CN110291692A - 具有用于防止过电压和过电流的交错保护电路的操作设备以及用于驱动智能灯和照明电器的天线 - Google Patents

Abstract

为了实现通用、灵活和高度集成的用于驱动各种灯的操作设备，借助于在输入和输出处的交错保护措施来确保整个操作设备以及与其连接的电器的保护，从权利要求1的序言开始，用于将灯连接到第一接口电路(SS1)的第一分支和用于将至少一个通信模块连接到第二接口电路(SS2)的第二分支连接到粗略保护电路(G)，粗略保护电路(G)使得在操作设备的输入处发生的电源电压的过电压短路。在第一分支中，线路滤波器(NF)连接到粗略保护电路(G)，并且包括精细保护电路(F)和第一能量吸收器(E1)的钳位电路(K)连接到线路滤波器(NF)。当残余脉冲电压过高时，精细保护电路(F)激活第一能量吸收器(E1)，过电压脉冲被短路，并且当电源电压到达下一个过零点时，短路被再次去激活。当其接通时借助于温度相关的电阻器(NTC)限制电流的第二能量吸收器(E2)连接到第一能量吸收器(E1)。而且，第一接口电路(SS1)包括防止过电压和过电流的保护电路并且包括传输器和第一精细保护电路(F1)的中间保护电路(M)连接到第二分支中的粗略保护电路(G)。用于分离并行馈送到电源电网中的通信信号的滤波器(FK)连接到第一精细保护电路(F)，并且第二精细保护电路(F2)连接到该滤波器(FK)。为了保护操作设备的第二接口电路(SS2)免受来自通信模块并作用于操作设备上的过电压和过电流，第二接口电路(SS2)包括防止过电压和过电流的保护电路本发明用于防止过电压的保护系统领域。

Description

具有用于防止过电压和过电流的交错保护电路的操作设备以 及用于驱动智能灯和照明电器的天线

描述

本发明涉及一种根据权利要求1的序言的操作设备，该操作设备具有输入粗略保护、具有分离的接口电路的输出和输出精细保护，并且在粗略保护和精细保护之间布置被设计为滤波器的去耦以进行保护、控制、以及连接到灯的电源。本发明涉及一种根据权利要求11的灯，其具有根据权利要求1的控制机构。最后，本发明涉及根据权利要求12的具有天线的根据权利要求1的操作设备或根据权利要求11的灯。

在电信技术(电信交换系统、信令装备等)中，长期以来已知用于电子设备的组合保护免受过电压和过电流的电路布置，其通常被称为次级或精细保护。对于所谓的粗略保护或初级保护，使用基于阴燃或火花隙的电涌放电器。对于精细保护，已知三种基本布置及其组合：

1.与电压限制并联连接的变阻器，

2.使用串联和并联连接的温度相关的电阻器来限制电流和电压，

3.使用串联和并联连接的半导体(诸如晶体管、晶闸管、三端双向可控硅和二极管)来限制电流和电压。

虽然温度相关的电阻器具有太大的时间常数而不能提供理想的保护，但变阻器仅固定到一个电压值-额定电压。这个额定电压可能已经导致在具有小电阻的不同操作条件下某些系统部件的损坏。只有组合的电流和电压值半导体电路才能实现对敏感电子设备的真正充分保护。根据DD 260 153 A1，已知一种用于防止过电流和过电压的可靠保护的电路布置，其中在过载受到双向开关的限制情况下使用功率切换元件，其中电流和电压传感器控制输出处的横流电流和电压。

此外，DD 264 094 A1公开了一种用于保护高电压断路器的低电压控制的输入部件的布置，而在要保护的控制线路以及触发电子半导体部件的切换过程中，提供使用过电压保护元件和频率选择性延迟元件的粗略保护以及精细保护装置。具体而言，粗略保护装置由电阻器组合形成，其中电阻器、变阻器和另一个电阻器串联连接。此外，一方面，用于大于变阻器响应时间的毛刺时间的精细保护装置包括低通滤波器，该低通滤波器由与电阻器和电容器的串联连接并联连接的变阻器形成，另一方面，对于小于变阻器的响应时间的毛刺时间，包括在串联的后两个电阻器之间包括的电阻器的电阻组合，以及并联Z二极管的电容器和并联连接到RF电容器的电容器。在齐纳二极管的这种并联电路中，RF电容器进而作为并联连接而连接，并且集成控制电极或电子半导体部件或电子半导体设备的控制电极。

在零和低频操作的低电压技术(电压<50V、电流<2A的网络)和高达380V_eff的大电流工程中，使用单个的元件作为火花隙、充气式电涌放电器、变阻器和具有强非线性特性的二极管(例如，齐纳二极管)形式的过电压保护。只要待处理的电气值允许，相对昂贵的隔离变压器就也可用作限制和电流去耦的单个元件。在零和低频操作的低电压技术(电压<50V、电流<2A的网络)和高达380V_eff的大电流工程中，使用单个的元件作为火花隙、充气式电涌放电器、变阻器和具有强非线性特性的二极管(例如，齐纳二极管)形式的过电压保护。只要待处理的电气值允许，相对昂贵的隔离变压器就也可用作限制和电流去耦的单个元件。测量表明，单个元件的这种电涌保护不能有效地将特别是非常急剧增加和延长的过电压限制到对于要保护的设备或装备是安全的值。在基于半导体的保护元件的情况下，由于低电涌电流承载能力，在较长时间段内存在热破坏的风险。隔离变压器由于饱和效应而失去保护作用。不利的是它们的感应存储容量，因此输入的过电压能量确实最初被吸收，但随后异相提交，但对于要保护的设备或系统具有改变的时间特性。为避免这种情况，DD 300 256 A1公开了一种设备，用于限制低频通信、数据传输、测量、控制和调节系统中以及直流或交流电压高达380V_eff的发电、配电和消费品安装中的过电压，过电压保护设备包括作为粗略保护的充气式电涌放电器经由合适的连接部件与作为精细保护的氧化锌变阻器的互连。电涌放电器和氧化锌变阻器在实现保护功能方面在时间和量上相互补充。连接设备，通常是欧姆电阻器或电感器，有利于这一过程，并在正常操作条件下产生能量流，并控制由输入的过电压输入的能量及其到两个过电压限制部件的分配。在电涌放电器点火延迟时间期间输入过电压的急剧上升阶段，它最初受到氧化锌变阻器及其上游欧姆或电感电阻的限制。随着电涌放电器的点火，过电压的能量吸收被分配到过电压保护设备的所有部件，由此电涌放电器的电涌电流承载能力以及有利地低和可选择的在宽限制范围内限制氧化锌变阻器的电压具有有利的效果。无论过电压的极性如何，都会发生保护效应并且氧化锌变阻器的25V至800V的限制电压交错，最多样化的电压电平，例如，NF-语音连接可以支配高达20kHz。

为了提供具有宽带宽的电源的过电压保护，对任何类型的过电压具有良好的屏障，DE 20 2006 016 649 U1公开了输入粗略保护和输出精细保护以及布置在粗略保护和精细保护之间的保护电路形式的去耦，其中粗略保护的部件、精细保护的部件和去耦的部件紧密相邻地布置在共同的壳体中的公共部件载体处。

粗略保护包括变阻器，其中变阻器经由充气式电涌放电器连接到接地导体，该电涌放电器将粗略保护与接地导体电隔离。只有当发生过电压时，电涌放电器才会切换，以便仅在短时间内电流流过接地导体PE。此外，提供了分离设备，其形成用于变阻器的温度监测器并且例如通过温度焊料有利地形成。如果温度焊料由于变阻器的对应过载而熔化，那么过载的变阻器与电源断开。如果其中一个断开连接器由于过载而响应，那么过载的变阻器与主电源断开，并且相应的变阻器的LED形式的操作指示器熄灭。粗略保护和精细保护之间的去耦被设计为滤波器，可以设计为共模滤波器、推挽滤波器或低通滤波器。这种滤波器包括布置在电感和欧姆电阻的每一行中的串联电路，以及相位连接电容器的线路之间的串联电路。电感器有利地被设计为纵向线圈，特别是具有铁芯的线圈。在输出到所连接的电子器件的端子L1和N之间，变阻器布置在公共壳体内，其作为精细保护补偿可能的差分电压。

此外，根据DE 10 2005 063 443 A1，已知一种用于接收、处理和递送模拟和/或数字信号以形成通信系统的通信中心。为了实现最多样化的通信和数据采集任务、以标准化方式连接设备模块并且在不同应用领域中合理地考虑和集成各种类型天线的利益，诸如对于天线阵列的RFID、WLAN或空间和传播条件，在包含功能上不同的通信设备的桅杆上或桅杆中布置若干模块。若干模块总是经由DC电源单元连接到桅杆的电源线并锁定在桅杆上。特别地，模块利用统一的电插接系统相互连接，从而保证用于模块的电源并且通过用于模拟信号和/或基于IP的数据的单个总线系统有绳和/或无绳地彼此连接。此外，通信中心经由至少一个通信设备连接到互联网。通过桅杆和盒包含金属屏蔽元件并接地的事实可以实现对通信设备的防雷保护。此外，电接触元件(诸如模块或盒的电接触元件)设有防雷保护缆线垫圈和过电压保护元件。用于插入到中央通信单元的电源线的熔丝中的高过电压的过电压保护和模块的过电压保护(适用于小电压范围)扩展了该区域防雷保护概念的功能。包括在模块中的通信设备可以是无线电天线和/或放大器和/或整流器和/或用于发电和/或数据处理设备(诸如，互联网协议处理设备)的组件。数据处理设备可以是例如用于数据采集的设备，例如用于气候数据采集、生物识别数据采集或应答器技术。数据处理设备也可以是用于数据递送的设备，诸如显示和信令技术、扬声器系统或民用保护信令技术。用于不同应用的模块是例如模块外围控制，其具有用于提供致动器、传感器的连接的连接面板，并且可以被设计为优化或调整街道照明中的照明条件，即，经由来自移动电话、PDA的短程无线电或红外接口进行交通灯开关的解释是可以想象的。终端模块具有视觉、机械和电子输入和输出功能(键盘、触摸屏)，并且可以包括用于移动通信设备的快速充电站，其中移动通信设备诸如移动电话、PDA、经由机电接触或经由电磁接触的腕表；气候数据收集模块具有用于本地收集和气候数据转发的传感器；具有用于指纹、人脸、虹膜的生成、采集、评估、转发的功能单元的模块生物测量数据，移动电话、PDA的显示器；路由和数据流量优化模块，其具有隔离滤波器，用于在PLC用作主要组件时优化数据流量，并在通信中心之间分离电力线调制解调器(PLC)数据；用于认证用户、计费和附加数据加密的模块，以便实现过路人收费或票务，为此模块的软件评估移动电话发送的认证信息(RFID或电子签名)并将关税信息发送到电子通行证支付系统；用于终端的GPS数据的位置确定和评估的模块；远程监测模块，包括包含远程控制的摄像机并且负责检测通信中心的闯入尝试；民用保护技术和公告技术模块，包括用于控制警报器或扬声器的放大器技术，并允许公告数据的耦合，例如借助于基于互联网协议语音(VOIP)的通信设施，其中用于可访问性的模块被指派单独的互联网地址并用于耦合来自移动设备(诸如来自移动电话)的公告数据。

此外，根据DE 296 02 914 U1，已知一种用于电子镇流器的电路布置，其具有用于操作气体放电灯的有源谐波滤波器，其限制侵入电流(inrush current)并保护电子镇流器免受过电压。电路布置的基本电路元件是用于侵入电流限制和过电压保护的场效应晶体管和用于驱动场效应晶体管的双极晶体管。场效应晶体管在导电状态下经由其贯通连接的源极-漏极路径，允许连接到电路布置的输出端子的电路电子谐波滤波器的电解电容器的充电。在锁定状态下，场效应晶体管的源极-漏极路径被中断并且输出端子与输入端子断开，使得谐波滤波器的输入电容器不再被充电。作为另一个电路元件，连接有场效应晶体管的源极和漏极端子之间的热敏电阻器，其保护场效应晶体管免受短期电压尖峰。为了有效的过电压保护，不必相对于最大出现的输入电压来确定场效应晶体管的维度，因为与输入电压相比，电路布置的输出电压总是被漏极-源极击穿电压降低。为了避免镇流器在两相之间的错误连接，在电子镇流器中布置了附加的过电压关闭，例如在电子谐波滤波器中，当过电压保护电路被激活时，中断电子镇流器的逆变器的操作，从而避免高功率损耗。

此外，根据DE 10 2009 031 967 B3，已知一种用于具有集成镇流器的紧凑型荧光灯或发光二极管灯的适配器，其具有用于抑制传导或场限制电磁干扰的电路布置。适配器壳体的一侧设有带螺纹插座，并且在适配器壳体的相对侧上，提供具有市售螺纹(例如E27或E14螺纹)的带螺纹插座。为了抑制线路限制和/或场限制的电磁干扰，适配器的电路布置在电路布置的电源线之间具有两个电容器。扼流圈布置在电容器之间的两条供电线路中，其中这些扼流圈可以单独地在线路中提供，或者扼流圈可以具有共同的芯。例如，为了保护高质量的灯免受电源侧过电压，电压相关的电阻器与电容器在线路之间的并联连接。这优选地是所谓的变阻器或VDR(电压相关的电阻器)，其电阻在某个阈值电压以上突然降低，使得电流在线路侧短路并且拧入插座的灯被保护免受过电压。此外，适配器的电路布置用于防止过电流和/或过热温度与线路侧熔丝(诸如熔丝或微型熔丝)的直列式节流阀串联。

此外，DE 10 2013 102 312 B3公开了一种用于在分离的外部电流或电压源上操作照明模块的操作电路。操作电路具有负载分支，负载分支具有照明模块和与照明模块串联连接的限流电路。与负载分支平行地连接具有电压控制开关(诸如IGBT)的保护电路，其可以容纳大电流并且具有高热弹性。施加到限流电路的控制电压用作电压控制开关的控制输入的控制信号。限流电路限制通过光模块的负载电流。随着操作电路的输入电压增加，限流电路处的控制电压也增加。光模块处的模块电压基本保持不变。当控制电压达到或超过阈值时，受控开关变为导通。存储在与操作电路连接的电源或电压源的储能部件中的多余电能可以通过电压控制开关非常快速地降低，因为与通过保护电路的负载分支不同，大电流可以流动，不受限流电路的限制。

此外，DE 20 2004 020 723 U1公开了一种用于防止过电压和用于电气设备的自动切换的设备，该电气设备布置在电源插座和所述设备之间。在这种情况下，提供防雷保护设备，其一方面连接到电源插座，另一方面连接到电压转换器，该电压转换器由变压器和连接到变压器的次级绕组的整流电路组成。此外，防雷保护设备由气体放电传感器、两个变阻器和两个熔丝组成，其中位于相位导体和返回导体之间的中心抽头连接有气体放电传感器的操作电路的熔丝，另一方面连接到PE导体(保护接地＝保护导体)。此外，提供连接到电压转换器的控制器，其连接到用于编程和/或时间控制的至少一个输入装置以及用于操作状态显示器的至少一个显示装置，切换设备连接到控制设备，其设计为双稳继电器。控制设备与至少一个传感器(特别是运动检测器和防雷保护设备)连接，并且据此从供电网络取得设备的程序/时间控制的接通或关断。此外，防雷保护设备可以具有用于气体放电传感器、变阻器和熔丝的响应的共用LED显示器。对于经由供电网络或经由总线系统或经由电信或数据网络的外部线路的数据传输和/或通信，具有通信模块的接口电路连接到电压转换器，电压转换器与控制设备通信。控制设备可以从遥控器远程控制，为此设备具有接收器，特别是红外接收器。

此外，近年来越来越多地考虑智能电网思维，特别是为了降低功耗，从而提供需求侧管理(DMS)优势的智能电网应当有可能识别消费者侧的消费预测和节约机会。有了这些信息，用户就可以通过定位自己的动态关税来使他们的消费与当前的发电情况保持一致。例如，申请人的EP 1 850 500 B1公开了一种数据采集和控制系统及其方法，该系统具有通过无线电链路和电力分配网络的数据传输。为了在家庭区域设计数据采集和控制系统，以使得允许组合收集消耗数据和实施控制，这有：

·至少一个无线电模块，连接到天线，用于经由短距离无线电连接配备有设备或耗量表的无线电传输器和/或无线电接收器的至少一个远程模块，

·控制设备，连接到无线电模块并具有用于临时存储由无线电模块供应的数据的程序和数据存储器，

·连接到控制设备的通信模块和连接到其上的第一耦合模块，用于传输经由电源线供应的数据，以及

·通信网关，经由通信模块和与其连接的第二耦合模块连接到电源线，其布置在总和电流表的位置，

·使得通信网关与家用电力线一起设计用于数据传输的骨干网络，以及不在通信网关的无线电范围内的多个远程模块或耗量表之间的数据交换与通信网关发生在组合的无线电/电力线操作中，并且无论其它技术条件如何，使得通信系统都普遍适用，并为随后的扩展提供了可能性。

根据申请人的EP 1 850 500 B1的方法，其在无线电模块和至少一个远程模块之间进行无线电数据传输，所述远程模块还配备有设备或耗量表的无线电传输器和/或无线电接收器，其中无线电模块具有控制设备，通信模块连接到控制设备和第一耦合模块，并且配备有从第二耦合模块到通信网关的电源线，通信网关布置在总和电表的位置，其特征在于：

·为了经由短距离无线电连接远程模块或公用事业仪表，使用无线电模块，

·通信网关执行节点功能并从中央测量或传送点传输数据，

·在家庭中，通信网关与电源线一起设计用于数据传输的骨干网络，

·不在通信网关的无线电范围内的多个远程模块或耗量表之间的数据交换与通信网关发生在组合的无线电/电力线操作中，并且因此通信系统是普遍适用的，无论其它技术条件和提供后续扩展的能力如何，以及

·通信网关为多用途、安全技术、家庭和设施管理和自动化技术以及家庭自动化和能源控制服务领域的其它增值服务提供了接口。

根据申请人的EP 1 850 500 B1的方法具有以下优点：这包括中央数据采集和远程读取，即，允许在经济条件上协调所有消耗量的服务，以及基于测得的值/历史的能量控制。根据申请人的EP 1 850 500 B1的数据采集和控制系统基于电力线数据传输(现有的基础设施)，使得仪表读数经由住宅建筑物中的电网迅速转发到集中安装的通信网关并且从那里被查询而无需人力资源。除了检测电力消耗之外，根据本发明的消耗数据采集和能量控制系统经由集成的无线解决方案接管不同测量设备的通信捆绑，即，热成本分配器、水表等的计数器。读出和所示步骤的动作经由WAN连接(GSM、GPRS、ISDN等)从相应的网关发生。在不改变根据本发明的方法的情况下，可以将系统扩展到不同的宽带或电信服务。通过CPE(客户驻地装备，用于宽带和嵌入式应用的灵活IP集成服务网关)逐渐更加内部(计算机、电话、打印机、视频和TV装备)并且可以建立外部网络(IP语音、互联网)。

诸如无线局域网(WLAN)或无线个域网(WPAN)之类的无线网络早已为人所知。对于通过无线电技术在短距离内的设备之间的数据传输越来越多地使用蓝牙作为接口/无线方法，通过该方法，诸如移动电话和PDA之类的小型移动设备以及计算机和外围设备可以彼此通信。蓝牙的主要目的是替换设备之间的缆线连接。根据蓝牙SIG(特殊兴趣小组)标准的设备在2.402GHz和2.480GHz之间的免许可ISM频段(工业、科学和医疗频段)中作为短程设备(SRD)发送，并且可以在全球免许可操作。为了实现对干扰的稳健性，使用跳频扩频(FHSS)，其中频带被划分为79个信道，信道间隔为1MHz间隔，并且要传输的信息连续分布在许多信道上，即，一次仅使用一个频率信道。自从例如使用蓝牙1.2以来，自适应跳频方法(AFH)提供了更好的抗干扰保护，从而避免了跳频序列(临时)中已经使用或受扰动的频率信道。在下端和上端，存在相应的频带作为相邻频率范围的保护带。理论上，在传输(非对称数据传输)上同时具有57.6kbit/s时，在接收上可以实现706.25kbit/s的数据传送速率。实际可达到的范围，根据2.5mW(2级)的功率在建筑物中约为10米并且在室外约为50米，这另外取决于各种参数的传输功率。这些包括例如接收器的灵敏度以及无线电通信链路上使用的传输和接收天线的类型。蓝牙数据分组由72位访问码、54位报头和从0位到2745位(分组类型DH5)长度的可变有效载荷数据字段组成。对于蓝牙2.0+EDR，每个分组高达8168位用户数据(3-DH5)是可能的。蓝牙V4.0低能耗协议支持发送和接收方向的无连接操作。标准4.0不是向后兼容所有以前的版本。改善的纠错用于与先前协议的连接，对于所需的安全级别，需要128位AES加密。2014年12月，推出了蓝牙4.2标准。开发过程期间的主要重点是增强的安全功能、更高的传输速度和更经济的蓝牙低功耗模式。连接可以源自任何设备，从而经由应答“从设备”将其自身升级为“主设备”，由此接收器必须与传输器同步地启动相同的信道。

ZigBee是低容量无线网络的规范，诸如例如家庭自动化、传感器网络、照明技术。ZigBee基于IEEE 802.15.4标准，并扩展了其功能，特别是路由和安全密钥交换的可能性，ZigBee的重点是短距离网络(10到100米)。ZigBee规范为IEEE 802.15.4标准增加了一层网络和应用。ZigBee-RF4C(消费电子产品的射频)是另一种基于IEEE 802.15.4标准的规范，它规定了用于控制设备的简单且经济的无线网络，设备例如是家庭娱乐和照明控制。特别地，为了确保来自不同制造商的产品的互操作性，系统要求和设备在用于具体应用的所谓的ZigBee简档/集群中定义。例如，在用于控制各种照明技术的简档ZigBee Light Link中，指定了控制颜色分量、亮度以及灯的接通和关断。集群中的通信根据客户端/服务器原理进行，并且始终通过网络密钥加密。这被加密地传送到通过所谓的主密钥加入网络的无线电模块。作为块加密算法，使用AES-128。简档ZigBee家庭自动化用于小型建筑物中设备的一般控制，也可以用于控制照明技术。传输也由网络密钥加密。同样，当进入网络中的终端(ZigBee终端设备，ZED)时，网络密钥由主密钥加密通信。为此，终端，例如无线电模块(具有唯一的64位IEEE地址)，登录到他选择的路由器，该路由器指派16位短地址。网络中的路由沿着如此形成的树(堆栈简档ZigBee)或者通过动态路由作为网状网络(堆栈简档ZigBeePRO)发生。

此外，在中等能量缆线上分配信息的PLC-(电力线通信)系统作为消息传输系统(载频系统)早已为人所知。特别地，低电压网络中变电站与家庭中客户系统之间的传输距离在这里非常重要。这个网络区段的拓扑通常具有点对多点结构，其中变电站作为节点。例如，在这个节点处，可以布置收发器，其在输出缆线中分别馈送高达30MHz的高频信号并且叠加在50Hz能量流上。另外的收发器单元可以位于公用事业公司的低电压配电网络与客户设施的家庭安装网络之间的接口处的客户设施处。高频信号也被馈送到电力缆线并在这里被接收。将电力线网络设置为家庭网络对于用户来说简单快捷。为此，提供了电力线适配器(适配器)，其由用户插入房屋设施的相应现有插座中。在其它传输方法(例如，xDSL或WLAN)的帮助下，在每种情况下在传输侧使用正交频分复用(OFDM)，在载波频率上同时调制多个信号的相位和幅度(频率复用)。因此，取决于传输标准的可用频谱被划分为信道以降低易感性或允许适当的对策(纠错和交织)。然后，经调制的数据经由电力线发送到接收器，在接收器处再次将其与载波频率(解调)分离。大多数PowerLAN标准在2MHz和68MHz之间的高频范围内操作。私有区段中的电力线网络通常具有对等网络拓扑，即，每个适配器在平等的基础上彼此通信，而没有任何特殊的层次结构。电力线网络的攻击只可能经由对电源的直接访问，即，经由房屋或公寓中的插座，除此之外入侵者还必须分析和解密加密(AES 128位)。除了适配器的传输功率之外，该范围还显著取决于房屋或公寓中的电力线的质量。在电网内还存在设备或“干扰源”，诸如具有电动机的冰箱或其它电器，这些电器确保电网中的干扰。该范围还受到电表的限制。信号的衰减如此之大，以至于传输常常是不可能的或者只是非常弱。用于当前可用的电力线适配器的数据速率约为1.000MBit/s。对于供应平板电脑(即，带有触摸屏(屏幕键盘)的特别轻便版本的便携式平板电脑)或具有触摸屏的智能电话(移动电话，俗称手机)，在屏幕上可以显示标准网页和移动优化的网页两者，具有广泛的计算机功能，包括数字和视频相机和GPS导航设备以及与互联网的连接，可选地经由移动运营商的移动宽带连接或经由WLAN和互联网下载门户(“App Store”)用于下载附加程序(“应用”)，也可以使用具有集成WLAN访问点的电力线适配器。然后经由无线电传输到电力线适配器的消息经由电力线传输到调制解调器(通常是DSL调制解调器)并从此传输到互联网。

另一种家庭网络技术是G.hn(HomeGrid标准)，它以高达1Gbps的数据速率在电力、电话和有线电视缆线上提供数字联网。G.9955是一种补充标准，它指定了用于智能电网的简化的窄带变体(即，发电机、电力传输和配电网中存储装置、电气负载和网络资源的通信联网和控制)和家庭自动化应用。G.hn是一种载波频率方法，以每秒一千兆位的(总)信号速率操作。有几个部分数据流借助于正交频分复用(OFDM)在几个载波上进行调制并通过介质发送。子载波均用正交幅度调制(QAM)调制，高达4096-QAM(12位QAM)。

基于完全不同的网络协议的网络可以经由网关互连。允许不同类型网络的互连的整个网关，例如在电信中(数字语音、音频或图像信息)，对于不同介质(例如语言)的数字转码由媒体网关、介质网关控制器和信令网关组成。

例如，US2014/0300293A1公开了一种LED照明设备和具有两个或更多个LED照明设备的LED照明网络系统。为了克服由检测区域中的障碍物和有限的传输范围造成的无线照明网络中的网络问题，LED照明设备包括LED照明单元、LED驱动电路、控制单元(控制器)和Wi-Fi模块(无线保真度，由WiFi联盟基于IEEE标准的Wi-Fi认证设备)被配置为发送和接收Wi-Fi信号。Wi-Fi模块可以集成在包含LED驱动器电路的同一电路板上的LED照明设备内。此外，对于频率范围为2.4GHz或5GHz的信号，Wi-Fi模块具有外部天线或内部集成天线，其可以与Wi-Fi模块集成并且可以布置在相同的电路板上。控制器与Wi-Fi模块和驱动电路通信，其进而连接到LED照明单元，并且可以监测LED灯的操作条件，诸如LED照明设备是导通还是断开，或进行光强度测量。每个LED照明设备可以充当网关、网络访问点或中继器。LED照明设备可以形成连接到局域网或互联网的网络或自组织网络。这允许用户远程监测和控制LED照明设备。作为监测和控制LED照明网络系统的每个LED照明设备的状态的远程终端，用户可以使用计算机、平板电脑或智能电话。例如，智能电话(具有正确的程序/应用)可以用于远程控制接通/关断LED灯，或调整光强度、灯光颜色等。例如，这允许用户控制大型建筑物(诸如办公楼或购物中心)的照明。此外，在一些实施例中，各种传感器可以附接到LED照明设备以测量其它参数。例如，为了测量光强度，可以将传感器放置在LED照明设备上，或者可以将湿度或温度传感器放置在LED照明设备中以测量湿度和温度。来自各种传感器的测量数据可以通过Wi-Fi信号被传输，并在连接到LED照明设备的控制终端处被检索。控制器可以基于来自传感器的测量来控制LED照明设备(例如，当测得的操作温度太高时，降低光强度)。此外，用户可以使用这样的无线访问点在互联网或网络上冲浪并下载数据。在一些实施例中，具有显示单元的LED照明设备可以用于指示各种参数，诸如LED网络连接性、功耗、寿命、光强度等。例如，LED照明网络显示单元可以借助于标记指示每个LED照明设备是否主动连接到Wi-Fi网络。操作者终端还可以用于显示来自控制器的信息，诸如警报消息、警报、显示等。

根据CN 204291046-U，已知一种具有电源、无线微控制器、LED驱动器芯片和LED的用于智能终端(特别是智能灯)的类似遥控系统。对于智能灯的远程控制，它们可以经由蓝牙网关或Zigbee网关或位于网关和云服务器中的以太网控制器芯片与智能终端(诸如PDA、智能电话或平板电脑)通信。为了远程监测和灵活适应，特别是为了实现低功耗，借助于智能灯供应的相关数据被收集、传输到云服务器并最终经由互联网发送到PDA、智能电话或平板电脑。

此外，US7,079,808B2公开了一种布置在灯座和灯泡(例如天花板灯)之间的适配器部分，具有无线中继器和控制单元。适配器部分在一侧具有纵向延伸的带螺纹部分，该带螺纹部分在外侧具有用于灯座的螺纹，并且在相对侧上具有布置在内侧的用于灯泡的带螺纹部分。通过这种方式，无线中继器可以非常快速地安装而无需任何工具，诸如灯泡/灯泡。当通常控制灯泡的灯开关接通时，无线中继器和控制单元的电源将接通。当WLAN中继器和控制单元接收到无线电信号时，特别是根据蓝牙无线规范，它发送具有预定幅度的接收的无线电信号。为了接通和关断，评估由WLAN中继器和控制单元接收的无线电控制信号。因此，WLAN中继器和控制单元既可以用于无线电范围扩展，也可以用于无线电光的远程控制。

此外，DE 10 2011 007 416 A1公开了一种具有适配器的灯或用于控制灯的这种适配器，特别是用于控制来自商业领域的大型建筑物的照明(诸如可调光荧光灯)，其中在适配器中嵌入有无线电网络模块，特别是用于经由集成或外部连接的无线电天线进行无线通信的WLAN或WPAN模块。对于灯具控制，适配器包括嵌入适配器中的算术单元，例如为此目的而编程的微处理器。为了向与DALI兼容的操作设备提供接口，算术单元特别是根据DALI(数字可寻址照明接口)进行编程。此外，适配器包括用于经由无线电提供用户接口的集成服务器。电气控制经由DALI总线借助于电气连接进行，该电气连接在适配器中为此目的而提供。算术单元和服务器以这样一种方式编程，使得可以借助于用户接口远程控制灯具，例如借助于启用WLAN或WPAN的智能电话。服务器在这里被设计为软件部件并且可以例如由计算单元实现。服务器也可以由无线电网络模块实现，该无线电网络模块可以与运算单元物理分离。因此，在DE 10 2011 007 416 A1中描述的解决方案基本上是“无线网络到灯具接口”适配器，其能够例如经由WLAN(无线局域网)和DALI进行直接和简单的激活。尤其是对于具有根据IEEE 802.11的WLAN或WiFi(即，基于用于WLAN认证设备的IEEE标准由WiFi联盟)的适配器，可以通过任何标准的启用无线的设备来操作灯，例如所谓的智能电话(具有附加功能的移动电话)。代替WLAN，其它通用标准是可能的，例如WPAN(无线个人区域网络)，特别是根据IEEE 802.15或蓝牙。除了公共无线电接口之外，适配器还包括DALI控制单元，并且与其连接的服务器提供用户接口，该用户接口使用用于WLAN的标准化协议(例如HTTP)，或者经由为适配器开发的应用(例如，用于期望智能电话的APP(应用))。用户接口独立于终端，因此可以经由任何带有互联网浏览器的标准设备访问。适配器也适合直接安装在灯具壳体中，诸如吊灯或落地灯，即使在低功率下也能保证固有良好的无线信号强度。通过适配器，您可以例如利用智能电话或上网本直接轻松地控制灯光。因此，显著的优点在于使用当今无处不在的现有便携式WLAN启用的设备用于照明控制，尤其是智能电话或上网本。这消除了对特殊或附加无线电遥控器的需要。此外，若干不同的用户可以用他们自己的设备操作期望的灯，或者例如，根据期望进行配置。在优选实施例中，适配器包括无线电网络模块，该模块被设计为WLAN模块，优选地被设计为根据IEEE 802.11标准的WLAN访问点。在这个实施例中，服务器优选地被设计用于与互联网浏览器通信，特别是作为HTTP网页服务器。在另一个优选实施例中，无线电网络模块被实施为WPAN模块，优选地被实施为所谓的蓝牙模块，特别是根据IEEE 802.15标准的蓝牙访问点。在这个实施例中，服务器优选地配备成用于与适配器专用的编程应用(特别是智能电话应用(APP))通信。虽然与WLAN模块相比范围较短，但WPAN模块特别适用于节省成本的设计，也适用于特定于制造商和智能电话适用的应用(APP)。除了适于DALI总线的电气连接之外，根据本发明的适配器还优选地包括连接端子，该连接端子具有用于另外的电气设备(特别是用于控制灯具的按钮和/或传感器)的连接，或者用于向适配器及其模块供电的连接。在具有传感器连接的适配器的实施例中，算术单元被编程为使得计算用于灯具的亮度控制的控制值。计算可以基于测得的值，即，由外部光传感器实际值确定，并且由用户接口预定的目标值进行。然后，算术单元经由自动化接口将计算出的操纵变量作为控制命令输出到灯具。在另一个优选实施例中，算术单元被编程用于根据数据接口的灯具控制以及用于提供服务器，例如HTTP网页服务器或HPP服务器。

相反，服务器也可以集成在实际的无线电网络模块中。因此，可以使用对应的已经商业化的部件。适配器的特定优点是它可以容易地集成到灯具的灯具壳体中。为此目的，适配器优选地具有维度相对小的适配器壳体，从而可以容易地控制具有短距离的无线网络模块。适配器可以用于室内灯(诸如悬挂式、天花板嵌入式、天花板安装式、壁挂式或嵌入式墙壁灯具)或室外灯。无论灯具类型如何，都有可能利用适配器直接和简单地使用智能电话或笔记本电脑或类似设备控制灯。因此，例如，可以以成本有效的方式提供用于便携式设备的基于HTML和/或HPP的照明控制。由于智能电话、上网本或笔记本电脑的广泛使用，不需要使用专门制造的无线电遥控器。经由互联网的远程维护(即，若干适配器的中央控制)允许主机软件借助于各个适配器或其DALI地址的直接寻址。如果服务器是合适的，那么可以使用IP传感器和IP接口(例如控制面板、遥控器、网站、软件......)。

此外，DE 10 2012 109 829 A1公开了一种用于控制具有移动终端和网关的路灯的方法和设备，在这种情况下，指示在路灯处发生预定事件的信息和指示该事件信息已经接收到的通知信息被实时显示给移动终端的用户。移动终端可以是例如用户携带的电子设备，诸如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、上网本、笔记本、便携式设备等。网关可以在移动终端和多个路灯之间转发数据传输，尤其是接收的数据。为此，网关具有多个子网关和用于管理子网关的主网关。在这种情况下，子网关各自都连接到多个路灯，并且网关/主网关经由有线/无线网络(即，互联网、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)等)使用位于每个移动终端和网关中的通信模块与移动终端连接。移动终端的用户可以通过参考使用用户接口单元实时提供的通知信息来实时检查特定路灯中(例如，在第一路灯中)是否发生预定事件。在这种情况下，用户可以将用于控制第一路灯的控制信息输入到第一用户界面。控制指令可以是例如执行第一路灯的至少一个诊断操作、接通/关闭第一路灯的处理、使第一路灯变暗的处理以及将第一路灯返回到预定初始状态的处理的指令。例如，用户界面单元可以显示地图，在该地图上根据用户的输入显示与多个路灯中的至少一个路灯的位置有关的信息。在这种情况下，用户界面单元可以在嵌入在移动终端中的卡上或在经由互联网提供的地图上映射关于多个路灯中的至少一个路灯的位置的信息。在这种情况下，经由互联网提供的卡可以是由诸如Google、Naver、Yahoo等互联网服务提供商提供的卡。此外，当移动终端具有GPS(全球定位系统)接收器时，可以检查关于移动终端相邻区域或关于位于移动终端附近的路灯的状态信息。

此外，根据DE 10 2006 037 803 A1，已知一种用于无线/便携式通信终端(诸如个人通信服务终端(PCS＝个人通信服务)、PDA(＝个人数字助理)、智能电话、下一代通信终端(IMT-2000)、无线局域网(LAN)终端)的内置天线。为了提供使用终端主体中的有限空间来实现小型化并获得高接收灵敏度RF特性的天线模块，结合在通信终端中的天线模块具有至少用于基站的第一辐射器和至少一个用于蓝牙的第二辐射器。具体而言，插座设有安装在其外表面上的第一和第二辐射器，插座安装在板上，使得第一和第二辐射器的每个端部电连接到终端主体的板。此外，提供蓝牙芯片组，其附接到基座并且电连接到第二辐射器。第一辐射器(大约在800MHz范围或1800MHz范围内的传输/频带)和第二辐射器(2.4GHz范围内的传输/接收频带)被配置为平面天线，特别是作为天线迹线，其印在基座的外表面上。第一辐射器在其一端具有至少一个传输/接收端子，该传输/接收端子具有与电路板的连接焊盘接触并电连接的下自由端。第二辐射器在其一端具有至少一个传输/接收端口，其下自由端与蓝牙芯片组的连接垫接触并电连接。收发器端口的每个下自由端被弯曲以保持与连接焊盘的弹性接触。蓝牙芯片组包括具有芯片部件的柔性电路板，芯片部件诸如是无线电路、基带信号处理器、主处理器、SRAM和安装在其表面上的闪存设备。这些芯片部件由保护盖覆盖，保护盖保护芯片部件免受环境影响或有害电磁辐射。

最后，根据US2015/0342006A1，已知一种具有至少一个灯泡的双向照明系统，其包括多个发光元件、漫射器和位于发射方向前侧的传感器。漫射器优选地将传感器(例如环境光传感器)封装在灯泡内。在基板上，发光元件安装在固定的预定位置和多个传感器(特别是光传感器)中。此外，至少一个无线通信模块(其支持一个或多个通信协议)设有用于与外部设备和设置在灯泡中的处理器(微处理器、CPU)通信的天线。处理器用于确定灯泡的空间朝向、识别相应的发光元件、检测上下文事件、向上下文事件分配和存储空间一个光模式和时间戳(RAM、ROM、闪存存储器、EEPROM、CD(光盘)、DVD(数字多功能光盘)、硬盘、软盘驱动器)并有选择地控制发光元件。发光元件可以是LED(发光二极管)、OLED(有机发光二极管)、PLED(聚合物LED)、固态照明、LEC(发光电化学电池)、激光、生物发光照明、化学发光照明、荧光灯、气体放电管、磷光灯、ESL照明(节能灯或紧凑型荧光灯)、白炽灯或任何其它光源。发光元件可以布置为同心环(例如，圆形、矩形)或螺旋形(例如，圆形螺旋形、对数螺旋形、方形螺旋形)。发射的光可以是可见的(例如红色、绿色和蓝色)或不可见的(例如，红外光)。通信协议可以是例如WiFi、ZigBee、Z-Wave(850至950MHz之间的无线电频率)、无线USB、NFC、蓝牙或者用于有线通信电力线、以太网及其它。传感器可以是例如用于检测环境光的光传感器(例如光度计、光电二极管、光敏电阻、光电晶体管)、图像传感器或相机(例如CCD相机、CMOS相机等)、光学检测器；定位系统(例如GPS)的定位传感器、朝向传感器(加速度计、陀螺仪、数字罗盘)、电流传感器、声音传感器(麦克风)或任何其它传感器。外部设备可以是移动设备(例如，智能电话、平板电脑)或者设备的光传感器或相机或者第二灯泡。因此，有可能在任何时候进行照明系统的空间光图案的检查和设置(在期望照明目标的地理位置处，各种光参数的控制，特别是通过选择性地操作发光元件或用于可移动照明器材或枢转支撑件或可旋转灯泡/发光元件组的可移动致动机制来调整光线方向)，优选地利用移动设备。在US 2015/0342006 A1中没有解决保护照明系统免受过电压或干扰电压的措施。

如上述对现有技术的评估所示，用于保护连接到电源线、灯或类似物的设备免受过电压或干扰电压或者用于减少电气装备、灯或类似物的消耗的设备的控制机构已知用于应用和实施例。上述现有技术的主要缺点在于，在过去总是采取单独的措施，一方面是过电压保护设备，另一方面是控制(例如，传送)消耗减少等，以作为房屋安装的一部分实现。在实践中也缺少一种普遍适用的操作设备，其允许未经训练的用户在住宅建筑物或具有类似目的的建筑物(商店、医疗实践、小型商业场所等)的房屋安装的情况下也允许简单的组装或安装以及安全操作。特别地，当使用便携式通信终端时，关于可用带宽和方向图的天线结构非常重要。

能源供应的未来属于“智能”网络，即，所谓的智能电网，与所谓的物联网(IoT)或工业4.0领域的部件和服务相关。

在能源供应领域，这些系统在当今可用的信息和通信技术的帮助下，将不同的发电机与电力存储、输电和配电网络以及能源消费者互连。这具有以下优点：初级能量可以更高效地用于发电。利用一切都与一切联系在一起的智能电网，存在相互灵活、主动适应发电、电网管理和消耗的全新可能性。

物联网IoT是指唯一可识别物理对象与类似互联网结构中的虚拟表示的连接，其中许多真实物体提供它们自己的状态信息以供在网络中进一步处理。这种状态信息可以是关于当前使用、关于老化的信息，也可以是关于订户位置处的特定环境条件的信息。可以评估这样的信息，以改善订户自身的可用性(早期检测维护或更换等)，以及改善周围区域的情况(诸如例如减少用于加热或冷却的能量费用可以与整个房间的大量信息联系起来，因此比标准安装更好地工作，后者必须使用单个传感器[常常安装在不适合的地方])。在进一步的步骤中，作为IoT的一部分的数字服务可以促进和改善设备的参数化，使得它们也发生在今天由于成本原因而不发生的地方。根据智能生活或智能家居(也称为智能房屋、联网家庭、家庭控制、家庭自动化或智能生活)的概念，除了对象区域的楼宇自动化，生活区域的设备和建筑技术的部分的联网和控制将在未来完成。工业4.0所需的制造技术和物流自动化技术是通过引入自我优化、自我配置、自我诊断和认知方法变得更加智能化，并在日益复杂的工作中更好地支持人们。在生活区域，智能生活一词代表电气装备、照明、消费电子、供暖、通风等的数据联网和控制(也是远程控制)，在能源消耗方面，这些功能在使用时特别有用(所谓的智能电网)。这同样适用于“智能工厂”或计算机集成制造。这些概念的目标是：

·舒适性(例如及时打开加热器)和安全性，

·能源效率(例如及时关闭加热器或厨房设备)，

·改善效率以及

·更好地匹配电力的产生和供应及其需求。

但是，可以说，这些概念仍然缺乏具体实现，特别是：

·物联网IoT或制造技术IIOT中部件和服务的标准化。

·引入易于访问、安全且通用的网络连接，适用于所有带内置微控制器的设备。

·降低集成到IoT中的参与者的成本(装备成本、调试成本、连接成本等)。

·在网络中开发低成本，自动化(甚至自主)的数字服务，实现联网的附加益处。

这一点尤其重要，因为相关行业，尤其是娱乐、计算、电信和工程行业，都被认为是高度先进的、对开发友好型的行业，这些行业可以快速了解改善和简化并将其付诸实现。

本发明的目的是设计一种用于控制各种灯泡的通用的、灵活的和高度集成的控制机构，从而一方面支持灯泡，例如LED、HQI、NDL等，另一方面这可以在高效率的不同性能等级下操作。此外，操作设备应当独立地控制、调节和监测所连接的灯泡，应实现可靠的(特别是所连接设备的)过电流和过电压保护，并且还能使未经训练的用户安全操作和操作，尤其是对需求的简单适应。而且，为了使用，尤其是对于BLE通信，操作设备中集成的天线的三维方向图应当尽可能为球形，即，尽可能避免不会出现传输不良的房间区域和天线应该有足够的可用带宽。

这个目的通过具有权利要求1的序言中的特征的控制机构来实现，其特征在于具有粗略保护，粗略保护使得在操作设备的输入处发生的电源电压短路，连接有用于将照明装置连接到第一接口电路的第一分支和用于将至少一个通信模块连接到第二接口电路的第二分支，在具有粗略保护的第一分支中，连接线路滤波器，它延迟、减少和折叠受到粗略保护的限制的过电压脉冲以用于后续电路部分并降低压摆率，对于线路滤波器，连接有包括精细保护和第一能量吸收器的钳位电路，其中在脉冲的残余电压过高时，精细保护激活第一能量吸收器并且过电压脉冲被短路，并且当达到电源电压的下一个过零点时，短路再次被去激活，其中第二能量吸收器连接到第一能量吸收器，第二能量吸收器借助于温度相关的电阻器接通时限制电流，并且保护操作设备的输出侧接口电路免受来自光源的作用于操作设备上的过电压和过电流，第一接口电路具有过电压和过电流保护，并且在具有粗略保护的第二分支中，连接有包括变压器和第一精细保护电路的中间保护，其中变压器在过电压脉冲期间进入饱和，其中对于第一精细保护电路，连接有用于与馈送到电源网络的通信信号并行的分离的滤波器，并且第二精细保护电路连接到这个滤波器，并且为了保护操作设备的第二接口电路免受来自通信模块的作用于操作设备上的过电压和过电流，第二接口电路具有过电压和过电流保护，从而通过来自输入和输出的交错保护措施，确保整个操作设备和下游设备的保护。

根据本发明的操作设备/镇流器具有以下优点：通过交错的保护措施以令人惊讶的简单方式确保包括连接的光源和设备的整个镇流器的有效保护。保护设备的操作的维度使得相应设备有效地保护所有后续电路部分的初级和次级。

此外，这个目的通过根据权利要求11的具有操作设备的光源实现，在无线和有线网络之间具有用于设备的控制或联网的集成网关，其特征在于灯包括具有发光二极管的上部灯部分和被设计为具有终端基座下部灯部分的设备基座，连接插座被设计为螺纹环触件和脚触件，并且在这里布置有既用于发光二极管驱动又用于电力线通信PLC和蓝牙低功耗BLE通信的操作设备的电子器件。

根据一种改进，从具有天线的根据权利要求1的操作设备或根据权利要求11的照明装置开始，其中根据权利要求12，天线作为具有至少一个结构元件的成角度的偶极子，结构元件以第三维度扩展天线。

根据本发明的操作设备/镇流器具有以下优点：通过交错的保护措施以令人惊讶的简单方式保证包括连接的光源和设备的整个镇流器的有效保护。保护设备的操作的维度使得相应设备有效地保护所有后续的初级和次级电路部分。

此外，根据权利要求11，基于用于控制或联网设备的无线和有线网络之间的集成网关的智能灯的操作设备的这个目的通过以下方式解决：灯包括具有发光二极管的上部灯部分和并被设计为具有终端基座下部灯部分的设备基座，终端基座被设计为螺纹环触件和脚触件，并且操作设备的电子器件被布置既用于发光二极管驱动，又用于PLC和BLE通信。

根据本发明的操作设备具有以下优点：以令人惊讶的简单方式，可以廉价地构造普遍适用的设备，其允许防止过电压以及电气装备和灯泡的自动切换，并且可以以可靠的方式操作。特别地，这允许消费者简单安装(更换灯泡)并且这可以实现价格优势而不会因为优选在低关税期间自动工作的设备而牺牲舒适性，诸如具有潜热储存的热泵、冷冻机、电锅炉、洗衣机或洗碗机。通过使用根据本发明的操作设备，现代系统可以更灵活和智能地工作，这对于包括可再生能源尤其重要。例如，智能冰箱的具体接通时间可以在一定的时间间隔内移动，使得它更接近地匹配电力供应而不会使冷藏食品过度发热。集成在根据本发明的操作设备/智能灯中的防雷保护设备具有可以实现阶梯式粗略/精细保护的优点。

在根据权利要求2的本发明的优选实施例中，粗略保护具有气体放电器和与气体放电器串联两个变阻器，并且为了热耦合，热熔丝放置得非常靠近变阻器，因此在变阻器的寿命终点，检测到流过它的增加的泄漏电流。

与电熔丝相反，根据本发明的热熔丝的触发主要不受流过它的电流的影响，而是受其温度的影响。优选地，根据本发明的热熔丝是在输出侧实现的具有PTC电阻器(正温度系数，PTC热敏电阻)的热熔丝和过电流开关的组合。

优选地，根据权利要求10，为了控制操作设备、为了查询操作设备的状态消息、为了初始化照明设备的参数以及为了更新操作设备的固件，操作设备包括至少电力线通信接口，并且操作设备作为网关在各个通信接口之间操作。

本发明的另一个实施例具有可以将不同的网络拓扑彼此连接的优点。不同网络的这种连接增加了通信范围。此外，根据本发明的操作设备由DALI总线信号(数字可寻址照明接口在建筑物自动化中是用于控制照明装备操作设备的协议)经由电力线通信接口控制，从而在供电线路中不夹带附加的控制线路，例如至多64个灯可以在总线片段中操作，可以确认状态，并且即使在关断时也有可能减少灯/单个灯泡的待机损耗。

参考附图，可以从以下对本发明的优选实施例的描述中获得进一步的优点和细节。在图中示出了：

图1是过电压和过电流保护的框图，

图2是作为防雷保护的粗略保护的框图，

图3是能量吸收器的框图，

图4是根据本发明的操作设备的接口电路的框图，

图5a是连接有LED灯泡、Wi-Fi适配器和摄像机的操作设备的框图，

图5b是用于改变隔离和非隔离结构的框图，

图6是根据图5的系统的级联操作设备的框图，

图7是根据本发明的操作设备的第二实施例，

图8是根据图7的系统的框图，

图9是用于根据本发明的上述实施例的操作设备的天线，

图10a是粗略保护G的输入处的标准电流脉冲8/20μs的时间轮廓，

图10b是粗略保护G的相关联端子电压的时间轮廓，

图10c是线路滤波器NF的输出电压的时间轮廓，

图10d是通过本发明的操作设备的钳位电路K的电流的时间轮廓，以及

图11是根据本发明的网络滤波器NF的结构。

图1示出了操作设备的过电压和过电流保护的框图，其保护硬件免受过电压和过电流。保护包括各种相继交错和协调的电路区域。这些电路区域中的每一个执行不同的任务以用于保护。

根据本发明的操作设备的第一实施例具有用于连接光源的第一分支(具有电源STR的保护，参见虚线)和用于设备的至少通信模块的连接的第二分支(具有保护，特别是电源线路耦合PA，参见虚线)，以在操作设备的输出处分离第一和第二接口电路SS1、SS2。

在操作设备的输入处布置有用于第一和第二分支的共同粗略保护G(参见图2)，下文中称为粗略保护，该粗略保护具有气体放电器(gas arrester)1和与气体放电器1串联的两个变阻器2并保护系统对抗大脉冲。过电压限于较低的电压，并且系统的输入处的脉冲被短路。对于过电压和过电流保护，在第一分支中连接到粗略保护G的输出的线路滤波器NF的任务是延迟、减少和折叠由粗略保护G限制的电压脉冲用于后续电路部分以及降低压摆率(更详细地参见下面描述本发明的网络滤波器NF的四个任务)。如果在线路滤波器NF之后脉冲的残余电压对于后续电路部分来说太高，那么由于连接到网络滤波器NF的输出的终端电路K而受到限制，其中终端电路K包括精细保护F的第一级和第一能量吸收器E1的第二级。在这里，精细保护F激活第一能量吸收器E1并且存在电压脉冲的短路，以保护后续电路部分免受损坏。当达到电源电压的下一个过零点时，短路被再次去激活。在精细保护F的进一步响应时，发生第一能量吸收器E1的新激活。

此外，在第一分支中、在钳位电路K的输出处连接第二能量吸收器E2，第二能量吸收器E2在借助于NTC电阻器NTC(负温度系数热敏电阻器，热敏电阻器)接通时限制电流。这保护电路免受高电流，同时减轻供电网络的负担。在正常操作中，绕过NTC电阻器以最小化功耗。如果第二能量吸收器E2检测到过电压脉冲，那么再次取消这种桥接。这增加了电路的内部电阻并减少了后续电路部分中产生的能量。此外，第二能量吸收器E2充当侵入电流限制。

电力线耦合PA(第二分支)将电力线连接的通信信号直接耦合到主供电线。为此，只有粗略保护G保护耦合，而不是后续的保护设备。由于粗略保护G的钳位电压，其值仍会对耦合电路造成损坏，因此该电路需要附加的保护措施。为此，在第二分支中，在粗略保护G的输出处，中间保护M连接到变压器变压器在过电压脉冲期间进入饱和。变压器的饱和效应导致脉冲能量强烈限制传输到变压器的次级侧。此外，在次级侧存在部件，即，第一精细保护电路F1、连接到其上的用于分离并行馈送到电源网络的通信信号的滤波器FK以及连接到这个滤波器FK的第二精细保护电路F2，它们限制剩余的电压脉冲。根据本发明，电力线耦合PA的第一精细保护电路F1连接到变压器的次级侧，其通过限压部件(钳位二极管)附加地保护对干扰敏感的电路部件，特别是微处理器MP的所有输入。

为了保护操作设备/镇流器的输出级免受作用在灯的镇流器上的过电压和过电流，这个第一接口电路SS1设有对应的限制电路。第二接口电路SS2也具有过电压和过电流保护以保护镇流器(参见图1的上游精细保护电路F2)。交错的保护措施确保有效保护整个控制机构/镇流器。保护设备的操作的维度使得相应设备有效地保护所有后续的初级和次级电路部分。

下面详细描述过电压和过电流保护的各个元件。图2中所示的粗略保护G保护系统免受电源电压和电流脉冲的影响，例如，这些脉冲在闪电事件期间发生。

在脉冲点火气体收集器1并由此限制脉冲的情况下。在确定放电器1的维度时，确保它仅在过电压或过电流脉冲时点火，而不在正常操作中点火。为了清除放电器1，必需限制通过放电器1的电流。为此，两个变阻器2与放电器1串联连接。变阻器2连接在L导体和放电器1之间。第二变阻器2连接在N导体和放电器1之间。为了相应地限制通过放电器1的电流，两个变阻器2的“间隔(stand-off)”电压总计必须大于电源电压。由于供电网络拓扑结构，变阻器2可以不对称地确定维度，其结果是粗略保护G的钳位电压降低。假设中性导体N和接地导体PE在网络中连接。这确保中性导体N和接地导体PE之间没有主要的电位差。

在变阻器2的寿命结束时，流过它们的泄漏电流增加。因此，变阻器2升温，这会导致部件的热破坏。为了防止这种情况，将热熔丝4放置为非常靠近变阻器2(热耦合)。在变阻器2过热的事件下，这个熔丝4触发并断开电路与供电电压L的连接，以防止变阻器2的热破坏。

粗略保护G与供电电压L的分离导致粗略保护G的保护效果的丧失。为此，监测电路3检测粗略保护G的分离，并将其报告给操作设备/镇流器的微处理器MP。

为了系统的功能安全，在N导体连接和粗略保护G之间安装第二热熔丝5。这个熔丝在系统过电流的情况下触发，从而防止主电源短路。此外，这个熔丝也在设备过热的情况下触发。在这两种情况下，都可以将操作设备/镇流器与网络安全地分离。状态显示/显示装置6，特别是发光二极管/LED，指示操作设备/镇流器的壳体上的断开。

两个热熔丝4、5的布置允许以最小的熔丝功率损耗进行最佳保护，因为在能量路径中只有一个熔丝。可选地，可以实现无接地PE的减少的保护。这允许使用控制机构/镇流器作为保护等级II的设备(保护等级II的设备不需要连接到保护导体并且可以省略保护导体，即，接触保护是通过保护绝缘来确保的，因此，除了操作隔离之外，所有电压引导部分仍然具有进一步的隔离)。可选地，接地导体PE也可以用于保护接口SS1。为此，接地导体PE在内部连接到接口保护电路。保护等级I的设备必须连接到保护导体，即，在操作和维护期间能够拾取电压的所有金属部分，在发生故障时必须导电地连接到接地导体。详细地，参见以下对图5b的描述。

为了达到相位导体L和接地导体PE之间的距离或者为了确保4mm的中性导体N和接地导体PE，这是安全的电分离标准所要求的，附加热熔丝7在气体提取器1的接地导体的连接点处实现(参见图2和图11)。因此，在每条路径中有两个串联连接的热熔丝，每个热熔丝具有2mm的间隔距离。

所有热熔丝(即，4、5和7)都热耦合到变阻器2。因此，检测到寿命终止时变阻器2的泄漏电流增加。布置在第一分支中的线路滤波器NF在操作设备/镇流器中承担四个任务：

首先，在过电压或过电流脉冲的情况下，在粗略保护电路G的输出处保持未决的端子电压L被折叠(通过线路滤波器NF的性质，能量分布在时域中被改变/延迟)并且脉冲被延迟传递到后续电路部分。电压脉冲的折叠导致峰值的减小，同时脉冲延长。

在数学上，脉冲“p”的功能用网络滤波器NF的函数“f”折叠。计算在时域中完成。折叠的结果是：

y(t)＝p(t)*f(t)＝∫p(t-τ)×f(τ)dτ

例如，拉普拉斯变换将函数变换到频域。

在频域中，折叠根据以下等式导致乘法：

Y＝P×F

因此，适当选择滤波器功能减小脉冲的峰值，同时延长脉冲的持续时间。脉冲的能量保持不变。

脉冲的延迟确保防雷保护响应作为过电压或过电流事件的第一措施。因此，脉冲的主要能量在粗略保护G处减小。

网络滤波器NF的第二个任务是对系统进行滤波，例如在内部电源和灯控制中生成的共模噪声和推挽干扰。

网络滤波器NF的第三个任务是为并行馈入网络的电力线通信信号生成高阻抗。经由电力线的通信发生在30kHz和500kHz之间的频率范围内。这个频率范围需要高阻抗，以便不使通信信号短路或由低阻抗强烈衰减它们。高阻抗允许从主电源到耦合电路的良好信号传输，反之亦然。

网络滤波器NF的第四个目的是保护第一能量吸收器E1免受由于过电流脉冲短路而导致的快速电流压摆率。

图11示出了根据本发明的网络滤波器NF的优选实施例，即，具有低通行为的4阶LC滤波器。转角频率(-3dB)被设置在2kHz。线路滤波器NF与地电位/接地导体PE隔离。隔离防止电力线通信信号耦合到地电位/接地导体PE。它还防止对影响电力线通信PLC的地电位/接地导体PE的扰动。这是与常规网络滤波器的本质区别。

总之，线路滤波器NF因此具有四个功能：

1)操作设备的内部切换扰动的网络的干扰抑制。

2)表示用于电力线通信PLC的高阻抗终端/屏障。

3)在雷击/事件期间折叠能量脉冲。

4)将电流脉冲的压摆率降低到三端双向可控硅开关(triac)可接受的值(参见图1，第一能量吸收器E1)。

上述解决方案是纯硬件技术实现/开发，不需要任何软件/固件干预。

此外，还包括防止临时过电压的保护。控制机构应当检测由电源故障造成的过电压并断开电源的输入连接，以保护下游部件免受过电压。一旦过电压故障得到解决，操作设备就会再次切换输入并继续正常操作。接通/关断是在相位L中循环的继电器L(参见图11)。因此，可以确保对绝缘距离的要求。在设备的每个操作状态下给出粗略保护G、线路滤波器NF和钳位电路K的功能，即，即使没有供电电压，所述电路的保护措施也起作用。

钳位电路K分两个级构成。第一级(精细保护)检测可能存在于线路滤波器的输出处的过电压。这个水平限制过电压。由于该限制，第二级(能量吸收器E1，具有开关、z.B.MosFet、TRIAC)起作用，其最终使残余能量(过电压)短路。在控制机构/镇流器的设计中，第一级通过钳位二极管实现。第二级是TRIAC。钳位电路的限制和短路限制了后续电路部分的电压。当达到下一个过零点时，TRIAC自动清除线路电压L。

为了保护钳位电路K中的部件免受快速电压和电流的增加的影响，在钳位电路K的输入处安装电感。电感器减慢增加。电感器的另一个任务是在清除TRIAC时限制电压增加。限制上升防止TRIAC重新点火。

监测电路3检测电路的可能故障并将其报告给控制机构/镇流器的微处理器MP。

在接通系统之前，系统的所有电容器被放电。放电的电容器表示接通时的短路。为了防止接通时的这种短路，在操作设备/镇流器中集成了侵入电流限制，如图3中所示并在下面更详细地描述的。

在接通时，温度相关的电阻器(特别是NTC电阻器NTC)限制侵入电流。这一方面保护电路免受不允许的高电流，另一方面也造成供电网络上的负载的减少。在接通之后(即，在几个网络周期之后)，NTC电阻器NTC经由第一开关S1自动短路。这减少了系统的功率损耗。

在过电压事件期间，能量吸收器2检测这种过电压。然后，NTC电阻器NTC借助于第一开关S2自动切换回电路。这增加了电路的内部电阻。增加的内部电阻防止后续的电路部分被加载高能量脉冲。在电压脉冲衰减之后，发生NTC电阻器NTC的重新短路。

电力线耦合PA将通信信号直接耦合到主供电线。为此，只有粗略保护G，而不是后续保护设备，保护耦合。由于粗略保护G的钳位电压(其值仍会对耦合电路造成损坏)，因此该电路需要附加的保护措施。

中间保护M中存在的变压器(参见图1)在过电压脉冲期间进入饱和。变压器的饱和效应导致脉冲能量强烈限制传输到变压器的次级侧。此外，在次级侧上存在部件(特别是第一精细保护F1)，其限制剩余电压脉冲。为了生成安全超低电压(SELV电压，安全超低电压)，变压器的构造方式使得初级绕组和次级绕组之间的短路及其连接不可能。初级电路或次级电路的绕组只有在它们之间存在双重或加强绝缘作为电流隔离时才能叠加。可替代地，绕组可以在分离的绝缘室中彼此上下或彼此相邻地容纳。安全超低电压是小电压，由于它的高度低(低于25伏AC或60伏DC)以及对较高电压电路的绝缘，提供防止电击的特殊保护。

变压器的线路侧上的耦合的所有部件均被设计用于粗略保护G的钳位电压。

耦合到数字和模拟信号处理模块或A/B类放大器的敏感输入和输出还通过钳位二极管F1形式的精细保护措施得到附加保护。它们的设计使它们不会影响通信信号，特别是电力线信号。

图4中所示并且在接口SS1中布置到光源的保护电路US保护系统免受脉冲的影响，脉冲作用于来自光源侧的系统。这里是所列出的灯壳体中的雷击的示例，其生成过电压，该过电压作用于来自光源的灯/镇流器。保护的构造方式与控制机构/镇流器的输入处的粗略保护G相同，即，也具有滤波器和精细保护(钳位二极管)。

在SELV灯输出(作为电源，使用变压器/安全变压器)的情况下，保护电路继续履行将最大输出电压限制在安全水平的任务。这在发生故障时尤其必要，因为在短时间内，在内部安全机制起作用之前，可能会出现更高的电压。

在LED照明应用的情况下，LED通常串联连接并且以恒定电流操作，以获得最佳、均匀的亮度、颜色和强度。恒流源具有(具有开路)最大输出电压。要提供的熔丝必须足够坚固，以承受通常3kA但也高达6kA的电流电涌。它们还需要足够快地做出反应以防止部件故障。用于在AC输入处选择上游熔丝的标准包括电压、电流强度以及I²t值。

为了保护控制机构/镇流器的用户免受电击，所有接口(即，灯控制和通信接口(PLC除外))都与电源断开。用于灯控制的接口可以通过以下方式符合安全超低电压(SELV)的规则：

·所有接口(包括灯控制)与供电网络的电气隔离，

·与变压器以及光学器件的接口的分离，

·附加模块和设备的电压供应也被电气隔离，

·将所有输出电压安全隔离并限制到小于或等于120VDC，以符合SELV(安全超低电压)标准。

如果不需要控制机构/镇流器的操作，那么控制机构/镇流器微处理器MP将通过去激活辅助电源而关断。在这种模式下，只有ECO模式电路处于操作状态。这种操作模式允许非常低的能耗(<100mW)，而无需关断电源电压，同时在活动ECO模式下保持保护效果。

供应ECO模式电路有三种选择：

1.经由DC电压的电力供应，其也为控制机构/镇流器的微处理器供电。

电源仅在正常操作条件下可用。当辅助电源关断时，该电源也被关断。

2.经由具有电源电压的高阻抗电路的电力供应。

高阻抗连接限制电流流动。此外，必须限制电力供应的值以保护ECO模式电路免受损坏。在本电路中，为了减少部件，用于防雷保护(粗略保护G)的监测电路/监测电路3(参见图2)同时用于ECO模式电路的电压供应。

3.经由电容器的电力供应

当接通时(点1)或电源电压供应(点2)时，电容器充电。一旦输入电压关断，ECO模式电路就可以从电容器给其自己供电更长时间。

离开ECO模式有多种选择：

1.时间控制：控制机构/镇流器的微处理器调整ECO模式一段时间。经过这个时间后，ECO模式将(再次)接通系统。

2.在电力循环期间(关断和再次接通电源电压)，控制机构/镇流器会自动再次接通。在关断之前激活ECO模式的情况也是如此。

3.到操作设备/镇流器通信模块(例如蓝牙、以太网模块等)的连接可以将ECO模式的操作状态切换到正常操作。

对于通信，每个操作设备/镇流器优选地具有电力线通信接口，其适用于以下任务：

·控制操作设备/镇流器(点亮、关断和调光等)，

·查询操作设备/镇流器的状态信息，

·初始化灯的参数，

·更新控制机构/镇流器的固件。

除了电力线通信之外，还可以使用其它通信接口。以下列表显示了一些示例，但不应当视为全部：

·蓝牙。

·以太网。

·光纤技术(LWL)。

·无线LAN(WLAN)。

·数字可寻址照明接口(DALI)。

·1-10V接口。

·PWM。

所有这些接口都用于以下任务：

·镇流器的控制(光源接通、关断和调光等)。

·检查镇流器信号的状态。

·初始化灯参数。

·升级镇流器固件。

·连接外部设备(例如安全摄像头、运动检测器、传感器和致动器等)。

操作设备/镇流器可以在各个通信接口之间(例如在WLAN和电力线之间)作为网关工作。这使得有可能将不同的网络拓扑连接在一起。不同网络的这种连接增加了通信范围。

以太网接口具有两个端口并且也用作以太网交换机。因此，可以将多达两个不同的以太网设备连接到操作设备/镇流器，因此可以在没有操作设备/镇流器的微处理器MP的情况下彼此通信。

操作设备/镇流器和通信模块之间的通信路径与供电电压网络电隔离。同样，这些接口可以附加地由操作单元/镇流器经由电隔离的电源电压供电。

紧凑设计的壳体(图中未示出)确保控制机构/镇流器的各种连接和系统变化。壳体构造的不同变化允许简单、廉价的生产，而无需额外成本和复杂的解决方案。同样，该构造允许简单快速地在壳体中安装操作设备/镇流器的部件(例如组装的印刷电路板、散热器和隔板)。此外，壳体满足防止液体和微粒直接接触和进入的所有有效要求。

控制机构/镇流器的壳体包括两个对称的半壳(图中未示出)，这些半壳借助于卡扣技术(例如通过合并多个卡扣闭合)来接合或关闭。这导致简单安全的安装。半壳的卡扣闭合在密封区域之外。

壳体的设计使得，取决于应用领域，可以在其中安装不同的部件(具有微处理器MP的控制器板、不同的镇流器控制和通信模块)。半壳的突出部中的平坦和侧向安装孔允许设备的可变安装位置。

取决于缆线入口(借助于缆线密封套或索环)和封装类型(填充灌封化合物)，可以实现高达IP68的防护等级。组件在半壳中的封装可以是逐步变化的(1到4级)。因此，灌封化合物的量可以取决于所使用的模块的结构而最小化并且针对它们的保护进行优化。可选地，整个壳体可以铸造，但是需要更多的灌封化合物，但是降低了制造成本。

半壳在侧壁中具有凹槽。在这里，可以选择插入密封绳来以实现壳体的紧密性。在这种情况下，可以省略铸件。

通过插入壳体中的冷却板(图中未示出)，通过优化的对环境的散热，对具有更高热量发展的部件进行高效的热管理。为了补偿不同的部件高度，也可以将可选的冷却块插入壳体中。通过使用在凹陷中粘在壳体的外面、压印在半壳(图中未示出)中的导热箔，通过此时与安装支架发生的直接热耦合可以进一步改善热输出。

为了借助于潜在的接合实现改善的EMC屏蔽，冷却板可以借助于螺栓和螺钉连接到印刷电路板。可选地，可以发生保护性地(在网络输入侧)和功能性地(在灯泡和接口侧)之间的电位分离或电位接合。

在半壳中结合了用于连接器的引导件(图中未示出)，由此在相应的半壳中保证模块(控制器板和可能的通信模块或镇流器控制)的正确对准。由于这也补偿了印刷电路板生产的容限，因此不需要进一步附接模块和连接器。引导件进行引导，因此也在两个半壳之间对准。

半壳导致设备的功能分离：半壳包含具有微处理器的控制器板和用于通信模块的附加变体的可选通用接口。另一个半壳包含镇流器控制，其模型取决于所用光源的功率等级。这种功能分离允许将镇流器简单地适配到使用的光源、功率等级、电位分离和保护等级，以及简单高效的(快速)维修，并为设备提供优化的备件存储。

例如，多达八个状态指示器/显示装置(SMD LED)可以直接安装在印刷电路板上，因为光管借助于灌封化合物中的简单光管直接路由到壳体的外壁。为此目的，在壳体半壳中光管与壳体半壳相接的点处存在引导环和壳体壁中的凹槽(图中未示出)。这些凹槽可以提供状态指示器的更好可见性。引导环用于光管的光引导和调整，同时用于防止灌封化合物无意地流入光通道。

作为示例，图5a示出了操作设备/镇流器(或其具有微处理器MP的控制器板DLCB)及其在安装中的集成。在灯接口K1、K2、K3、K4(即，通道1至4)处，例如，连接有四个LED灯泡12，它们由位于操作设备/镇流器中的DC电源供电。在这种情况下，可选接口DL-SS用于以太网模块，由此可替代地DALI、BLE(蓝牙低功耗、蓝牙节能模式)、PWM(脉冲宽度调制)或1-10V模块(参见点线DALI、BLE、PWM、1-10V)也是可能的。在以太网模块的一个接口处连接有视频监控相机(1)，在另一个接口处连接有Wi-Fi适配器Wi-Fi(x)。两个设备均经由无源以太网供电(POE*)供电。

此外，在本发明的范围内有可能改变隔离和非隔离结构(参见图5a到PE的点划线和虚线“选项”)，这将在下面参考图5b更详细地解释。图5b示出了绝缘壳体中的初级过电压保护和次级过电压保护的布置，优选地，对于两条供电线L、N中的每一条，具有3引脚GAP(气体扰动管，也参见图2：放电器1)。通过电源STR中的换能器完成电位分离。该布置允许经由根据GAP B/Pt.2的连接GAP A/Pkt.2从次级到初级的等电位接合(经由电阻器F耦合仅在泄漏的情况下进行等电位接合)或分开的接地连接。

此外，还可以将初级侧连接到网络地PE，即，GAP A/Pt.2没有连接到GAP B/Pkt.2而是代替GAP B/Pkt.2，并作为用于次级侧的功能电位使用以进行推导或者用作参考电位。初级侧的过电压保护由GAP A实现，次级侧由GAP B实现。组合选项如下表所示：

这意味着：

Geh. 壳体

ISO 隔离

N-ISO 不隔离

k.A. 无连接

E 接地

FP 功能电位(接地)

P 初级

Prot. 保护

S 次级

verb. 连接/连接

k.verb. 无连接

对于保护等级II或III的设备，功能接地(功能电位)和保护接地(Prot.)分离。除少数例外，消费者的保护接地不得连接到功能接地，因为功能接地不是为了接管保护接地功能；相反，这是可能的。将保护导体连接到功能接地连接(FP)不能保证人身安全，但是，保护接地(Prot.)和功能接地(FP)之间可以在不同的点进行导电连接。功能接地(FP)是功能部分，对于设备的常规操作至关重要，而保护接地(Prot.)用于保护人员免受电击并在发生故障时提供保护。

图6描述了在监控相机视频的接口模块供电不足的情况下的应用示例。两次显示的是控制机构/镇流器(或具有微处理器MP的控制器板DLCB)，每个都具有以太网模块作为可选接口DL-SS，而两个镇流器经由以太网接口级联(参见线K)。如图5中已经描述的，LED发光体12在灯接口的所有四个通道K1至K4上连接到上部镇流器。在上部控制机构/镇流器的仍然自由的以太网接口上连接两个级联的Wi-Fi适配器、以及可能的传感器和/或致动器(例如亮度传感器、天气传感器等)。所有这些设备均由无源以太网供电POE供电。

另一方面，在较低操作设备/镇流器的情况下，视频监控相机连接到自由以太网接口，在这种情况下它应当代表更强的消费者。为了经由以太网供电POE确保该视频监控相机的能耗，DC电源(在另一种情况下为连接到四个LED通道的LED灯12供电)用于为视频监控相机供以能量，因为单独为接口模块供应将是不够的。

图7和图8示出了根据本发明的控制机构/镇流器的第二实施例，其集成在230V/115V的LED灯中，灯座E中具有电子器件，例如商用白炽灯的E形螺纹，用于实现完整的设备。完整的设备集成了LED灯12和网关，其中用于LED 12的操作的灯功能电子器件的必要性包括在设备中，设备的功能是已知的，因此将不再进一步描述。对于完全相同的一个或多个模块，在图7和图8中使用与根据本发明的控制机构/镇流器的实施例相同的标号，特别是参考图1描述的控制机构/镇流器的实施例。

如根据图7的结构设计示出了整个设备包括“发光元件”和带有连接插座的设备基座E(E形螺纹和脚触件FK)。在具有保护帽SK的灯的上部，包括LED 12和光分布光学器件13a(漫射器)和传感器13b(特别是亮度、颜色)，下部包含用于LED驱动以及PLC和BLE通信的所有电子器件。这种空间布置降低了电子器件的温度影响。中间空间优选地用于蓝牙接收器和平衡-不平衡变换器14以及天线D，其中壳体形状使得可以以令人惊讶的简单方式实现成角度的偶极子D的对应的打开角度(详细参见图9)。

灯的壳体GH的下端设计为螺纹连接插座E。标准螺纹与具有z.B.E27螺纹的常规白炽灯一样使用。其它连接不是必需的。这便于用户安装。

电子器件还实现了无线电通信系统，由于能量消耗非常低并且提供了蓝牙低能量的广泛使用。所有当前的智能电话和许多笔记本电脑都直接支持这种无线标准。

从图8的框图可以看出模块的电气互连。除了热熔丝之外，灯的壳体GH的下端处的粗略保护电路G还包括用于功能安全的显示器。通过这种空间布置，有可能实现显示器的无眩光读取，特别是LED的形式。根据本发明的电力线耦合PA包括变压器和精细保护F1。在电源STR或整个设备的电源中串联布置有桥式整流器7、中间电路电容器8和DC-DC转换器(DC/DC转换器)。微处理器MP具有连接Rx(参见电力线耦合PA的变压器的次级侧)，连接M0、M1、M2、M3、MU(其连接到测量值采集11的输出，以用于调节、控制和监测恒定电流源10)以及到电力线耦合PA的变压器的初级侧的连接Tx、T_EN。此外，依次跟随恒流源10、测量值采集11(具有到微处理器MP的连接M0、M1、M2、M3、MU)、LED照明装置12、传感器13、蓝牙接收器和平衡-不平衡变换器14以及天线D。

对于整个设备的无线电系统，需要高效的天线，其尽可能地覆盖所有空间区域，因此应当没有方向性，并且将参考图9更详细地描述。根据本发明，在壳体GH中使用具有附加引脚D的印刷电路板天线。通过引脚，实现了方向特性的均匀化，宽导电路径提供了足够的可用带宽，但也提供了对环境影响的更高容限。

整个设备的功能配置是：

a)在BLE和PLC之间实现网关功能，

b)使用BLE或PLC控制/监测灯，

c)设置PLC网络以连接到其它控制单元而无需BLE，

d)经由PLC或BLE与致动器和传感器进行数据交换，借助于BLE记录来自不同传感器的数据(例如B.亮度，还有开关)，

e)利用BLE记录来自能量计的仪表数据，将仪表数据传送到在电网运营商的外部PLC网络的桥接器，例如用于计费目的，

f)网络/系统的配置，

g)安全功能的应用，特别是认证、加密、完整性检查，

h)经由PLC或BLE的软件更新，

i)诊断功能的集成，因此对于适当的用户组具有不同的细节程度，以及

j)在同一空间内使用多个完整设备时可能出现冗余的BLE-PLC过渡，同时也为了改善无线电覆盖范围，

这些将在下面详细描述。

对于a)

完整的设备允许无线电和PLC系统之间的双向数据交换。这允许不同的设备通信地链接，每个设备仅支持两个系统中的一个。此外，每个系统可以用于扩展另一个系统的范围。由于BLE的范围较小，因此PLC通常用于超出房间边界的通信。

对于b)

除了网关功能之外，用于LED的控制电子器件还表示数据终点，可以从两个通信系统到达。这一方面允许影响或监测灯的切换状态和亮度，另一方面从外部影响它们的状态或进行监测。为此，可以经由BLE与移动电话进行数据交换，用于控制设备(灯等)并用于显示测量/传感器数据/系统。

对于c)

在各种能够进行PLC的设备的混合安装中，这些也可以由网关使用BLE进行控制、监测和配置，甚至无需BLE无线电技术。相反，纯BLE设备也可以借助于PLC使用网关进行控制、监测和配置。特别地，这提供了能够经由BLE从一个点控制整个家庭自动化系统的优点，即使无线电范围不足以达到此目的。

对于d)

诸如开关、亮度传感器、温度传感器之类的传感器以及诸如灯、插座、散热器阀门、百叶窗之类的致动器可以经由PLC或BLE连接。通信系统的选择不影响由于网关功能引起的功能可能性，因此它可以纯粹基于现有的电力供应基础设施。例如，PLC部件优选地安装在具有主电源的地方，而其它部件通过无线电连接并且，如果需要的话，提供有电池。

对于e)

数据交换不限于用于家庭自动化的传感器。通过数据的安全转发，来自耗量表的数据也可以通过无线电记录并通过PLC系统从外部传输到中继点。这允许在房屋中自由放置计数器，例如将水表集成在浴室中或者将燃气表集成在地下室中，而在远程读取中几乎不费力。与计费中心的通信连接可以例如通过安装在仪表箱或房屋供应中的桥接器来完成。取决于装备，这也可以集成在电子电表中。

对于f)

智能电话或者可替代地具有BLE接口的膝上型电脑成为整个自动化系统的控制中心。由于这个接口已经包括在几乎所有当前设备中，因此用户很可能立即获得合适的设备，并且不需要为自动化系统单独购买。由于网关功能，现在不仅可以经由该路径检测无线电部件，而且有可能实现包括所有PLC部件在内的整个系统的控制、监测和配置。

对于g)

根据有关IT安全的最新技术，经由BLE以及经由PLC的通信受到保护。这尤其包括仪表数据的处理，以便它们可以用于计费目的。但是，家庭自动化系统的控制也需要良好的保护机制，以防止来自外部的干预。

对于h)

可以经由两个通信系统馈送和分发更新后的固件，以便可以到达整个系统中的所有设备。

对于i)

通过集成详细的诊断功能，可以在系统中捕获许多参数，以评估通信系统的状态和储备，并且在出现问题时，接收可能的错误/缺陷的指示。这包括用于LED和所连接设备的控制电子器件。这种诊断数据可以由用户自己评估，或由专家评估，这取决于错误的性质和用户的培训水平。

对于j)

无线电和PLC之间的网关功能允许使用网关通过在覆盖区域的边缘处安装附加的完整设备来轻松扩展无线电范围。

可替代地，同一空间中的多个完整设备可以用于实现冗余，无论是在无线电连接本身方面，还是用于与PLC系统的数据交换。

在本发明的上下文中，可替代地也可以想到用于该设备的其它无线电标准，诸如ZigBee、WLAN、wMBus，只要它们可以根据广泛和节能地操作。此外，可以执行天线与设备的形状因子的适配并且，取决于设备的结构设计，使用其它天线。而且，可以进行将网关集成到其它设备(例如，开关、LED驱动器、仪表等)中。特别地，所描述的网关无线电PLC的功能也可以集成到除灯以外的其它设备中，在这种情况下，它们的基本功能可以在每种情况下经由两条通信路径来控制。取决于设备的类型，消除了消费者易于安装的优点。具有与对应通信系统的任意组合的设备可以连接到整个系统。无论如何，所有功能都可通过网关获得。特别地，关于IoT，可以进行控制除灯之外的各种消费品和设备(例如，加热、恒温器等)。这也适用于IIOT内的工业部门。

在本发明的范围内，成角度的偶极子天线可以在带状线的端部处以引脚条的形式用在操作设备的印刷电路板上(详细参见图9)。关于馈送点的位置、槽形状、槽尺寸、槽位置的影响的建议在本领域中是已知的。例如，从DE 60 2005 002 799 T2中已知一种小的整流天线。因此，为了在RFID系统的带宽中操作天线，必须解决应答器天线和半导体芯片之间的复共轭匹配的问题。根据DE 60 2005 002 799 T2的天线包括电介质基板、在电介质基板的上部形成的金属层、在金属层上形成为图案的主槽(具有纵轴、两端以及上部和下部)、连接到主槽的一端或另一端并在预定方向上旋转的多个子槽、与主槽成直角在主槽的上部上延伸的多个第一横槽、与主槽成直角在主槽的下部下延伸的多个第二横槽延伸、以及在主槽内形成的半导体芯片的入口。主槽、多个子槽以及多个第一和第二横槽可以在没有外部匹配元件的情况下执行小天线的共轭电阻调整。第一和第二横槽可以通过主槽的纵向轴线被分成两个对称组，并且预定方向可以是右手或左手。小天线在应答器的操作带宽中具有改善的RCS(雷达截面)，而不会不利地影响天线的辐射图案、极化纯度等。

此外，根据DE 601 22 698 T2，已知一种改善的多频带平面天线。平面天线包括由第一和第二对相对侧限定的大致矩形的导电板、接地平面、板和接地平面之间的电介质基板、用于将电磁信号施加到位于导电板上的馈电点的馈送机制、以及在板中形成的一个或多个槽，而每个槽与板的侧面隔开，其中馈送点布置在通过导电板的角部和中心的假想线上或者匹配，第一槽包括细长主体部分，该主体部分与板的第一侧中的一个相邻并平行。此外，天线包括第二槽，第二槽包括与板的第一侧中的另一个相邻并平行设置的细长主体部分，第一槽包括与板的对应第二侧相邻并平行设置的对应脚槽部分，其中第二槽包括对应的脚槽部分，该脚槽部分与面板的对应的第二侧相邻且平行设置。天线可以在多个分开的频带中谐振。这意味着天线能够进行多频带操作，而无需附加的谐振板、短路引脚、匹配电路或多个馈送点。馈送机制设计为向导电板提供直接馈送，可替代地可以通过间接耦合向板馈送。优选地，天线由微带形成。在优选实施例中，导电板具有大致矩形的形状并包括第一和第二槽，在馈送点的每一侧各有一个，而每个槽具有细长主体部分，该主体部分具有相应的脚部或邻近主体部分的两端，这些槽被配置为使得相应的细长主体部分相对于面板的一对相对边缘基本平行地设置，并且相应的脚部分紧靠另一个对相对的面板边缘。优选地，一对相对的板边缘是在频带中的谐振期间发射电磁能量的板边缘，导电板主要被设计为相对于频带谐振。第一和第二槽基本上是I形的，并且相应的脚部分被设计为与其它相对的面板边缘基本平行。

此外，根据DE 602 16 670 T2，已知一种具有相对高的平均模式增益(模式平均增益，PAG)的天线。该天线包括：

-第一元件，在第一方向上具有第一长度并且具有在其长度的端点处的第一端、在其长度的另一个端点处的第二端以及馈送点，第一端是开口圆(open circle)，而第二端接地，

-第二元件，远离第一元件并且在第一方向上具有第二长度并且包括在其长度的端点处的第一端和在其长度的另一个端点处的第二端，而第一端是开口圆并且第二端是开口圆；其中第一长度A/4与谐振频率对应，并且第二长度A/2与谐振频率对应，

-第一元件的第一端和第二元件的第一端基本上在第二方向上成一直线，第二方向基本垂直于第一方向。

根据本发明的实施例的天线具有比仅由构成天线的两个元件中的一个组成的天线更高的PAG数。较高的PAG直接有助于延长通话时间/电池寿命，并且必须从天线发送较少的功率以在给定的远程点实现期望的信号强度。

最后，DE 697 01 837 T2公开了一种由微带馈送的对数周期天线。对数周期偶极子天线的偶极子组件具有设置在两个偶极子条导体之间并连接到设置在两个偶极子条导体之间的偶极子条导体连接器的中心馈送导体。根据DE 697 01 837 T2的对数周期偶极子天线使馈送线对天线性能的影响最小化并且保护其免受天气的影响，这使得天线更加坚固。它还具有偶极子和输入端子之间的良好阻抗匹配、高回波损耗和出色的方向特性，尤其是在824至894MHz频带中。

在根据本发明的操作设备的上下文中使用的天线D在图9中示出。根据本发明，这被设计为具有至少一个结构元件的成角度的偶极子D，该结构元件在第三维度中扩展天线并且差分地耦合。特别地，根据图9，提供两个引脚条ST1、ST2，每个引脚条具有三个引脚ST1、ST2，它们垂直于成角度的偶极子D的导体迹线延伸。由于天线D作为成角度的偶极子的设计，方向图在已近似圆形的平面内。通过添加根据本发明的结构元件，在空间方向图中补偿“零”。

此外，天线D应当具有足够的可用带宽，特别是允许宽带适配。在现有技术中，“粗”天线导体用于此目的。根据本发明，这通过印刷电路板PCB的宽迹线和使用3引脚头而不是单个引脚来实现，以在第三维度中扩展“粗”导体。作为副作用，这实际上比单个引脚更容易制造。成角度的偶极子D的开口角度在60°和80°之间，优选地在大约60°，平行的宽条带迹线之间的间隙(在每种情况下在肘部的更宽的迹线中继续)大约是导体轨道宽度的一半。在本发明的上下文中，可以提供用于外部天线(特别是用于蓝牙)的附加连接，以及内部和外部天线之间的切换。

通常的蓝牙芯片14具有差分天线连接。数据表单/应用图指示将其转换成非平衡50Ω连接所需的滤波器和平衡-不平衡变换器电路。这允许轻松连接外部天线和测量设备。来自数据表单的设计可以直接使用。如果使用不对称天线，那么它可以直接连接到这个结构。

在不对称天线的情况下，诸如也在这里考虑的偶极子D，有两种变体：

1.使用另一个平衡-不平衡变换器用于天线D

标准的平衡-不平衡变换器设备或标准的平衡-不平衡变换器设计可以用于天线侧。对于芯片侧，可以使用来自数据表单的设计，并且存在不平衡的50Ω连接器，用于外部天线和测量设备的轻松连接。

2.滤波器/平衡-不平衡变换器1和平衡-不平衡变换器2的组合。

这个实施例具有较少数量的部件和较低的衰减的优点。缺点是需要用于组合的分开的设计，并且没有不平衡的50Ω连接可用，这使得需要更复杂的测量。

根据图7的根据本发明的完整设备的特定优点是用户易于安装，例如，不需要专业人员的安装(如在根据图1至图6的操作设备的第一实施例中那样)并且用户使用现有设备进行配置，例如经由智能电话经由BLE是可能的。通过使用具有至少一个结构元件(特别是3引脚头)的成角度的偶极子D形式的根据本发明的天线，操作设备可以从每个方向操作并且不会出现“死点”。

将参考三个应用示例进一步阐明根据本发明的完整设备的各种应用可能性。在第一应用示例中，起点是具有CEN A-PLC连接的电子电表(CEN A＝根据Cenelec标准DIN EN50065的A频带，发布给网络运营商用于网络操作(控制、抄表、...))以及根据Cenelec标准DIN EN 50065的桥接器CEN A-CEN BCD(CEN BCD＝B-或C-或D-频带，发布给用户，例如在家庭中、在工厂中，但也用于街道照明)用于由用户显示仪表读数。现在，浴室和地下室中用于水和气的无线电表将被集成到远程读数中。为此，用户在浴室和地下室中更换每个现有灯，并使用带有集成BLE-PLC网关的新灯(参见图7和图8)并进行安装。然后，计数器的数据自动转发到记帐点以进行计费。

在第二应用示例中，起点是通过电力线通信PLC经由中央控制单元或具有PLC功能的消费品的家庭自动化。现在，另一个开关元件将安装在没有线路可用的新位置。客户使用无线开关，并通过在自动化系统中用具有集成BLE-PLC网关(参见图7和图8)的新灯替换现有灯来进行集成。用户使用他的智能电话上的配置应用来经由BLE配置新开关的功能。

在第三应用示例中，起点是用于家庭自动化的现有PLC-BLE基础设施，例如在住宅建筑中。客户注意到无线电范围不足以进一步扩展其装备，以便通过电源连接在远程车库中安装装备。现在，在计划扩展的区域内，他用具有集成BLE-PLC网关的新灯(参见图7和图8)替换现有的灯，从而相应地扩展无线电范围。即使没有直接无线电连接，网关功能也可以经由PLC与以前的系统交换新无线电元件的数据。

图10a至图10d示出了根据本发明的操作设备中的时间电流-电压曲线，其中电流或电压幅度是示例。在图10a中，示出了标准电流脉冲8/20μs的时间轮廓，峰值为大约10kA。在具有20欧姆内部电阻的脉冲发生器中，这与在粗略保护G的输入处具有峰值20kV的1.5/50μs电压脉冲对应。此外，在图10b中示出了粗略保护G的相关联端子电压的时间轮廓，在图10c中示出了线路滤波器NF的输出电压的时间轮廓并且在图10d中示出了电流通过根据本发明的操作设备的钳位电路K的电流的时间轮廓。

在第一时间窗口中，当超过气体提取器1的点火电压时，脉冲的最大能量被短路。没有被粗略保护G短路的剩余脉冲(如上参考线路滤波器NF所述)被线路滤波器NF延迟和折叠。

在第二时间窗口中，来自包含在钳位电路K中的精细保护F的脉冲的小的能量贡献被吸收。

在第三时间窗口中，能量吸收器E1由精细保护F的响应激活。这意味着来自能量吸收器E1的剩余脉冲能量被短路。在电源电压的下一个过零点处，短路被自动取消。

本发明不限于所示出和描述的实施例，而是还包括在本发明的上下文中的所有相同的等同版本。

Claims (15)

1.一种操作设备，具有输入粗略保护(G)、具有分离的接口电路(SSI，SS2)的输出以及输出精细保护(F)，并且在粗略保护(G)和精细保护(F)之间布置有形成为滤波器的去耦以用于保护、控制、以及连接到灯的电源，其中将在操作设备的输入处发生的电源电压短路的粗略保护(G)连接到用于将照明装置连接到第一接口电路(SSI)的第一分支和用于将至少一个通信模块连接到第二接口电路(SS2)的第二分支两者，其中在具有粗略保护(G)的第一分支中，连接有线路滤波器(NF)，该线路滤波器(NF)延迟、减少和折叠由粗略保护(G)限制的过电压脉冲以用于后续电路部分并降低压摆率，其中对于线路滤波器(NF)，连接包括精细保护(F)和第一能量吸收器(E1)的钳位电路(K)，由此在脉冲的残余电压过高时，第一能量吸收器(E1)的精细保护(F)被激活并且过电压脉冲被短路，并且当达到电源电压的下一个过零点时，短路再次被去激活，其中第二能量吸收器(E2)连接到第一能量吸收器(E1)，该第二能量吸收器(E2)借助于温度相关的电阻器(NTC)接通、限制电流，并且其中为了保护操作设备的输出侧接口电路(SSI)免受来自光源的作用于操作设备上的过电压和过电流，第一接口电路(SSI)具有过电压和过电流保护并且在具有粗略保护(G)的第二分支中，连接有包括变压器和第一精细保护电路(F1)的中间保护(M)，其中变压器在过电压脉冲期间进入饱和，其中对于第一精细保护电路(F)，连接有用于与电源网络馈送的通信信号并行的分离的滤波器(FK)，并且第二精细保护电路(F2)连接到该滤波器(FK)，并且其中为了保护操作设备的第二接口电路(SS2)免受来自通信模块的作用于操作设备上的过电压和过电流，第二接口电路(SS2)具有过电压和过电流保护从而确保来自输入和输出的交错保护措施，确保整个操作设备和下游设备的保护。

2.根据权利要求1所述的操作设备，其中粗略保护(G)具有气体放电管(1)和与气体放电管(1)串联的两个变阻器(2)，并且为了热耦合，热熔丝(4)放置得非常靠近变阻器(2)，使得通过这种流动的增加的泄漏电流来检测变阻器(2)的寿命终点。

3.根据权利要求2所述的操作设备，其中操作设备包括布置在变阻器(2)之一和热熔丝(4)之间的监测电路(3)，该监测电路(3)检测粗略保护(G)与供电电压的分离并向操作设备的微处理器报告。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的操作设备，其中，为了操作设备的功能安全，在N导体连接和粗略保护(G)之间布置第二热熔丝(5)。

5.根据权利要求4所述的操作设备，其中在操作设备的壳体上布置有显示装置(6)，该显示装置(6)指示第二热熔丝(5)的响应。

6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的操作设备，其中为了在快速电压和电流增加之前保护钳位电路(K)中的部件，在钳位电路(K)的输入处安装电感，并且钳位电路(K)的精细保护(F)通过钳位二极管来实现并且第一能量吸收器(E1)借助于TRIAC来实现。

7.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的操作设备，其中对于侵入电流限制，在N导体中循环的第二能量吸收器(E2)具有温度相关的电阻器(NTC)并且在几个网络周期之后，电阻器(NTC)经由第一开关(S1)被自动短路，并且在能量吸收器(E2)在操作期间检测到过电压的事件下，电阻器(NTC)借助于第二开关(S2)自动切换回到地线并且，在电压脉冲衰减之后，电阻器(NTC)经由第一开关(S1)被自动短路。

8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的操作设备，其中过电压和过电流保护布置在操作设备的输出处，在接口电路(SS1，SS2)中每个最初从输出看时包括第二粗略保护然后与其相关联的滤波器滤波器延迟并减少由第二粗略保护限制的过电压脉冲以用于后续电路部分，并最终将精细保护连接到滤波器

9.根据权利要求1至8中的一项或多项所述的操作设备，其中，如果不需要操作设备的功能，那么通过禁用辅助电源并切换到ECO模式来关闭操作设备的微处理器(MP)，并且离开ECO模式是借助于微处理器(MP)时间控制或通过检测电源电压的关断和接通或通过连接到操作设备的通信模块。

10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的操作设备，其中为了控制、为了查询镇流器的状态消息、为了初始化照明装置(12)的参数以及为了更新操作设备的固件，操作设备具有至少电力线通信接口(PA)，并且操作设备作为网关在各个通信接口之间操作。

11.一种具有根据权利要求1所述的操作设备的照明装置，其中该照明装置包括具有发光二极管(12)的上发光部分和被配置为具有终端基座下发光部分的设备基座，连接基座被形成为螺纹环触件(E)和脚触件(FK)，并且其中电子器件被布置成既用于照明控制又用于电力线通信PLC和蓝牙低能量BLE通信，包括过电压和过电流保护。

12.一种具有天线的根据权利要求1所述的操作设备或根据权利要求11所述的照明装置，其中天线是具有至少一个结构元件(ST1，ST2)的成角度的偶极子(D)的形式，该结构元件将天线连接到扩展的第三维度。

13.根据权利要求12所述的操作设备或照明装置，其中结构元件被设计为引脚头(ST1，ST2)，其垂直于成角度的偶极子(D)的导体轨迹延伸。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的操作设备，其中线路滤波器(NF)被构造为具有低通行为的四阶LC滤波器并且与地电位(接地导体PE)绝缘。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的操作设备，其中，作为针对临时过电压的保护，线路滤波器(NF)具有位于相位导体(L)中的继电器(Re)。