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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Leuchte und
kann insbesondere für RGB-LEDs (R = rote LED/G = grüne
LED/B = blaue LED) zur Realisierung von RGB-LED-Leuchten, jedoch
auch bei weißen LEDs zur Realisierung von weißen
LED-Leuchten eingesetzt werden.
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Aus
der
EP 1 575 341 B1 ist
ein Dimmer mit einem Bedienelement bekannt, welches mindestens einen
Leistungsbaustein ansteuert, um derart die gewünschte Helligkeit
eines Leuchtmittels einzustellen, wobei
- – ein
Steuerhebel als Bedienelement vorgehen ist, welcher in unterschiedliche
Positionen gekippt und/oder gedreht und/oder gedrückt werden kann,
um derart Schaltkontakte einer Schalteinrichtung zu betätigen,
welche einen Kontroller ansteuern, um derart mit Hilfe eines pro
Farbkanal separaten Leistungsbausteines außer der gewünschten
Helligkeit zusätzlich die gewünschte Lichtfarbe
eines Leuchtmittels einzustellen,
- – der Steuerhebel bei Drehung einen an den Kontroller
angeschlossenen Inkrementalgeber beaufschlagt, um derart die Helligkeit
des Leuchtmittels einzustellen,
- – der Steuerhebel aus einer als Ruheposition dienenden
Mittelstellung heraus in sechs unterschiedliche Positionen „oben
links”, „oben Mitte”, „oben
rechts”, „unten links”, „unten
Mitte”, „unten rechts” kippbar ist, wodurch
die Intensität von drei verschiedenen Farbkanälen
an den Kontroller vorgebbar und durch die Leistungsbausteine einstellbar
ist und
- – der Kontroller ein Zeiterfassungsglied aufweist, das
die Zeitdauer der Beaufschlagung eines Schaltkontaktes infolge eines
Drückens des Steuerhebels erfasst, wodurch durch kurzzeitiges
Drücken des Steuerhebels ein Einschalten oder Ausschalten
des Dimmers erfolgt und ein Abspeichern einer vorgebbaren Mindesthelligkeit
erfolgt, sobald der Steuerhebel für eine vorgegebene längere
Zeitspanne in seiner Mittelstellung gedrückt gehalten wird.
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Vorteilhaft
können somit die Helligkeit und die Lichtfarbe eines modernen
Leuchtmittels, z. B. auf LED-Basis, in Abhängigkeit des
konkreten Einsatzes in gewünschter Weise und unabhängig
voneinander eingestellt werden. Es wird allerdings offen gelassen,
ob das Bedienelement und das Leuchtmittel innerhalb einer Einheit
angeordnet oder über Installationsleitungen miteinander
verbunden sind. Bei einer Trennung von Bedienteil und Leuchtmittel
sind mehrere (mindestens vier) Installationsleitungen erforderlich,
was einen relativ hohen Installationsaufwand erfordert. Des Weiteren
erzeugt die üblicherweise für LED-Helligkeitssteuerungen
verwendete Pulweitenmodulation PWM bei Verwendung von mehreren Metern
langen Installationsleitungen ein nicht zu vernachlässigendes
Funkstörsspektrum.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Verfahren
zur Ansteuerung einer Leuchte anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Ansteuerung einer Leuchte, deren mindestens ein
Leuchtmittel über ein eigenes Netzteil versorgt wird, welches
einen Leistungsbaustein mit mindestens einem ansteuerbaren Halbleiter-Bauelement
speist, dessen Ansteuerung über einen Steuerbaustein inklusive
Auswerteeinheit und Speicher erfolgt,
- – wobei
zur Einstellung der Helligkeit der Leuchte ein mit der Phase eines
Wechselspannungsnetzes verbundenes Ansteuergerät vorgesehen
ist, welches aus der Phase eine aufbereitete Phase erzeugt und der
Leuchte zuführt,
- – wobei das Ansteuergerät bei einer gewünschten Änderung
der Helligkeit die aufbereitete Phase zunächst mit einem
Synchronisationssignal versieht,
- – wobei das Ansteuergerät anschließend
eine Informations-Netzwelle der aufbereiteten Phase durch Beeinflussung
einer Vollwelle erzeugt, um derart das gewünschte Helligkeits-Informationssignal
in Form des zeitlichen Spannungsverlaufs der Informations-Netzwelle
zu übermitteln,
- – wobei der Steuerbaustein der angeschlossenen Leuchte
nach Empfang eines Synchronisationssignals eine Auswerteroutine
startet, um der Informations-Netzwelle der aufbereiteten Phase das übertragene
gewünschte Helligkeits-Informationssignal zu entnehmen,
- – wobei der Steuerbaustein das detektierte Helligkeits-Informationssignal
abspeichert und bis zum nächsten Auftreten eines Synchronisationssignals
für die Ansteuerung des Leuchtmittels verwendet und
- – wobei der Steuerbaustein den Leistungsbaustein in
Abhängigkeit des abgespeicherten Helligkeits-Informationssignals
ansteuert.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Vollwellen der Netzspannung quasi als Kommunikations-Zeitschlitze
für die Informationssignale verwendet werden. Der durch
zusätzliche Geräte oder durch zusätzlich zu
verlegende Installationsleitungen bedingte Installationsaufwand
ist sehr gering und im Vergleich zum bekannten Stand der Technik
sehr reduziert, insbesondere muss das Ansteuergerät nicht
zwingend mit dem Nulleiter verbunden sein. Dabei eignet sich das Verfahren
sowohl für Leuchten mit weißem Licht als auch
für Leuchten mit beliebiger Lichtfarbe, gebildet aus roten/grünen/blauen
Lichtfarben jeweils mit gewünschter Helligkeit.
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Die
Informationsübertragung vom Ansteuergerät zur
Leuchte erfolgt gleichstromfrei, d. h. es werden zu allen Zeiten
die Bedingungen an eine Wechselspannung eingehalten, insbesondere
werden die Installationsleitungen nicht mit pulsierenden Gleichströmen
beaufschlagt. Beispielsweise wären der Phase aufgrund eines
Ansteuerverfahrens zugeführte Gleichstromanteile sehr störend
für den ordnungsgemäßen Betrieb von in
der Installationsanlage eingesetzten FI-Schutzschaltern. Das Netzteil
der Leuchte wird kontinuierlich mit voller Netzspannung versorgt,
lediglich unterbrochen durch die sehr kurzen Zeitspannen, während
der Informations-Netzwellen erzeugt werden, um die Helligkeit und/oder
Lichtfarbe der Leuchte zu ändern. Dementsprechend ergibt
sich ein guter Wirkungsgrad. Die EMV-Belastung (elektromagnetische
Verträglichkeit) ist sehr gering. Die Bedienung mittels
Betätigung des Ansteuergeräts ist einfach und
eindeutig. Das Netzteil, der Steuerbaustein und der Leistungsbaustein
der Leuchte einerseits sowie das räumlich hiervon getrennte
Ansteuergerät andererseits können in Form von
Unterputz-Gerätesockeln (Unterputz-Einsätzen)
ausgebildet werden.
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Zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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So
kann das Ansteuergerät zur Erzeugung einer Informations-Netzwelle
den Phasenwinkel der Netzspannung während dieser Welle
beeinflussen. Der Steuerbaustein kann die während einer
bestimmten Informations-Netzwelle auftretende Stromflusszeit als
Maß für den Phasenwinkel dieser Welle ermitteln.
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Das
Ansteuergerät kann zur Erzeugung des Synchronisationssignals
eine komplette Vollwelle der Netzspannung sperren. Die drei auf
das Synchronisationssignal folgenden Vollwellen der Netzspannung
können als Informations-Netzwellen zur Übermittlung
getrennter Helligkeits-Informationssignale für die rote
respektive grüne respektive blaue Lichtfarbe dienen.
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Zur
Erhöhung der Redundanz können die Informations-Netzwellen
wiederholt übertragen werden. Zwischen dem Synchronisationssignal
und einer Informations-Netzwelle und/oder zwischen zwei Informations-Netzwellen
kann mindestens eine zusätzliche Vollwelle eingeschoben
werden, um derart ein Nachladen von Kondensatoren des Netzteils
zu bewirken.
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Die
Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
schematisches Schaltbild einer an ein Ansteuergerät angeschlossenen,
mehrere LEDs unterschiedlicher Farbe aufweisenden Leuchte,
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2 eine
Schaltung mit mehreren Leuchten,
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3 den
Phasenverlauf bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote LED
AUS/grüne LED 50% Ansteuerung/blaue LED AUS”,
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4 den
Phasenverlauf bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote LED
AUS/grüne LED 50% Ansteuerung/blaue LED 100% Ansteuerung”,
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5 den
Phasenverlauf bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote LED
AUS/grüne LED 100% Ansteuerung/blaue LED 100% Ansteuerung”,
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6 den
Phasenverlauf bei einem alternativen Ansteuerungs-Beispiel zu 3 mit „rote
LED AUS/grüne LED 50% Ansteuerung/blaue LED AUS”,
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7 ein
schematisches Schaltbild einer an ein Ansteuergerät angeschlossenen,
nur eine LED aufweisenden Leuchte,
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8 ein
schematisches Schaltbild einer Leuchte mit Einsatz potenzialfreier
Phasendetektion.
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In 1 ist
ein schematisches Schaltbild einer vorzugsweise über mindestens
eine Installationsleitung an ein Ansteuergerät angeschlossenen,
mehrere Leuchtmittel (vorzugsweise LEDs) unterschiedlicher Farbe
aufweisenden Leuchte dargestellt. Das Ansteuergerät 17 (Bediengerät,
Bedienelement) ist eingangsseitig an Phase L und Nulleiter N eines Wechselspannungsnetzes 15 (230
V Wechselspannung) angeschlossen. Die ausgangsseitig am Ansteuergerät 17 abgreifbare
Ausgangsspannung wird nachfolgend als aufbereitete Phase L' bezeichnet und
entspricht der Eingangsspannung der Leuchte 1. Die Leuchte 1 ist
des Weiteren am Nulleiter N angeschlossen.
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Die
in Form einer als RGB-LED-Leuchte (R = rot/G = grün/B =
blau) ausgebildete Leuchte 1 ist aus zwei Hauptkomponenten
respektive Funktionseinheiten, nämlich einem Unterputz-Einsatz 2 und
einem mehrere Leuchtmittel (vorzugsweise LEDs) 9, 10, 11 enthaltenden
LED-Modul 8 zusammengesetzt, wobei diese beiden Hauptkomponenten über
zueinander korrespondierende Steckkontakte lösbar miteinander verbunden
sind.
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Der
Unterputz-Einsatz 2 weist eingangsseitig ein mit der aufbereiteten
Phase L' und dem Nulleiter N beaufschlagtes Netzteil 3 (AC/DC-Konverter)
inklusive Ladekondensator auf, dessen positiver Ausgang (Gleichstrom
bzw. Gleichspannung) mit den Emitter-Anschlüssen eines
Transistors 5 zur Speisung eines roten Leuchtmittels, insbesondere
einer roten LED 9, eines Transistors 6 zur Speisung
eines grünen Leuchtmittels, insbesondere einer grünen
LED 10 und eines Transistors 7 zur Speisung eines
blauen Leuchtmittels, insbesondere einer blauen LED 11 verbunden
ist. Die Kollektor-Anschlüsse dieser drei Transistoren 5 bzw. 6 bzw. 7 sind
mit den Anoden-Anschlüssen der LEDs 9 bzw. 10 bzw. 11 verbunden. Die
Kathoden-Anschlüsse der drei LEDs 9, 10, 11 sind
an den negativen Ausgang (Gleichstrom bzw. Gleichspannung) des Netzteils 3 angeschlossen.
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Die
Leuchte 1 und hier speziell der Unterputz-Einsatz 2 besitzt
einen Steuerbaustein 4 inklusive Auswerteeinheit und Speicher,
welche an beide Ausgänge des Netzteils 3 angeschlossen
ist und eingangsseitig zusätzlich mit der aufbereiteten
Phase L' beaufschlagt wird. Ausgangsseitig ist der Steuerbaustein 4 mit
den Basis-Anschlüssen der Transistoren 5, 6, 7 verbunden.
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Selbstverständlich
können andere ansteuerbare Halbleiter-Bauelemente respektive
Halbleiter-Schalter an Stelle der beispielhaft gezeigten Transistoren
eingesetzt werden.
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Für
die Bedienung des Ansteuergeräts
17 unter Verwendung
eines Steuerhebels können die in der eingangs erwähnten
EP 1 575 341 B1 erläuterten Möglichkeiten
mit Kippen/Drehen/Drücken des Steuerhebels eingesetzt werden,
z. B.
- – Steuerhebel wird gedreht,
um die Helligkeit zu verändern,
- – Steuerhebel wird in unterschiedliche Positionen gekippt,
um die Intensität unterschiedlicher Farbkanäle
einzustellen,
- – Steuerhebel wird kurz gedrückt oder während einer
längeren Zeitspanne in einer bestimmten Stellung gehalten,
um derart ein Einschalten/Ausschalten/Abspeichern gewünschter
Werte zu verifizieren.
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In 2 ist
eine Schaltung mit mehreren Leuchten dargestellt. Es sind zwei als RGB-LED-Leuchten
ausgebildete Leuchten 1, 13 zu erkennen, welche über
eine Installationsleitung mit der aufbereiteten Phase L' des Ansteuergeräts 17 sowie
mit dem Nulleiter N verbunden sind. Selbstverständlich
können weitere Leuchten vorgesehen sein. Eine Parallelschaltung
mehrerer Leuchten ist bis zum Erreichen der maximalen Belastungsfähigkeit
des Ansteuergerätes 17, Gesamtleistung z. B. 400
W, möglich. Das Ansteuergerät 17 ist
wiederum an Phase L und optional auch am Nulleiter N des Wechselspannungsnetzes 15 angeschlossen.
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Wesentlich
ist, dass jede Leuchte 1, 13 ein eigenes Netzteil 3 besitzt,
dessen Leistung zur Versorgung von mindestens drei Leuchtmitteln
(LEDs) 9, 10, 11, Leistung je LED z.
B. je 1 W, ausreicht. Diese drei Leuchtmittel (LEDs) 9 bzw. 10 bzw. 11 werden über
die Transistoren 5 bzw. 6 bzw. 7 mit
einer Pulsweitenmodulation mit konstantem Strom betrieben. Über
die Pulsweitenmodulation kann den Leuchtmitteln (LEDs) 9, 10, 11 variable
Leistungen zugeführt werden. So ist eine Änderung
der Helligkeit bei konstanter Lichtfarbe möglich.
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Dabei
erfolgt die Einstellung der gewünschten Helligkeit und/oder
der gewünschten Lichtfarbe der Leuchte 1, 13 durch
das Ansteuergerät 17 mittels Beeinflussung von
zeitlicher Phasensteuerung, so dass das Ansteuergerät 17 auch
als „spezieller Dimmer” bezeichnet werden kann.
Das Ansteuergerät 17 beeinflusst nun bei einer
durch den Bediener gewünschten Änderung von Helligkeit
und/oder Lichtfarbe die Netzspannung U auf seiner Ausgangsleitung – mit
L' bezeichnet – kurzzeitig derart, dass der angeschlossenen
Leuchte 1, 13 die Information für ihre
gewünschte Helligkeit aus dem zeitlichen, vom Ansteuergerät 17 erzwungenen
Spannungsverlauf in Form der aufbereiteten Phase L' übermittelt
wird.
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Bevor
auf die Erzeugung und Auswertung des Spannungsverlaufs näher
eingegangen wird, soll zunächst die grundlegende Idee der
vorgeschlagenen Informationsübertragung beschrieben werden. Ein
allgemein bekannter Dimmer stellt an seinem Ausgang üblicherweise
eine Phasenan- oder Phasenabschnittspannung für die angeschlossenen
Verbraucher zur Verfügung. Je nach Phasenwinkel stellt sich
eine mehr oder weniger große Helligkeit an der angeschlossenen
Leuchte ein. Der vorgeschlagene „spezielle Dimmer”,
d. h. das Ansteuergerät 17, lässt die
speisende Sinusspannung im Unterschied hierzu zum größten
Teil der Zeit völlig unbeeinflusst passieren. Nur zur Änderung
von Helligkeit und/oder Lichtfarbe der Leuchte, d. h. bei Betätigung
des Ansteuergerätes 17 durch den Bediener, beeinflusst
das Ansteuergerät 17 während einer kurzen
definierten Zeitspanne die Spannung auf seiner Ausgangsseite, wodurch
die aufbereitete Phase L' erzeugt wird. Die angeschlossenen Leuchten 1, 13 können
diese Beeinflussung mittels ihrer Steuerbausteine 4 detektieren und über
die entsprechend angesteuerten Leistungsbausteine in die entsprechende
gewünschte Helligkeit und/oder Lichtfarbe umsetzen.
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Zur
Synchronisation („Achtung, ab jetzt wird nicht nur Energie,
sondern zusätzlich auch Information übertragen”)
sperrt das Ansteuergerät 17 eine komplette Vollwelle
der Netzspannung U – siehe das Synchronisationssignal Tsync in den nachfolgenden 3–6.
Die Ladekondensatoren der Netzteile 3 in den angeschlossenen
Leuchten 1, 13 sind derart dimensioniert, dass
sie diese Spannungsschwankung zeitlich überbrücken
können, ohne dass dabei der Anwender eine Störung
bemerken würde. Der Steuerbaustein 4 jedoch erkennt
dieses Synchronisationssignal Tsync und
startet eine Auswerteroutine, welche die drei folgenden Vollwellen
der Netzspannung U, nachfolgend mit Informations-Netzwellen bezeichnet,
auswertet.
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Das
Ansteuergerät 17 stellt nun in diesen Informations-Netzwellen über
eine kurzzeitige Beeinflussung des Phasenwinkels die Information
für die Helligkeit der drei Lichtfarben zur Verfügung,
und zwar z. B. derart, dass
- • der
Phasenwinkel der ersten Informations-Netzwelle nach dem Synchronisationssignal
Tsync die gewünschte Helligkeit
der roten Lichtfarbe respektive des roten Leuchtmittels (LED) 9 angibt,
- • der Phasenwinkel der zweiten Informations-Netzwelle
nach dem Synchronisationssignal Tsync die
gewünschte Helligkeit der grünen Lichtfarbe respektive
des grünen Leuchtmittels (LED) 10 angibt,
- • der Phasenwinkel der dritten Informations-Netzwelle
nach dem Synchronisationssignal Tsync die gewünschte
Helligkeit der blauen Lichtfarbe respektive des blauen Leuchtmittels
(LED) 11 angibt.
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Die
Auswertung des vom Steuerbaustein 4 detektierten Phasenwinkels
kann z. B. durch Auswertung der während der Informations-Netzwelle
auftretenden Stromflusszeit erfolgen, wozu z. B. definiert wird,
- • dass 1 ms Stromflusszeit dem Zustand
AUS respektive 0% Ansteuerung des relevanten Transistors entspricht,
- • dass 10 ms Stromflusszeit dem Zustand EIN respektive
100% Ansteuerung des relevanten Transistors entspricht,
- • dass bei Stromflusszeiten zwischen 1 ms und 10 ms
der entsprechende lineare Zwischenwert für die Ansteuerung
gewählt wird, d. h. 5 ms würden danach als 50%
Ansteuerung zu interpretieren sein.
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Selbstverständlich
sind in diesem Zusammenhang alternativ auch andere Festlegungen
realisierbar. Wichtig ist, dass die über den Phasenwinkel respektive
die Stromflusszeit detektierte gewünschten Helligkeit jeweils
für die einzelnen Leuchtmittel (LEDs) im Steuerbaustein
abgespeichert und solange für die Ansteuerung der einzelnen
Leuchtmittel (LEDs) herangezogen wird, bis eine erneute Bedienung
des Ansteuergeräts 17 erfolgt und damit erneut Informations-Netzwellen
erzeugt werden. Zur Erhöhung der Redundanz ist auch eine
Wiederholung der Informationsübertragung möglich,
indem die Informations-Netzwellen einfach oder mehrfach wiederholt werden.
Danach wird die Spannung wieder unbeeinflusst bis zur nächsten
gewünschten Änderung von Helligkeit und/oder Lichtfarbe
der Leuchte vom Ansteuergerät vorgegeben.
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Zum
Ausschalten der Leuchte sperrt das Ansteuergerät 17 seine
Ausgangsspannung L' komplett, was den Vorteil hat, dass bei ausgeschalteter
Leuchte keinerlei Stand-by-Verluste in der Leuchte entstehen.
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Beim
Einschalten der Leuchte durch entsprechende Betätigung
des Ansteuergerätes 17 (Einschaltung der Versorgungsspannung
L', N) werden zweckmäßig die beim letzten Ausschalten
eingestellten Werte für die Helligkeit und die Lichtfarbe
der Leuchte vom Steuerbaustein übernommen und mittels des
Leistungsbausteins eingestellt.
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In 3 sind
zur weiteren Erläuterung im oberen Abschnitt der nicht
aufbereitete und im unteren Abschnitt der vom Ansteuergerät 17 aufbereitete Phasenverlauf
bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote LED AUS/grüne
LED 50% Ansteuerung/blaue LED AUS” dargestellt, wobei für
alle Figuren gilt:
- U(L)
- = Netzspannung basierend
auf der Phase L
- U(L')
- = Netzspannung basierend
auf der aufbereiteten Phase L'
- t
- = Zeit
- TR
- = Kommunikations-Zeitschlitz
für die rote Lichtfarbe respektive rote LED
- TG
- = Kommunikations-Zeitschlitz
für die grüne Lichtfarbe respektive grüne
LED
- TB
- = Kommunikations-Zeitschlitz
für die blaue Lichtfarbe respektive blaue LED
- R
- = Helligkeits-Informationssignal
für die rote Lichtfarbe respektive rote LED
- G
- = Helligkeits-Informationssignal
für die grüne Lichtfarbe respektive grüne
LED
- B
- = Helligkeits-Informationssignal
für die blaue Lichtfarbe respektive blaue LED
- Tsync
- = Synchronisationssignal
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In 4 ist
der Phasenverlauf bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote
LED AUS/grüne LED 50% Ansteuerung/blaue LED 100% Ansteuerung” dargestellt.
Es gelten die unter 3 erläuterten Festlegungen
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In 5 ist
der Phasenverlauf bei einem Ansteuerungs-Beispiel „rote
LED AUS/grüne LED 100% Ansteuerung/blaue LED 100% Ansteuerung” dargestellt.
Es gelten wiederum die unter 3 erläuterten Festlegungen.
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Um
ein zu starkes Absinken der Spannung der Ladekondensatoren der Netzteile 3 während
der einzelnen Kommunikations-Zeitschlitze TR,
TG, TB zu verhindern,
kann bei einer hierzu alternativen Ansteuerung seitens des Ansteuergerätes 17 zwischen dem
Synchronisationssignal Tsync und der ersten
Informations-Netzwelle und/oder jeweils zwischen zwei Informations-Netzwellen
jeweils eine zusätzliche Vollwelle W eingeschoben werden,
was durch die Auswerteeinheit des Steuerbausteins 4 jeweils
zu berücksichtigen ist. Diese Maßnahme ist bei
höheren LED-Leistungen oder bei Einsatz relativ kleiner
Ladekondensatoren der Netzteile empfehlenswert.
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In 6 ist
der Phasenverlauf bei einem derartigen alternativen Ansteuerungs-Beispiel
zu 3 mit „rote LED AUS/grüne LED
50% Ansteuerung/blaue LED AUS” dargestellt. Es gelten wiederum
die unter 3 erläuterten Festlegungen,
wobei je eine zusätzliche Vollwelle W zwischen dem Synchronisationssignal
Tsync und dem Kommunikations-Zeitschlitz
TR, zwischen den beiden Kommunikations-Zeitschlitzen
TR und TG und zwischen
den beiden Kommunikations-Zeitschlitzen TG und
TB zu erkennen sind. Diese eingeschobenen
Vollwellen W dienen vorteilhaft zum Nachladen der Ladekondensatoren
der Netzteile.
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Vorstehend
wird stets vorausgesetzt, dass die Leuchte 1, 13 mehrere
LEDs unterschiedlicher Farbe aufweist. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf diesen speziellen Anwendungsfall beschränkt,
sondern kann auch bei einfarbigen Leuchten eingesetzt werden, welche
ein Leuchtmittel oder mehrere Leuchtmittel (eine LED oder mehrere
LEDs) einer Farbe, insbesondere der Farbe weiß aufweisen.
In 7 ist für diesen Anwendungsfall ein schematisches Schaltbild
einer an ein Ansteuergerät 17 angeschlossenen,
nur eine (weiße) LED 25 aufweisenden Leuchte 19 dargestellt,
bestehend aus den beiden Hauptkomponenten
- • Unterputz-Einsatz 20 mit
einem Netzteil 21 (AC/DC-Konverter) inklusive Ladekondensator, Steuerbaustein 22 inklusive
Auswerteinheit und Speicher und Transistor 23 (Halbleiterschalter) sowie
- • LED-Modul 24 mit der LED 25,
wobei
diese beiden Hauptkomponenten über zueinander korrespondierende
Steckkontakte lösbar miteinander verbunden sind. Die Installation,
d. h. die elektrische Verbindung zwischen Ansteuergerät 17 und
Leuchte 19 ist unverändert zu der vorstehend erläuterten
Konfiguration.
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Der
mit der Basis des Transistors 23 verbundene Steuerbaustein 22 empfängt
wiederum die aufbereitete Phase L'. Dabei kann das unter den 1–6 eingesetzte
Ansteuergerät 17 auch für diese Ausführungsform
verwendet werden, was den Vorteil hat, dass mit einem Ansteuergerät 17 sowohl einfarbige
Leuchten als auch als (mehrfarbige) RGB-LED-Leuchten ausgebildete
Leuchten angesteuert werden können.
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Falls
bei einer Leuchte mehr als ein Leuchtmittel (LED) 25 (jeweils
von gleicher Farbe) vorgesehen ist, werden diese Leuchtmittel vorzugsweise
in Reihe geschaltet, so dass das Netzteil 21 nur einen Transistor-Ausgang
benötigt. Der Steuerbaustein 22 beachtet nur die
erste Informations-Netzwelle nach dem Auftreten des Synchronisationssignal
Tsync, d. h. den Kommunikations-Zeitschlitz
TR, während die Informationen der
folgenden Informations-Netzwellen ignoriert werden. Der Phasenwinkel
der ersten Informations-Netzwelle nach dem Synchronisationssignal Tsync gibt demnach das gewünschte
Helligkeits-Informationssignal des Leuchtmittels (LED) 25 an.
Dementsprechend erfolgt die Ansteuerung des Transistors 23 über
die Pulsweitenmodulation, wie auch vorstehend erläutert.
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In 8 ist
ein schematisches Schaltbild einer Leuchte mit Einsatz potenzialfreier
Phasendetektion dargestellt, welche bei allen Ausführungsformen gemäß den 1, 2, 7 Einsatz
finden kann. Als zusätzliches Bauelement ist ein Optokoppler 27 mit
in Serie liegendem Vorwiderstand 26 primärseitig zwischen
der aufbereiteten Phase L' und den Nullleiter geschaltet. Sekundärseitig
ist der Optokoppler 27 zwischen den negativen Ausgang des
Netzteils 3 oder 21 und den für die Phasendetektion
bestimmten Eingang des Steuerbausteins 4 oder 22 geschaltet.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist das Ansteuergerät 17 am
Nulleiter N angeschlossen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Die Versorgung der Leuchte 1 kann auch über die
Schaltung im Unterputz-Einsatz 2 erfolgen. Dies ist sehr
vorteilhaft beim Umrüsten einer vorhandenen Beleuchtung,
da in einfacher Weise ein üblicher Lichtschalter gegen
das Ansteuergerät 17 ausgetauscht werden kann.
In der UP-Gerätedose eines üblichen Lichtschalters
ist in den meisten Fällen kein Nulleiter N vorhanden.
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Wie
die vorstehenden Erläuterungen zeigen, ist die einstellbare
Leistung vom Ansteuergerät abhängig und nicht
von der Leuchte.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchte
(RGB-LED-Leuchte)
- 2
- Unterputz-Einsatz
- 3
- Netzteil
(AC/DC-Konverter) inklusive Ladekondensator
- 4
- Steuerbaustein
inklusive Auswerteeinheit und Speicher
- 5
- Transistor
(Halbleiterschalter) für das rote Leuchtmittel (LED)
- 6
- Transistor
(Halbleiterschalter) für das grüne Leuchtmittel
(LED)
- 7
- Transistor
(Halbleiterschalter) für das blaue Leuchtmittel (LED)
- 8
- LED-Modul
(über Steckkontakte aufsteckbar)
- 9
- rotes
Leuchtmittel (LED)
- 10
- grünes
Leuchtmittel (LED)
- 11
- blaues
Leuchtmittel (LED)
- 12
-
- 13
- Leuchte
(RGB-LED)
- 14
-
- 15
- Wechselspannungsnetz
- 16
-
- 17
- Ansteuergerät
- 18
-
- 19
- Leuchte
- 20
- Unterputz-Einsatz
- 21
- Netzteil
(AC/DC-Konverter) inklusive Ladekondensator
- 22
- Steuerbaustein
inklusive Auswerteeinheit und Speicher
- 23
- Transistor
(Halbleiterschalter) für das weiße Leuchtmittel
(LED)
- 24
- LED-Modul
(über Steckkontakte aufsteckbar)
- 25
- weißes
Leuchtmittel (LED)
- 26
- Vorwiderstand
- 27
- Optokoppler
- L
- Phase
- L'
- aufbereitete
Phase = Ausgangsspannung des Ansteuergerätes = Eingangsspannung der
Leuchte
- N
- Nullleiter
- TR
- Kommunikations-Zeitschlitz
für das Informationssignal für die rote Lichtfarbe
respektive das rote Leuchtmittel (LED)
- R
- Helligkeits-Informationssignal
für die rote Lichtfarbe respektive das rote Leuchtmittel (LED)
- TG
- Kommunikations-Zeitschlitz
für das Informationssignal für die grüne
Lichtfarbe respektive das grüne Leuchtmittel (LED)
- G
- Helligkeits-Informationssignal
für die grüne Lichtfarbe respektive das grüne
Leuchtmittel (LED)
- TB
- Kommunikations-Zeitschlitz
für das Informationssignal für die blaue Lichtfarbe
respektive das blaue Leuchtmittel (LED)
- B
- Helligkeits-Informationssignal
für die blaue Lichtfarbe respektive das blaue Leuchtmittel (LED)
- Tsync
- Synchronisationssignal
- t
- Zeit
- U
- Netzspannung
- W
- zusätzliche
Vollwelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1575341
B1 [0002, 0026]