DE112009004860T5

DE112009004860T5 - Dimmersystem und Dimmverfahren

Info

Publication number: DE112009004860T5
Application number: DE112009004860T
Authority: DE
Inventors: Wing Hong Hui
Original assignee: Innomart Pte Ltd
Current assignee: Innomart Pte Ltd
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2012-11-08
Also published as: GB2482274A; AU2009347165B2; GB2482274B; JP2013532347A; US20120153843A1; AU2009347165A1; MY164745A; WO2010138079A1; US9066411B2; CN102577627B; SG166703A1; GB201120311D0; CN102577627A

Abstract

Als eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird ein Dimmersystem und ein Dimmverfahren beschrieben. Das Dimmersystem überträgt Netzleistung mit alternierenden Wechselstromhalbzyklen an die Gasentladungslampe, um die Gasentladungslampe mit Energie zu versorgen. Die Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, sind zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf mit verschiedenen Amplituden schaltbar. Durch Variieren des Zeitpunkts zu dem ein Schalten auftritt, wird die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe variiert, um ein stufenloses Dimmen der Gasentladungslampe zu bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Dimmersystem und ein Dimmverfahren zum stufenlosen Dimmen einer Gasentladungslampe.
Hintergrund
Herkömmliche Dimmer zum Betreiben von Entladungslampen mit einem magnetischen Vorschaltgerät verwenden üblicherweise einen Ansatz, eine Phasensteuerung auf eine Netzspannung anzuwenden. Geräte oder Schaltungen, die diesen Ansatz verfolgen, koppeln oft einen Triac oder paarweise angeordnete Thyristoren (SCR: silicon-controlled rectifier) in Reihe mit einer Leuchte. Durch ein Verzögern eines Einschaltens eines Schalters bei einem Phasenwinkel von einem Nulldurchgang der Netzspannung wird die Netzleistung, die an die Leuchte übertragen wird, erhöht oder verringert, um dadurch die Helligkeit der Entladungslampe zu steuern. 1 zeigt beispielhaft Wechselstromhalbzyklen über der Entladungslampe, wenn eine Phasensteuerung auf die an diese übertragene Netzleistung durch ein herkömmliches Dimmersystem angewendet wird.
Das Hauptproblem, das mit dem Phasensteuerungsansatz zum Variieren der Netzleistung, die an die Entladungslampe übertragen wird, verbunden ist, besteht darin, dass es oft zu einem Auftreten eines Flackerns führt, wenn die an die Entladungslampe übertragene Netzleistung durch das Dimmen reduziert wird. Dies verschlimmert sich zusehends, wenn das Netzleistungsniveau unter 70% fällt und die Diskontinuität des Wechselstroms über der Gasentladungslampe ansteigt. Die Diskontinuität in dem Wechselstrom über der Entladungslampe kann sogar dazu führen, dass die Gasentladungslampe erlischt.
Daher besteht ein Bedarf an einem verbesserten Dimmer und einem verbesserten Dimmverfahren.
Zusammenfassung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Lampensteuersystem offenbart, das ein Steuermodul und ein Dimmermodul aufweist. Das Steuermodul dient zum Verbinden einer elektrischen Energiequelle und einer Gasentladungslampe mit der elektrischen Energiequelle, um eine Netzleistung mit alternierenden Wechselstromhalbzyklen, die durch das Steuermodul an die Gasentladungslampe übertragbar sind, bereitzustellen, um die Gasentladungslampe mit Energie zu versorgen. Das Steuermodul dient zum Schalten der Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist. Der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen bestimmt die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe, während sie mit Energie versorgt wird. Das Dimmermodul dient zum Bereitstellen von Steuersignalen an das Steuermodul. Der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen ist variabel, um durch die Steuersignale die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Dimmverfahren offenbart, das das Übertragen einer Netzleistung umfasst, die durch eine elektrische Energiequelle an eine Gasentladungslampe bereitgestellt wird, um die Gasentladungslampe mit Energie zu versorgen. Die Netzleistung wird durch ein Steuermodul übertragen, wobei die übertragene Netzleistung alternierende Wechselstromhalbzyklen aufweist. Das Dimmverfahren umfasst weiterhin das Schalten der Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf zu einem Zeitpunkt durch das Steuermodul, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist und der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe bestimmt, während diese mit Energie versorgt wird. Das Dimmverfahren umfasst weiterhin das Variieren des Zeitpunkts in jedem der Wechselstromhalbzyklen, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren, wobei der Zeitpunkt durch die Steuersignale, die durch das Dimmermodul an das Steuermodul bereitstellbar sind, bestimmt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein maschinenlesbares Medium mit darin gespeicherten mehreren Programmbefehlen offenbart, die durch eine Maschine ausführbar sind, wobei die Programmbefehle, wenn diese ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen: eine Netzleistung, die durch eine elektrische Energiequelle an eine Gasentladungslampe zu deren Energieversorgung bereitstellbar ist, zu übertragen, wobei die Netzleistung durch ein Steuermodul übertragen wird, wobei die übertragene Netzleistung alternierende Wechselstromhalbzyklen aufweist; die Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf zu einem Zeitpunkt durch das Steuermodul zu schalten, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe, während diese mit Energie versorgt wird, bestimmt; und den Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen variiert, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren, wobei der Zeitpunkt durch die Steuersignale, die an das Steuermodul durch ein Dimmermodul bereitstellbar sind, bestimmt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt beispielhaft Wechselstromhalbzyklen durch eine Entladungslampe, wenn eine Phasensteuerung auf die dahin übertragene Netzleistung durch ein typisches Dimmersystem durchgeführt wird;
2 zeigt ein Systemdiagramm eines Dimmersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt einen Ausschnitt eines schematischen Diagramms des Dimmersystems der 2 zum Vorsehen eines stufenlosen Dimmens einer Gasentladungslampe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4 stellt Wechselspannungshalbzyklen dar, wobei Wechselstromhalbzyklen ein erstes Profil und ein zweites Profil aufweisen, die durch das Dimmersystem der 3 angelegt werden, um die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu steuern;
5a, 5b, 5c und 5d stellen Lampenstromverläufe der Wechselstromhalbzyklen zu verschiedenen Zeitpunkten zum Triggern eines Triacs mit einem Steuersignal dar; und
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Dimmverfahrens, das durch das Dimmersystem der 3 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung angewendet wird.
Ausführliche Beschreibung
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Dimmersystem 20 und ein Dimmverfahren 200 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 1, 2, 3, 4, 5a bis 5d und 6 beschrieben.
Zum Zwecke der Knappheit und Klarheit wird die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nachfolgend auf Anwendungen beschränkt, die sich auf Gasentladungslampen beziehen. Dies schließt jedoch nicht verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus anderen Anwendungen aus, wobei grundsätzliche Prinzipien, die für die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung prägend sind, wie z. B. Betriebseigenschaften, funktionale Eigenschaften oder Leistungseigenschaften, notwendig sind.
Das Dimmersystem 20 wird vorzugsweise zum Verbinden einer elektrischen Energiequelle 22 und einer Gasentladungslampe 24 verwendet. Die elektrische Energiequelle 22 dient zum Bereitstellen von alternierenden Wechselstromhalbzyklen 26. Das Dimmersystem 20 umfasst ein Steuermodul 28 zum Bereitstellen der Netzleistung an die Gasentladungslampe 24, um die Gasentladungslampe 24 mit Energie zu versorgen. Das Steuermodul 28 dient zum Schalten der Wechselstromhalbzyklen 26, die an die Gasentladungslampe 24 werden, zwischen einem ersten Stromverlauf 30 und einem zweiten Stromverlauf 32. Das Schalten der Wechselstromhalbzyklen 26 zwischen dem ersten Stromverlauf 30 und dem zweiten Stromverlauf 32 wird durch das Steuermodul 28 zu einem Zeitpunkt 34 in jedem der Wechselstromhalbzyklen 26 vorgenommen. Der erste Stromverlauf 30 und der zweite Stromverlauf 32 definieren eine erste Amplitude bzw. eine zweite Amplitude. Vorzugsweise ist die erste Amplitude von der zweiten Amplitude verschieden.
Das Dimmersystem 20 umfasst weiterhin ein Dimmermodul 40, das in Signalverbindung mit dem Steuermodul 28 steht. Der Zeitpunkt 34 in jedem der Wechselstromhalbzyklen wird durch das Dimmermodul 40 bestimmt und an das Steuermodul 28 über Steuersignale 42 kommuniziert. Daher kann das Dimmermodul 40 betrieben werden, um den Zeitpunkt 34 zu variieren, der folglich die Beleuchtungsintensität 44 der Gasentladungslampe 24 variiert, wenn diese durch die Netzleistung mit Energie versorgt wird.
Vorzugsweise umfasst das Steuermodul 28 eine Induktivitätsschaltung 46 und einen Schalter 48, der parallel zu der Induktivitätsschaltung 46 angeschlossen ist. Vorzugsweise umfasst die Induktivitätsschaltung 46 einen Induktor 50 und der Schalter 48 umfasst einen Triac 52. Es ist für einen Fachmann im Lichte dieser Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung offensichtlich, dass mehrere Induktoren verwendet werden können, um den einzelnen Induktor 50 zu ersetzen, und dass mehrere Triacs verwendet werden können, um den einzelnen Triac 52 zu ersetzen, ohne von der Funktion der Induktivitätsschaltung 46 und dem Schalter 48 wesentlich abzuweichen. Zusätzlich ist einem Fachmann im Lichte der obigen Beschreibung klar, dass der Triac 52 durch ein Relais oder ähnliche Schalter ersetzbar ist.
Vorzugsweise umfasst das Dimmermodul 40 einen Mikroprozessor 54 oder ähnliche Controller. Vorzugsweise ist der Mikroprozessor 54 elektrisch mit dem Triac 52 verbunden, um diesem die Steuersignale 42 bereitzustellen. Alternativ ist der Mikroprozessor 54 über drahtlose Mittel mit dem Triac 52 signalverbunden, um an diesen die Steuersignale 42 bereitzustellen. Die Verwendung des Mikroprozessors 54 ist bevorzugt, da sie es ermöglicht, eine genaue Steuerung und Zünden des Triacs 52 zu erreichen.
Vorzugsweise wird das Steuermodul 28 zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben. In dem ersten Zustand wird der Triac 52 betrieben, um den Durchgang der Netzleistung zu blockieren. Im zweiten Zustand wird der Triac 52 betrieben, um im Wesentlichen den Durchgang der Netzleistung durch diesen zu ermöglichen.
In dem ersten Zustand wird die Netzleistung von der elektrischen Energiequelle 22 an die Gasentladungslampe 24 über den Induktor 50 bereitgestellt. Obwohl die Wechselstromhalbzyklen 26 der Netzleistung mit dem zweiten Stromverlauf 32 an die elektrische Energiequelle 22 bereitgestellt werden, ändert der Induktor 50 die Wechselstromhalbzyklen 26 in den ersten Stromverlauf 30, wenn das Steuermodul 28 in dem ersten Zustand betrieben wird. Dies reduziert effektiv die zweite Amplitude zur ersten Amplitude der Wechselstromhalbzyklen 26, die umgekehrt das Stromniveau der Netzleistung, die an die Gasentladungslampe 24 bereitgestellt wird, reduziert.
Im zweiten Zustand wird die Netzleistung von der elektrischen Energiequelle 22 an die Gasentladungslampe 24 über den Triac 52 bereitgestellt. Dies ermöglicht es, dass die Wechselstromhalbzyklen 26 der Netzleistung, die mit dem zweiten Stromverlauf 32 an der elektrischen Energiequelle 22 bereitgestellt werden, an die Gasentladungslampe 24 mit einer Voreilung im Wesentlichen in Richtung des zweiten Stromverlaufs 32 weitergeleitet werden. Dies ermöglicht umgekehrt das Aufrechterhalten der Wechselstromhalbzyklen bei im Wesentlichen der zweiten Amplitude, die folglich das Stromniveau der Netzleistung, die an die Gasentladungslampe 24 bereitgestellt wird, auf im Wesentlichen dem gleichen Stromniveau der Netzleistung an der elektrischen Energiequelle 22 halt.
Während des Betriebs des Dimmersystems 20 ist das Dimmermodul 40 zum Variieren des Zeitpunkts 34 in jedem der Wechselstromhalbzyklen 26 betreibbar. Die Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle 22 bereitgestellt wird, umfasst weiterhin Wechselspannungshalbzyklen 60. Abhängig von Komponenten, die in dem Dimmersystem 20 verwendet werden, ist der Einsetzpunkt 62 jedes der Wechselstromhalbzyklen 26 vorbestimmbar. Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor sicherzustellen, dass der Zeitpunkt 34 innerhalb jedes der Wechselstromhalbzyklen 26 liegt.
Wenn der Zeitpunkt 34 mit dem Einsetzzeitpunkt 62 übereinstimmt, so arbeitet das Steuermodul im Wesentlichen im zweiten Zustand in jedem der Wechselstromhalbzyklen 26. Daher weisen die Wechselstromhalbzyklen 26 der Netzleistung, die durch die Gasentladungslampe 24 empfangen wird, einen Lampenstromverlauf 64 auf, der im Wesentlichen dem zweiten Stromverlauf 32 entspricht. Wenn der Gasentladungslampenstromverlauf 64 im Wesentlichen dem zweiten Stromverlauf 32 entspricht, befindet sich die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 an einer oberen Intensitätsgrenze.
Wenn der Zeitpunkt 34 mit einem Zeitpunkt zusammenfällt, zu dem jeder der Wechselstromhalbzyklen 26 einen Scheitelwert 68 aufweist, arbeitet das Steuermodul im Wesentlichen in dem ersten Zustand innerhalb jedes der Wechselstromhalbzyklen 26. Daher entspricht der Gasentladungslampenstromverlauf 64 der Wechselstromhalbzyklen 26 der durch die Gasentladungslampe 24 empfangenen Netzleistung im Wesentlichen dem ersten Stromverlauf 32. Wenn der Gasentladungslampenstromverlauf 64 im Wesentlichen dem ersten Stromverlauf 32 entspricht, so ist die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 bei einer unteren Intensitätsgrenze 68.
Wenn der Zeitpunkt 34 zwischen dem Einsetzzeitpunkt 62 und einem Zeitpunkt auftritt, zu dem jeder der Wechselstromhalbzyklen 26 einen Scheitelwert erreicht, so wird der Gasentladungslampenstromverlauf 64 der Wechselstromhalbzyklen 26 der durch die Gasentladungslampe 24 empfangenen Netzleistung eine Mischform zwischen dem ersten Stromverlauf 30 und dem zweiten Stromverlauf 32 annehmen.
Die Gasentladungslampe 24 ist vorzugsweise ein Bestandteil eines Beleuchtungssystems 71, wobei das Dimmersystem 20 zum Verbinden mit der Gasentladungslampe 24 ausgelegt ist. Das Beleuchtungssystem 71 umfasst eine Vorschaltschaltung 72 und eine Starterschaltung 73. Jede der Vorschaltschaltungen 72 und der Starterschaltung 73 ist entweder strukturell in die Gasentladungslampe 24 integriert oder von dieser getrennt ausgebildet.
Vorzugsweise bildet die Vorschaltschaltung 72 eine Schnittstelle zu dem Dimmersystem 20 und der Gasentladungslampe 24. Vorzugsweise wird die Starterschaltung 73 über die Gasentladungslampe 24 verbunden, um das Versorgen der Gasentladungslampe 24 mit Energie zu starten. Daher ist die erste Amplitude der Wechselstromhalbzyklen 26 zum Eistellen der unteren Intensitätsgrenze auch durch die Vorschaltschaltung 72 beeinflusst. Die Vorschaltschaltung 72 entspricht vorzugsweise einer magnetischen Vorschaltschaltung, während die Gasentladungslampe 24 einer Fluoreszenzlampe entspricht. Jedoch ist es für einen Fachmann aus der Lehre der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, dass andere Arten von Vorschaltschaltungen und Hochdrucklampen für die Vorschaltschaltung 72 bzw. für die Gasentladungslampe 24 verwendet werden können.
Vorzugsweise umfasst das Dimmermodul 40 weiterhin eine Schnittstelle 74, die durch einen Benutzer bedienbar ist, um den Zeitpunkt 34 zu variieren, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 zu variieren. Die Schnittstelle 74 ist vorzugsweise ein elektromechanischer Wandler oder eine Kombination aus einem elektromechanischen Wandler und einem digitalen Eingabefeld. Zusätzlich umfasst die Schnittstelle 74 eine Bildschirmeinrichtung oder eine ähnliche Anzeige (nicht gezeigt), um eine Angabe der Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 anzuzeigen. Alternativ ist die Schnittstelle 74 zum Empfangen von Signalen von einer Fernbedienung, einem computerbasierten System oder einem ähnlichen drahtlosen Gerät betreibbar. Um zu ermöglichen, dass die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 durch das Variieren des Zeitpunkts 34 in jedem der Wechselstromhalbzyklen 26 gesteuert wird, anstatt durch Variieren des Pfades des Stromflusses innerhalb eines Schaltkreises, kann das Dimmersystem 20 eine stufenlose Steuerung der Beleuchtungsintensität vornehmen und dadurch ein stufenloses Dimmen der Gasentladungslampe 24 zwischen der oberen Intensitätsgrenze und der unteren Intensitätsgrenze bewirken. Dies führt umgekehrt zu einer Kosteneffizienz des Dimmersystems 20, das verglichen mit herkömmlichen Systemen und Schaltungen relativ gesehen weniger Komponenten erfordert, um ein stufenloses Dimmen zu bewirken.
Die Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle 22 bereitgestellt wird, entspricht vorzugsweise 110 Volt (V) bei 60 Hertz (Hz) oder 230 Volt bei 50 Hertz. Für die genaue Steuerung des Triacs 52 muss die Beziehung zwischen den Wechselstromhalbzyklen 26 und den Wechselspannungshalbzyklen 60 voreingestellt sein. Aufgrund der induktiven Natur des Dimmersystems 20 eilt die Phase der Wechselstromhalbzyklen 26 den Wechselspannungshalbzyklen 60 durch eine Phasenverzugsdauer 76 (auch als t₁ bezeichnet) nach. t₁ ist ausgehend von dem Nulldurchgang der Wechselstromhalbzyklen 26 vorhersagbar und kann genau in den Mikroprozessor 54 programmiert werden. Mithilfe eines einzelnen Widerstands (nicht gezeigt) ist der Mikroprozessor 54 in der Lage, die Wechselstromhalbzyklen 26 abzugreifen, um eine stabile Bezugsgröße zum Bestimmen von t₁ zu erhalten und somit den Einsetzzeitpunkt 62 der Wechselstromhalbzyklen 26. Die Einsetzverzögerungsdauer 78 (auch als t_delay bezeichnet) und somit der Zeitpunkt 34 ist zum Erzeugen der Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 bestimmbar.
Wie zuvor erwähnt, ist der Gasentladungslampenstromverlauf 64 eine Mischform oder Kombination des ersten Stromverlaufs 30 und des zweiten Stromverlaufs 32. Wenn der Zeitpunkt 34 im Wesentlichen dem Zeitpunkt entspricht, zu dem jeder der Wechselstromhalbzyklen 26 einen Scheitelwert 68 erreicht, so entspricht der Gasentladungslampenstromverlauf 64 im Wesentlichen dem ersten Stromverlauf 30 mit einem Stromniveau von I_dim, wie in 5a gezeigt. I_dim stellt das minimale Stromniveau durch den Induktor 50 und die Vorschaltschaltung 72 dar, was dazu führt, dass die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 bei der unteren Intensitätsgrenze liegt.
Wenn der Zeitpunkt 34 sich in Richtung des Einsetzzeitpunkts 62 bewegt, wird ein Teil des zweiten Stromverlaufs 32 dem Gasentladungslampenstromverlauf 64 hinzuaddiert, wie in 5b und 5c gezeigt ist. Der hinzuaddierte Anteil des zweiten Stromverlaufs 32 weist ein Stromniveau von I_control auf. Daher ist es aus der vorangehenden Beschreibung offensichtlich, dass der erste Stromverlauf 30 einen Basisstromverlauf darstellt, zu dem ein Anteil des zweiten Stromverlaufs 32 hinzuaddiert werden kann, wenn der Zeitpunkt 34 variiert wird. Insbesondere kann das Stromniveau I_lamp durch die Gasentladungslampe 24 funktional als I_lamp = I_dim + I_control ausgedrückt werden. Es ist aus dem Gasentladungslampenstromverlauf 64 offensichtlich, dass keine Diskontinuität des Gasentladungslampenstromniveaus vorliegt, das herkömmliche Verfahren des Dimmens der Lampe mithilfe einer Phasensteuerung beeinträchtigt. Somit ist aus der vorangehenden Beschreibung weiterhin offensichtlich, dass das Vorsehen von I_dim als Basisstrom es ermöglicht, Probleme zu lösen, die mit der Diskontinuität des Lampenstroms in Verbindung stehen, wenn herkömmliche Lampen-Dimmverfahren, die in den Phasensteuerungsverfahren des Stands der Technik vorhanden sind, angewandt werden.
Wenn zusätzlich der Zeitpunkt 34 im Wesentlichen mit dem Einsetzzeitpunkt 62 übereinstimmt (wenn t_delay → 0), wie in 5b gezeigt ist, entspricht der Stromverlauf 64 der Gasentladungslampe 24 im Wesentlichen dem zweiten Stromverlauf 30 mit einem Stromniveau von I_full- I_full entspricht dem maximalen Stromniveau, das dazu führt, dass die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 der oberen Intensitätsgrenze entspricht.
Das Dimmersystem 20 und seine Fähigkeit zum stufenlosen Dimmen haben vielfältige zusätzliche Anwendungen. Eine erste zusätzliche Anwendung besteht in der Bewegungs- und Anwesenheitserkennung. In der ersten zusätzlichen Anwendung umfasst das Dimmermodul 40 weiterhin eine passive Infrarotschaltung (PIR-Schaltung), die mit dem Mikroprozessor 54 in Signalverbindung steht. Die PIR-Schaltung ist für die Bewegungs- und/oder Anwesenheitserkennung kalibrierbar. Vorzugsweise umfasst die PIR-Schaltung einen pyroelektrischen Wandler und eine Verstärkerstufe, die mit dem pyroelektrischen Wandler verbunden ist. Dies ermöglicht es dem Mikroprozessor 54, die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 abhängig von einer Steuerfunktion zu steuern, abhängig von einer erkannten Bewegung und/oder Anwesenheit.
Eine zweite zusätzliche Anwendung des Dimmersystems 20 besteht in der Beleuchtungssteuerung. In der zweiten zusätzlichen Anwendung umfasst das Dimmermodul 40 weiterhin einen Umgebungslichtwandler zum Wandeln der Umgebungslichtintensität in Umgebungslichtsignale. Ein Umgebungslichtniveau ist durch Umgebungslichtsignale bestimmbar, die es umgekehrt ermöglichen, dass die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 variiert wird, um ein bevorzugtes Beleuchtungsniveau zu erreichen.
Das Dimmersystem 20 implementiert das Dimmverfahren 200, das in 6 gezeigt ist. Das Dimmverfahren 200 umfasst einen Schritt 202, in dem die Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle 22 bereitstellbar ist, an die Gasentladungslampe 24 bereitgestellt wird, um die Gasentladungslampe 24 mit Energie zu versorgen. Das Dimmverfahren 200 umfasst weiterhin einen Schritt 204 des Schaltens der Wechselstromhalbzyklen 26, die an die Gasentladungslampe 24 übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf 30 und dem zweiten Stromverlauf 32 zu einem Zeitpunkt 34 durch das Steuermodul 28. Das Dimmverfahren 200 umfasst weiterhin einen Schritt 206 des Variierens des Zeitpunkts 34 in jedem der Wechselstromhalbzyklen 26, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe 24 zu variieren.
Die Schritte 202 bis 206 des Dimmverfahrens 200 sind vorzugsweise zum Ausführen durch den Mikroprozessor 54 kodierbar. Alternativ sind die Schritte 202 bis 206 des Dimmverfahrens 200 durch den Mikroprozessor 54 als Befehlscodes eines Programms, das in einem Speichermodul (nicht gezeigt) gespeichert ist, das sich in einer Datenkommunikationsverbindung mit dem Mikroprozessor 54 befindet. Alternativ entspricht das Speichermodul einem Speichermedium, das von dem Mikroprozessor 54 entkoppelbar ist.
Auf die vorangehende Weise werden ein Dimmersystem und ein Dimmverfahren zum Ausführen eines stufenlosen Dimmens einer Gasentladungslampe 24 anhand von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obwohl nur eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart ist, ist es für einen Fachmann angesichts dieser Offenbarung offensichtlich, dass vielfältige Änderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von Bereich und Geist der Erfindung abzuweichen.
Übersetzung der in der Beschreibung verwendeten Begriffe:
Fig. 1

Voltage applied to lamp circuit

= an den Lampenschaltkreis angelegte Spannung

Discontinuity in lamp current

= Diskontinuität in dem Lampenstrom

Delay (Firing) Angle

= Verzögerungs(-zünd-)winkel

Conduction angle

= Leitungswinkel

Lamp current

= Lampenstrom

Fig. 3

Switch

= Schalter

Inductor

= Induktor

Fluorescent lamp

= Fluoreszenzlampe

Magnetic Ballast

= magnetische Vorschaltschaltung

Live

= Phase

Fig. 4

Voltage

= Spannung

Fig. 5a, Fig. 5b, Fig. 5c, Fig. 5d

Voltage applied at Triac

= an Triac angelegte Spannung

Claims

Dimmersystem umfassend: – ein Steuermodul zum Verbinden einer elektrischen Energiequelle und einer Gasentladungslampe, wobei die elektrische Energiequelle zum Bereitstellen einer Netzleistung mit alternierenden Wechselstromhalbzyklen, die durch das Steuermodul an die Gasentladungslampe übertragbar sind, um die Gasentladungslampe mit Energie zu versorgen, dient, wobei das Steuermodul zum Schalten der Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf zu einem Zeitpunkt dient, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe bestimmt, während diese mit Energie versorgt wird; und – ein Dimmermodul zum Bereitstellen von Steuersignalen an das Steuermodul, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen durch die Steuersignale variabel ist, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul umfasst: – eine Induktivitätsschaltung, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen der Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle bereitstellbar ist, den zweiten Stromverlauf aufweist, wobei die Induktivitätsschaltung zum Definieren des ersten Stromverlaufs dient.
Dimmersystem nach Anspruch 2, wobei die Induktivitätsschaltung mindestens einen Induktor aufweist.
Dimmersystem nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul weiterhin umfasst: – einen Schalter, der parallel mit der Induktivitätsschaltung verbunden ist, wobei der Schalter durch durch das Dimmermodul bereitstellbaren Steuersignalen betreibbar ist, um jeden der Wechselstromhalbzyklen zwischen dem ersten Stromverlauf und dem zweiten Stromverlauf zu schalten.
Dimmersystem nach Anspruch 4, wobei der Schalter einem Triac oder einem Relais entspricht.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen mit dem ersten Stromverlauf beginnt, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs kleiner ist als die Amplitude des zweiten Stromverlaufs.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei die Netzleistung weiterhin alternierende Wechselspannungshalbzyklen aufweist, wobei die Phasendifferenz zwischen den Wechselstromhalbzyklen und den Wechselspannungshalbzyklen vordefiniert ist, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen mit Bezug auf die Phasendifferenz bestimmt ist.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei das Dimmermodul umfasst: – einen Mikroprozessor zum Bereitstellen der Steuersignale.
Dimmersystem nach Anspruch 8, wobei das Dimmermodul weiterhin umfasst: – eine passive Infrarotschaltung (PIR-Schaltung) in Signalverbindung mit dem Mikroprozessor, wobei die PIR-Schaltung zum Erkennen einer Bewegung und/oder Anwesenheit ausgebildet ist, wobei der Mikroprozessor zum Steuern der Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe basierend auf einer Steuerfunktion und abhängig von einer Bewegung und/oder Anwesenheit, die durch die PIR-Schaltung erkannt wird, ausgebildet ist.
Dimmersystem nach Anspruch 9, wobei die PIR-Schaltung umfasst: – einen pyroelektrischen Wandler; und – eine Verstärkerstufe, die mit dem pyroelektrischen Wandler verbunden ist.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei das Dimmermodul umfasst: – eine Schnittstelle, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen durch die Steuersignale abhängig von der betriebenen Schnittstelle variiert wird.
Dimmersystem nach Anspruch 9, wobei die Schnittstelle einer digitalen Schnittstelle oder einer elektromechanischen Schnittstelle entspricht.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei die Gasentladungslampe eine Vorschaltschaltung umfasst.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zwischen einer oberen Intensitätsgrenze und einer unteren Intensitätsgrenze durch das Steuermodul variierbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der oberen Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Beginns jedes der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist, und die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der unteren Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Scheitelwerts der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei das Dimmermodul umfasst: – einen Umgebungslichtwandler zum Wandeln der Umgebungslichtintensität in Umgebungslichtsignale, durch die ein Umgebungslichtniveau bestimmbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe einer Funktion des Umgebungslichtniveaus entspricht.
Dimmersystem nach Anspruch 1, wobei die Gasentladungslampe einer Fluoreszenzlampe oder einer Hochdrucklampe entspricht.
Dimmverfahren umfassend: – Übertragen einer Netzleistung, die durch eine elektrische Energiequelle bereitstellbar ist, an eine Gasentladungslampe zum Versorgen der Gasentladungslampe mit Energie, wobei die Netzleistung durch ein Steuermodul übertragen wird, wobei die übertragene Netzleistung alternierende Wechselstromhalbzyklen aufweist; – Schalten der Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf zu einem Zeitpunkt durch das Steuermodul, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe bestimmt, während diese mit Energie versorgt wird; und – Variieren des Zeitpunkts in jedem der Wechselstromhalbzyklen, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren, wobei der Zeitpunkt durch Steuersignale bestimmt wird, die an das Steuermodul durch ein Dimmermodul bereitstellbar sind.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei das Steuermodul umfasst: – eine Induktivitätsschaltung, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen der Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle bereitstellbar ist, den zweiten Stromverlauf aufweist, wobei die Induktivitätsschaltung zum Definieren des ersten Stromverlaufs dient.
Dimmverfahren nach Anspruch 18, wobei das Steuermodus umfasst: – einen Schalter, der parallel mit der Induktivitätsschaltung verbunden ist, wobei der Schalter durch die Steuersignale, die durch das Dimmermodul bereitstellbar sind, angesteuert wird, um jeden der Wechselstromhalbzyklen zwischen dem ersten Stromverlauf und dem zweiten Stromverlauf zu schalten.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen mit dem ersten Stromverlauf beginnt, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs kleiner ist als die Amplitude des zweiten Stromverlaufs.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei die Netzleistung weiterhin alternierende Wechselspannungshalbzyklen umfasst, wobei die Phasendifferenz zwischen den Wechselstromhalbzyklen und den Wechselspannungshalbzyklen vordefiniert ist, wobei der Zeitpunkt zwischen jedem der Wechselstromhalbzyklen mit Bezug auf die Phasendifferenz bestimmt ist.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend: – Erkennen einer Bewegung und/oder Anwesenheit durch eine passive Infrarotschaltung (PIR-Schaltung), die in Signalverbindung mit einem Mikroprozessor steht; und – Steuern der Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe durch den Mikroprozessor basierend auf einer Steuerfunktion und abhängig von einer von der PIR-Schaltung erkannten Bewegung und/oder Anwesenheit.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei das Dimmermodul umfasst: – eine Schnittstelle, wobei der Zeitpunkt in jedem der Wechselstromhalbzyklen durch die Steuersignale abhängig von der betriebenen Schnittstelle variiert wird.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei die Gasentladungslampe eine Vorschaltschaltung umfasst.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zwischen einer oberen Intensitätsgrenze und einer unteren Intensitätsgrenze durch das Steuermodul variierbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der oberen Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Beginns jedes der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist, und wobei die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der unteren Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Scheitelwerts jedes der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei das Dimmverfahren umfasst: – Wandeln einer Umgebungslichtintensität in Umgebungslichtsignale durch einen Umgebungslichtwandler, wobei ein Umgebungslichtniveau aus den Umgebungslichtsignalen bestimmbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe einer Funktion des Umgebungslichtniveaus entspricht, wobei das Dimmermodul den Umgebungslichtwandler umfasst.
Dimmverfahren nach Anspruch 17, wobei die Gasentladungslampe einer Fluoreszenzlampe oder einer Hochdrucklampe entspricht.
Maschinenlesbares Medium mit darin gespeicherten mehreren Programmbefehlen, die durch eine Maschine ausführbar sind, wobei die Programmbefehle, wenn diese ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen: – eine Netzleistung, die durch eine elektrische Energiequelle bereitstellbar ist, an eine Gasentladungslampe zu übertragen, um die Gasentladungslampe mit Energie zu versorgen, wobei die Netzleistung durch ein Steuermodul übertragen wird, wobei die übertragene Netzleistung alternierende Wechselstromhalbzyklen umfasst; – die Wechselstromhalbzyklen, die an die Gasentladungslampe übertragen werden, zwischen einem ersten Stromverlauf und einem zweiten Stromverlauf zu einem Zeitpunkt durch das Steuermodul zu schalten, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs von der Amplitude des zweiten Stromverlaufs verschieden ist, wobei der Zeitpunkt jedes der Wechselstromhalbzyklen die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe bestimmt, während diese mit Energie versorgt wird; und – Variieren des Zeitpunkts jedes der Wechselstromhalbzyklen, um dadurch die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zu variieren, wobei der Zeitpunkt durch die Steuersignale bestimmt wird, die durch ein Dimmermodul an das Steuermodul bereitstellbar sind.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei das Steuermodul umfasst: – eine Induktivitätsschaltung, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen der Netzleistung, die durch die elektrische Energiequelle bereitstellbar ist, den zweiten Stromverlauf aufweist, wobei die Induktivitätsschaltung zum Definieren des ersten Stromverlaufs dient; und – einen Schalter, der parallel mit der Induktivitätsschaltung verbunden ist, wobei der Schalter durch Steuersignale betreibbar ist, die durch das Dimmermodul bereitstellbar sind, um jeden der Wechselstromhalbzyklen zwischen dem ersten Stromverlauf und dem zweiten Stromverlauf zu schalten.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei jeder der Wechselstromhalbzyklen mit dem ersten Stromverlauf beginnt, wobei die Amplitude des ersten Stromverlaufs kleiner ist als die Amplitude des zweiten Stromverlaufs.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei die Netzleistung weiterhin alternierende Wechselspannungshalbzyklen umfasst, wobei die Phasendifferenz zwischen den Wechselstromhalbzyklen und den Wechselspannungshalbzyklen vordefiniert ist, wobei der Zeitpunkt zwischen jedem der Wechselstromhalbzyklen mit Bezug auf die Phasendifferenz bestimmt ist.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei die Befehle, wenn diese ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen: – eine Bewegung und/oder Anwesenheit durch eine passive Infrarotschaltung (PIR-Schaltung), die in Signalverbindung mit einem Mikroprozessor steht, zu erkennen; und – Steuern der Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe durch den Mikroprozessor basierend auf einer Steuerfunktion und abhängig von einer von der PIR-Schaltung erkannten Bewegung und/oder Anwesenheit.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei die Gasentladungslampe einer Fluoreszenzlampe oder einer Hochdrucklampe entspricht.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe zwischen einer oberen Intensitätsgrenze und einer unteren Intensitätsgrenze durch das Steuermodul variierbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der oberen Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Beginns jedes der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist, und wobei die Beleuchtungsintensität im Wesentlichen bei der unteren Intensitätsgrenze liegt, wenn der Zeitpunkt im Wesentlichen in Richtung des Scheitelwerts jedes der Wechselstromhalbzyklen verschoben ist.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 23, wobei das Dimmermodul umfasst: – Wandeln einer Umgebungslichtintensität in Umgebungslichtsignale durch einen Umgebungslichtwandler, wobei ein Umgebungslichtniveau aus den Umgebungslichtsignalen bestimmbar ist, wobei die Beleuchtungsintensität der Gasentladungslampe einer Funktion des Umgebungslichtniveaus entspricht, wobei das Dimmermodul den Umgebungslichtwandler umfasst.