DE102019131275A1 - Phase dimmer and method of operating the same - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Phasendimmer 1 mit einer einen Eingang 7 und einen Ausgang 8 aufweisenden Dimmeinrichtung 6, einem zweipoligen Spannungsversorgungsanschluss 3, an dem eine zumindest zweipolige Spannungsversorgung 2 anschließbar ist, und einem Verbraucheranschluss 4, an dem ein zu dimmender Verbraucher 5 anschließbar ist, wobei der Eingang 7 der Dimmeinrichtung 6 an einen ersten Pol 3a des Spannungsversorgungsanschlusses 3 und der Ausgang 8 der Dimmeinrichtung 6 an dem Verbraucheranschluss 4 angeschlossen ist, wobei die Dimmeinrichtung 6 zum Betreiben eines an den Verbraucheranschluss 4 anschließbaren Verbrauchers 5 in einem Ein-Zustand ist und wobei zum Nicht-Betreiben eines an den Verbraucheranschluss 4 anschließbaren Verbrauchers 5 in einem Aus-Zustand ist. Besonderes Kennzeichen ist, dass der Phasendimmer 1 über ein an dem Ausgang 8 der Dimmeinrichtung 6 und dem zweiten Pol 3b des Spannungsversorgungsanschlusses 3 angeschlossenes Schaltelement 10, welches Schaltelement 10 in seinem Leitend-Zustand den Ausgang 8 der Dimmeinrichtung 6 und den zweiten Pol 3b des Spannungsversorgungsanschlusses 3 verbindet, und über eine Überwachungseinrichtung 15 zum Überwachen der Dimmeinrichtung 6 verfügt, welche Überwachungseinrichtung 15 dazu eingerichtet ist, das Schaltelement 10 in seinen Leitend-Zustand zu schalten, wenn die Dimmeinrichtung 6 in ihrem Aus-Zustand ist, und in ihrem Nicht-Leitend-Zustand zu schalten, wenn die Dimmeinrichtung 6 in ihrem Ein-Zustand ist.Des Weiteren ist ein Verfahren zum Betreiben eines an einer zumindest zweipoligen Spannungsversorgung und an einen Verbraucher angeschlossenen Phasendimmers offenbart.Disclosed is a phase dimmer 1 with a dimming device 6 having an input 7 and an output 8, a two-pole voltage supply connection 3 to which an at least two-pole voltage supply 2 can be connected, and a consumer connection 4 to which a consumer 5 to be dimmed can be connected, the Input 7 of the dimming device 6 is connected to a first pole 3a of the voltage supply connection 3 and the output 8 of the dimming device 6 is connected to the consumer connection 4, the dimming device 6 being in an on state for operating a consumer 5 that can be connected to the consumer connection 4 Not operating a consumer 5 that can be connected to the consumer connection 4 is in an off state. A special feature is that the phase dimmer 1 has a switching element 10 connected to the output 8 of the dimming device 6 and the second pole 3b of the voltage supply connection 3, which switching element 10, in its conductive state, the output 8 of the dimming device 6 and the second pole 3b of the voltage supply connection 3 connects, and has a monitoring device 15 for monitoring the dimming device 6, which monitoring device 15 is set up to switch the switching element 10 into its conducting state when the dimming device 6 is in its off state and in its non-conducting state -State to switch when the dimming device 6 is in its on-state. Furthermore, a method for operating a phase dimmer connected to an at least two-pole voltage supply and to a consumer is disclosed.
Description
Die Erfindung betrifft einen Phasendimmer mit einer einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Dimmeinrichtung, einem zweipoligen Spannungsversorgungsanschluss, an dem eine zumindest zweipolige Spannungsversorgung anschließbar ist, und einem Verbraucheranschluss, an dem ein zu dimmender Verbraucher anschließbar ist, wobei der Eingang der Dimmeinrichtung an einen ersten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses und der Ausgang der Dimmeinrichtung an dem Verbraucheranschluss angeschlossen ist, wobei die Dimmeinrichtung zum Betreiben eines an den Verbraucheranschluss anschließbaren Verbrauchers in einem Ein-Zustand ist und wobei zum Nicht-Betreiben eines an den Verbraucheranschluss anschließbaren Verbrauchers in einem Aus-Zustand ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines an einer zumindest zweipoligen Spannungsversorgung und an einen Verbraucher angeschlossenen Phasendimmer.The invention relates to a phase dimmer with a dimming device having an input and an output, a two-pole voltage supply connection to which an at least two-pole voltage supply can be connected, and a consumer connection to which a consumer to be dimmed can be connected, the input of the dimming device being connected to a first pole of the voltage supply connection and the output of the dimming device is connected to the consumer connection, the dimming device being in an on state for operating a consumer that can be connected to the consumer connection and being in an off state for non-operating a consumer that can be connected to the consumer connection. The invention also relates to a method for operating a phase dimmer connected to an at least two-pole voltage supply and to a consumer.
Phasendimmer werden zum Dimmen von an einer Wechselspannung angeschlossenen Verbrauchern, beispielsweise Leuchten verwendet. Zum Dimmen wird innerhalb eines Phasenzyklus - typischerweise eine Halbwelle - die Spannungsversorgung des Verbrauchers zeitweise unterbrochen. Durch das zyklische Unterbrechen der Spannung in jedem Phasenzyklus sind die Unterbrechungen jeweils nur sehr kurz. Durch die Trägheit des Verbrauchers einerseits und, wenn der Verbraucher eine Leuchte ist, durch die des menschlichen Auges andererseits kann diese Unterbrechung zeitlich nicht aufgelöst werden, sondern erscheint als eine geringere Spannung, was im Falle einer Leuchte eine geringere Leuchtkraft mit sich bringt. Über das Verhältnis zwischen der Zeit, in der die Spannung unterbrochen ist, gegenüber der Zeit, in der die Spannung nicht unterbrochen ist, wird der Dimmgrad eingestellt. Nachfolgend wird der Zustand, bei dem ein Betrieb eines Verbrauchers, und zwar unabhängig davon, ob dieser Betrieb ein Dimmbetrieb ist oder nicht, erfolgt, als Ein-Zustand angesprochen. Durch einen Phasendimmer besteht auch die Möglichkeit, die Spannungsversorgung des Verbrauchers dauerhaft zu unterbrechen. Im Falle einer Leuchte soll diese dann nicht leuchten. Dieser Zustand wird nachfolgend als Aus-Zustand angesprochen.Phase dimmers are used to dim loads connected to an alternating voltage, for example lights. For dimming, the power supply to the consumer is temporarily interrupted within a phase cycle - typically a half-wave. Due to the cyclical interruption of the voltage in each phase cycle, the interruptions are only very brief. Due to the inertia of the consumer on the one hand and, if the consumer is a lamp, that of the human eye on the other hand, this interruption cannot be resolved in time, but appears as a lower voltage, which in the case of a lamp results in a lower luminosity. The dimming level is set via the relationship between the time in which the voltage is interrupted and the time in which the voltage is not interrupted. In the following, the state in which a load is operated, regardless of whether this operation is a dimming operation or not, is addressed as an on-state. A phase dimmer also provides the option of permanently interrupting the power supply to the consumer. In the case of a lamp, it should not light up. This state is referred to below as the off state.
Um den Betrieb des Phasendimmers zu gewährleisten, ist jedoch ein dauerhafter Stromfluss nötig, selbst wenn sich der Dimmer in seinem Aus-Zustand befindet. Dieser Stromfluss fließt durch den Ausgang der Dimmeinrichtung. Durch diesen Stromfluss liegt auch im Aus-Zustand des Dimmers eine mitunter auch nur geringe Spannung am Verbraucheranschluss an. Diese kann etwa 20 bis 50 Volt betragen. Problematisch hierbei ist mitunter, dass diese Spannung für einige Lichtquellen, wie etwa LEDs, ausreicht, um sie zum Leuchten bzw. Glimmen zu bringen, was allerdings in dem Aus-Zustand nicht gewünscht wird. Mitunter sind auch Flackererscheinungen zu beobachten. Dieses Phänomen - das Leuchten einer Leuchte, obwohl sie nicht betrieben werden soll - wird auch als Ghosting angesprochen.In order to ensure the operation of the phase dimmer, however, a permanent current flow is necessary, even when the dimmer is in its off state. This current flow flows through the output of the dimming device. As a result of this current flow, even when the dimmer is in the off state, there is sometimes only a low voltage at the consumer connection. This can be around 20 to 50 volts. The problem here is that this voltage is sufficient for some light sources, such as LEDs, to make them glow or glow, which, however, is not desired in the off state. Occasionally, flickering phenomena can also be observed. This phenomenon - the glow of a lamp even though it is not intended to be operated - is also referred to as ghosting.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und einfache Möglichkeit bereitzustellen, Ghosting beim Betrieb eines Phasendimmers zu vermeiden.The object of the invention is to provide an inexpensive and simple way of avoiding ghosting when operating a phase dimmer.
Gelöst wird diese Aufgabe zum Einen durch einen eingangs genannten, gattungsgemäßen Phasendimmer, wobei der Phasendimmer über ein an dem Ausgang der Dimmeinrichtung und dem zweiten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses angeschlossenes Schaltelement, welches Schaltelement in seinem Leitend-Zustand den Ausgang der Dimmeinrichtung und den zweiten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses verbindet, und über eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Dimmeinrichtung verfügt, welche Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Schaltelement in seinen Leitend-Zustand zu schalten, wenn die Dimmeinrichtung in ihrem Aus-Zustand ist, und in ihren Nicht-Leitend-Zustand zu schalten, wenn die Dimmeinrichtung in ihrem Ein-Zustand ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung. This object is achieved on the one hand by a generic phase dimmer mentioned at the beginning, the phase dimmer via a switching element connected to the output of the dimming device and the second pole of the voltage supply connection, which switching element in its conductive state the output of the dimming device and the second pole of the voltage supply connection connects, and has a monitoring device for monitoring the dimming device, which monitoring device is configured to switch the switching element to its conductive state when the dimmer is in its off state, and to switch to its non-conductive state when the dimming device is in its on-state. Advantageous refinements result from the dependent claims and the description.
Zum Betrieb des Phasendimmers ist dieser an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Diese Spannungsversorgung weist zumindest zwei Pole auf, zwischen denen eine Wechselspannung, typischerweise die Netzspannung, anliegt. Gebäudeseitig sind dies typischerweise zwei elektrische Leiter: Ein N- und ein L-Leiter. Am L-Leiter liegt die Phase an, während der N-Leiter der Neutralleiter ist. Möglich ist jedoch auch eine Spannungsversorgung mit mehr als zwei Leitern, etwa eine Spannungsversorgung mit Drehstrom. Auch beim Drehstrom sind zumindest zwei Pole, die Phasen-Leiter einerseits sowie der Neutralleiter andererseits, gegeben. Zwischen diesen Polen ist ein Spannungspotenzial vorhanden.To operate the phase dimmer, it is connected to a power supply. This voltage supply has at least two poles between which an alternating voltage, typically the mains voltage, is applied. On the building side, these are typically two electrical conductors: an N and an L conductor. The phase is applied to the L conductor, while the N conductor is the neutral conductor. However, a voltage supply with more than two conductors is also possible, for example a voltage supply with three-phase current. Even with three-phase current, there are at least two poles, the phase conductor on the one hand and the neutral conductor on the other. There is potential for tension between these poles.
Das Schalten der Spannung wird in einem Phasendimmer mit einer Dimmeinrichtung durchgeführt. Die Wiederholdauer der Unterbrechungen entspricht dabei dem Phasenzyklus der Dimmeinrichtung. Wird durch die Dimmeinrichtung in jeder Halbwelle die Spannungsversorgung zeitweise unterbrochen, beträgt die Dauer eines Phasenzyklus die Dauer einer Halbwelle. Zum Schalten der Spannung umfasst die Dimmeinrichtung ein Schaltelement, typischerweise ein elektronisches Schaltelement, etwa einen Transistor. Darüber hinaus verfügt diese über eine Ansteuerung, mit der das Schaltelement, beispielsweise der Transistor, angesteuert wird.The voltage is switched in a phase dimmer with a dimming device. The repetition duration of the interruptions corresponds to the phase cycle of the dimming device. If the voltage supply is temporarily interrupted by the dimming device in each half-wave, the duration of a phase cycle is the duration of a half-wave. To switch the voltage, the dimming device comprises a switching element, typically an electronic switching element, for example a transistor. In addition, this has a control with which the switching element, for example the transistor, is controlled.
Die Dimmeinrichtung weist einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei durch das Schaltelement der Eingang mit dem Ausgang je nach Schaltstellung verbunden oder nicht verbunden ist. Der Eingang der Dimmeinrichtung ist an einem ersten Pol der Spannungsversorgung angeschlossen, der Ausgang der Dimmeinrichtung an den anzusteuernden Verbraucher. Damit ist die Dimmeinrichtung in Reihe mit dem zumindest einen elektrischen Verbraucher geschaltet. Da ein Phasendimmer bevorzugt ein eigenständiges und von dem Verbraucher unabhängige Gerät ist, sind zum Anschluss an die Spannungsversorgung und zum Anschluss des Verbrauchers entsprechende Anschlüsse bereitgestellt, und zwar Spannungsversorgungs- und Verbraucheranschlüsse. Der Spannungsversorgungsanschluss ist zum Betreiben des Phasendimmers zweipolig ausgeführt, sodass der Phasendimmer an zwei Pole der Spannungsversorgung anschließbar ist. The dimming device has an input and an output, the input being connected or not connected to the output by the switching element, depending on the switching position. The input of the dimming device is connected to a first pole of the voltage supply, the output of the dimming device is connected to the consumer to be controlled. The dimming device is thus connected in series with the at least one electrical consumer. Since a phase dimmer is preferably an independent device that is independent of the consumer, corresponding connections are provided for connection to the power supply and for connecting the consumer, namely power supply and consumer connections. The power supply connection has two poles for operating the phase dimmer, so that the phase dimmer can be connected to two poles of the power supply.
Am Ausgang der Dimmeinrichtung und damit auch am Verbraucheranschluss liegt die von der Dimmeinrichtung bereitgestellte Spannung an.The voltage provided by the dimming device is present at the output of the dimming device and thus also at the consumer connection.
Bei dem erfindungsgemäßen Phasendimmer ist von Besonderheit, dass zwischen dem Ausgang der Dimmeinrichtung bzw. dem Verbraucheranschluss und dem zweiten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses ein Schaltelement eingeschaltet ist. Da der zu dimmende Verbraucher an dem Verbraucheranschluss des Phasendimmers einerseits und an dem zweiten Pol der Spannungsversorgung andererseits angeschlossen ist, ist dieses Schaltelement parallel zu dem Verbraucher geschaltet. Das Schaltelement verbindet in seinem Leitend-Zustand den Ausgang der Dimmeinrichtung mit dem zweiten Pol des Spanungsversorgungsanschlusses. Diese elektrische Verbindung kann widerstandsbehaftet sein, dies ist jedoch nicht zwingenderweise vorgesehen. In seinem Nicht-Leitend-Zustand ist ein Stromfluss zwischen dem Ausgang der Dimmeinrichtung und dem zweiten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses nicht, jedenfalls nicht nennenswert möglich. Unter dem im Rahmen dieser Ausführung benutzten Begriff „nicht-leitend“ ist auch eine Ausgestaltung zu verstehen, die hochohmig ist und somit nicht zu 100% nicht-leitend ist. Ein solcher hochohmiger Nicht-Leitend-Zustand kann eintreten, etwa wenn das Schaltelement durch einen oder mehrere Transistoren, etwa MOSFETs realisiert ist.A special feature of the phase dimmer according to the invention is that a switching element is switched on between the output of the dimming device or the consumer connection and the second pole of the voltage supply connection. Since the consumer to be dimmed is connected to the consumer connection of the phase dimmer on the one hand and to the second pole of the voltage supply on the other hand, this switching element is connected in parallel to the consumer. In its conductive state, the switching element connects the output of the dimming device to the second pole of the power supply connection. This electrical connection can be resistive, but this is not necessarily provided. In its non-conductive state, a current flow between the output of the dimming device and the second pole of the voltage supply connection is not possible, at least not significantly. The term “non-conductive” used in the context of this embodiment is also to be understood as meaning a configuration that is high-resistance and is therefore not 100% non-conductive. Such a high-impedance non-conductive state can occur, for example if the switching element is implemented by one or more transistors, such as MOSFETs.
Der Phasendimmer verfügt des Weiteren über eine Einrichtung zum Überwachen des Zustandes der Dimmeinrichtung. Mit dieser Einrichtung wird der Zustand der Dimmeinrichtung überwacht, und zwar, ob sich die Dimmeinrichtung in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand befindet.The phase dimmer also has a device for monitoring the status of the dimming device. With this device, the state of the dimming device is monitored, namely whether the dimming device is in an on-state or an off-state.
Die Überwachungseinrichtung ist mit dem Schaltelement verbunden und kann dieses in seinen Leitend- und seinen Nicht-Leitend-Zustand schalten. Umgeschaltet wird das Schaltelement, wenn eine Zustandsänderung der Dimmeinrichtung detektiert wird, mithin wenn die Dimmeinrichtung von ihrem Ein-Zustand in ihren Aus-Zustand oder umgekehrt von ihrem Aus-Zustand in ihren Ein-Zustand umgeschaltet wird. Ist das Schaltelement durchgeschaltet, wird dieser Zustand durch die Überwachungseinrichtung aufrechterhalten, sollte dies für das Schaltelement zum Beibehalten der Schaltstellung erforderlich sein.The monitoring device is connected to the switching element and can switch it to its conductive and non-conductive state. The switching element is switched when a change in state of the dimming device is detected, that is, when the dimming device is switched from its on-state to its off-state or, conversely, from its off-state to its on-state. If the switching element is switched through, this state is maintained by the monitoring device, should this be necessary for the switching element to maintain the switching position.
Durch das Schalten des Schaltelementes in seinen Leitend-Zustand, wenn die Dimmeinrichtung in ihren Aus-Zustand wechselt, wird der für den Betrieb des Phasendimmers und der Dimmeinrichtung erforderliche Strom über das Schaltelement abgeleitet und fließt daher nicht oder, wenn überhaupt, nur in vernachlässigbarem Umfang durch den angeschlossenen Verbraucher. Der elektrische Verbraucher ist daher auch im Aus-Zustand der Dimmeinrichtung nicht, jedenfalls nicht hinreichend spannungsversorgt, wodurch ein Ghosting wirksam und mit einfachen Mitteln vermieden ist. Der Betrieb des Dimmers wird durch die Schaltung nicht beeinträchtigt.By switching the switching element to its conductive state when the dimming device changes to its off state, the current required for operating the phase dimmer and the dimming device is diverted via the switching element and therefore does not flow or, if at all, only flows to a negligible extent by the connected consumer. The electrical consumer is therefore not supplied with voltage, in any case not sufficiently supplied, even when the dimming device is in the off state, which means that ghosting is effective and avoided with simple means. The operation of the dimmer is not affected by the circuit.
Die Überwachungseinrichtung kann zum Überwachen des Schalt-Zustandes der Dimmeinrichtung unterschiedlich ausgelegt sein. Möglich ist beispielsweise, dass die Überwachungseinrichtung unmittelbar auf die Steuerung der Dimmeinrichtung zugreift, um den aktuellen Zustand bzw. einen Zustandswechsel zu ermitteln. Zur Übertragung der Information zwischen der Dimmeinrichtung und der Überwachungseinrichtung kann ein Optokoppler eingesetzt sein. In einer anderen Ausgestaltung überwacht die Überwachungseinrichtung den Ausgang der Dimmeinrichtung. Hierzu umfasst die Überwachungseinrichtung eine Spannungsüberwachung. Über die an dem Ausgang der Dimmeinrichtung anliegende Spannung kann darauf geschlossen werden, ob sich die Dimmeinrichtung in ihrem Ein- oder ihrem Aus-Zustand befindet. Im Aus-Zustand ist der Betrag der am Ausgang der Dimmeinrichtung anliegenden Spannung unterhalb einer definierten Vergleichsspannung, die wiederum kleiner ist als diejenige Spannung, die am Ausgang der Dimmeinrichtung in ihrem Ein-Zustand anliegt.The monitoring device can be designed differently for monitoring the switching state of the dimming device. It is possible, for example, for the monitoring device to access the control of the dimming device directly in order to determine the current status or a change in status. An optocoupler can be used to transmit the information between the dimming device and the monitoring device. In another embodiment, the monitoring device monitors the output of the dimming device. For this purpose, the monitoring device includes a voltage monitor. The voltage present at the output of the dimming device can be used to determine whether the dimming device is in its on or off state. In the off state, the amount of the voltage present at the output of the dimming device is below a defined comparison voltage, which in turn is smaller than the voltage that is present at the output of the dimming device in its on state.
Das Schaltelement umfasst bevorzugt zumindest einen Transistor. Dieser Transistor ist in möglichen Ausgestaltungen ein Feldeffekttransistor, beispielsweise ein MOSFET. Dieser Transistor wird zur Bereitstellung einer Strombegrenzerschaltung genutzt. Hierzu wird der Transistor mittels einer Spannung angesteuert. Zudem ist dem Transistor an seinem geschalteten Anschluss ein Widerstand zugeordnet. Durch geeignete Anpassung der den Transistor ansteuernden Spannung erfolgt eine Strombegrenzung. Die Strombegrenzungsschaltung ist dazu eingerichtet, dass der im Betrieb der Dimmeinrichtung erforderliche Betriebsstrom hindurchgeleitet wird. Schaltet die Dimmeinrichtung in ihren Ein-Zustand, fließt aufgrund der zur Verfügung stehenden höheren Spannung ein größerer Strom. Dieser wird durch die Strombegrenzungsschaltung begrenzt, indem diese ihren Widerstand erhöht. Dies erfolgt durch eine Erhöhung des Widerstandes des Transistors. Durch die Erhöhung des Innenwiderstandes der Strombegrenzungsschaltung erhöht sich die Spannung am Ausgang der Dimmeinrichtung. Dieses wird durch die Überwachungseinrichtung erkannt. Dies kann dafür genutzt werden, damit die Überwachungseinrichtung die Strombegrenzungsschaltung in einen dauerhaften nicht-leitend-Zustand schaltet, sollte dies erforderlich sein.The switching element preferably comprises at least one transistor. In possible configurations, this transistor is a field effect transistor, for example a MOSFET. This transistor is used to provide a current limiter circuit. For this purpose, the transistor is controlled by means of a voltage. In addition, a resistor is assigned to the transistor at its switched connection. A suitable adjustment of the voltage driving the transistor takes place Current limitation. The current limiting circuit is set up so that the operating current required when the dimming device is in operation is passed through. If the dimming device switches to its on-state, a higher current flows due to the higher voltage available. This is limited by the current limiting circuit by increasing its resistance. This is done by increasing the resistance of the transistor. By increasing the internal resistance of the current limiting circuit, the voltage at the output of the dimming device increases. This is recognized by the monitoring device. This can be used so that the monitoring device switches the current limiting circuit into a permanent non-conductive state, should this be necessary.
Zum Erkennen, ob die Spannung am Ausgang der Dimmeinrichtung als Ein- oder Aus-Zustand bewertet werden soll, verfügt die Überwachungseinrichtung über eine Vergleichsspannung. Diese Vergleichsspannung ist nur geringfügig größer als die Spannung, die die Strombegrenzungsschaltung für ihren eigenen Betrieb benötigt.To recognize whether the voltage at the output of the dimming device is to be evaluated as an on or off state, the monitoring device has a comparison voltage. This comparison voltage is only slightly greater than the voltage that the current limiting circuit needs for its own operation.
Schaltet die Dimmeinrichtung in ihren Aus-Zustand, schaltet das Schaltelement in seinen leitend-Zustand. Hierzu wird die Spannung am Ausgang der Dimmeinrichtung überwacht und mit einer weiteren Vergleichsspannung verglichen. Diese weitere Vergleichsspannung entspricht derjenigen Spannung, die am Ausgang der Dimmeinrichtung anliegt, wenn das Schaltelement in seinem nicht-leitend-Zustand ist und ein zum Ghosting neigendes Leuchtelement, etwa eine LED-Leuchte, an den Verbraucheranschluss des Phasendimmers angeschlossen ist.If the dimming device switches to its off state, the switching element switches to its conductive state. For this purpose, the voltage at the output of the dimming device is monitored and compared with a further comparison voltage. This further comparison voltage corresponds to the voltage that is present at the output of the dimming device when the switching element is in its non-conductive state and a lighting element that tends to ghosting, such as an LED lamp, is connected to the consumer connection of the phase dimmer.
In bevorzugter Ausgestaltung misst die Überwachungseinrichtung die am Ausgang der Dimmeinrichtung einliegende Spannung über einen Tiefpassfilter. Durch den Anschluss des Phasendimmers an einer Wechselspannung fällt die Spannung am Ausgang der Dimmeinrichtung bei jedem Nulldurchgang unter die zuvor erwähnten Vergleichsspannungen. Um zu verhindern, dass bei jedem Nulldurchgang das Schaltelement in seinen leitend-Zustand geschaltet wird, ist der Tiefpassfilter dahingehend eingerichtet, als dass nur Signale, die von relevanter Dauer sind, an die Überwachungseinrichtung geleitet werden. Die Zeitkonstante des Tiefpassfilters kann vor diesem Hintergrund beispielsweise 0,5 bis 1 ms sein.In a preferred embodiment, the monitoring device measures the voltage present at the output of the dimming device via a low-pass filter. By connecting the phase dimmer to an alternating voltage, the voltage at the output of the dimming device falls below the aforementioned comparison voltages at each zero crossing. In order to prevent the switching element from being switched to its conductive state at each zero crossing, the low-pass filter is set up so that only signals that are of relevant duration are passed to the monitoring device. Against this background, the time constant of the low-pass filter can be, for example, 0.5 to 1 ms.
Bei diesem Phasendimmer wird auch eine selbstständige verbraucherabhängige Einstellung vorgenommen: Ist am Verbraucheranschluss des Phasendimmers eine Glühlampe angeschlossen, fließt über diese aufgrund ihres bei geringen Spannungen geringen Widerstandes der für den Betrieb der Dimmeinrichtung benötigte Strom. Dies führt jedoch nicht zu einem Glühen. Ist an den Verbraucheranschluss des Phasendimmers eine LED-Leuchte angeschlossen, so weist diese bei geringen Spannungen einen hohen Widerstand auf. Durch diesen Widerstand baut sich an dem Ausgang der Dimmeinrichtung eine Spannung auf, die von der Überwachungseinrichtung erkannt wird, so dass das Schaltelement in seinen leitend-Zustand geschaltet werden kann. Aus diesem Grunde ist die vorgeschlagene Schaltung sehr effizient, da sie nur dann zur Anwendung kommt, wenn dies überhaupt erforderlich ist.With this phase dimmer, an independent, consumer-dependent setting is made: If an incandescent lamp is connected to the consumer connection of the phase dimmer, the current required to operate the dimming device flows through it due to its low resistance at low voltages. However, this does not result in a glow. If an LED light is connected to the load connection of the phase dimmer, this has a high resistance at low voltages. As a result of this resistance, a voltage builds up at the output of the dimming device, which voltage is recognized by the monitoring device, so that the switching element can be switched to its conductive state. For this reason, the proposed circuit is very efficient, since it is only used when this is necessary at all.
Befindet sich das Schaltelement in seinem leitend-Zustand, wird durch den geringeren Widerstand des Schaltelementes gegenüber dem des Verbrauchers verhindert, dass nennenswert Strom durch den Verbraucher fließt: Der Strom ist durch die Parallelschaltung des Schaltelementes zu dem Verbraucher bestrebt, vornehmlich durch das Schaltelement zu fließen. Durch eine solche Ausgestaltung kann eine besonders kostengünstige und einfache Schaltung aufgebaut werden.If the switching element is in its conductive state, the lower resistance of the switching element compared to that of the consumer prevents any significant current from flowing through the consumer: the current tends to flow primarily through the switching element due to the parallel connection of the switching element to the consumer . Such a configuration enables a particularly inexpensive and simple circuit to be set up.
Prinzipiell kann das Schaltelement auch als Wechselschalter ausgeführt sein, der den Ausgang der Dimmeinrichtung entweder mit dem zweiten Pol des Spannungsversorgungsanschlusses oder mit dem Verbraucheranschluss verbindet.In principle, the switching element can also be designed as a changeover switch that connects the output of the dimming device either to the second pole of the voltage supply connection or to the consumer connection.
Die eingangs genannte Aufgabe wird zum anderen auch durch ein Verfahren zum Betreiben einer an einer zumindest zweipoligen Spannungsversorgung und an einen Verbraucher angeschlossenen Phasendimmers gelöst, welcher Phasendimmer eine Dimmeinrichtung mit einem an einen ersten Pol der Spannungsversorgung angeschlossenen Eingang sowie ein Schaltelement, welches eine Verbindung zwischen dem zweiten Pol der Spannungsversorgung und einem Ausgang der Dimmeinrichtung in seinem Leitend-Zustand herstellt, aufweist, wobei sich die Dimmeinrichtung in einem Ein-Zustand befindet, wenn der Verbraucher betrieben werden soll und sie sich in einem Aus-Zustand befindet, wenn der Verbraucher nicht betrieben werden soll, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Überwachen des Zustandes der Dimmeinrichtung und
- - wenn erkannt wird, dass die Dimmeinrichtung in ihrem Ein-Zustand ist:
- Schalten des Schaltelementes in seinen Nicht-Leitend-Zustand, und
- - wenn erkannt wird, dass die Dimmeinrichtung in ihrem Aus-Zustand ist:
- Schalten des Schaltelementes in seinen Leitend-Zustand.
- - wenn erkannt wird, dass die Dimmeinrichtung in ihrem Ein-Zustand ist:
- Monitoring the status of the dimming device and
- - if it is recognized that the dimming device is in its on-state:
- Switching the switching element into its non-conductive state, and
- - if it is recognized that the dimming device is in its off state:
- Switching the switching element into its conductive state.
- - if it is recognized that the dimming device is in its on-state:
Bei diesem Verfahren wird in Abhängigkeit des Zustandes der Dimmeinrichtung ein Schaltelement geschaltet. Dieses Schaltelement verbindet den Ausgang der Dimmeinrichtung mit dem Pol der Spannungsversorgung, der nicht durch die Dimmeinrichtung geschaltet ist, mithin mit demjenigen Pol der Spannungsversorgung, der nicht am Eingang der Dimmeinrichtung anliegt. Dadurch, dass im Aus-Zustand der Dimmeinrichtung das Schaltelement in seinen Leitend-Zustand geschaltet wird, kann der für den Betrieb der Dimmeinrichtung erforderliche Strom über den Ausgang der Dimmeinrichtung durch das Schaltelement zum zweiten Pol der Spannungsversorgung fließen. Ein Fließen jenes Betriebsstroms durch den Verbraucher, was zu einer unerwünschten Aktivierung des Verbrauchers führen kann, ist auf diese Weise wirksam und mit einfachen Mitteln vermieden.With this method, depending on the status of the dimming device, a Switching element switched. This switching element connects the output of the dimming device with the pole of the voltage supply that is not switched by the dimming device, and consequently with that pole of the voltage supply that is not applied to the input of the dimming device. Because the switching element is switched to its conductive state in the off state of the dimming device, the current required for operating the dimming device can flow via the output of the dimming device through the switching element to the second pole of the voltage supply. A flow of that operating current through the consumer, which can lead to an undesired activation of the consumer, is effective in this way and avoided with simple means.
Abgestellt wird bei diesem Verfahren - gleiches gilt auch für den beanspruchten Phasendimmer -, wie bereits vorstehend beschrieben, auf den Zustand der Dimmeinrichtung, woraufhin das Schaltelement geschaltet wird. Gleichwohl sind auch Ausgestaltungen möglich, bei denen in Abhängigkeit von einer Zustandsänderung der Dimmeinrichtung das Schaltelement entsprechend angesteuert, mithin umgeschaltet wird.In this method - the same also applies to the claimed phase dimmer -, as already described above, the state of the dimming device is used, whereupon the switching element is switched. At the same time, configurations are also possible in which the switching element is controlled accordingly, and therefore switched over, as a function of a change in the state of the dimming device.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Zustand der Dimmeinrichtung dadurch überwacht, dass die Spannung gemessen wird, die am Ausgang der Dimmeinrichtung anliegt. Ist der Betrag der Spannung am Ausgang der Dimmeinrichtung kleiner oder gleich einer Vergleichsspannung, deren Größe derjenigen Spannung entspricht, die am Ausgang der Dimmeinrichtung im Ausgang der Dimmeinrichtung im Aus-Zustand derselben anliegt, wird das Schaltelement in seinen Leitend-Zustand geschaltet. Die dann anliegende Spannung wird über den durch den über das Schaltelement bereitgestellten Strompfad abgeleitet.In a preferred embodiment, the state of the dimming device is monitored by measuring the voltage that is present at the output of the dimming device. If the magnitude of the voltage at the output of the dimming device is less than or equal to a comparison voltage, the magnitude of which corresponds to the voltage that is present at the output of the dimming device in the output of the dimming device in the off state of the same, the switching element is switched to its conductive state. The voltage then applied is diverted via the current path provided by the switching element.
Das Schaltelement arbeitet nach Art einer Strombegrenzungsschaltung. Diese lässt den Strom, der für den Betrieb der Dimmeinrichtung erforderlich ist, ohne nennenswerten Widerstand passieren. Der Widerstand ist nur entsprechend der benötigten Spannung zum Betrieb des Schaltelementes. Erhöht sich der das Schaltelement durchfließende Strom, erhöht sich der Widerstand in dem Schaltelement, sodass über dem Schaltelement eine höhere Spannung abfällt. Diese wird durch die Überwachung erkannt, woraufhin das Schaltelement dauerhaft in seinen nicht-leitend-Zustand geschaltet wird.The switching element works like a current limiting circuit. This allows the current required to operate the dimming device to pass without significant resistance. The resistance is only corresponding to the voltage required to operate the switching element. If the current flowing through the switching element increases, the resistance in the switching element increases, so that a higher voltage drops across the switching element. This is recognized by the monitoring, whereupon the switching element is permanently switched to its non-conductive state.
In einer Ausgestaltung wird die am Ausgang der Dimmeinrichtung anliegende Spannung vor dem Messen tiefpassgefiltert. Hierdurch werden die Nulldurchgänge der anliegenden Wechselspannung herausgefiltert, sodass das Schaltelement nur in seinen Leitend-Zustand geschaltet wird, wenn die Dimmeinrichtung tatsächlich in ihrem Aus-Zustand ist oder in diesen geschaltet wird.In one embodiment, the voltage present at the output of the dimming device is low-pass filtered before the measurement. As a result, the zero crossings of the applied alternating voltage are filtered out, so that the switching element is only switched to its conductive state when the dimming device is actually in its off state or is switched to it.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
-
1 : einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Phasendimmers, -
2a-c : Schaltdiagramme zur Erläuterung des Verfahrens und -
3 : ein Schaltdiagramm eines an einen herkömmlichen Phasendimmer angeschlossenen Verbraucher.
-
1 : a circuit diagram of a phase dimmer according to the invention, -
2a-c : Circuit diagrams to explain the process and -
3 : a circuit diagram of a consumer connected to a conventional phase dimmer.
Der Phasendimmer
Erfindungsgemäß verfügt der Phasendimmer
Der Phasendimmer
Auf diese Weise wird der für den Betrieb der Dimmeinrichtung
Das Schaltelement
Wird die Dimmeinrichtung
Die vorstehend genannten Verfahrenszusammenhänge werden durch
Im zweiten Zustand
Die Überwachungseinrichtung
Der für den Betrieb der Dimmeinrichtung
Wird die Dimmeinrichtung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Schutzbereich, beschrieben durch die Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, den Erfindungsgedanken umzusetzen, ohne dass diese im Detail erläutert werden müssten.The invention has been described on the basis of exemplary embodiments. Without departing from the scope of protection described by the claims, there are numerous other possibilities for the person skilled in the art to implement the concept of the invention without these having to be explained in detail.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- PhasendimmerPhase dimmer
- 22
- SpannungsversorgungPower supply
- 33
- SpannungsversorgungsanschlussPower supply connection
- 3a, 3b3a, 3b
- Pole des SpannungsversorgungsanschlussesPoles of the power supply connection
- 44th
- VerbraucheranschlussConsumer connection
- 55
- Verbraucherconsumer
- 66th
- DimmeinrichtungDimming device
- 77th
- Eingang der DimmeinrichtungInput of the dimming device
- 88th
- Ausgang der DimmeinrichtungOutput of the dimming device
- 99
- BedienmodulOperating module
- 1010
- SchaltelementSwitching element
- 1111
- Widerstandresistance
- 1212th
- Transistortransistor
- 1313th
- Source-AnschlussSource connector
- 1414th
- Gate-AnschlussGate connection
- 1515th
- ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
- 1616
- TiefpassfilterLow pass filter
- 1717th
- erster Zustand (Ein-Zustand)first state (on-state)
- 1818th
- zweiter Zustand (Aus-Zustand)second state (off state)
- 1919th
- dritter Zustand (Ein-Zustand)third state (on-state)
- t1, t2, t3, t4t1, t2, t3, t4
- ZeitpunktePoints in time
Claims (12)
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