CN102656948B - 将控制信息项从控制装置传送至灯单元的方法和照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种驱动至少一个灯单元（7）的方法，该灯单元与AC电压电源供电系统相连，该方法包括以下步骤：将用于灯单元（7）运行的控制信息项加载到该供给的AC电压上而进行调制；对灯单元侧接收到调制进行解码，从而读取控制信息项；以及，对发光装置进行与接收到的控制信息项相应的驱动。在该情况下，提供产生在线路（3）上的旁路，用于在调制控制信息项之前或开始时传输控制信息项。本发明还公开了用于执行该方法的灯单元（7）和控制装置（1）。本发明还公开了一种照明系统。该照明系统包括控制装置（1），其与AC电压电源供电系统相连，具有产生系统电压上的调制的调制器，该调制对用于发光装置（6）的控制信息项进行编码，该控制装置经由用于传输调制和电力的供电线路（3）与至少1个发光装置（6）相连。用于操纵发光装置（6）和解码器（11）的变压器（4），该解码器将其输出信号供给至变压器（4），用于对AC电压的调制解码，确定分配给发光装置（6）的控制信息项。该系统的特征在于，用于产生旁路的可开关的恒流源（9，10）设置于灯单元（7），包括变压器（4），解码器（11）和发光装置（6）。

Description

将控制信息项从控制装置传送至灯单元的方法和照明系统
技术领域
本发明涉及一种驱动至少一个具有至少一个发光装置的灯单元的方法，该灯单元与AC(Alternating Current，交流)电压电源供电系统相连，该方法包括以下步骤：将用于灯单元运行的控制信息项加载到供给至灯单元的AC电压上而进行调制；对灯单元侧接收到调制进行解码，从而读取控制信息项；以及，对发光装置进行与接收到的控制信息项相应的驱动。此外，本发明涉及一种包括与AC电压电源供电系统相连的控制装置的照明系统，具有在系统电压上产生调制的调制器，该调制对至少一个发光装置的控制信息项进行编码，该控制装置通过用于传输调制和电能的输电线与包括至少一个发光装置的灯单元相连，该灯单元包括用于至少一个发光装置和解码器的运行的变压器，该解码器将其输出信号传输至变压器，用来确定和调节在AC电压上调制的控制信息项。
本发明进一步涉及一种适于执行根据本发明的方法的灯单元和控制装置。
背景技术
驱动灯单元的方法是已知的。由此，通过总线系统驱动多个还可包括灯单元的电力负荷是已知的。这样的服务总线系统以数字形式传输信号，该信号由指定给各个负荷的处理器解码，从而控制各个负荷的电力消耗或其他性质。通过一些这样的服务总线系统，可在同样的线路上传输控制信号，该线路也用于各个负荷的能量的传输。为了修正负荷的驱动，通常需要向每一个负荷指定一个唯一的地址。如果连接了一个新的负荷，则需要向该负荷指定一个地址。因此，这样的系统是不适于，至少不易于操作住宅区域中的灯单元，在该区域中，必须可以以简单的方式更换灯单元。
在室内照明中，通常需要能够改变或调整发光装置的亮度。为此，为白炽灯开发了调光器。这样的调光器通常设计为驱动至少一个灯单元的双线式装置，从而所述调光器可取代嵌装盒中的开关，而易于使用在现有设备中。双线式装置在本文中理解为只具有2个端子的装置，像在简单开关的情况下。这样的装置没有作为中性导线的第三端子。由此，这样的装置必须从用于控制的电流中获取所需的能量。由于替代的光源，例如气体放电灯、低压卤素白炽灯、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)或OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)，具有与白炽灯相比不同的响应，适于白炽灯的调光器只能在克服大量额外的复杂性的情况下，才适于对替代光源进行调光，这是因为在该情况下会产生以下困难：不易于确保调光器可能需要的专用供电；不能确保以设置在调光器中的最小亮度启动气体放电灯；在该调光设置中，灯运行期间会闪烁；用一个调光器调节混合的不同的灯时，会存在不同的响应；即使同一类型的灯也需要不同的调光原则，例如相位选通(phase-gating)和相位斩波(phase-chopping)调光；在调光器、灯和灯单元的有限的控制范围内，存在大量的嗡嗡噪音。
由于在未来，在大量的应用中，传统的白炽灯有被替代的光源取代的趋势，故希望能够对替代光源以惯用工作模式并具有惯用的便利性的进行调光或控制。这些首先应用在称之为带集成镇流器的紧凑型荧光灯(Compact Fluorescent Lamp，CFLi)上。即本发明下述的节能灯(Energy Saving Lamp/Lights，ESLs)。这样的紧凑型荧光灯设计用于传统的白炽灯座中(例如E14或E27)并通过提供给白炽灯的电源线工作。最后，紧凑型荧光灯势必取代传统的荧光灯，而无需为此安装新的灯座，也无需布设电源线。这样的紧凑型荧光灯通常具有集成在其底座中的电子操作装置，具有变压器，该变压器产生发光装置工作所需的电压和电流。
此外，最好还能够在控制亮度的同时，还能够控制发光装置的颜色。特别是在例如灯单元中的发光装置包括多个不同颜色的LED(发光二级管)的情况下，应可设置不同的照明方案。
对节能灯调光的方法是已知的，其中，节能灯的亮度可在预定的步骤中设定。这意味着不可能对节能灯的亮度进行连续调整。因此，这些方法不能提供传统白炽灯调光器使用中惯有的便利性。
使用已知的相位选通和相位斩波方法对节能灯调光的尝试已在现有技术中公开。这些方法尝试通过使所述节能灯在相位选通或相位斩波系统电压下不产生任何闪烁地工作的方式，将镇流器与节能灯匹配。然而，出于对当今的节能灯的技术性质中电磁兼容性(ElectroMagnetic Compatibility，EMC)方面的考虑，这样的方法是有问题的。由此，由于在相位选通和相位斩波控制中产生的电流和电压分布的陡峭边缘，射电干扰和不希望的系统电流谐波都会在经过现有AC电压电源供电系统的电力传输过程中产生。此外，尽管已经进行了匹配测量，当节能灯的上游调光器对下游进行调光设置时，节能灯仍然有闪烁的倾向以及发光期间发生故障的倾向，这些被视为功能故障。因此，通过相位选通或相位斩波方法来对节能灯调光的尝试显然没有获得希望的结果，所希望的结果包括通常需要连续电流的调光器。
US6476709B1公开了在AC电压电源的半周期的下降部分，将数字编码信息项传输至驱动的装置，并由AC电压供电，例如具有发光装置的灯单元。这种情况通过将控制信息项调制到AC电压上来实现。为此，向发光装置的控制装置指定解码器，该解码器读取控制信息项并相应地驱动负荷，例如发光装置的变压器。这意味着，一旦为被供电的装置准备的电力被传输，驱动该装置的例如亮度的信息项也被传输。数字信号的电平在该情况下是具有时间依存性的。信号的包络与未调制的电源电压的时间分布相应。在该文献公开的方法中，还认为控制信息项的传输中的相对较高的出错率是一个缺点。上述文献中说明的另一个缺点与功率因数校正有关。在AC电压电源暂时切断的时候，在控制装置侧进行功率因数校正是非常困难的。
发明内容
参照该背景，本发明的目的在于，提供一种通过一个控制装置驱动至少一个灯单元的方法，该控制装置不具有上述主要对节能灯进行调光时产生的缺点，并具有为灯单元设置更多操作参数的可能性。此外，本发明的一个目的在于提供了一个灯单元和控制装置，根据本发明的方法能够基于该灯单元和控制装置实现。最后，本发明的一个目的在于详细说明照明系统，该照明系统用于方便地实现根据本发明的方法。
在下文中，将使用根据本发明的方法对本发明进行充分地说明。所关注的所有声明也类似地应用在根据本发明的控制装置、根据本发明的灯单元和根据本发明的照明系统中。
方法相关的目的通过如权利要求1限定的方法来实现。
方法相关的目的通过如开始时所述的通用类型的方法来实现，其中，在对控制信息项进行调制(调制相位)之前或开始阶段，激活旁路，该旁路与灯单元的供电端子并联，控制信息项经过该供电端子传输，此外，可在控制装置的供电相位(供电相位)之前或开始阶段，激活旁路。
在根据本发明的方法中，在控制信息项的调制之前或开始阶段引入旁路。旁路的引入用来在用于控制信息项传输的线路上提供规定的比例。由于这样的旁路，用于传输控制信息项的线路被以预设的阻抗截流，该阻抗可由所述线路的寄生效应确定。该寄生效应例如线路每个单位长度上的电容或电感，或相邻布设的线路之间的串扰，能够破坏控制信息项的传输。目前，通过选择旁路的阻抗使预期的故障被有效地抑制。
有利地，可切换旁路：例如，其可被激活或停用。该优点是由于旁路会产生损耗，可在不需要的时候将其断开。
有利地，旁路包括限流元件。在最简单的情况下，该限流元件为电阻。
有利地，限流元件为电耗的形式，通过该电耗可预先确定最大旁路电流。该优点是因为最大旁路电流可由此与根据本发明的方法的不同相位相匹配。最大旁路电流也可以与不同的工作条件，例如温度或系统电压，相匹配。此外，如果最大旁路电流不依赖于供电端子处的电压，则也是有利的。
典型地，电耗为电阻的形式，该电阻在其饱和区限制通过它的电流。
为了抑制调制相位期间的故障，已确定的是，旁路有利地具有在2mA至30mA范围内的最大旁路电流；优选为20mA。
在供给至发光装置的AC电压上调制的控制信息项，可在没有任何灯单元侧的干扰的情况下被接收，并通过旁路的方式解码。除该方法外，权利要求所述的方法也可以使控制信息项仅在半周期的那些相位上被调制到供电电压上，在该半周期中，被驱动的发光装置不消耗任何工作能量，或基本不消耗工作能量，或消耗不显著的工作能量。
在这些实施例的内容中使用的术语“调制相位”可理解为半周期中信息项外加在供给至灯单元的AC电压上的部分。
在这些实施例的内容中使用的术语“供电相位”可理解为半周期中，控制装置可通过控制装置和灯单元之间的供电线路供给能量的部分。
在这些实施例的内容中使用的术语“旁路相位”可理解为半周期中旁路是激活的部分。
在这些实施例的内容中使用的术语“工作相位”可理解为半周期中灯单元消耗产生光的能量的部分。
如上所述，根据本发明的方法可在整个调制相位期间使旁路处于激活状态。
通常，旁路相位优选也用于上述方法，从而向控制装置供给工作能量。假如旁路也在半周期的供电相位中被激活，则工作能量向控制装置的供给也可在调制相位之外的供电相位进行。
在使用上述双线式技术的控制装置中，存在这样的问题，控制装置仅能够在灯单元允许电流通过时才能被供给能量。这一情况在工作相位期间自然产生。然而，AC供电系统在工作相位期间应以尽可能低的阻值通过控制装置与灯单元相连，从而确保发光装置的安全运行。由此，可避免控制装置在工作相位期间的能量消耗，或将该能量消耗限制在灯单元中仅流过较低电流的时间内，该较低电流是相对于系统电压最大值附近的电流来说的。
没有任何复杂的功率因数校正，且具有称之为储能电容的灯单元，仅在AC电压电源供电系统的电压最大值的时间附近，具有工作相位。在工作相位之外，调制相位，或特别有利地供电相位可有利地用于向控制装置供给能量。
为了减少照明系统中出现的电力损耗，根据本发明的方法可有利地提供在旁路相位期间流经旁路的电流的值，该流经旁路的电流值可以设定为不同的值，例如在调制相位期间提供比在供电相位期间更小的值。
在该情况下，特别有利地，旁路仅在供电端子间的电压的大小低于预定值的时候才被激活。这样可以确保旁路中的电力损耗不会引起破坏。已经证明的是，所述预定值的合适值为100V。
在该情况下，特别有利地，在位于半周期的第一部分的供电相位的情况下，最大旁路电流可由解码器预定，最大旁路电流可从AC电压电源供电系统的过零点开始在一段预定的供电时间例如600μs-800μs，优选地700μs通过时控的方法增加，例如增至200mA-400mA，优选地，增至300mA。电压电源供电系统由此，可以低损耗快速地向控制装置供给能量。
在位于半周期的最后部分的供电相位的情况下，有利地，最大旁路电流可由解码器预定，最大旁路电流可在下一AC电压电源供电系统接近过零点之前的一段预定的供电时间例如600μs-800μs，优选地700μs通过时控的方法增加，例如增至200mA-400mA，优选地，增至300mA。
由灯单元所产生的最大旁路电流的值，设计为在供电相位中大于为了在该相位中维持向所述控制装置的供电而流经控制装置的电流，从而使灯单元中的电力损耗保持较低。
通过供电相位具有第一和第二部分而有利地确保上述情况。如上所述，第一部分由设置为灯单元稍短于控制装置的时间进行时间限制。在第二部分中，最大旁路电流具有减小的值。该减小的值由下述方式选择，即使没有由控制装置进行的任何限流，例如，当AC电压电源供电系统直接用于供电端子，旁路也不会被过高的电力损耗破坏。当灯单元已处于供电相位的第二部分中时，控制装置可安全地设置其限流效应，并将AC电压电源供电系统直接与灯单元相连。有利地，旁路电流在供电相位的第二部分被激活，因为之后在供电相位的最后或开始的切换运行不在任何负荷上发生。
当灯单元直接在AC电压电源供电系统上运行的时候，解码器识别控制信息项的缺失，由此，灯单元至少在供电相位中停用旁路。
为了确保提供给控制装置的能源即使在灯单元关闭的情况下也能维持，额外的供给首先使旁路在该情况下被连续激活，其次使控制装置不向灯单元供给大于预定值的电压，从而防止变压器或发光装置接通。在灯单元关闭的状态下，控制装置必须临时向灯单元提供维持旁路所需的电压。
在该方法中，调制相位限制在半周期的部分，该方法可有利地利用以下事实，即，在大多情况下，灯单元基本只在特定的相位角之后消耗能量，大部分能量消耗甚至在半周期结束前就停止了。很多节能灯都是这样的情况。由此，在该方法中，调制相位和供电相位可被限制在半周期的相位角间隔中，其中，灯单元不消耗或基本不消耗能量。由此，在每个半周期期间的该灯单元的工作能量消耗保持不中断，因为原则上，灯单元正常工作所需的所有能量都是可用的。灯单元可以根据其工作模式，例如关于其亮度，通过在半周期传输的控制信息项很方便地被驱动。
已经证明的是，很多节能灯仅在大约60°的相位角上开始消耗来自AC电压电源供电系统的能量，能量消耗在大约90-100°的相位角上就已结束。在这样的节能灯的情况下，用于控制信息项的传输的调制相位可在半周期的第一部分或半周期的最后部分提供，以精确地处于相位角间隔之外，该间隔是灯单元至少基本上为了其工作能量消耗而所需的。灯单元工作能量消耗不使用或基本不使用的半周期的相位可不仅用于控制信息项的传输，也可用于通过供电相位的提供而将工作能量供给至控制装置。依靠照明系统的设计及其需要，调制相位和供电相位可在各个半周期的相同部分提供。同样可提供在不同半周期部分中的两相位，例如，在半周期的第一部分中的调制相位和在半周期的最后部分的供电相位，反之亦可。
由于在灯单元一侧控制旁路，故旁路电流可用于将控制信息项从灯单元传输至控制装置。该信息项可通过旁路电流的水平和/或其特殊的时钟进行编码。
调制的AC电压通过供电线路传输至灯单元。灯单元所需的电源和用于发光装置工作的控制信息项通过供电线路传输。在该情况下，供电线路可以是具有双线技术的电源线，其用于室内照明系统的工作而永久铺设，也可以是指定给移动照明装置的连接线。在该情况下，控制装置优选设置在发光装置的最近的直接空间范围内。典型地，控制装置位于发光装置基座中的集成结构中，如紧凑型荧光灯的情况。然而，灯单元的部分也可以容纳在单独的壳体中，与发光装置分离。
灯单元的解码器将通过调制的AC电压传输的控制信息项解码，并将所需的控制信息项供给至与发光装置的上游相连的变压器。同时，调制的AC电压用于将能量供给至整个灯单元。
控制信息项可数字编码，原则上任何所需的数字码都可使用。在一个优选实施例中，调制的电压的电平基本是常量。由此，确保特别安全的解码并确保满足电磁兼容性相关的需要。特别地，调制电压基本上以方波的形式调制，调制电压的电平大约为2V至10V，特别是4-5伏。这样，可使用价格便宜的线路进行数字解码。
一个优选的实施例提供将曼彻斯特码用作编码。
控制信息项可根据其大小和使用的编码，在单独的半周期内传输。然而，也可能有必要将控制信息项分配给多个优选的连续半周期。
通过调制的AC电压传输的控制信息项可与例如发光装置的亮度和/或颜色相关。由此，控制装置可以是调光器的形式，在该情况下，发光装置的亮度可通过控制元件设定，例如通过旋钮或按钮。与控制元件的设定相应，生成的传输至灯单元的编码在那里解码，并通过以下方式驱动变压器，该方式为相应于设定的亮度或颜色而调整传输至发光装置的电力。相同地，在许多其它的工作程序之外，还可以以例如执行闪烁模式来驱动发光装置。
所述的方法主要适于驱动至少1个紧凑型荧光灯或节能灯。然而，所述方法也适于驱动其它发光装置，例如LED等。在包括多个不同颜色的发光二级管(LEDs)的LED灯(例如RGB灯)的情况下，该灯的颜色也可以通过控制信息项和相应的单独颜色通道的驱动来设定。为此，控制装置可具有多个控制元件，可使例如单独地设定RGB系统中LED的亮度或设定HSL(Hue、Saturation、Lum，色调、饱和度、亮度)系统中的颜色(色调)、饱和度和亮度(明度)成为可能。
调制在高于AC电压电源供电系统的频率上进行。调制的基频典型地处于1kHz至20kHz之间的范围，优选在3kHz和10kHz之间，特别是约10kHz。首先，这样可以快速传输信息项，其次这些频率仍然足够低，从而确保低度的干扰，并将可能产生的控制信号的串扰、或将在并行线路和并行连接的相同照明系统上的调制的串扰抑制到足够的范围。这样在AC电压电源供电系统中使用根据本发明的方法，也可确保多个紧凑型荧光灯或多个控制装置可互相独立地工作，并不会有任何相互的干扰。
根据一个优选实施例，控制装置和操作装置串联。如果现存的照明装置转化为根据本发明的系统，则现存的安装可维持不变。例如，适于荧光灯的开关或调光器可由本发明的控制装置替换，特别是在控制装置具有集成设计且可代替嵌装盒中的传统开关或调光器。
根据另一个优选实施例，其中，控制装置和操作装置串联，旁路可至少临时被激活，从而即使在发光装置关闭的情况下，也可向控制装置供给能量。
为了对控制装置的电流消耗进行控制，在双线电路的情况下，旁路，特别是激活的旁路优选地设置在灯单元中。该旁路可以是连续电流源的形式，该电流源由灯单元的解码器控制。在最简单的情况下，该旁路可以是电阻的形式，具有提供的开关从而激活旁路。例如，开关可以以压控的方式、或通过包含在解码器中的处理器以时控或事件控制的方式工作。在灯单元中不流经任何来自电源系统的用于发光装置正常工作所需的显著电流的情况下，旁路也可以确保一电流流经控制装置。在该情况下，如果在灯单元基本不消耗工作能量的半周期的相位中，操作装置中产生电流，也是没有问题的。由此，对于控制装置的数据传输和/或能量供给可在该状态下进行。所以，通过以灯单元基本不消耗工作能量时的供电系统的电压值来激活旁路，能够确保即使在发光装置关闭的情况下也能够向控制装置供电。
在一个优选实施例中，操作装置和发光装置结合形成紧凑型灯单元。这具有这样的优点，在替换发光装置的情况下，能够同时为该替换发光装置提供适用的操作装置，同时，特殊的优点在于紧凑型灯单元可具有例如基于E14或E27螺旋式底座，并由此可插入现有的灯座中。这样的紧凑型灯单元可以是节能灯或紧凑型荧光灯。
特别地，在镇流器和发光装置形成紧凑型灯单元的情况下，提供给传统荧光灯照明系统的所有供电线路，包括灯座和墙体安装，在为了所述方法或为了形成所述照明系统而更换为替代光源时，可继续使用。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1表示第一示例性实施例所述照明系统的电路框图形式的示意性电路布置，包括控制装置和灯单元；
图2表示第二示例性实施例所述照明系统的电路框图形式的示意性电路布置，包括控制装置和灯单元；
图3表示以更详细的灯单元的组装说明图2所示的电路布置；
图4a-c表示根据第一方法改进的灯单元和控制装置的电流和电压的分布图；
图5a-c表示根据另一方法改进的灯单元和控制装置的电流和电压的分布图；
图6表示用于将控制信息项传输至灯单元的数据电报的例子。
附图中，各附图标记所代表的含义列表如下：
1：控制装置；
2：控制元件；
3：供电线路；
4：变压器；
5：操作装置；
6：发光装置；
7：灯单元；
8：电容/能量存储；
9：旁路电阻；
10：开关；
11：解码器；
12：整流器；
13：起始半比特；
14：半比特(电报开始)；
15：逻辑比特(电报类型标识)；
16：逻辑数据比特；
17：逻辑校验位；
F：F曲线
F’：F’曲线；
L：相位；
N：中性导线；
PM：调制相位；
PN：旁路相位；
PV：供电相位。
具体实施方式
根据如图1所示的电路布置，照明系统包括具有控制元件2的控制装置1，控制元件2例如可以是按钮或旋钮的形式。控制装置1的输入侧与AC电压电源供电系统的相位L和中性导线N相连，例如与作为在欧洲传统的具有有效AC电压230伏的电源系统相连。在输出侧，控制装置1通过供电线路3与操作装置5相连，另外，该操作装置的输入侧与中性导线N相连，从而操作发光装置6。在附图中说明的示例性实施例中，节能灯(ESL)以具有发光装置6的灯单元7的形式出现。变压器(未在图1中示出)将AC电压电源供电系统的电能转化为用于操作发光装置6的形式。作为节能灯的一部分的变压器4包括操作所述灯所必需的设备。操作装置5的基本组装在图3中有更详细的说明。作为灯单元7的操作装置5和发光装置6形成节能灯。
控制信息项可通过控制装置1的控制元件2的设定而输入，例如通过旋钮的旋转或按钮的动作，该控制信息项通过控制装置1被转化为调制(modulation)，该调制与经过供电线路3传输的供电电压一起传输至灯单元7。该调制通过设置在操作装置5中的解码器11在灯侧解码，并用于通过变压器4驱动发光装置6。为此，控制装置1和操作装置5具有相应的信号处理单元，例如处理器，例如微处理器。
在如图2所示的照明系统中，控制装置1与灯单元7串联。控制装置1和中性导线N之间没有直接连接。图2所示的照明系统的部件通过与图1所示的照明系统相同的附图标记所指示。
一个或多个灯单元可以通过与灯单元7并联的方式与控制装置1相连。然后，这些并联的灯单元通过与所述灯单元的上游连接的控制装置1联合操作。
控制装置1包括用于将控制信息项调制到供给至灯单元7的AC电压电源供电系统(L，N)的半周期的特定部分上的调制器(图中未示出)。控制信息项本身通过控制元件2设定，如上文中简要说明的。控制信息项可以是例如，与灯单元7，尤其是设置在灯单元7中的发光装置6的亮度和/或其它工作设定相关的信息项。
图3说明灯单元7所包含的操作装置5，该灯单元7在发光装置6的基础上还包括该操作装置5以及其他必需设备。操作装置5包括可通过开关10激活的旁路电阻9。设置在操作装置5中用于解码已传输的控制信息项的解码器，由附图标记11示出。在输入侧，灯单元7具有全桥整流电路12，其与供电线路3和中性导线N相连。解码器11将已解码的控制信息项供给至变压器4，其作用于发光装置6。解码器11同样驱动开关10。灯单元7可进一步包括操作发光装置6所需的电路，例如用于限流或用于产生高频，该电路通常在紧凑型荧光灯的集成变压器4中使用。
此外，用于能量存储的电容8设置在控制装置1中，该电容只象征性地在电路上显示，所述电容8用于将工作电压供给至控制装置1，如下所述。如果控制装置1通过灯单元7的旁路而获得工作电压，则电容8充电。在照明系统处于控制装置1不消耗任何能量工作状态下，存储的能量进行工作能量的释放。
通过相位L和中性导线N供给的AC系统电压的正分量和负分量通过整流器12整流，结果是，在AC电压期间内，在整流器的输出中获得2个正的半周期。在低电压，例如半周期的上升部分的较低部分中，灯单元7不消耗能量，或不消耗对于灯单元7的工作所需要的能量。
根据第一方法改进的灯单元7的电流消耗在如图4a所示的图中说明。从所述图中可以看出，灯单元7在每个半周期的大约60°和大约100°之间的间隔中消耗其工作能量。工作电流消耗曲线通过附图标记F在图4a中说明，确切地说是在全功率下的发光装置6的工作期间。虚线F’说明在暗淡状态下的工作电流消耗。
在半周期的第一部分，调制相位PM在图4a中示意性说明。调制相位PM在灯单元7消耗工作能量之前结束，即在到达60°相位角之前结束。半周期的最后部分在说明的示例性实施例中是供电相位PV的形式。由于包括控制装置1和灯单元7的串联电路，在旁路开关10连接的情况下，控制装置1可消耗用于其本身的工作能量，并为能量存储(电容8)充电。另一方面，如果旁路开关10断开，则控制装置1无法消耗来自AC电压供给的任何电力。然而，为了在开关10断开的情况下向控制装置1供给所需能量，可使用电容8在这些相位中向控制装置1提供能量。由于被传输的控制信息项被分成多个连续的半周期，此后的半周期(未在图4a中更具体说明)同样都具有调制相位。此外，在说明的示例性实施例中，控制信息项连续循环地传输。由于接着的调制相位紧接在先前半周期的供电相位PV之前，可确保与负荷并联的任何寄生电容放电，在AC供电电压过零点的负荷的输入电压同样变为零。
图4b示出经过灯单元7的电压分布。在调制相位PM期间，控制信息项调制到供给至灯单元7的AC电压上，确切地说该调制通过主要为常数的调制电压。在半周期的最后部分，产生供电相位，在该供电相位中，控制装置具有限流效应，由此减少灯单元上的电压。
图4c示出控制装置1上的半周期的上述不同相位期间的电压分布。可以清楚地看到，在供电相位PV中，在控制装置1上具有比在半周期的第一部分中的调制相位PM期间更大的电压降。
在说明的示例性实施例中，控制元件2用于设置发光装置6的亮度，由此对后者调光。由此，传输至变压器4的控制信息项为可控的变量，其与作为感官印象的可感知的亮度值相应。相应地，相应调光曲线可存储在控制装置1中。控制元件还具有关闭设定或单独提供的打开/关闭开关。在关闭状态下，灯单元7的变压器不工作。然而，控制装置1在该情况下也希望被供给电能，从而给例如识别按钮的工作所需的微处理器供电。在关闭状态下必不进行数据传输。
同样也可以有具有机械打开/关闭开关的控制装置的实施例。在该配置中，控制装置在关闭状态下与电源系统隔离。当控制装置打开时，其被初始化并获取正常的工作响应(assumenormal operating response)。
通过在供给至灯单元的电源电压的包络上叠加持续水平(constant level)的方波调制电压，来进行调制。由此，在解码器11中进行高通滤波，从而从AC电压中分离出数据信号。调制的电压电平例如为4-5V。
为了比较，发光装置6暗淡工作期间灯单元7的工作电流消耗曲线通过图4a中使用曲线F’的点划线示出。曲线F’比曲线F窄很多，并发生了相移，曲线F说明全功率下的灯单元7的电流消耗。2条曲线F、F’说明灯单元的电流消耗不受调制相位PM和供电相位PV的影响。由此，发光装置6可调暗，而无需产生上述任何缺点。
图5a-c示出用于驱动灯单元7的发光装置6的另一个方法改进。与图4a-c说明的方法相反，在该方法中，供电相位位于半周期的第一部分(相位角0°至<40°)。图5a-c中所示方法中的该供电相位包括具有第一和第二部分的阶梯式设计，其供电相位PV的第一部分比随后更短的供电相位PV的第二部分具有更高的旁路电流。供电相位的第一部分以时控的方式结束，如上所述。如果灯单元7的供电端子间的电压的大小超过预定电压，则第二部分以电压控制的方式结束。在供电相位的第一部分，例如，可流过大约150mA的电流。该电流通过控制装置限制，并用于向所述控制装置供给能量。在供电相位的第二部分，例如，流过大约20mA的电流。该电流预先设定为灯单元7的最大旁路电流。供电相位的第一部分用于给设置在控制装置1中的能量存储8充电。为了在供电相位结束之后保持灯单元7和控制装置1中的低的电流损耗，并确保在灯单元7的输入端有确定的电压升幅，供电相位以中间水平(该情况下约为20mA)的形式在第二部分中结束。一旦供电相位结束，灯单元7消耗工作相位中其工作所需的能量。如果这一情况结束，进行该半周期的调制相位PM，确切地说通过闭合旁路开关10，使该旁路能够处于供电相位的较低水平，其中，供电相位在工作能量消耗之前进行(例如在说明的示例性实施例中大约在20mA)。已证明的是，通过该方法改进，可几乎不产生谐波。
与通过图5a-c中的示例性实施例相关的说明的方式相同，在图4a-c中所示的示例性实施例中，供电相位PV可分为两部分。
图6通过例子说明由控制装置1产生的数据电报(data telegram)，该数据电报延伸多个半周期，时间轴(x轴)中标明了每个中断部分，以便仅指示用于控制信息项的传输的时间的周期(调制相位PM)。在该情况下，编码根据曼彻斯特码进行，比特通过从低电压至高电压的电压转换进行编码，反之亦然。比特时钟可从曼彻斯特编码信号的电压转换中获得。例如3kHz或10kHz的频率可用作基频。即使在系统频率改变的情况下，如果数据电报延伸同样数量的半周期，基频也可适应。
在每个半周期中的数据传输的开始，传输半个比特13的高电平。在电报的开始，在说明的示例性实施例中，首先是起始标识(4个半比特14：高电平)，然后是电报类型标识15(3个逻辑比特)。然后，传输包含控制信息项的实际数据比特16，在该情况下为8个逻辑比特。最后是校验位17(1个逻辑比特)。由于数据电报的长度已由电报类型标识确定，则不需要停止标识。一旦在说明的示例性实施例中延伸7个连续半周期的数据电报结束，则下个电报仍通过开始标识14开始。说明的示例性实施例提供循环和连续地传输数据电报。这样，传输中的故障可立刻修正。可通过多重计值增加传输的可靠性。

Claims (48)

1.一种将控制信息项从控制装置(1)传输至至少一个具有至少一个发光装置(6)的灯单元(7)的方法，
所述灯单元具有第一和第二供电端子，
所述第一供电端子与AC电压电源供电系统的中性导线(N)相连，
所述第二供电端子经由供电线路(3)与所述控制装置(1)的输出相连，
所述控制装置的第一输入与所述AC电压电源供电系统的相位导线(L)相连，
所述方法包括以下步骤：
将所述控制信息在调制相位期间通过所述控制装置(1)在所述供电线路(3)上进行调制，
对所述控制信息项进行解码，
根据已解码的控制信息项对所述发光装置(6)进行驱动，
其特征在于，至少在所述调制相位期间，一可开关的旁路连接在所述第一和第二供电端子之间；通过将所述可开关旁路连接在所述第一供电端子和所述第二供电端子之间来激活所述可开关旁路；
在工作相位中，所述灯单元消耗用于产生光的能量，至少在所述工作相位期间，所述旁路被停用；
在供电相位中，所述控制装置被供应能量，所述旁路至少在所述供电相位期间被激活；
所述调制相位期间流经所述旁路的电流的值小于所述供电相位期间流经所述旁路的电流的值；
其中：
“调制相位”为半周期中信息项外加在供给至灯单元的AC电压上的部分；
“供电相位”为半周期中，控制装置通过控制装置和灯单元之间的供电线路供给能量的部分；
“工作相位”可理解为半周期中灯单元消耗产生光的能量的部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在调制相位期间，所述供电线路(3)上的电压通过基本不变振幅进行调制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调制通过一振幅进行，所述振幅的值在2伏至10伏的范围内。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调制通过一振幅进行，所述振幅的值在4伏至5伏的范围内。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述旁路具有限流效应，并仅允许一最大旁路电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调制相位期间的所述最大旁路电流在2mA至30mA的范围内。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，只要所述供电端子间的电压的瞬间值的大小超过一预定值，所述旁路就被停用。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一供电相位，所述供电相位具有至少一第一部分，在所述第一部分期间，所述旁路电流由所述控制装置(1)限制在由所述灯单元预先确定的所述最大旁路电流以下的一数值内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述供电相位的所述第一部分中，所述最大旁路电流由所述灯单元设定为200mA至400mA之间的范围内的一个值，而所述旁路电流由所述控制装置限制在200mA以下的一个值内。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述供电相位的所述第一部分中，所述最大旁路电流由所述灯单元设定为300mA，而所述旁路电流由所述控制装置限制在150mA以下。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述供电相位的所述第一部分限制在一预先确定的供电时间内。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述供电时间的值在600毫秒至800毫秒之间的范围内。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述供电时间的值为700毫秒。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述供电相位的所述第一部分紧接在所述AC电压电源供电系统的电压过零点之后。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述供电相位的第二部分在所述供电相位的所述第一部分之后，
在所述供电相位的所述第二部分中，所述灯单元将所述最大旁路电流减小至至少这样一个程度，即，即使在将所述AC电压电源供电系统供给至所述供电端子上的情况下，也不会对所述旁路造成永久性的损害，
并且，在所述供电相位的所述第二部分中，所述AC电压电源供电系统通过所述控制装置与所述供电端子相连。
16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述供电相位的所述第一部分通过所述AC电压电源供电系统的电压过零点结束。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述供电相位第二部分在所述供电相位的所述第一部分之前，
在所述供电相位的所述第二部分中，所述灯单元将所述最大旁路电流减小至至少这样一个程度，即，即使在将所述AC电压电源供电系统供给至所述供电端子上的情况下，也不会对所述旁路造成永久性的损害，
并且，在所述供电相位的所述第二部分中，所述AC电压电源供电系统通过所述控制装置与所述供电端子相连。
18.根据权利要求15或17所述的方法，其特征在于，在所述供电相位的所述第二部分中，所述最大旁路电流通过所述灯单元设定为一低于30mA的值。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制装置具有能量存储(8)，在所述调制相位和/或所述/一供电相位期间充电。
20.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，紧凑型荧光灯作为所述发光装置(6)，所述调制相位在所述AC电压电源供电系统的相位角为50-60°处结束，或在所述AC电压电源供电系统的相位角为100-130°处开始。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制在1kHz和20kHz之间的频率上进行。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制在3kHz和10kHz之间的频率上进行。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制在10kHz的频率上进行。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息项包含用于控制所述发光装置(6)的亮度和/或颜色的控制命令。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，1个或多个LED作为所述发光装置(6)。
26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息项被分成多个连续的所述AC电压电源供电系统的半周期。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息项循环传输。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息项是循环而连续地传输。
29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信息项通过曼彻斯特码编码。
30.一种适于使用权利要求1-29之一所述的方法的灯单元(7)，所述灯单元包括以下特征：
第一和第二供电端子，
发光装置(6)，
变压器(4)，所述变压器设置为其将提供在所述供电端子处的电能转化为适于所述发光装置(6)的形式，并将其提供至所述发光装置(6)，
解码器(11)，用于将所述供电端子处的所述AC电压的调制进行解码，所述解码器提供控制信息项，通过所述控制信息项可控制所述变压器，
其特征在于，
可开关的旁路(9,10)连接在所述供电端子之间，只要所述供电端子处的所述AC电压被调制，连通所述旁路；通过将所述可开关旁路连接在所述第一供电端子和所述第二供电端子之间来激活所述可开关旁路；
在工作相位中，所述灯单元消耗用于产生光的能量，至少在所述工作相位期间，所述旁路被停用；
在供电相位中，所述控制装置被供应能量，所述旁路至少在所述供电相位期间被激活；
调制相位期间流经所述旁路的电流的值小于所述供电相位期间流经所述旁路的电流的值；
其中：
“调制相位”为半周期中信息项外加在供给至灯单元的AC电压上的部分；
“供电相位”为半周期中，控制装置通过控制装置和灯单元之间的供电线路供给能量的部分；
“工作相位”可理解为半周期中灯单元消耗产生光的能量的部分。
31.根据权利要求30所述的灯单元(7)，其特征在于，
所述旁路(9,10)包括限流元件(9)，将通过所述旁路的电流限制在一最大旁路电流内。
32.根据权利要求31所述的灯单元(7)，其特征在于，
如果所述供电端子处的所述AC电压被调制，则所述最大旁路电流的值在2mA至30mA之间。
33.根据权利要求30-32之一所述的灯单元(7)，其特征在于，只要所述供电端子间的电压的瞬时值的大小超过一预定值，所述解码器(11)就停用所述旁路。
34.根据权利要求33所述的灯单元(7)，其特征在于，如果所述供电端子间的电压的瞬时值的大小超过100V，所述解码器(11)就停用所述旁路。
35.根据权利要求31所述的灯单元(7)，其特征在于，所述灯单元(7)设置为包括具有第一部分的供电相位，所述供电相位限制在一固定供电时间内，在所述供电时间内，所述解码器(11)将所述最大旁路电流设定为一在200mA和400mA之间的值。
36.根据权利要求31所述的灯单元(7)，其特征在于，所述灯单元(7)设置为包括具有第一部分的供电相位，所述供电相位限制在一固定供电时间内，在所述供电时间内，所述解码器(11)将所述最大旁路电流设定为300mA。
37.根据权利要求35所述的灯单元(7)，其特征在于，如果在至少1个半周期期间，所述供电端子处的所述AC电压没有任何调制，则所述解码器(11)抑制所述供电相位。
38.根据权利要求30所述的灯单元(7)，其特征在于，如果在至少1个半周期期间，所述供电端子处的所述AC电压没有任何调制，则所述解码器(11)停用所述旁路，直到所述灯单元再次工作。
39.根据权利要求30所述的灯单元(7)，其特征在于，所述灯单元(7)设置为能够处于关闭的状态，在该状态下，所述解码器(11)关闭所述变压器。
40.一种适于使用如权利要求1-29任一所述的方法的控制装置(1)，所述控制装置(1)包括以下特征：
能量存储(8)，用于短期存储所述控制装置(1)工作所需的能量，
一第一输入和一输出，
调制器，产生在所述第一输入和所述输出间的调制电压，
编码器，将控制信息项编码为数字比特模式，在调制相位期间控制所述调制电压，
其特征在于，所述调制电压基本不变；
通过将可开关旁路连接在所述第一供电端子和所述第二供电端子之间来激活所述可开关旁路；
在工作相位中，所述灯单元消耗用于产生光的能量，至少在所述工作相位期间，所述旁路被停用；
在供电相位中，所述控制装置被供应能量，所述旁路至少在所述供电相位期间被激活；
调制相位期间流经所述旁路的电流的值小于所述供电相位期间流经所述旁路的电流的值；
其中：
“调制相位”为半周期中信息项外加在供给至灯单元的AC电压上的部分；
“供电相位”为半周期中，控制装置通过控制装置和灯单元之间的供电线路供给能量的部分；
“工作相位”可理解为半周期中灯单元消耗产生光的能量的部分。
41.根据权利要求40所述的控制装置(1)，其特征在于，所述控制装置设置为可包括具有第一部分的供电相位，在所述供电相位期间，通过所述控制装置(1)的电流产生用于给所述能量存储(8)充电的能量。
42.根据权利要求41所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述供电相位期间，所述控制装置(1)上的电压不变，或与所述AC电压电源供电系统的瞬时值相应。
43.根据权利要求41或42所述的控制装置(1)，其特征在于，所述控制装置将在所述供电相位的所述第一部分期间通过所述控制装置的电流限制在小于等于150mA的值。
44.根据权利要求40所述的控制装置(1)，其特征在于，所述控制装置(1)具有第二输入，可经由所述第一和第二输入向所述控制装置供给所述控制装置所需的能量。
45.根据权利要求40所述的控制装置(1)，其特征在于，所述控制装置(1)产生调制电压，所述控制装置将所述调制电压加到所述第一输入上的电压上，或从所述第一输入上的电压中减去。
46.一种照明系统，包括至少1个如权利要求30-39之一所述的灯单元(7)和如权利要求40-45之一所述的控制装置(1)，其特征在于，所述灯单元(7)的所述第一供电端子与所述控制装置(1)的输出相连，AC电压电源供电系统可连接在所述灯单元(7)的所述第二供电端子和所述控制装置(1)的所述第一输入之间。
47.根据权利要求46所述的照明系统，其特征在于，多个灯单元(7)并联。
48.根据权利要求46所述的照明系统，其特征在于，所述灯单元(7)的所述解码器调制所述旁路中的电流，
由于所述控制装置(1)可接收来自所述灯单元(7)的信息项，所述控制装置估算调制的电流。
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