DE102006059389A1

DE102006059389A1 - Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät

Info

Publication number: DE102006059389A1
Application number: DE200610059389
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Rossmanith; Maximilian Schmidl
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-19
Also published as: TW200845818A; WO2008071544A1

Abstract

Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein elektronisches Vorschaltgerät, wobei die Schnittstelle einen Eingang für ein 230V Signal bereitstellt und bei Anliegen besagten Signals ein Ausgangssignal bereitstellt, so dass ein mit dem Ausgangssignal gekoppeltes elektronisches Vorschaltgerät dimmbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenschaltung für ein Elektronisches Vorschaltgerät. Die Erfindung betrifft ebenso ein Elektronisches Vorschaltgerät mit solch einer Schnittstellenschaltung und ein Verfahren zur Steuerung eines Elektronischen Vorschaltgeräts.
Stand der Technik
Für Elektronische Vorschaltgeräte gibt es heutzutage verschiedene Schnittstellenbeschreibungen zur Dimmsteuerung. Hier wären z.B. analoge Verfahren wie die 1-10V Schnittstelle zu nennen, bei der die Dimmstufe aufgrund der eingestellten Eingangsspannung an der Schnittstelle eingestellt wird. Für komplexere Aufgaben, die nicht nur die Dimmsteuerung umfassen gibt es z.B. die DALI-Schnittstelle (DALI steht für Digital Adressable Lighting Interface), die eine digitale Schnittstelle ist, oder den LON Feldbus (LON steht für Local Operating Network), der ebenfalls digital ist.
Gasentladungslampen für die Straßenbeleuchtung werden zum Großteil noch mit konventionellen Vorschaltgeräten, sog. Drosseln betrieben. In jüngerer Zeit hat sich bei neueren Installationen der Energiespargedanke durchgesetzt, daher wird zu später Nachtstunde die Lichtleistung der Entladungslampen auf 50% reduziert. Bei den hier eingesetzten konventionellen Vorschaltgeräten wird diese sogenannte Halbnachtschaltung mittels einer Steuerleitung aktiviert, welche mittels Relais eine Mittelanzapfung der Drossel aktiviert. Das Steuersignal entspricht einem 230v/50Hz Signal. Die bekannten Schnittstellen für Elektronische Vorschaltgeräte können nicht mit einem 230V-Signal angesteuert werden. Um nun auch in der Straßenbeleuchtung die bekannten Vorteile von Elektronischen Vorschaltgeräten nutzen zu können und gleichzeitig die vorhandene Infrastruktur der 230V-Steuerleitungen für die Halbnachtschaltung verwenden zu können wird eine entsprechende Schnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät benötigt.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät bereitzustellen, die mit der vorhandenen Infrastruktur der Straßenbeleuchtungsanlagen kompatibel ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Elektronisches Vorschaltgerät mit einer solchen Schnittstelle anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1: Das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schnittstellenschaltung
2: Eine erfindungsgemäße Schnittstellenschaltung.
3: Einige relevante Signale, die bei einer nicht eingeschalteten Steuerleitung auftreten.
4: Einige relevante Signale, die bei einer eingeschalteten Steuerleitung auftreten
1 zeigt eine erfindungsgemäße Schnittstellenschaltung, die aus einem Primärkreis (1) und einem Sekundärkreis (2) besteht. Der Primärkreis formt aus der 230V Eingangsspannung (U_E) eine geeignete Niederspannung, die an den Eingang eines Koppelelements (3) angelegt wird. Der Ausgang des Koppelelements ist mit dem Sekundärkreis (2) verbunden. Der nun folgende Sekundärkreis wandelt das Ausgangssignal des Koppelelementes in ein Signal U_DIM für die Dimmsteuerung des Elektronischen Vorschaltgerätes um.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstellenschaltung. In die Phasenleitung (1) der Eingangsklemme ist eine Sicherung F1 eingefügt. Um die nachfolgenden Schaltungsteile zu schützen ist zwischen die Eingangsklemmen L und N nach der Sicherung ein sogenanntes Surge Protection Device (SPD) eingefügt, dass Spannungsspitzen abmildert. Dies kann im einfachsten Fall ein geeigneter Varistor sein. Parallel zu dem SPD ist die Reihenschaltung eines Widerstandes R1 und einer Diode D1, wobei die Kathode der Diode mit dem Widerstand verbunden ist. Der Widerstand ist so gewählt, dass der maximale Eingangsstrom des Koppelelementes nicht überschritten wird. Parallel zur Diode ist der Eingang des Koppelelementes geschaltet, wobei das Koppelelement bevorzugt aus einem Optokoppler (U1) besteht. Der Eingang des Optokopplers ist so angeschlossen, dass seine interne Leuchtdiode antiparallel zur Diode D1 geschaltet ist. Die Diode D1 wird benötigt, um den Eingang des Optokopplers U1 nicht mit dem Scheitelwert der Eingangsspannung U_E zu belasten. Der Optokoppler stellt die galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis sicher.
Der Ausgang des Optokopplers besteht aus dem Kollektor und dem Emitter eines Phototransistors, wobei der Kollektor an eine interne Spannungsversorgung V_cc, und der Emitter an einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R₂ und R₄ angeschlossen ist. Das andere Ende des Spannungsteilers ist an Masse angeschlossen. Mit dem Spannungsteiler wird die Schwelle, die die Eingangsspannung überschreiten muss, um als Steuersignal erkannt zu werden, eingestellt. Auch wird der Dunkelstrom des Optokopplers über R2 und R4 abgeleitet, so dass kein Fehlsignal entstehen kann. An den Verbindungspunkt zwischen R2 und R4 ist die Anode einer Diode D₂ angeschlossen. Die Kathode dieser Diode ist mit einem Widerstand R6, einem Widerstand R3 sowie einem Kondensator C1 verbunden. Der Kondensator C1 und der Widerstand R6 sind parallelgeschaltet, und liegen mit ihrem anderen Anschluss auf Masse. Der Widerstand R3 ist mit seinem anderen Ende mit der Basis eines Transistors Q1 verbunden. Die Diode D2 und der Kondensator C1 bilden einen Spitzenwertgleichrichter. Dieser sorgt dafür, dass der Transistor während der fehlenden Halbperioden der Eingangsspannung eingeschaltet bleibt. Der Widerstand R6 entlädt den Kondensator C1 und verhindert so ein unbeabsichtigtes Aufsteuern bei ausgeschaltetem Q1. Der Emitter des Transistors Q1 liegt auf Masse, der Kollektor ist mit der Anode einer Zenerdiode D3 Verbunden. Die Kathode der Diode ist mit einem Widerstand R5 verbunden, dessen anderes Ende wiederum mit der internen Versorgungsspannung verbunden ist. Ein Kondensator C2 liegt zwischen Masse und dem Verbindungspunkt der Diode D3 mit dem Widerstands R5.
3 zeigt einige relevante Signale, die entstehen, wenn am Steuereingang ein Sinussignal (U_in) mit 230V Nennspannung anliegt. Die Spannung wird durch den Optokoppler halbwellengleichgerichtet und liegt nun heruntergeteilt am Widerstand R4 an (U_R4). Diese Spannung lädt über die Diode D2 den Kondensator C1 auf, dessen Spannungsverlauf mit U_c1 bezeichnet ist. Wie man sieht wird der Kondensator mit den Halbwellen periodisch aufgeladen und zwischen diesen Halbwellen durch den Widerstand und den durchgeschalteten Transistor wieder entladen. Die Spannung ist aber zu jedem Zeitpunkt so hoch, dass der Transistor sicher eingeschaltet bleibt. Der eingeschaltete Transistor lässt nun einen Strom durch die Serienschaltung von R5 und D3 fließen, wodurch am Ausgang U_Out die Zenerspannung, in 3 etwa 1,8V, anliegt.
4 zeit dieselben Signale, die entstehen wenn am Eingang eine Spannung (U_in) eingegeben wird, die unterhalb der Schwellenspannung liegt. Die Spannung U(R4) am Spannungsteiler ist wesentlich kleiner und liegt in der Größenordnung der Flussspannung der Diode D2. Somit ist die Spannung U_C1 am Kondensator nahe null. Dadurch schaltet der Transistor Q1 nicht auf, und der Ausgang wird auf das Potential der internen Spannungsversorgung V_cc gezogen. Somit ist die Ausgangsspannung in etwa 5V.
Diese Ausgangsspannungen können nun direkt im Elektronischen Vorschaltgerät als Dimmsignal verwendet werden.
Selbstverständlich können durch geeignete Maßnahmen auch beliebige andere Spannungen zwischen Masse und V_cc eingestellt werden.

Claims

Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle einen Eingang für ein 230V Signal bereitstellt und bei Anliegen besagten Signals ein Ausgangssignal bereitstellt, so das ein mit dem Ausgangssignal gekoppeltes elektronisches Vorschaltgerät dimmbar ist.
Halbnachtschaltungsschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Schnittstelle aus einem Primärkreis (1) und einem Sekundärkreis (2) besteht, die über ein Koppelelement (3) zusammengeschaltet sind.
Halbnachtschaltungsschnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis die Serienschaltung eines Widerstandes (R1) und einer Diode (D1) enthält, die über eine Sicherung an die Schnittstellenklemmen angeschlossen ist.
Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement ein Optokoppler (U1) ist.
Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis eine Schwellenschaltung (R2, R4) und einen Spitzenwertgleichrichter (D2, C1) enthält.
Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis ein Schaltelement enthält, dass zwischen zwei Ausgangssignalen umschaltet.
Elektronisches Vorschaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Halbnachtschaltungsschnittstelle enthält.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät die Lampe auf eine Leistung dimmt, die unterhalb der Nominalleistung der Lampe liegt, wenn am Elektronischen Vorschaltgerät ein Halbnachtschaltungssignal anliegt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät die Lampe auf ihre Nominalleistung regelt, wenn am Elektronischen Vorschaltgerät ein Halbnachtschaltungssignal anliegt.
Verfahren zur Dimmsteuerung einer Lampe, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Umformen des 230V Halbnachtschaltungssignals in ein Niederspannungssignal – Galvanisches Entkoppeln des Halbnachtschaltungssignals – Bereitstellen einer Schaltschwelle für das Halbnachtschaltungssignal – Auswerten des umgeformten Signals und bereitstellen eines Dimmsteuersignals.