DE3430728A1 - Steuersystem fuer gasentladungslampen - Google Patents

Steuersystem fuer gasentladungslampen

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DE3430728A1 DE19843430728 DE3430728A DE3430728A1 DE 3430728 A1 DE3430728 A1 DE 3430728A1 DE 19843430728 DE19843430728 DE 19843430728 DE 3430728 A DE3430728 A DE 3430728A DE 3430728 A1 DE3430728 A1 DE 3430728A1
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Description

Steuersystem für Gasentladungslampen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für Gasentladungslampen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Steuersystem für Gasentladungslampen, das eine gleichförmige Änderung der Lichtleistung in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen ermöglicht.
Es sind Energiemanagement-Systeme für die Steuerung von Gasentladungslampen bekannt (US-PS 4 350 935), bei denen die Lichtleistung der Lampen in Abhängigkeit von einem Eingangssignal verringert wird, das von einer Umgebungsbedingung abgeleitet wird, wie z.B. einer Außenlichtintensität, Innenlichtintensität oder von einer manuellen Steuerung. Das Eingangssignal an die Helligkeitssteuereinrichtung ist üblicherweise ein kontinuierliches Analogsignal, wobei eine proportionale Steuerung erzielt wird.
Es sind weitere Steuersysteme bekannt, bei denen das System in Abhängigkeit vom öffnen· oder Schließen eines Schalters betätigt wird. Beispielsweise können Schalter in Abhängigkeit von der Tageszeit und/oder dem Ausgangssignal eines Energiemanagm'ent-Computersystems betätigt werden. Die Betätigung der Schalter schaltet dann verschiedene Lastkreise, wie z.B. Klimaanlagen, Heizeinrichtungen, Gebläse und dergleichen, ein und aus. Die Steuerung derartiger Lasten in Abhängigkeit von Eingangsschaltsignalen war annehmbar und sogar wünschenswert, weil derartige Lasten, wie Klimaanlagen, Heizein-
richtungen und Gebläse nicht ohne weiteres proportional steuerbar sind. In manchen Fällen diente die Verwendung derartiger Steuerschalter zur Steuerung der Innenbeleuchtung durch geeignetes Ein-Aus-Schalten der Beleuchtung als Ersatz für die proportionale Steuerung.
Die Steuerung der Innenbeleuchtung ist als Energiesparmaßnahme wünschenswert, wenn es möglich ist, die Lichtleistung während Zeitperioden von hoher Umgebungshelligkeit oder geringer Aktivitäten in bestimmten Bereichen zu verringern, die auf die Tageszeit bezogen sind, wie z.B. während der Zeitperiode des Mittagessens, der Reinigungsperiode und dergleichen. Eine deartige Steuerung ist weiterhin als Funktion von Spitzenlasten und dergleichen wünschenswert. Es war bisher jedoch nicht möglich, die Schaltsignale von einer Tageszeituhr, von einem Energiemanagementcomputer, von Spitzenbedarfsmeßinstrumenten und anderen Bauteil-Ausgangskontakten zur Steuerung von durch ein proportionales Signal steuerbaren Gasentladungslampen-Helligkeitssteuereinrichtungen zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Änderung der Lichtleistung in Abhängigkeit von einer Vielzahl von äußeren Bedingungen und in Abhängigkeit von Ein-Aus-. Schaltsignalen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegegebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem ist eine Vielzahl von Kontakten, die einer Tageszeitmessung und/oder, dem Ausgang derartiger Einrichtungen wie z.B. Rechner-Energiemanagementsysteme, Spitzenbedarfsmeßinstrumenten und dergleichen zugeordnet sind, so ausgebildet, daß sie jeweilige digitale Eingangssignale an einen Digital-Analog-Wandler liefern. Damit wird in Abhängigkeit von der Position der Anzahl von gesteuerten Kontakten eine spezielle Digitalziffer entweder in bit-seriellen oder bitparallelem Format erzeugt und als Eingangssignal für den Digital-Analog-Wandler verwendet. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers ist ein analoges Signal mit dem Wert der speziellen Binärziffer, die das Eingangssignal des Wandlers bildet. Dieses Analogsignal wird dann über eine Lichtleistungs-Verringerungsschaltung dem proportionalen Eingangssteueranschluß einer üblichen Gasentladungslampen-Helligkeitssteuerschaltung zugeführt. Diese Helligkeitssteuerschaltung empfängt dann diese Information zur Steuerung der den Gasentladungslampen zugeführten.Leistung in Abhängigkeit von der digitalen Eingangsziffer an den Digital-Analog-Wandler. Die Lichtleistungs-Verringerungsschaltung bewirkt eine langsame Änderung des Analog-Eingangssignals an die Helligkeitssteuerschaltung, obwohl die Digitalziffer sich stufenweise ändert. Dies verhindert störende schnelle Helligkeitsschwankungen im Inneren des Bereiches, der gesteuert wird. Geeignete Trennschaltungen können zur Tre.nnung der Eingangsschaltungen der Lichtleistungssteuereinrichtungen von den digitalen Systemeingangs anschlössen vorgesehen sein, so daß Fehlerzustände entweder in dem Helligkeitssteuersystem oder in dem Energiemanagementcomputer nicht die Betriebsweise der damit zusammenwirkend betätigten Einrichtungen beeinflussen und die
Kopplung von äußeren Störsignalen zwischen den einzelnen Einrichtungen in dem System verringert wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß diese Art von Eingangssignalen außerdem in Verbindung mit Tageslicht-Steuereinrichtungen, Innenbeleuchtung s-Steu ereinrichtungen und anderen Photozellen-Steuereinrichtungen verwendet werden kann, und daß diese Art von Eingangssignalen den aufrechtzuerhaltenden Lichtleistungspegel des Lichtleistungssteuersystems festlegen könnte.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Steuersystems besteht darin, daß irgendeine gewünschte Anzahl von parallelen Ausgangsschaltungen (Lampen-, Vorschalt- und HeI1igkeitssteuerschaltungs-Kombinationen) verwendet werden können, ohne daß in nachteiliger Weise der Eingangssignalpegel beeinflußt wird. Wenn eine große Anzahl von Ausgangsschaltungen von einenr Analog-Eingangssignal gesteuert werden kann und die tatsächliche Anzahl der Ausgangsschaltungen unbekannt ist, so kann sonst der Analogsignalpegel in nachteiliger Weise durch die Anschaltung einer großen Anzahl von Ausgangsschaltungen geändert werden. Wenn ein Schalter für den Eingangskreis verwendet wird, so sind die Schalterkontakte entweder offen oder geschlossen und das Steuersignal wird daher im wesentlichen durch die Anzahl der gesteuerten Ausgangsschaltungen nicht beeinflußt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Steuersystems dargestellt. ·
In der Zeichnung ist ein übliches Gasentladungslampen-Helligkeitssteuersystem 10 gezeigt, das die Form annehmen kann, wie sie in der U.S.-PS 4 350 935 gezeigt ist. Die Wechselspannungs-Eingangsleistung ist schematisch an den Anschlüssen 11 und 12 angedeutet und wird über die Helligkeitssteuerschaltung 10 weitergeleitet, die derart arbeitet, daß eine Unterbrechung oder Lücke mit veränderlicher Breite in der Wechselspannungsausgangsleistung erzeugt wird, die den Gasentladungslampen und Vorschaltgeräten zugeführt wird, die schematisch in dem Block 13 dargestellt sind. Die mit einer Lücke oder Unterbrechung versehene Schwingungsform ist schematisch in der Zeichnung unter der Ausgangsleitung der Helligkeitssteuerschaltung dargestellt. Diese Schwingungsform wird in üblicher Weise in Abhängigkeit von Eingangssignalen gesteuert, die über Leitungen 14,15 oder 16 zugeführt wenden und die einer manuellen Steuerung, dem Eingang von einem Außenlichtmeßfühler bzw. dem Eingang von einem Innenlichtmeßfühler entsprechen, wie dies üblich ist.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist ein zusätzlicher Eingang 17 für die Helligkeitssteuerschaltung 10 vorgesehen, und dieser Eingang arbeitet wie die Eingänge, die mit den Leitungen 14,15 und 16 verbunden sind, wobei jedoch die Eingangssteuerleitung 17 in Abhängigkeit von dem öffnen und Schließen von einem oder mehreren Schaltern betrieben wird. Wie dies weiterhin in der Zeichnung gezeigt i;st, ist eine Vielzahl von Schaltern 20,21 und 22 vorgesehen, die durch übliche Schalter gebildet sind, die von einer Tageszeituhr und/oder von einem Energie-Management-Rechnersystem gut bekannter Art betätigt werden. Das Tageszeit-Eingangssignal und das Energie-Management-Rechnersystem, sind schematisch in dem Block 23 dargestellt.
Spitzenbedarfseinrichtungen oder andere ähnliche Einrichtungen, bei denen das Ausgangssignal durch ein Schließen eines Kontaktes bestimmt ist, können ebenfalls verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Eingänge an dem Block 23 typischerweise Tageszeit, Außentemperatur, Gesamtenergiebedarf in dem System, das die Wechselspannungs-Eingangsanschlüsse 11 und 12 einschließt, Beleuchtungspegel und manuelle Steuerung sind. Es könnten selbstverständlich auch weitere Eingänge dem Rechnersystem 23 zugeführt werden.
Wenn dies erwünscht ist, ist es weiterhin möglich, die Schalter 20,21 oder 22 manuell zu betätigen. Beispielsweise können Schalterbetätigungseinrichtungen in einem Wandkasten oder dergleichen befestigt werden und zur manuellen Betätigung zur Verfügung stehen.
Die Ausgänge des Rechnersystems 23 öffnen und schließen dann die Kontakte 20,21 und 22 auf vorgegebene Weise und diese Kontakte steuern iri üblicher Weise Systeme wie z.B. Klimaanlagen, Heizeinrichtungen und Gebläse, die schematisch in dem Block 24 dargestellt sind. Beispielsweise kann das System 23 aus einem geeigneten Mikroprozessor bestehen oder es könnte in einfachster Weise aus einem zeitgesteuerten Nockenschalter bestehen, dessen Nocken Kontakte 20,21 und 22 zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen'betätigen, wie dies weiter unter beschrieben wird.
Bei der beschriebenen Ausführugnsform werden die drei gezeigten Kontakte kombiniert, um eine Drei-Bit-Binärziffer über Trennschaltungen 25,26 und 27 an die digitalen
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Eingangsschaltungen eines üblichen Digital-Analog-Wandlers 28 zu liefern. Die spezielle Drei-Bit-Ziffer, die dann gebildet wird, kann einen von acht Werten aufweisen, und zwar in Abhängigkeit von den offenen und geschlossenen Zuständen der Kontakte 20,21 und 22.
Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 28 erzeugt dann ein geeignetes Analog-Ausgangssignal, das auf den Wert der Digitalziffer bezogen ist, die erzeugt wurde. Dieses Ausgangssignal wird vorzugsweise über eine Lichtleistungs-Verringerungsschaltung 29 der Eingangsleitung 17 zugeführt, die eine proportionale Steuerung des Gasentladungslampen-Steuersystems bewirkt.
Die Lichtleistungs-Verringerungsschaltung 29 ist von gut bekannter Art und bewirkt eine Begrenzung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals von dieser Schaltung auf einen voreingestellten Wert, selbst dann, wenn das dieser Schaltung von dem Digital-Analog-Wandler 28 zugeführte Eingangssignal sich schrittweise von einer Binärziffer zur anderen ändert.
Die Trennschaltungen 25,26 und 27 sind wünschenswert, um den Eingangskreis 17 der Helligkeitssteuerschaltung 10 von den Eingangsschaltungen mit den Kontakten 20,21 und 22 und von den Lasteinheiten 24 und dem Rechner 23 zu trennen. Diese Trennung verringert wesentlich die mögliche Kopplung von äußeren. Störsignalen zwischen den verschiedenen gesteuerten Schaltungen. Weiterhin wird hierdurch verhindert, daß Fehlerzustände in einer der Schaltungen die anderen Schaltungen beeinflussen.
Die folgende Tabelle zeigt die acht Digitalziffern, die
von den drei Kontaken 20,21 und 22 gebildet werden können, und zwar zusammen mit dem Zustand, der das Schließen oder Öffnen hervorruft, sowie mit der prozentualen Helligkeitsverringerung, die erwünscht ist.
Binär
ziffer		 Kontakt
' 20		 Kontakt
■ 21		 Kontakt
22		 Lichtlei
stung
(% des Max.)		 Tageszeit
000 geschl. geschl. geschl. 100% 15-18 Uhr
001 geschl. geschl. offen 90% 13-15 Uhr
010 geschl. offen geschl. 80% 11-12 Uhr
011 geschl. offen offen 70% 10-11 Uhr
100 offen geschl. offen 60% 9-10 Uhr
101 offen geschl. offen 50% 12-13 Uhr
110 offen offen geschl. 40% 18-20 Uhr
111 offen offen offen 30% 20- 9 Uhr
Die vorstehende Tabelle zeigt die Schaltersteuerung lediglich in Abhängigkeit von der Tageszeit für einen Bereich, in dem die Sonne den Arbeitsbereich am Morgen erreicht. Daher wird am Morgen die Lichtleistung der Innenbeleuchtung auf 60% des Maximalwertes verringert. Die Lichtleistung wird graduell vergrößert, wenn der Vorteil des Sonnenlichts in dem Gebäude verlorengeht, bis schließlich zwi-
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sehen 15 und 18 Uhr die Lichtintensität den maximalen Wert erreicht. Es ist zu erkennen, daß zur Mittagsessenszeit, d.h. von 12 bis 13 Uhr, die Lichtleistung auf 50% des Maximalwertes verringert wird. Am Ende des; Arbeitstages und von 18 bis 20 Uhr wird die Lichtleistung auf 40% des Maximalwertes verringert, während sie nach 20 Uhr auf 30% des Maximalwertes verringert wird.
Andere (nicht gezeigte) Eingänge können andere Schaltvorgänge hervorrufen. Wenn beispielsweise Wolken eine ausreichende Beleuchtung des Innenraumes verhindern, so kann ein äußerer Lichtmeßfühler den Tageszeiteingang von den Kontakten 20,21 und 22 übersteuern. In gleicher Weise kann, wenn der Energiebedarf, der von dem örtlichen Energie Versorgungsunternehmen bestimmt wird, übermässig ist, das tageszeitgesteuerte Schließen der Kontakte modifiziert werden, um die Lichtleistung auf einen niedrigeren Prozentsatz zu verringern, als der, der ausschließlich durch die Tageszeit bedingt wäre. Äußere Temperatureingangssignale können ebenfalls die Schalter 20, 21 und 22 in geeigneter Weise betätigen, um wiederum die prozentuale Verringerung der Lichtleistung der Lampen entsprechend einem vorgegebenen Programm zu modifizieren.
Es können zusätzliche Kontakte in dem System verwendet werden, um eine größere Anzahl von Digitalziffern am Ausgangssigrial zu ermöglichen, so daß eine größere Anzahl von möglichen Helligkeitssteuerbedingungen für das System erzielt würde. Selbstverständlich können auch geringere Zahlen von Kontakten verwendet werden, wenn eine derartige Präzision nicht erforderlich ist.
Es ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß die beschriebene
Ausführungsform eine bit-parallele Information von den Kontakten 20,21 und 22 an den Digital-Analog-Wandler 28 verwendet. Es können selbstverständlich auch übliche Computertechniken verwendet werden, um die Verwendung einer bit-seriellen Information zu ermöglichen, wenn' dies erwünscht ist.

Claims (10)

  1. Patentanwälte;.". J. " -_--[]: ' C-* DTpI.-Ing. Curt Wallach Europäische Patentvertreter Dipl.-lng. Günther Koch
    European Patent Attorneys o , - n _ o o Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach
    J4OU/ZO Dipl.-lng. Rainer Feldkamp
    D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d
    Datum: 21. August 1984
    LUTRON ELECTRONICS CO., INC. unser zeichen: 17 977 _ p/r
    Steuersystem für Gasentladungslampen Patentansprüche
    Steuersystem für Gasentladungslampen mit einem Vorschaltgerät, einer elektrischen Leistungsquelle und Helligkeitssteuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitssteuereinrichtungen (10) zu einem Analog-Eingangssignal proportionale Eingangssteuerschaltungseinrichtungen und Ausgangsanschlüsse aufweisen, die zwischen der Gasentladungslampen- und Vorschaltgerätekombination (13) und der elektrischen Leistungsquelle eingeschaltet sind, daß zumindestens eine Eingangssteuerscnaltereinrichtung (20 bis 22) durch vorgebene äußere Bedingungen, die eine vorgegebene Änderung der Lichtleistung der Lampen- und Vorschaltgerätekombination erforderlich machen, zwischen einem offenen und geschlossenen Zustand umschaltbar ist , daß ein Digital-Analogwandler (28) mit einer digitalen Eingangsschaltung und einer Analog-Ausgangsschaltung vorgesehen ist, daß die zumindestens eine Eingangssteuerschaltereinrichtung (20 bis 22) mit der digitalen Eingangsschaltung verbunden ist, daß das Ausgangssignal der Analog-Ausgangsschaltung zur Position der zumindestens einen Eingangssteuerschaltereinrichtung in Beziehung steht,
    und daß Kopplungsschaltungseinrichtungen (29) zur Ankopplung der Analog-Ausgangsschaltung an die zu dem Analog-Eingangssignal proportionalen Eingangssteuerschaltungseinrichtungen der Helligkeitssteuereinrichtungen (10) vorgesehen sind.
  2. 2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) vorgesehen ist,.die unabhängig betätigbar sind.
  3. 3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltungseinrichtungen eine Lichtleistungs-Verringerungsschaltung (29) einschließen, die die durch eine Änderung des digitalen Eingangssignals an den Digital-Analogwandler (28) hervorgerufene Änderungsgeschwindigkeit des Analogsignals an der Analog-Ausgangsschaltung~ steuert.
  4. 4. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal von den Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) an die digitale Eingangsschaltung ein bitparalleles Format aufweist.
  5. 5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η n'z e i c h η e t, daß das digitale Signal von den Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) an die digitale Eingangsschaltung ein bit-serielles Format aufweist.
  6. 6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Trennschaltungseinrichtungen (25) zwischen der digitalen Eingangsschaltung und den Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) eingeschaltet sind.
  7. 7. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Beleuchtungspegel ansprechende Einrichtungen (23) mit den Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) verbunden und in Abhängigkeit von deren Position betätigbar sind.
  8. 8. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen äußeren Bedingungen zur Betätigung der Eingangssteuerschalter (20 bis 22) Beleuchtungspegel- und Energieverbrauchsbedingungen einschließen.
  9. 9. Steuersystem für Gasentladungslampen mit einem Vorschaltgerät, einer elektrischen Leistungsquelle und Helligkeitssteuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitssteuereinrichtungen (10) zu einem Eingangssignal proportionale Eingangs-Steuerschaltungseinrichtungen und Ausgangsahschlüsse aufweisen, die zwischen der Gasentladungslampen- und Vorschaltgerätekombination (13) und der elektrischen Leistungsque'ile eingeschaltet sind, daß auf Umgebungslichtbedingungen ansprechende Analog-Eingangsschaltungs· einrichtungen (15,16) mit den Eingangssteuerschaltungseinrichtungen verbunden sind und die der Gasentladungslampen-, und Vorschaltgerätekombination (13) zugeführte
    Leistung als teilweise Funktion der Umgebungslichtbedingungen steuern, daß eine Vielzahl von Eingangssteuerschaltern (20 bis 22) vorgesehen ist, die unabhängig voneinander durch vorgegebene äußere Bedingungen, die eine vorgegebene Änderung der L'ichtleistung der Lampen- und Vorschaltgerätekombination (13) erfordern, zwischen jeweiligen offenen und geschlossenen Positionen betätigbar sind, daß ein Digital-Analogkonverter (28) mit einer digitalen Eingangsschaltung und einer Analog-Ausgangsschaltung vorgesehen ist, daß jeder der Eingangssteuerschalter (20 bis 22) mit der digitalen Eingangsschaltung verbunden ist, daß das Ausgangssignal der Analog-Ausgangsschaltung auf das Muster der geschlossenen Schaltzustände der Eingangssteuerschalter (20 bis 22) bezogen ist, und daß Kopplungsschaltungseinrichtungen (29) zur Ankopplung der Analog-Ausgangsschaltung an die zu dem Analog-Eingangssignal proportionalen Eingangssteuerschaltungseinrichtungen der Helligkeitssteuereinrichtungen (10) vorgesehen sind.
  10. 10. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuerschaltereinrichtungen (20 bis 22) manuell zugänglich und manuell betätigbar sind.
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