DE202007019402U1

DE202007019402U1 - Dimmbares Betriebsgerät mit interner Dimmkennlinie

Info

Publication number: DE202007019402U1
Application number: DE202007019402U
Authority: DE
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2017-06-14
Also published as: EP2346305B1; WO2007147512A1; DE102006028670A1; CN101473701B; EP2030484B1; US8111010B2; DE102006028670B4; US20090167207A1; EP2030484A1; EP2765835A1; EP2346305A3; EP2030484B2; PL2030484T5; EP2765835B1; PL2765835T3; PL2030484T3; CN101473701A; PL2346305T3; CN103561505A; EP2346305A2

Abstract

Betriebsgerät für Leuchtmittel (LM), insbesondere LEDs, das eine Schnittstelle (IF1) aufweist, über die dem Betriebsgerät (BG) externe Dimmwerte zuführbar sind, wobei – das Betriebsgerät (BG) diese zugeführten externen Dimmwerte mittels interner Dimmkennlinien in interne Dimmwerte umsetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel (LM) erfolgt, und – individuelle interne Dimmkennlinien für die Ansteuerung von LEDs unterschiedlicher Farbe, bspw. zur Anpassung an die Wahrnehmung des menschlichen Auges vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel, die bspw. Leuchtdioden oder Gasentladungslampen sein können.
Zur Anweisung von Steuerbefehlen zu dimmbaren Betriebsgeräten einer lichttechnischen Anlage verwenden viele der heute eingesetzten lichttechnischen Anlagen ein bspw. durch den DALI- bzw. DSI-Standard genormtes Bussystem, durch den u. a. externe Dimmwerte übermittelt werden können. Die zur Ansteuerung der einzelnen Leuchtmittel benötigten Steuergeräte setzen diese Werte bspw. mit Hilfe von Konvertierungstabellen intern in Dimmwerte um, die die eigentlichen Stufen der Helligkeitssteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel darstellen und die ggf. höher aufgelöste Steuerwerte (z. B. mit 16 Bit quantisierte Steuerwerte) als die externen Dimmwerte darstellen.
Ein Betriebsgerät mit einer Konstantstromquelle als Treiberschaltung zur Ansteuerung eines mehrere Leuchtdioden umfassenden LED-Moduls ist in DE 20 2004 006 292 U1 offenbart. Die Treiberschaltung ist dabei mit dem LED-Modul über insgesamt drei Kanäle verbunden, von denen zwei Kanäle zur Spannungsversorgung des LED-Moduls mit einer im Dimmbetrieb impulsbreitenmodulierten Versorgungsspannung dienen und ein als Digitalschnittstelle ausgebildeter dritter Kanal („Modulkennungskanal”) zur uni- oder bidirektionalen Übermittlung digitaler Betriebsparameter und/oder Kalibrierdaten zwischen LED-Modul und Treiberschaltung genutzt wird, so dass sich die Treiberschaltung auf diese einstellen kann. Dies ermöglicht das Betreiben von LED-Modulen unterschiedlicher Art mit der gleichen Treiberschaltung unter gleichen Betriebsbedingungen.
In EP 1 135 005 A2 ist eine über eine digitale Datenschnittstelle steuerbare Schaltung zum Dimmen von Lichtquellen einer Beleuchtungsanlage beschrieben, welche über geeignete Mittel zur Erzeugung einer von einem vorgebbaren Sollwert abhängigen Steuersignals zur Helligkeitssteuerung der Lichtquellen sowie über Mittel zur Anpassung des Steuersignals an unterschiedliche Lichtquellenarten verfügt.
In DE 203 12 298 U1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Gasentladungsladungslampe offenbart, welches eine Speichereinrichtung umfasst, in der von einer Steuereinrichtung abrufbare Betriebsparameter abgelegt sind.
AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, ist die vorliegende Erfindung der Aufgabe gewidmet, ein flexibel ausgestaltetes dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die im vorhergehenden Abschnitt definierte Aufgabe wird durch ein Betriebsgerät für Leuchtmittel gelöst, das eine Schnittstelle aufweist, über die dem Betriebsgerät externe Dimmwerte zuführbar sind. Das Betriebsgerät setzt diese zugeführten externen Dimmwerte in interne Dimmwerte um, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel erfolgt. Dabei sind die internen Dimmwerte wenigstens genauso hoch und optional höher aufgelöst als die externen Dimmwerte. Das Betriebsgerät ist dazu ausgelegt, dass die Umsetzung der externen Dimmwerte in die internen Dimmwerte programmierbar ist.
Das Betriebsgerät kann insbesondere auch dazu ausgelegt sein, dass die vorgenannte Umsetzung hinsichtlich ihrer Dynamik programmierbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass programmierbar ist, durch welches zeitliche Übergangsverhalten (linearer, logarithmischer oder exponentieller Zeitverlauf etc.) ein einem externen Dimmwert zugeordneter interner Dimmwert erreicht wird.
Erfindungsgemäß kann auch die Zuordnung („Mapping”) eines im stationären Zustand anzusteuernden internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert programmierbar sein. In diesem Fall muss die Auflösung der internen Dimmwerte nicht höher sein als die der externen Dimmwerte.
Das Leuchtmittel kann beispielsweise eine einzelne Leuchtdiode oder ein mehrere Leuchtdioden umfassendes LED-Modul sein, wobei die stationäre Zuordnung eines internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert Fertigungstoleranzen der Leuchtdiode(n) kompensiert.
Das Betriebsgerät kann einen Flash-Speicher aufweisen, in dem die programmierbare Umsetzung der externen Dimmwerte in interne Dimmwerte gespeichert ist.
Es kann selektiv eine maximale Dimmwertbeschränkung unterhalb von 100% festlegbar ist, die selektiv durch einen Befehl von Aussen einschaltbar und/oder aufhebbar ist.
Die internen Dimmwerte können auf den Bereich zwischen 0% und der Dimmwertbeschränkung aufgeteilt sein, so dass eine maximale Auflösung der Dimmwerte in diesem Bereich herrscht.
Das Betriebsgerät kann über mehrere Ausgänge zur Ansteuerung von Leuchtmitteln verfügen, wobei die internen Dimmkennlinien individuell für jeden dieser Ausgänge programmierbar sind. Die Ausgänge können dabei Leuchtmittel, bspw. LEDs, unterschiedlicher Farbe ansteuern.
Die Umsetzung kann dabei hinsichtlich ihrer Dynamik programmiert werden, d. h. es kann programmiert werden, durch welches zeitliche Übergangsverhalten ein einem externen Dimmwert zugeordneter interner Dimmwert erreicht wird.
Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Zuordnung eines im stationären Zustand anzusteuernden internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert programmierbar ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dem Betriebsgerät Wertezuweisungstabellen zur Umsetzung externer Dimmwerte in interne Dimmwerte über ein Bussystem mit Hilfe eines auf dem DALI-Standard beruhenden Kommunikationsprotokolls bereitzustellen, um das Steuergerät optimal auf das Leuchtmittel zu trimmen bzw. die Form der Dimmkennlinie individuell anzupassen. Dieses Verfahren erlaubt es insbesondere Herstellern von LED-Modulen, gerätespezifische Toleranzen unterschiedlicher LED-Module bei einer Kalibrierung der Dimmkennlinie auf ein neues LED-Modul zu berücksichtigen und auszugleichen, wodurch eine einfache und kostengünstige Möglichkeit gegeben ist, LED-Module mit einheitlichem Dimmverhalten auszuliefern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr, Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, anhand einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung erläutert. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Dimmschaltung mit einem dimmbaren Betriebsgerät gemäß vorliegender Erfindung,
2a eine Prinzipskizze eines lichttechnischen Systems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, umfassend eine Steuerungseinrichtung und ein über ein Betriebsgerät angesteuertes LED-Modul, welche an eine Busleitung angeschlossen sind, die zur Übermittlung von Betriebsparametern und Programmierdaten zwischen der Steuerungseinrichtung und dem Betriebsgerät dient, und
2b eine Variante des in 2a skizzierten lichttechnischen Systems mit einem Helligkeitsregelkreis zur automatischen Einstellung eines über einen Sollwert vorgebbaren Dimmlevels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 2b im Detail beschrieben.
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Dimmschaltung mit einem dimmbaren Betriebsgerät BG gemäß vorliegender Erfindung skizziert, welches zur Ansteuerung eines Leuchtmittels LM mit einer Leistungs-Stellgröße StG' über ein als „Ansteuerung” bezeichnetes Leistungsstellglied TB dient. Bei dem Leuchtmittel kann es sich dabei beispielsweise um eine Gasentladungslampe, eine LED oder um ein LED-Modul, bestehend aus einem Array mehrerer zueinander in Serie, einzeln oder gruppenweise parallel geschalteten Leuchtdioden LED₁ bis LED_N, handeln. Indessen kann die Erfindung im Zusammenhang mit jedem dimmbaren Leuchtmittel verwendet werden.
Das Leistungsstellglied TB, dem über einen mit dem Betriebsgerät BG verbundenen Steuereingang ein zum Dimmen des Leuchtmittels LM benötigtes Steuersignal zuführbar ist, kann z. B. einen Phasenanschnittsdimmer, eine regelbare Konstantstromquelle, eine einstellbare Versorgungsspannung, einen Wechselrichter mit einstellbarer Taktfrequenz f_T oder einen Pulsbreitenmodulator PWM umfassen, über den das Tastverhältnis d eines von dem Betriebsgerät BG generierten, dem Leuchtmittel LM in Form eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals zugeführten periodischen Rechteckstroms variiert wird. Als Leistungs-Stellgröße StG' kann also abgesehen von dem Tastverhältnis d eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals die Frequenz f_LM eines zum Betrieb des Leuchtmittels LM benötigten Wechselstroms, die Stromstärke eines zur Speisung des Leuchtmittels LM dienenden Wechsel- oder Gleichstroms I _LM bzw. der Spannungspegel U _LM einer zur Energieversorgung des Leuchtmittels LM dienenden Versorgungsspannung herangezogen werden.
Das in 1 dargestellte Betriebsgerät BG weist hierbei eine Schnittstelle auf, über die dem Betriebsgerät BG eine zur Dimmung des Leuchtmittels LM benötigte externe Führungsgröße FG (in 1 bezeichnet als „externe Dimmwerte”) zuführbar ist. Diese externen Dimmwerte werden über einen Datenumsetzer LMK in dem Betriebsgerät BG in interne Dimmwerte einer Steuergröße StG umgesetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung des Leistungsstellglieds TB erfolgt. Das Betriebsgerät BG greift dabei z. B. auf eine in einer Speichereinheit des Datenumsetzers LMK abgelegte Wertezuweisungstabelle (in 1 bezeichnet als „Abgleichstabelle”) zu, aus der vorab abgelegte, linear, logarithmisch, exponentiell oder anderweitig interpolierte Zwischenwerte einer zum Dimmen des Leuchtmittels LM benötigten Dimmkennlinie entnommen werden können.
Der Wertebereich dieser Stützwerte wird dabei z. B. durch zwei parallel zur Zeitachse eines Dimmlevel-Zeit-Diagramms verlaufende Geraden begrenzt, wobei die Untergrenze des Wertebereichs durch den aktuellen Istwert einer voreingestellten Dimmstufe gebildet wird und die Obergrenze des Wertebereichs durch ein dem Datenumsetzer LMK zugeführtes Programmiersignal PS vorgebbar ist (oder umgekehrt).
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Datenumsetzer LMK zu den vorgenannten Stützwerten interpolierte Zwischenwerte für den Zeitverlauf der Dimmkennlinie berechnet und mit den hierbei erhaltenen Werten das Leistungsstellglied TB ansteuert. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in dem nicht-flüchtigen Speicher des Datenumsetzers LMK gespeicherten Stützwerte über das vorstehend erwähnte Programmiersignal PS neu kalibriert werden können. Das Programmiersignal separat zu einer Busschnittstelle und/oder über dieselbe Busschnittstelle übermittelt werden, über die nach erfolgter Programmierung dann die externen Dimmwerte zu dem Betriebsgerät übertragen werden.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die vorstehend beschriebene Schaltung, wie in 1 skizziert, weiterhin aufweisen einen optionalen Rückführungsleitung 1, über die dem Betriebsgerät BG wenigstens ein die Leistung der Leuchtmittel wiedergebender Leistungsparameter des Leuchtmittels LM als Istwert der Regelgröße RG zugeführt wird, sowie einen weiteren optionalen Rückführungsleitung 2, über die die Leistungs-Stellgröße StG' dem Betriebsgerät BG zugeführt wird,
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, stellt das Betriebsgerät BG bei diesem Ausführungsbeispiel über das Leistungsstellglied TB abhängig von der durch den erfassten Leistungsparameter gebildeten Regelgröße RG und der dem Betriebsgerät BG vorgebbaren Führungsgröße FG für die im Dimmbetrieb von dem Leuchtmittel LM zu erzeugende Strahlungsleistung, ausgedrückt durch den Sollwert Φ_LM,soll des von dem Leuchtmittel LM im Dimmbetrieb zu emittierenden Lichtstroms Φ_LM, die vorstehend erwähnte Leistungs-Stellgröße StG' ein. Bei Feststellung einer Regelabweichung zwischen Führungsgröße FG und Regelgröße RG wird dabei eine geeignete Leistungs-Stellgröße StG' generiert, durch die die vorgenannte Regelabweichung zumindest näherungsweise kompensiert wird.
In 2a ist eine Prinzipskizze eines lichttechnischen Systems dargestellt, welches eine Steuerungseinrichtung StE und ein über ein Betriebsgerät BG angesteuertes Leuchtmittel umfasst, bei dem es sich z. B. um eine Gasentladungslampe oder, wie in 2a skizziert, um ein LED-Modul handeln kann.
Die Steuerungseinrichtung StE und das Betriebsgerät BG sind über digitale Schnittstellen IF₁ bzw. IF₂ an eine Busleitung BL angeschlossen, die zur Übermittlung von Betriebsparametern und ggf. auch Programmierdaten zwischen der Steuerungseinrichtung StE und dem Betriebsgerät BG dient. Die Spannungsversorgung des LED-Moduls erfolgt über das an eine Spannungsversorgung U _e angeschlossene Betriebsgerät BG.
Als Versorgungsspannung des LED-Moduls kann eine Gleichspannung dienen, die über einen Speicherkondensator C bereitgestellt und der Busleitung BL über einen Ausgang DC_OUT des Betriebsgeräts BG als Busspannung U _Bus aufgeschaltet wird.
Wie in 2a skizziert, verfügt die Steuerungseinrichtung StE neben einem zur Spannungsversorgung mit U_Bus dienenden Eingang DC_IN über einen Programmierdatenausgang PROG_OUT, über den ein Programmiersignal U _Prog, welches zur Einstellung eines vom Anwender vorgebbaren Dimmlevels bzw. zur Auswahl eines bestimmten Dimmkennlinienverlaufs (z. B. linear, logarithmisch, exponentiell etc.) verwendet wird, in digitalisierter Form über die digitale Busschnittstelle IF₂ der Steuerungseinrichtung StE übertragen werden kann.
Nach Übertragung über die Busleitung BL wird das Programmiersignal U _Prog dem Betriebsgerät BG über einen Steuersignaleingang PROG_IN zugeführt, und an einen als „LSD-Konverter” bezeichneten Datenumsetzer geleitet. Dieser berechnet zu einer Anzahl von hinterlegten Stützwerten interpolierte Zwischenwerte für den Zeitverlauf einer zum Dimmen der LEDs benötigten Dimmkennlinie und steuert mit den dabei erhaltenen Werten einen in das Betriebsgerät BG integrierten Pulsbreitenmodulator PWM an, über den das Tastverhältnis d eines von dem Betriebsgerät BG generierten, der LED-Treiberschaltung in Form eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals U _PWM zugeführten periodischen Rechteckstroms variiert wird.
Die Dimmkennlinie verläuft dabei innerhalb eines durch zwei parallel zur Zeitachse eines Dimmlevel-Zeit-Diagramms verlaufende Geraden begrenzten Wertebereichs, dessen Untergrenze durch den aktuellen Istwert einer voreingestellten Dimmstufe gebildet wird und dessen Obergrenze durch das Programmiersignal U _Prog vorgebbar ist (oder umgekehrt).
Alternativ zu der vorstehend erwähnten Berechnung können die interpolierten Zwischenwerte auch aus einer z. B. in einem Nurlesespeicher des LED-Konverters abgelegten Wertezuweisungstabelle entnommen werden, die den innerhalb des Wertebereiches liegenden Stützstellen je nach Vorgabe des Anwenders vorab berechnete, linear, logarithmisch, exponentiell oder anderweitig interpolierte Zwischenwerte zuordnet.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die in dem Flash-EEPROM gespeicherten Stützwerte über das vorgenannte Programmiersignal U _Prog der Steuerungseinrichtung StE neu kalibriert werden können, bpsw. um herstellerspezifischer Toleranzen der durch die LED-Treiberschaltung angesteuerten Leuchtdioden LED₁ bis LED_N des LED-Moduls zu minimieren bzw. zu kompensieren.
Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die vorgenannten Stützwerte aus dem Flash-EEPROM ausgelesen und über einen Datenausgang READ_OUT des Betriebsgeräts BG und dessen digitale Busschnittstelle IF₁ auf einen Datenübertragungskanal der Busleitung BL aufgeschaltet werden, so dass sie der Steuerungseinrichtung StE über deren digitale Busschnittstelle IF₂ und einen Dateneingang READ_IN zugänglich sind.
In 2b ist eine Schaltungsvariante des in 2a skizzierten lichttechnischen Systems mit einem Helligkeitsregelkreis LRK zur automatischen Einstellung eines über die Ausgangsspannung U _Soll eines Sollwertgebers SWG vorgebbaren Dimmlevels dargestellt. Die Regelstrecke dieses Helligkeitsregelkreises LRK wird dabei durch das Bezug nehmend auf 2a beschriebene, über die digitale Busschnittstelle IF₁ an die Busleitung BL angeschlossene Betriebsgerät BG und ein über das Betriebsgerät BG angesteuertes Leuchtmittel gebildet, bei dem es sich wiederum z. B. um eine Gasentladungslampe oder, wie in 2b skizziert, um ein LED-Modul, bestehend aus einem Array mehrerer zueinander in Serie geschalteter Leuchtdioden LED₁ bis LED_N, handelt, welches über eine mit dem Ausgang des Betriebsgeräts BG verbundene LED-Treiberschaltung angesteuert wird.
Zur Ansteuerung des in das Betriebsgerät BG integrierten Pulsbreitenmodulators PWM, über den das Tastverhältnis d eines von dem Betriebsgerät BG generierten, der LED-Treiberschaltung in Form eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals U _PWM zugeführten periodischen Rechteckstroms variiert wird, wird eine Stellgröße U _Prog benötigt, die von einem Programmierdatenausgang PROG_OUT einer über eine digitale Busschnittstelle IF₂ (z. B. eine DALI-Schnittstelle) an die Busleitung BL angeschlossenen digitalen Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE geliefert, in digitalisierter Form über deren digitale Busschnittstelle IF₂ auf einen Datenübertragungskanal der Busleitung BL aufgeschaltet und dann an die digitale Busschnittstelle IF₁ des Betriebsgeräts BG zu dessen Programmierdateneingang PROG_IN übertragen wird.
Der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE wird über einen Sensordateneingang DATA_IN ein durch eine Regelgröße U _Reg Reg wiedergegebener Messwert zugeführt, bei dem es sich z. B. um den aktuellen Istwert der auf einer von den Leuchtdioden LED₁ bis LED_N des LED-Moduls oder einer Teilgruppe dieser Leuchtdioden beleuchteten Nutzfläche A durch den einfallenden Lichtstrom Φ_LM hervorgerufenen Beleuchtungsstärke E handelt, die von einem lichtsensitiven Detektor eines über eine weitere digitale Busschnittstelle IF₃ (z. B. eine DALI-Schnittstelle) ebenfalls an die Busleitung BL angeschlossenen Lichtsensormoduls LSM erfasst wird. Als Lichtsensor fungiert hierbei z. B. ein Fototransistor T_Ph, dessen Kollektorstrom (Fotostrom) proportional zu der durch die emittierte Lichtstrahlung der LEDs hervorgerufenen Beleuchtungsstärke E auf der vorgenannten Nutzfläche A ist und somit ein Maß für die Helligkeit dieser Strahlung liefert.
Die Spannungsversorgung des Lichtsensormoduls LSM erfolgt dabei ebenso wie die Spannungsversorgung der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE und des LED-Moduls über die als Busspannung U _Bus dienende Zwischenkreisspannung U _V des Betriebsgeräts BG, die den beiden erstgenannten Systemkomponenten jeweils über einen mit „DC_IN” bezeichneten Busspannungseingang zugeführt wird.
Wie 2b zu entnehmen ist, wird das Ausgangssignal U _Reg des Lichtsensormoduls LSM, bei dem es sich z. B. um eine von einem Messverstärker auf einen definierten Ausgangspegel verstärkte, zu dem Fotostrom proportionale Spannung handelt, über einen Sensordatenausgang DATA_OUT zu der digitalen Busschnittstelle IF₃ des Lichtsensormoduls LSM geführt und in digitalisierter Form über die Busleitung BL und die digitale Busschnittstelle IF₂ der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE zu deren Sensordateneingang DATA_IN übertragen. Die Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE stellt dann abhängig von der an dem vorgenannten Sensordateneingang DATA_IN anliegenden Regelgröße U _Reg und der mit Hilfe des Sollwertgebers SWG über einen Trimmwiderstand R_V oder ein Potentiometer einstellbaren und über einen weiteren Dateneingang der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE vorgebbaren Führungsgröße U _Soll (Sollwert) für die im Dimmbetrieb vom LED-Modul zu erzeugende Strahlungsleistung, ausgedrückt durch den Sollwert Φ_LM,soll des vom LED-Modul im Dimmbetrieb zu emittierenden Lichtstroms Φ_LM, die vorstehend erwähnte Stellgröße U _Prog ein. Bei Feststellung einer Regelabweichung zwischen Führungsgröße U _Soll und Regelgröße U _Reg wird eine geeignete Stellgröße U _Prog generiert, durch die die vorgenannte Regelabweichung zumindest näherungsweise kompensiert wird.
Über den Programmierdatenausgang PROG_OUT der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE kann darüber hinaus ein vom Anwender vorgebbarer Dimmkennlinienverlauf (z. B. linear, logarithmisch, exponentiell etc.) aus einem über ein integriertes Display der Steuerungseinrichtung StE angezeigten Menü ausgewählt werden. Das dazu benötigte Steuersignal wird in digitalisierter Form über die digitale Busschnittstelle IF₂ der Steuerungseinrichtung StE auf einen weiteren Datenübertragungskanal der Busleitung BL aufgeschaltet. Nach Übertragung über die Busleitung BL wird das Steuersignal dem Betriebsgerät BG über den vorgenannten Programmiersignaleingang PROG_IN zugeführt und an den LED-Konverter geleitet. Wie bereits unter Bezugnahme auf 2a beschrieben, berechnet dieser zu den in dem Flash-EEPROM des Betriebsgeräts BG hinterlegten Stützwerten interpolierte Zwischenwerte für den Zeitverlauf einer zum Dimmen der LEDs benötigten Dimmkennlinie und steuert mit den dabei erhaltenen Werten einen in das Betriebsgerät BG integrierten Pulsbreitenmodulator PWM an, über den das Tastverhältnis d eines von dem Betriebsgerät BG generierten, der LED-Treiberschaltung in Form eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals U _PWM zugeführten periodischen Rechteckstroms variiert wird. Die Dimmkennlinie verläuft dabei innerhalb eines durch zwei parallel zur Zeitachse verlaufende Geraden begrenzten Wertebereichs, dessen Untergrenze durch den aktuellen Istwert einer voreingestellten Dimmstufe gebildet wird und dessen Obergrenze durch die Führungsgröße U _Soll vorgebbar ist (oder umgekehrt). Wie unter Bezugnahme auf 2a beschrieben, können die interpolierten Zwischenwerte alternativ zu der vorstehend erwähnten Berechnung auch aus einer z. B. in einem Nurlesespeicher des LED-Konverters abgelegten Wertezuweisungstabelle entnommen werden, die den innerhalb des Wertebereiches liegenden Stützstellen je nach Vorgabe des Anwenders vorab berechnete, linear, logarithmisch, exponentiell oder anderweitig interpolierte Zwischenwerte zuordnet.
Wie bei dem in 2a dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch bei dieser Schaltungsvariante erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in dem Flash-EEPROM gespeicherten Stützwerte über das Steuersignal der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE neu kalibriert werden können, um herstellerspezifische Toleranzen des Betriebsgeräts BG, der LED-Treiberschaltung und/oder der durch die LED-Treiberschaltung angesteuerten Leuchtdioden des LED-Moduls zu minimieren bzw. zu kompensieren. Wie bei dem in 2a skizzierten Ausführungsbeispiel kann zu diesem Zweck vorgesehen sein, dass die vorgenannten Stützwerte aus dem Flash-EEPROM ausgelesen und über einen Datenausgang READ_OUT des Betriebsgeräts BG und dessen digitale Busschnittstelle IF₁ auf einen Datenübertragungskanal der Busleitung BL aufgeschaltet werden, so dass sie der Regelungs- und Steuerungseinrichtung RSE über deren digitale Busschnittstelle IF₂ und einen Dateneingang READ IN zugänglich sind.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf lichttechnische Systeme beschränkt ist, deren Systemkomponenten über eine DALI-Schnittstelle an einen zur Spannungsversorgung dienenden Kanal einer Busleitung angeschlossen sind, sondern dass erfindungsgemäß jede andere, zur Übertragung digitaler Steuersignale geeignete digitale Busschnittstelle für diesen Zweck verwendet werden kann.
Wenn das verwendete Leuchtmittel eine oder mehrere LEDs sind, kann die freie Programmierbarkeit der internen Dimmkennlinie dahingehend verwendet werden, dass diese auf die farbspezifische Empfindlichkeit des menschlichen Auges abgestimmt wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn in unabhängigen Kanälen eines Betriebsgeräts oder durch mehrere Betriebsgeräte LEDs unterschiedlicher Farbe angesteuert werden, da das menschliche Auge die unterschiedlichen Farbe (bspw. Rot, Grün, Blau) unterschiedlich wahrnimmt.
Somit kann die interne Dimmkennlinie für die Ansteuerung von LEDs (oder anderer farbiger Leuchtmittel) unterschiedlicher Farbe individuell und somit unterschiedlich programmierbar sein.
Bspw. kann das durch ein Betriebsgerät mit drei unabhängigen Ausgängen erfolgen, bspw. ein RGB-Farbmischmodul für LEDs oder Leuchtstofflampen. Die Zuordnung der Farben und die individuelle Anpassung der internen Dimmkennlinie für jede Farbe kann dann erst in der Leuchte während der Installation erfolgen.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann bspw. durch einen externen Befehl, bspw. über eine Busleitung, ein artifizieller Maximalwert für einen Leistungsparameter oder Kombinationen von Leistungsparametern (Strom etc.) gesetzt werden. Diese Beschränkung kann dann von Aussen wieder aufgehoben und/oder verändert werden, so dass bspw. später wieder die tatsächlich verfügbare Maximallleistung freigegeben werden kann. Alternativ kann diese artifizielle „Drosselung” auch durch eine manuelle Einstellung am Vorschaltgerät erzielt werden.
„100% Dimmlevel” entspricht somit dem artifiziell beschränkten Maximalwert und nicht dem tatsächlich möglichen „ungedrosselten” Maximalwert.
Die interne Dimmkurve wird kann an den artifiziell beschränkten Maximalwert angepasst werden: Um weiterhin möglichst fein verteilte interne Dimmwerte zu verwenden, werden sämtliche intern verfügbaren Dimmwerte bei gesetzter Maximalwertbeschränkung auf den Bereich zwischen 0% Dimming und dem artifiziellen Maximalwert verteilt.
Eine einfacher Ausführung kann vorsehen, in dem Gerät vorab wenigstens zwei Kennlinien für das Mapping der externen Dimmwerte zu den internen Dimmwerten vorzusehen (programmieren), nämlich bspw. eine Aufteilung zwischen 0% und 100% und eine weitere Aufteilung zwischen 0% und der Maximalwertbeschränkung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202004006292 U1 [0003]
EP 1135005 A2 [0004]
DE 20312298 U1 [0005]

Claims

Betriebsgerät für Leuchtmittel (LM), insbesondere LEDs, das eine Schnittstelle (IF₁) aufweist, über die dem Betriebsgerät (BG) externe Dimmwerte zuführbar sind, wobei – das Betriebsgerät (BG) diese zugeführten externen Dimmwerte mittels interner Dimmkennlinien in interne Dimmwerte umsetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel (LM) erfolgt, und – individuelle interne Dimmkennlinien für die Ansteuerung von LEDs unterschiedlicher Farbe, bspw. zur Anpassung an die Wahrnehmung des menschlichen Auges vorgesehen sind.
Betriebsgerät nach Anspruch 1, wobei mittels eines Programmiersignals U _Prog ein bestimmter Dimmkennlinienverlaufs, wie z. B. linear, logarithmisch, exponentiell etc., auswählbar ist.
Betriebsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zuordnung eines im stationären Zustand anzusteuernden internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert programmierbar ist.
Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Flash-Speicher (EEPROM) zur Speicherung der programmierbaren Umsetzung der externen Dimmwerte in interne Dimmwerte.
Betriebsgerät für Leuchtmittel (LM), insbesondere LEDs, das eine Schnittstelle (IF₁) aufweist, über die dem Betriebsgerät (BG) externe Dimmwerte zuführbar sind, wobei das Betriebsgerät (BG) diese zugeführten externen Dimmwerte mittels interner Dimmkennlinien in interne Dimmwerte umsetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel (LM) erfolgt, wobei das Betriebsgerät mehrere Ausgänge zur Ansteuerung von Leuchtmitteln verfügt, wobei die internen Dimmkennlinien individuell für jeden dieser Ausgänge programmierbar sind.
Betriebsgerät nach Anspruch 5, wobei die Ausgänge Leuchtmittel, insbesondere LEDs, unterschiedlicher Farbe ansteuern.
Betriebsgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Zuordnung eines im stationären Zustand anzusteuernden internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert programmierbar ist.
Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dimmkennlinienverlauf z. B. linear, logarithmisch, exponentiell etc. vom Anwender vorgebbar oder mittels eines Programmiersignals U _Prog auswählbar ist.
Betriebsgerät für Leuchtmittel (LM), insbesondere LEDs, das eine Schnittstelle (IF₁) aufweist, über die dem Betriebsgerät (BG) externe Dimmwerte zuführbar sind, wobei das Betriebsgerät (BG) diese zugeführten externen Dimmwerte mittels interner Dimmkennlinien in interne Dimmwerte umsetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel (LM) erfolgt, wobei der Dimmkennlinienverlauf z. B. linear, logarithmisch, exponentiell etc. vom Anwender vorgebbar oder mittels eines Programmiersignals U _Prog auswählbar ist.
Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leuchtmittel eine einzelne Leuchtdiode oder ein mehrere Leuchtdioden umfassendes LED-Modul ist.
Betriebsgerät für Leuchtmittel (LM), das eine Schnittstelle (IF1) aufweist, über die dem Betriebsgerät (BG) externe Dimmwerte zuführbar sind, wobei – das Betriebsgerät (BG) diese zugeführten externen Dimmwerte in interne Dimmwerte umsetzt, auf deren Grundlage die Ansteuerung der angeschlossenen Leuchtmittel (LM) erfolgt, – die internen Dimmwerte höher aufgelöst sind, vorzugsweise höher quantisiert aufgelöst sind als die externen Dimmwerte, und – das Betriebsgerät (BG) dazu ausgelegt ist, dass die Umsetzung der externen Dimmwerte in die internen programmierbar ist
Betriebsgerät nach Anspruch 11, das dazu ausgelegt ist, dass die Umsetzung der externen Dimmwerte in die internen hinsichtlich ihrer Dynamik programmierbar ist, d. h. dass programmierbar ist, durch welches zeitliche Übergangsverhalten ein einem externen Dimmwert zugeordneter interner Dimmwert erreicht wird.
Betriebsgerät nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Zuordnung eines im stationären Zustand anzusteuernden internen Dimmwerts zu einem externen Dimmwert programmierbar ist.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Leuchtmittel (LM) wenigstens eine Leuchtdiode (LED1 bis LEDN) ist.
Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Flash-Speicher (EEPROM) zur Speicherung der programmierbaren Umsetzung der externen Dimmwerte in interne Dimmwerte.
Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Leistungsparameter oder eine Kombination von Leistungsparametern auf einen artifiziellen Maximalwert unterhalb von 100% festlegbar ist, wobei dieser artifiziell beschränkte Maximalwert selektiv einschaltbar und/oder aufhebbar ist.
Betriebsgerät nach Anspruch 16, bei dem sämtliche intern verfügbaren Dimmwerte auf den Bereich zwischen 0% und der Maximalwertbesachränkung aufgeteilt sind.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das mehrere Ausgänge zur Ansteuerung von Leuchtmitteln verfügt, wobei die internen Dimmkennlinien individuell für jeden dieser Ausgänge programmierbar sind.
Betriebsgerät nach Anspruch 18, wobei die Ausgänge Leuchtmittel unterschiedlicher Farbe ansteuern.
Kombination eines Betriebsgeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Leuchtmittel, wie bspw. Leuchtdioden oder Gasentladungslampen.
Lichttechnischen Systems aufweisend: – ein Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – eine Steuerungseinrichtung (StE), und – ein über ein Betriebsgerät (BG) angesteuertes Leuchtmittel, bei dem es sich z. B. um eine Gasentladungslampe oder um ein LED-Modul handeln kann.
System nach Anspruch 21, bei dem die Steuerungseinrichtung (StE) und das Betriebsgerät (BG) über digitale Schnittstellen (IF1 bzw. IF2) an eine Busleitung (BL) angeschlossen sind.
System nach Anspruch 22, bei dem die Busleitung zur Übermittlung von Betriebsparametern und ggf. auch Programmierdaten zwischen der Steuerungseinrichtung (StE) und dem Betriebsgerät (BG) dient.