig
feststellen kann, zu welchem Kommunikationsprotokoll das Ansteuersignal
gehört,
und sich entsprechend auf eine Auswertung dieses Ansteuersignals
einstellen kann. Im Prinzip wäre
die Erfindung jedoch auch so ausführbar, dass das Vorschaltgerät durch
ein externes Signal oder einen Schalter an dem Vorschaltgerät oder in ähnlicher
Weise von dem ersten auf das zweite Kommunikationsprotokollumgeschaltet
werden kann oder umgekehrt.
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Ein
erfindungsgemäßes Steuergerät wiederum
ist vorzugsweise so ausgestattet, dass es Ansteuersignale entsprechend
dem ersten Kommunikationsprotokoll und weitere Ansteuersignale entsprechend
dem zweiten Kommunikationsprotokoll "zeitgleich" versenden kann. Hierbei meint "zeitgleich", dass das Versenden
ohne Umschalten durch Außeneinwirkung
erfolgt, also entweder tatsächlich
parallel, etwa auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen, oder in irgendeiner
Weise zeitverschachtelt, also mit Wechsel nach bestimmten Bitzahlen
oder bestimmten Befehlszahlen. Insbesondere ist bevorzugt, dass das
Steuergerät
zeitverschachtelt Ansteuersignale gemäß beiden Kommunikationsprotokollen
versendet, wobei sich die Signale ohne fest vorgegebene Alternierungsreihenfolge
befehlsweise abwechseln. Das Abwechseln erfolgt dabei bedarfsabhängig. Es werden
also beispielsweise Befehle des zweiten Protokolls nach Bedarf zwischen
Befehle des ersten Protokolls zwischengeschoben. Dabei kann das
bereits erwähnte
bevorzugte Vorschaltgerät
selbständig
eine Zuordnung zu den Protokollen vornehmen.
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Eine
bevorzugte Möglichkeit
der Unterscheidung zwischen den Protokollen besteht darin, dass die
entsprechenden Befehlsworte unterschiedliche Wortlängen aufweisen.
Vorzugsweise weisen die Befehlsworte jedoch identische Startbits
auf, um zunächst
eine Synchronisierung oder Triggerung zu ermöglichen. Ferner kann alternativ
zu den verschiedenen Wortlängen
oder zusätzlich
dazu vorgesehen sein, dass sich die Kommunikationsprotokolle in
ihren Stoppbits unterscheiden. Bei gleichzeitiger Verwendung der
beiden Unterscheidungsmöglichkeiten wird
eine erhöhte
Erkennungssicherheit gewährleistet.
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Ferner
sind die erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolle
vorzugsweise biphasencodiert. Dies bedeutet, dass die logische 1
und die logische 0 nicht einem elektrischen Niedrigpegel oder Hochpegel
oder umgekehrt entsprechen sondern einem vorgegebenen Pegelwechsel.
Beispielsweise kann ein aufsteigender Pegelsprung eine logische
0 und ein abfallender Pegelsprung eine logische 1 bedeuten und umgekehrt.
Dies hat den Vorteil, dass das Vorliegen eines Bits eindeutig erkannt
werden kann. Hierzu wird ergänzend
auf die
EP 1 069 690 verwiesen.
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Eine
besondere Nutzanwendung der Erfindung besteht darin, erfindungsgemäße Geräte unter Ausnutzung
des zweiten, beispielsweise herstellerspezifischen Kommunikationsprotokolls
im Hinblick auf Defektanalyse oder Betriebsvorgeschichte auslesen
und im Hinblick auf Wartung bzw. Update umprogrammieren zu können. Insbesondere
kann der Inhalt eines elektronischen Speichers einer Mikrocontrollersteuerung
beispielsweise auf Betriebsstundenzahl oder Fehlermeldungen ausgelesen
werden oder mit einer aktuelleren Betriebssoftware oder einer an einen
neu eingesetzten Lampentyp angepassten Betriebssoftware beschrieben
werden. Schließlich
bieten sich für
das zusätzliche
Kommunikationsprotokoll vor allem die umfangreich beschriebenen
Bereitschaftsbefehle und Bereitschafts-Aus-Befehle an, die etwa im Rahmen des DALI-Potokolls
nicht vorgesehen sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt ein schematisches
Blockschaltbilds eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts.
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2 zeigt schematisch eine
erfindungsgemäße Lichtanlage.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Lichtanlage.
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4 zeigt das Vorschaltgerät aus 1 von außen.
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5a–5c zeigt
schematisch den Wortaufbau von Steuerbefehlen gemäß der Erfindung.
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6 zeigt schematische Zeitverlaufsdiagramme
zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Bereitschaftszustands.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines anschaulichen Ausführungsbeispiels
näher erläutert, wobei
auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird. Dabei bezieht
sich die Offenbarung, wie auch die vorstehende Beschreibung bereits,
sowohl auf den Vorrichtungscharakter als auch auf den Verfahrenscharakter
der Erfindung. Die Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen
erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt ein schematisches
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts für eine Entladungslampe
in einer Lichtanlage.
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Die
mit 2 bezifferte Entladungslampe wird durch das mit 1 bezifferte
elektronische Vorschaltgerät
gestartet und betrieben und weist insbesondere vorheizbare Elektroden
auf. Das elektronische Vorschaltgerät (im Folgenden der Kürze halber
EVG) weist einerseits einen Netzanschluss 31 zum Anschließen einer
Netzversorgungsleitung 32 und andererseits einen Steueranschluss 41 zum
Anschließen
einer Steuerleitung 42 auf.
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Im
Folgenden werden an sich konventionelle Einrichtungen nur kursorisch
beschrieben, weil der Fachmann ihren technischen Aufbau ohnehin
kennt und sie für
das Verständnis
der Erfindung nur von untergeordneter Bedeutung sind.
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Der
Netzanschluss 31 führt über ein
Funkschutzfilter 11 und einen Gleichrichter mit Leistungsfaktorkorrekturschaltung
(PFC-Schaltung) zu einem Glättungskondensator 13,
der einen Wechselrichter 14, etwa mit Halbbrückentopologie,
mit Gleichspannungsleistung versorgt. Der Wechselrichter 14 enthält im Wesentlichen
die Funktionsblöcke
Lampenschaltung 14a und Heizschaltung 14b und
ist über
einen Transformator 15 mit Abgriffen für das Heizen der Elektroden
(wie grafisch angedeutet) an die Lampe 2 angeschlossen.
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Andererseits
ist der Steueranschluss 41 an eine digitale elektronische
Schnittstelle 17 angeschlossen und liefert über diese
ein Steuersignal an einen Mikrocontroller 16 mit Speicher 16a.
Dieser Mikrocontroller 16 dient zur Steuerung des Wechselrichters,
d. h. letztlich zur Steuerung des Lampenbetriebs einschl. Vorheizen,
Zündung
und Dimmfunktion.
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2 zeigt wiederum in schematisierter Weise
eine erfindungsgemäße Lichtanlage,
wobei mit 1-11 bis 1-n und 1-21 bis 1-m EVGs
des in 1 dargestellten
Typs und mit 2-11 bis 2-n und 2-21 bis 2-m daran
angeschlossene Entladungslampen entsprechend der Lampe 2 aus 1 bezeichnet sind. Die etwa
in der Mitte der 2 eingezeichnete
gestrichelte Horizontale teilt symbolisch einen darüber befindlichen
ersten Raum von einem darunter befindlichen zweiten Raum. Ein Teil
der EVGs und Lampen befindet sich also in dem ersten und ein anderer
Teil in dem zweiten Raum. In der Realität sind natürlich weitere Räume und
ggf. auch weitere EVGs und Lampen vorgesehen, so dass man sich 2 nach unten fortgesetzt
denken kann. Im linken Bereich sind mit 7a und 7b Bedienelemente
zur Bedienung der Lichtanlage vorgesehen, wobei die Bedienelemente
an zwei Steuergeräte 3a und 3b angeschlossen
sind. Beide Steuergeräte
befinden sich bei diesem Beispiel in dem ersten Raum. Dort befinden
sich auch die Bedienelemente 7a und 7b oben links.
Jedoch findet sich ein gleichartiges zweites Bedienelement 7a,
das mit dem oberen Bedienelement 7a zusammengeschaltet
ist und identische Funktionen aufweist, weiterhin auch in dem zweiten
Raum. Das Steuergerät 3a erfüllt also
Funktionen, die von beiden Räumen
aus bedient werden können,
während
das Steuergerät 3b nur
im ersten Raum zugänglich
ist.
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Die
Steuergeräte 3a und 3b sind
mit Steuersignalausgängen
an zwei Bussignalleitungen 42 angeschlossen, deren Abzweige
der in 1 eingezeich neten
Steuerleitung 42 entsprechen. Die Steuersignalleitung 42 ist
also zweipolig und als reine Busleitung ausgeführt, weil an ihr beide Steuergeräte 3a und 3b sowie
sämtliche
EVGs angeschlossen sind. Die jeweilige Netzleistungversorgung 32 der EVGs
ist in 2 nicht eingezeichnet
und erfolgt nach für
die Erfindung nicht interessierenden Prinzipien lokal. Damit ist
klar, dass über
die Bedienelemente und Steuergeräte
Funktionen der einzelnen Lampen bzw. EVGs rein signaltechnisch über eine Busleitung 42 steuerbar
sind, wobei auf die Steuersignale im Einzelnen noch näher eingegangen
wird.
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3 zeigt eine Alternative
zu 2, wobei identische
Bezugsziffern entsprechende Elemente bezeichnen. Der Unterschied
zu der Ausführungsform
aus 2 besteht darin,
dass hier ein Steuergerät 3 zur
Eingabe von Steuerbefehlen in die Steuersignalleitung 42 verwendet
wird, das seinerseits Befehle über
ein Bussystem in Form der symbolischen Leitung 6 eines
allgemeineren Gebäudetechniksteuerungssystems
empfängt.
Das Steuergerät 3 bezeichnet
hier also die Schnittstelle bzw. das Gateway zwischen dem links
davon durch die Leitung 6 dargestellten Gebäudetechniksteuerungssystem
und der eigentlichen mit dem Steuergerät 3 beginnenden Lichtanlage.
Die Konstruktion des Gebäudetechniksteuerungssystems
und insbesondere die Befehlseingabe sind hier nicht näher dargestellt;
es geht lediglich darum, zu demonstrieren, dass die erfindungsgemäße Lichtanlage
in ein solches System integriert sein kann.
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4 zeigt ein konkretes Beispiel
für ein EVG 1 gemäß den 1–3.
Dabei ist ein quaderförmiges
Blechgehäuse
dargestellt, in dem die anhand 1 näher erläuterte Schaltung
untergebracht ist. Links erkennt man den Netzanschluss 31 und
den Steueranschluss 41; rechts sind vier Einzelanschlüsse für die Lampe 2 eingezeichnet,
jedoch nicht beziffert. Das EVG 1 kann über links und rechts außen erkennbare
Ausnehmungen leicht in Leuchten befestigt werden.
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Insbesondere
weist das EVG 1 aus 4 einen
Aufdruck 8 mit einem Barcode und einer alphanumerischen
Wiedergabe des entsprechenden Codes auf. Hierbei handelt es sich
um die bereits in der Beschreibungseinleitung erläuterte individuelle
Codierung des einzelnen EVGs, die vom Installateur bei der Installation
der Lichtanlage aus 2 oder 3 oder beim Nachrüsten des
EVGs 1 in eine bestehende Lichtanlage über einen Barcodeleser oder
durch Abtippen erfasst werden kann. Der entsprechende Code ist in
dem in 1 dargestellten
Halbleiterspeicher 16a des Mikrocontrollers 16 in
dem EVG abgelegt. Er spiegelt Herstellungsort, -zeit und -linie
(im Werk) des EVGs wieder und kann zudem Angaben über den
Gerätetyp
enthalten, etwa über
die Zahl der Lampenausgänge
und betreibbare Lampentypen.
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Der
Installateur kann nun in einem entsprechend erzeugten Installationsplan
auf Papier und/oder einer entsprechenden Datei (Einlesen durch einen
Barcodeleser oder Eintippen beispielsweise in ein Notebook) zwischen
der durch seine Installation vorgegebenen Position des einzelnen EVGs 1 in
der Lichtanlage gemäß 2 oder 3 (also ob es sich dort z. B. um das
EVG 1-12 zu der Entladungslampe 2-12 beispielsweise
hinten rechts an der Decke des ersten Raums oder um das EVG 1-21 zu
der Entladungslampe 2-21 beispielsweise an der flurseitigen
Wand des zweiten Raums handelt), und den Codes 8 eine Zuordnung
herstellen und diese Datenbasis dem Programmierer der Steuergeräte 3 zur
Verfügung
stellen. Bei der Programmierung wird nun dem oder den Steuergeräten mitgeteilt,
welcher EVG-Code 8 welcher Position entspricht. Über den
EVG-Code 8 ist das entsprechende EVG 1 dann signaltechnisch
ansprechbar, d. h. reagiert auf entsprechende Befehle mit der richtigen
Codeeingabe oder gibt den Code auf allgemeine Anfrage an das Steuergerät aus. Das
Steuergerät
kann daher den jeweiligen EVGs 1 bzw. Codes 8 interne
Steueradressen zuweisen (im Prinzip auch die bestehenden Codes 8 als
Adressen verwenden).
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5a und 5b zeigen schematisch den Wortaufbau
(frame) von Steuerbefehlen zwischen den Steuergeräten 3 und
EVGs 1 gemäß den beiden
biphasencodierten Protokollen. In 5c ist
die Biphasencodierung sencodierten Protokollen. In 5c ist die Biphasencodierung erläutert, wobei
die linke abfallende Flanke von dem hochliegenden Pegel zum niedrigen
Pegel der logischen 1 und die rechte komplementäre steigende Flanke der logischen
0 entsprechen soll.
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Das
obere Protokoll 1 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel
dem bereits erwähnten
DALI-Protokoll und besteht aus einem Startbit (logisch 1) sowie
nachfolgend 16 Informationsbits Nr. 15–0 sowie schließlich einem
Stopbit, das einem über
zwei Bitlängen
(eingezeichnet als TBIT) andauernden Hochpegel
entspricht. MSB und LSB stehen dabei für das signifikanteste bzw.
am wenigsten signifikante Bit.
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Darunter
ist das zweite Protokoll, nämlich
ein im vorliegenden Fall OSRAM-spezifisches
Kommunikationsprotokoll, eingezeichnet, das im Startbit dem DALI-Protokoll 1 entspricht,
jedoch eine um ein Bit verlängerte
Wortlänge
und ein im Pegel inverses Stopbit aufweist. Die EVGs 1 können also
sowohl anhand der Wortlänge
als auch anhand der Natur des Stopbits eindeutig feststellen, ob
es sich um einen DALI-Befehl oder um einen OSRAM-spezifischen Befehl handelt.
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Damit
ist es insbesondere möglich,
unabhängig
von dem Funktionieren und Betrieb der DALI-Kommunikation zwischen
den Steuergeräten 3 und
EVGs 1 herstellerspezifische Zusatz-Befehle oder Abfragen
sowie Programmierungsvorgänge
in den dargestellten Lichtanlagen vorzunehmen.
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6 schließlich zeigt eine der verschiedenen
Nutzungsmöglichkeiten
des zusätzlichen
Kommunikationsprotokolls, nämlich
mit einem herstellerspezifischen Bereitschaftsbefehl. Links sind
die Bedeutungen der horizontal laufenden Diagrammlinien eingetragen,
wobei ein hochliegender Pegel der Linie ein "Eingeschaltetsein" und ein tiefliegender Pegel ein "Ausgeschaltetsein" bedeutet. In dem
dargestellten Diagramm beginnt der von links nach rechts laufende
Zeitablauf also mit einem Ausgeschaltetsein des Bereitschaftsmodus.
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Von
links beginnend folgt zuerst mit einem Einbefehl ein Wendelvorheizungszustand
für die Zeitdauer
TP, auf welche Zeitdauer eine Zündung und damit
ein Lampenbetrieb (unterste waagrechte Linie im Diagramm springt
auf "ein") folgt. Während des nun
für eine
bestimmte Zeit dauernden Lampenbetriebs erfolgt ein erfindungsgemäßer Bereitschaftsbefehl
(oberste Linie springt auf "ein"), der den Lampenbetrieb
an sich zunächst
nicht ändert.
Er hat aber zur Folge, dass der nach einer wiederum unbestimmten,
jedoch nicht über
einer bestimmten Maximaldauer liegende Zeit, folgende Ausbefehl
zwar zum einen zu einem Ende des Lampenbetriebs, aber andererseits
gleichzeitig zu einem Wiedereinschalten der Wendelheizung führt. Folgt
nun nach einer bestimmten Zeit, wiederum nicht über einer bestimmten Maximalzeit,
ein neuer Einbefehl, so kann die Lampe im Gegensatz zu dem ersten
Einbefehl (ganz links) sofort wieder zünden, ohne eine neue Vorheizphase
TP abwarten zu müssen.
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In
dem dargestellten Beispiel folgt während des Eingeschaltetseins
ein neuer Bereitschaftsbefehl, der wiederum zu einem Übergang
in den Bereitschaftszustand, also in die Wendelheizung, nach dem
nächsten
Ausbefehl und dem gleichzeitigen Lampenbetriebsende führt. Bei
diesem Beispiel soll jedoch nach einer weiteren bestimmten Zeit
der Bereitschaftszustand, also die Wendelheizung, enden, weil entweder
nach dem Bereitschaftsbefehl oder nach dem Ausbefehl eine über einer
bestimmten vorgegebenen Maximalzeit liegende Zeitspanne abgelaufen
ist oder ein Befehl zum Beenden des Bereitschaftszustands empfangen
wurde. Die Wendelheizung erlischt also. Folglich muss, wie ganz
rechts eingezeichnet, beim nächsten
Einbefehl wieder eine Wendelvorheizung erfolgen.
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Insgesamt
ist die Lichtanlage damit in der Lage, durch Einschalten eines Bereitschaftszustands durch
den mit dem zweiten Protokoll zur Verfügung gestellten Bereitschaftsbefehl
einen sofortigen Neustart der Lampe praktisch ohne Zeitverzögerung zu ermöglichen.
Dies kommt erfindungsgemäßen Lichtanlagen
vor allem im Bereich der Effektbeleuchtung zu Gute.