DE69616018T2 - Anordnung zum betreiben einer lampe - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Betreiben einer Lampe, welche
• zwei Eingangsanschlüsse zum Anschluss an eine Sinusspeisespannungsquelle,
• Codiermittel, welche mit den Eingangsanschlüssen verbunden sind, um einen Teil einer vorgegebenen Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung zu stören, wobei die vorgegebene Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung zusammen eine Steuerperiode bildet,
• ein Vorschaltgerät mit
• - Eingangsanschlüssen, welche bei Lampenbetrieb an die Codiermittel gekoppelt sind, um die gestörte Sinusspeisespannung aufzunehmen,
• - Mitteln I zur Erzeugung eines Lampenstromes aus der gestörten Sinusspeisespannung,
• - Mitteln II, welche an Mittel I gekoppelt sind, um die Betriebscharakteristik der Lampe in Abhängigkeit eines Steuersignals zusteuern,
• - Decodiermitteln zur Erzeugung des Steuersignals in Abhängigkeit der Form der Steuerperiode
• aufweist.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf Codiermittel und ein Vorschaltgerät zum Einsatz in einer solchen Anordnung.
• US 5 227 762 offenbart eine Anordnung, bei welcher ein Hochfrequenzsteuersignal der Speisespannung überlagert wird. US 4 329 678 offenbart eine Anordnung, bei welcher das Steuersignal durch Erzeugen eines Impulses in jeder Periode des durch die Speisespannung abgegebenen Stromes vorgesehen wird. Eine Anordnung, wie in dem einleitenden Absatz beschrieben, ist aus US 5 068 576 bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird die Länge einer vollständigen Halbperiode durch die Codiermittel komplett gekürzt bzw. reduziert, so dass in der gleichgerichteten Ausgangsgleichspannung des in dem Vorschaltgerät vorgesehenen Gleichrichters ein Impuls fehlt oder ein Impuls eine signifikant reduzierte Spannung aufweist. In dem offenbarten Vorschaltgerät handelt es sich bei der gesteuerten Betriebscharakteristik um die Lichtleistung. Der Zeitraum zwischen sukzessiven Fehlimpulsen stellt einen Dimmerbefehl dar. Zum Beispiel kann Zeitraunm "n" zwischen Fehlimpulsen eine Dimmungsstärke von 70%, der Zeitraum "m" zwischen Fehlimpulsen dagegen ein Dimmungsniveau von 90% darstellen. Als Fehlimpuls ist eine Unterbrechung der Versorgungsspannung anzusehen. Durch einen solchen wird ein Flimmern einer durch das Vorschaltgerät betriebenen Lampe hervorgerufen. Bei dem offenbarten Stufendimmer-Vorschaltgerät ist das Flimmern nicht so störend, da der Benutzer eine signifikante und abrupte Änderung der Lichtleistung bei Umschalten von einer Lichtstärke, z. B. 90%, auf die nächste, z. B. 75%, erwartet. In den Fällen, in denen jedoch ein kontinuierlicher Dimmungseffekt gewünscht wird, d. h. das Licht in sehr kleinen Schritten gleichmäßig einstellbar sein sollte, wäre die Kürzung der gesamten Impulse von der Netzstromversorgung (sowie das daraus resultierende Flimmern) für den Benutzer nicht akteptabel.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Betreiben einer Lampe mit einer verbesserten Kommunikation zwischen Codiermitteln und dem Vorschaltgerät vorzusehen, welche den oben erwähnten Nachteil nicht aufweist.
• Eine Anordnung zum Betreiben einer Lampe, wie in dem einleitenden Absatz beschrieben, ist daher gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Codierung vorgesehenen Störungen Phasenkürzungen darstellen.
• Auf diese Weise können die codierten Störungen der Netzspannung in der Codiertechnik gemäß der Erfindung in einem Umfang gewählt werden, welcher so gering ist, dass das Lampenflimmern selbst bei codierten Signalen in der Speisespannung verhindert wird.
• Es hat sich gezeigt, dass, je nach Aufbau des Vorschaltgerätes, der Teil der Halbperiode, welcher gestört ist, so gewählt werden kann, dass dieser zwischen 10% und 50%, vorzugsweise zwischen 10% und 25%, einer Halbperiode ausmacht.
• Die Phasenkürzungen können auf weniger als 45 Grad, vorzugsweise etwa Grad, eingestellt werden. Somit können die codierten Störungen in der Netzspannung in der Codiertechnik gemäß der Erfindung sehr gering sein, so dass Lampenflimmern auf äußerst effektive Weise verhindert wird.
• Die Mittel zur Steuerung der Betriebscharakteristik der Lampe können zum Beispiel durch Dimmermittel zur Steuerung der Lichtleistung der Lampe dargestellt sein. Es werden keine Störungen in der Netzspannung ausgelöst, es sei denn, dass eine Änderung der Betriebscharakteristik der elektrischen Lampe gewünscht wird. Dieses hat den Vorteil, dass, wenn der Lampenbetrieb konstant zu halten ist, der Netzspannung keine Verzerrungen auferlegt werden, so dass das Flimmern der Lampe vollständig verhindert wird. Dieses ist wichtig, da die Zeit, in welcher eine Lampe die gleiche Lichtintensität beibehält, den sehr begrenzten Zeitrahmen, in welchem sich die Lichtintensität tatsächlich ändert, zu allgemeinen Beleuchtungszwecken weit überschreitet. Dieses steht im Gegensatz zu Triak- und elektronischen Dimmern, bei welchen bei Zwischenstärken der Lichtintensität jeder Periode der Netzspannung kontinuierlich Phasenkürzungen auferlegt werden.
• Die Steuerperiode kann durch zwei sukzessive, gestörte Halbperioden der Speisespannung und die dazwischenliegenden, nicht gestörten Halbperioden gebildet werden, und das Signal kann von der Zeitdauer der Steuerperiode abhängen. Dagegen kann die Steuerperiode eine feste Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung aufweisen. Im letzteren Fall kann das Signal von der Menge der Störungen in einer Steuerperiode abhängen. In diesem Fall können die Codier- und Decodiermittel einen relativ einfachen Aufbau vorsehen. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die Steuerperiode durch eine Binärziffer dargestellt ist, wobei jede nicht gestörte Halbperiode der Steuerperiode einer "0" (Null) und jede gestörte Halbperiode einer "1" (Eins) entspricht. Auf diese Weise können in einer Steuerperiode viele Befehle untergebracht werden. Selbstverständlich ist es äquivalent möglich, dass die Steuerperiode durch eine Binärziffer dargestellt ist, wobei jede nicht gestörte Halbperiode der Steuerperiode einer "1" (Eins) und jede gestörte Halbperiode einer "0" (Null) entspricht.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 - ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Vorschaltgerätes, welches Teil einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben einer Lampe ist;
• Fig. 2 - Decodiermittel, welche in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind;
• Fig. 3 - ein Ausführungsbeispiel von Codiermitteln, welche zum Einsatz in einem Vorschaltgerät, wie in Fig. 1 dargestellt, einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben einer Lampe geeignet sind;
• Fig. 4 - die Form von Signalen, welche in dem Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Betreiben einer Lampe, wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, erzeugt werden; sowie
• Fig. 5 - ein Ablaufdiagramm zur Steuerung des Betriebs der in Fig. 3 dargestellten Codiermittel.
• Das in Fig. 1 dargestellte Fluoreszenzlampenvorschaltgerät weist einen EMI- und Triak-Dämpfungsfilter "Ä" auf, der an einen Vollbrückeneingangsgleichrichter "B" angeschlossen ist, welche zusammen eine sinusförmige Netzleitungswechselspannung in eine gleichgerichtete, gefilterte Gleichspannung an einem Ausgang desselben umwandeln. Der Vorformungsschaltkreis "C" weist eine Schaltung zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur sowie zur Erhöhung und Regelung der an ein Paar Verbindungsbusse RL1, RL2 angelegten Gleichspannung von der Gleichrichterschaltung B auf. Das Vorschaltgerät sieht einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer bzw. Wechselrichter "E" sowie ein Steuerelement "G" zur Steuerung des Wechselrichters vor. Der Wechselrichter E ist durch eine Halbbrückenanordnung dargestellt, welche unter Steuerung des Halbbrückensteuerelementes bzw. der Treiberschaltung G der an den Wechselrichter E gekoppelten Lampe La einen Hochfrequenzlampenstrom zuführt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Mittel I zur Erzeugung eines Lampenstromes durch Filter "A", Gleichrichter "B", Vorformungsschaltkreis "C" und Wechselrichter "E" gebildet. Steuerelement G bildet Mittel II zur Steuerung einer Betriebscharakteristik (Lichtleistung) der Lampe in Abhängigkeit eines Steuersignals.
• Eine Dimmeranpassungsschaltung "I" ist zwischen einem Ausgang der Gleichrichterschaltung B und einem, an Steuerelement G vorgesehenen Steuereingang des Vorschaltgerätes geschaltet, um die Dimmung der Lampe zu regeln. Die Dimmeranpassungsschaltung führt dem Steuerelement G ein Dimmerspannungssignal (Steuersignal) zu und bildet die Decodiermittel zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit des Verlaufs der Steuerperiode.
• Eine ausführliche Beschreibung des Betriebs aller Teile des in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgerätes, mit Ausnahme der Decodiermittel, geht aus US-Anmeldung 08/414 859 hervor und wird daher hier nicht wiederholt.
• Bei der erfindungsgemäßen, codierten Kommunikation zwischen Codiermitteln und Decodiermitteln des Ausführungsbeispiels einer Anordnung zum Betreiben einer Lampe, wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, bildet eine bestimmte Anzahl Leitungsperioden bzw. Grundperioden eine Steuerperiode. Ein charakteristisches Merkmal der vorausgewählten Störung innerhalb der Steuerperiode ist ein Steuerbefehl, zum Beispiel zur Änderung einer Betriebscharakteristik der Lampe, wie z. B. der Lichtstärke. Kennzeichnend für die Störung innerhalb der Steuerperiode kann einfach die Anzahl der Häufigkeit des Auftretens der Störung innerhalb der Steuerperiode sein. Ein charakteristisches Merkmal kann ebenfalls die Positionierungsstruktur der Störung innerhalb der Steuerperiode darstellen. Die Störung kann zum Beispiel aus einer Binärziffer innerhalb der Steuerperiode codiert werden.
• In einem attraktiven Ausführungsbeispiel zur Dimmung stellt eine erste, feste Anzahl Störungen einen Befehl dar, um die Lichtstärke um ein vorgewähltes, inkrementales Ausmaß zu erhöhen, während eine zweite, von dieser abweichende Anzahl Störungen einen Befehl darstellt, um die Lichtstärke um die vorgewählte, inkrementale Höhe zu reduzieren. Eine dritte Anzahl Reduzierungen der Steuerperiode stellt den Befehl zur Aufrechterhaltung der Lichtstärke dar. Keine (null) Kürzungen pro Steuerperiode stehen vorteilhafterweise für den Befehl zur Aufrechterhaltung einer konstanten Lichtstärke. Dies hat den Vorteil, dass bei nicht gewünschter Änderung keine Verzerrungen in der Kurvenform der Netzspannung hervorgerufen werden. Auch sind, da keine Verzerrungen auftreten, keine nachteiligen Auswirkungen auf die Gesamtverzerrung, den Leistungsfaktor oder die Belastung der Bauelemente zu verzeichnen. Die Störung wird durch eine Phasenkürzung in der nominellen Kurvenform der Grundperioden dargestellt, da diese Art der Störung durch Steuerung der Zündung eines Triaks auf einfache Weise zu realisieren ist.
• Fig. 4(a) bis 4(c) zeigen drei, von einem, die Codiermittel bildenden Wandkontroller ausgehenden Netzleitungskurvenformen, welche diese besondere Ausführung der Dimmung darstellen. Die ausgewählte Steuerperiode stellt drei (3) komplette Leitungsperioden in den Codiermitteln bzw. dem Wandkontroller, nach Gleichrichtung dagegen sechs (6) Halbwellenperioden in der Anpassungsschaltung in dem Vorschaltgerät dar. Fig. 4(d) stellt eine Kurvenform auf der Empfängerseite, d. h. der Dimmeranpassungsschaltung, dar und ist das Differential der Netzleitungskurvenform von Fig. 4(c). Falls keine Änderung der Lichtintensität erforderlich ist, wird die Netzleitungskurvenform nicht wie in Fig. 4(a) dargestellt modifiziert. Damit wird keine zusätzliche Verzerrung in die Leitung eingebracht. In diesem Falle wäre kein Impuls auf der Kurvenform des Differentialempfängers vorhanden, da die Netzspannung durch ein gleichmäßiges Sinussignal dargestellt ist. Ein Steuersignal zur Reduzierung des Lichtes wird durch eine Phasenkürzung in einer Wellenform mit Positivseite in allen drei Leitungsperioden dargestellt (Fig. 4(b)), welche in einem Impuls auf der Empfängerkurvenform nach Decodierung (Differentiation) durch den Empfänger resultieren würde. Ein Steuersignal zur Erhöhung der Lichtstärke wird durch zwei Kürzungen der Steuerperiode (Fig. 4(c)) so dargestellt, dass die Empfängerkurvenform zwei Impulse in allen drei Leitungsperioden, wie in Fig. 4(d) gezeigt, vorsieht.
• In dem Vorschaltgerät bleibt das Licht unverändert, wenn von dem Empfänger in der Kurvenform der gleichgerichteten Netzspannung kein Impuls ermittelt wird. Werden ein oder zwei Impulse in allen drei Leitungsperioden (sechs Halbwellenzyklen nach Gleichrichtung) festgestellt, verändert sich das Licht um eine Stufe, d. h. durch die vorausgewählte Zunahme, in die entsprechende Richtung.
• Die Erfahrung zeigt, dass eine kontinuierliche Dimmung vorgesehen werden kann, wenn die Anzahl Stufen zwischen der niedrigsten und der höchsten Lichtstärke groß genug ist, mit anderen Worten, wenn die Zunahme, um welche das Licht verändert wird, jedes Mal sehr gering ist. In dem folgenden Ausführungsbeispiel soll die Anzahl Stufen auf. 100 eingestellt sein. Wird von dem Wandkontroller kontinuierlich ein Steuerungsignal zur Erhöhung bzw. Reduzierung erzeugt, dauert es etwa 5 Sekunden, bis die Lichtstärke von dem niedrigsten auf den höchsten Grad der Lichtintensität geändert wird.
• Hauptfunktion des Wandkontrollers bzw. der Codiermittel in der codierten Dimmungstechnik ist die Erzeugung der in den Fig. 4(a) bis 4(c) gezeigten Steuerstrukturen. Das elektrische Schaltbild eines geeigneten Senders in Form eines Wandkontrollers ist in Fig. 3 dargestellt.
• Zwei Eingangsanschlüsse W1 und W3 dienen jeweils zum Anschluss an die weiße (neutrale) und die schwarze (spannungsführende) Leitung der Netzleitung. Ausgangsanschluss W2 verbindet mit der roten Ausgangsleitung, welche dem Vorschaltgerät das codierte, spannungsführende Wechselstromsignal zuführt. Ein Triak WU1 ist zwischen den Anschlüssen W1 und W2 geschaltet. Ein Abwärtstransformator WT1 ist an jedem Ende seiner Primärwicklung WP1 mit einem jeweiligen Anschluss W1 und W3 verbunden. Die Enden der Sekundärwicklung WS1 sind mit jeweiligen Leitungsknoten W4, W5 eines durch die Dioden WD1-WD4 gebildeten Vollbrückengleichrichters verbunden. Die Kathoden der Dioden WD 1 und WD2 sind an Leitungsknoten W4 und die Anoden der Dioden WD3 und WD4 an Leitungsknoten W5 angeschlossen. Die Kathode der Diode WD3 und die Anode der Diode WD1 sind an Leitungsknoten W6 und die Kathode der Diode WD4 und die Anode der Diode WD2 an Leitungsknoten W7 geschaltet.
• Das Zünden des Triaks WU1 wird durch einen 8-Bit-Mikrocontroller IC1 mit eingebautem Oszillator gesteuert. Ein geeigneter Kontroller für IC 1 ist der Motorola MC68HC05kl. Der Mikrokontroller IC1 weist zwei Ports A, B auf. Port A sieht acht Anschlüsse und Port B zwei Anschlüsse vor. Es sind vier Tastenschalter WS1-WS4 zur Steuerung der folgenden Funktionen vorgesehen: ein, aus, Erhöhung der Lichtstärke sowie Reduzierung der Lichtstärke. Der Mikrocontroller IC1 liest den Zustand dieser Schalter über seine Anschlüsse PA4-PA7 von Port A.
• Der Leitungsknoten W7 des Gleichrichters ist über Leitung WRL2, welche einen 5V Spannungsregler WU2 aufweist, mit Anschluss VDD der Energieversorgung von IC1 verbunden. Ein Elektrolyt kondensator WC1 ist zwischen den Leitungen WRL3 und WRL2 auf der Eingangsseite (A) von Spannungsregler WU2 geschaltet, um die Gleichstromwelligkeit von dem Gleichrichter zu filtern. Ein Kondensator WC2 ist zwischen diesen gleichen Leitungen auf der Ausgangsseite (B) von Spannungsregler WU2 zur Filterung des Rauschens geschaltet. Die Zener-Diode WD5 schaltet Leitungen WRL3 und WRL5 in Brücke, wobei deren Kathode mit der letztgenannten Leitung verbunden ist. Anschlüsse RST (Rückstellung) und IRQ (Unterbrechungsanforderung) sind ebenfalls mit dem +5V Ausgang von Spannungsregler WU2 verbunden. Der Keramikresonator XT ist parallel zu Oszillatoranschlüssen OSC1 und OSC2 geschaltet, wobei die Elemente WC3, WC4 und WR2 nach den Angaben des Resonatorherstellers einen ordnungsgemäßen Betrieb des Resonators XT gewährleisten.
• Zur Auslösung der Zündung des Triaks WU1 muss dem Mikrocontroller IC1 ein Spannungs-Nulldurchgangssignal zugeführt werden. Das Signal wird durch den Widerstand WR1 und die Zener-Diode WD5 vorgesehen und an Anschlüssen PBO und PB1 eingegeben. Da die Spannung an der Kathode der Diode WD5 lediglich 4,7V beträgt, welche wesentlich niedriger als die Spitzenspannung der Netzleitung ist, liefert diese auf Anschlüssen PBO und PB1 das Logiksignal "1" und "0", wenn die Netzspannung durch Null geht. Kontroller IC1 führt dem Triak WU1 durch Anschluss PA0 bis Anschluss PA3 über Leitung WRL4 das Signal zur Zündung des Triaks zu. Der Widerstand WR3 begrenzt den Signalstrom zu Triak WU1. Diese Anschlüsse sind parallel geschaltet, um die Ansteuerungszuverlässigkeit zu erhöhen. Sendet der Mikrocontroller IC1 unmittelbar nach Ermittlung des Spannungs-Nulldurchgangs ein Triggersignal aus, erfolgt keine Modifikation der Netzleitungskurvenform. Es wird die Kurvenform von Fig. 4(a) vorgesehen, welche eine konstante Lichtstärke gewährleistet. Um die Phasenkürzung in entweder einer oder zwei Halbperioden zur Erzeugung der Signale zwecks Erhöhung bzw. Reduzierung der Lichtstärke (wie in Fig. 4(b) und 4(c) dargestellt) vorzusehen, wird das Triggersignal etwa 1,39 ms nach dem Nulldurchgang für die jeweilige Halbperiode verzögert. Hierdurch wird eine geringe Phasenkürzung von etwa 30 Grad vorgesehen.
• Fig. 5 stellt einen Programmablaufplan für den Wandkontroller dar. Nach Initialisieren der Portrichtungen geht das Programm in eine Programmschleife ein, in wel- cher der Zustand der vier Schalter WS1-WS4 gelesen wird. Wird ein Schalter aktiviert, führt das Programm die entsprechende Funktion aus. Wird zum Beispiel Schalter WS4 (Nach-unten-Taste) gedrückt, erzeugt der Wandkontroller die Kurvenform von Fig. 4(b) zur Dimmung des Lichtes, und wird Schalter WS3 (Nach-oben-Taste) gedrückt, erzeugt der Wandkontroller die Wellenform von Fig. 4(c) zur Erhöhung der Lichtstärke. Sobald Schalter WS1 (Ein-Taste) betätigt wird, wird dem angeschlossenen Lampenregler Energie zugeführt, ohne dass Störungen in dem Wechselstromsignal auftreten. Bei Aktivieren von Schalter WS2 wird das Wechselstromsignal komplett unterbrochen, so dass dem angeschlossenen Vorschaltgerät keine Energie zugeführt wird.
• Fig. 2 stellt ein Schaltbild der Decodiermittel bzw. des Empfängers bzw. der Anpassungsschaltung in dem Vorschaltgerät dar. Der Kern der Anpassungsschaltung ist der Mikrocontroller IC2 (zum Beispiel ein Z86C04 von Zilog, Inc.), welcher die Dimmersteuersignale in ein entsprechendes PWM- (Impulsbreitenmodulations-) Ausgangssignal umwandelt. Der Mikrocontroller IC2 weist einen Eingang P31 auf, welcher die codierten Dimmersignale aufnimmt. Das PWM-Ausgangs-(Dimmer-) Signal wird auf Anschluss P27 gebildet und in ein Gleichstromsignal umgewandelt, welches an Anschluss Z7 anliegt, um dem Halbbrückentreiber am Dimmereingang von Kontroller "G" zur Einstellung der Leistung der Lampe zugeführt zu werden. Leitungsknoten A (ebenfalls Bezugsziffer 28) der Gleichrichterschaltung B ist über ein Spannungsteilernetz, welches aus den Widerständen GR1, GR2 und GR3 besteht, mit Erde (Bezugsziffer 29) verbunden. Eingang P31 ist über eine, durch GC2 und GR5 gebildete Differentialschaltung an einen Leitungsknotengeschaltet. Eine Zener-Diode GD6 ist mit GR5 parallel geschaltet, um den Eingang des Mikrocontrollers IC2 zu schützen. Der Mikrocontroller wird an Anschluss VCC über eine 5V Spannungsquelle, in diesem Falle von einem Spannungsregler U3, gespeist. Ein externer Keramikresonator XL1 (2 MHz) ist zwischen den Taktgeberanschlüssen X1, X2 geschaltet. Die Taktgeberanschlüsse sind jeweils über die Kondensatoren GC3 und GC4 an Erde gelegt, wodurch ein ordnungsgemäßer Resonatorbetrieb gewährleistet ist. Der Kondensator GC5 ist zwischen Erde und Spannungsversorgung geschaltet, um Rauschen zu unterdrücken. Die Widerstände GR6, GR7 und die Kondensatoren GC6 und GC7 glätten das PWM- Ausgangssignal von Anschluss P27 in ein mittleres Gleichstromsignal zur Eingabe in den Dimmereingang des Kontrollers G.
• Bei Einschalten, d. h. sobald die Netzspannung von dem Wandkontroller an die Eingangsanschlüsse 1', 2' des Vorschaltgerätes abgegeben ist, wird der Mikrocontroller IC2 initialisiert und Ausgang P27 auf einen vorgegebenen PWM-Wert für eine vorgegebene Lichtstärke, z. B. eine Lichtleistung von 85%, eingestellt. Der Schwellenpegel des Mikrocontrollereingangs liegt bei etwa 2,5V. Das heißt, dass dieser logisch "1" zugeordnet ist, wenn die Eingangsspannung über 2,5V liegt, und logisch "0" zugeordnet ist, wenn die Eingangsspannung weniger als 2,5V beträgt. Ein logischer Zustand "1" wird auf Anschluss P31 nur vorgesehen, wenn die Spannung an P31 2,5V überschreitet. Die Differenzierschaltung führt Anschluss P31 immer dann einen Impuls zu, welcher höher als 2,5V (logisch "1") ist, wenn die sinusförmige Halbperiode eine Phasenkürzung wie bei dem codierten Dimmersignal (Fig. 4(d)) vorsieht. Die der Anpassungsschaltung zugeführte, gleichgerichtete Ausgangsgleichspannung ist eine pulsierende 120 Hz Gleichspannung. Ist ein normaler EIN/AUS-Wandschalter an Stelle einer Dimmerregelanordnung angebracht, wird das PWM-Ausgangssignal auf den vorgegebenen Pegel eingestellt, da die Netzleitung unmodifiziert ist und der Mikrocontroller U2 an seinen Eingängen keine Impulse ermittelt.
• Der Mikroprozessor IC2 weist ein 8-Bit-Register, genannt PWM, auf, welches das an dem PMW-Registerausgang, an Anschluss P27 anliegende, im Wesentlichen rechteckwellenförmige PWM-Ausgangssignal steuert. Ein Timer 0 in dem Mikrocontroller bestimmt auf Grund des PWM-Wertes in dem Register die Dauer von th (Zeitraum, in welchem das PWM-Ausgangssignal einen hohen Pegel aufweist) sowie tL (Zeitraum, in welchem das Ausgangssignal einen niedrigen Pegel aufweist). Nach Ablauf des Timers 0 wird eine Unterbrechung 4 erzeugt. In dem Unterbrechungsunterprogramm wird zuerst der gegenwärtige PWM-Registerausgangszustand überprüft. Ist der momentane PWM- Registerausgangszustand logisch "0", wird der PWM-Registerausgang auf 1 eingestellt und der PWM-Wert in Timer 0 aufgenommen. Ist der gegenwärtige PWM- Registerausgangszustand logisch "1", wird der PWM-Registerausgang auf logisch "0" eingestellt und der PWM-Wert (255-pwm) in Timer 0 aufgenommen. Die Zeit zum Aufrufen der nächsten Unterbrechung ist proportional zu dem in den Timer 0 eingegebenen Wert. Die Dauer von th plus tL wird so eingestellt, dass diese unabhängig von dem PWM-Wert ist, so dass die PWM-Signalfrequenz konstant ist. Damit hat das PWM-Register bei einem höheren PWM-Wert mehr Zeit, in dem logischen Zustand "1" zu verbleiben und sieht eine höhere, mittlere Ausgangsdimmersteuerspannung an Pin 27 vor. Der Dimmersteuerspannungsbereich ist von 0,4V bis 3V einstellbar, was heißt, dass das PWM-Tastverhältnis zwischen 8% und 60% liegen sollte, da logisch "0" null Volt und logisch "1" 5 Volt ist.
• Ein Impuls auf Anschluss P31 ruft ein Unterprogramm "Unterbrechung 1" auf. Die Prozedur "Unterbrechung 1" erhöht den Wert eines Registers, genannt "Impulsanzahl", um 1. Der in den Mikrocontroller IC2 integrierte Codierdimmerregelkreis (CDL) prüft den Wert in dem Register "Impulsanzahl" alle 50 ms. Da 50 ms 3 Leitungsperioden entsprechen, bestimmt der Wert des Registers "Impulsanzahl", ob die Lichtstärke geändert werden soll. Entspricht der Wert in dem Register "Impulsanzahl" Null (0), wird kein Impuls ausgelöst, so dass keine Änderung der Lichtstärke bzw. des PWM-Wertes erfolgt. Entspricht der Wert in dem Register "Impulsanzahl" Eins (1), wird der PWM-Wert reduziert, bis der vorgegebene Mindestwert erreicht ist. Entspricht der Wert in dem Register "Impulsanzahl" Zwei (2), wird der PWM-Wert erhöht, bis dieser einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat. Damit ermöglicht die Anpassungsschaltung es dem Vorschaltgerät, Dimmereingangssignale von dem Wandkontroller aufzunehmen und erzeugt ein Gleichstromsignal, welches dem Kontroller G zur Regelung der Lichtstärke der Fluoreszenzlampen zugeführt wird.
• Unter Nichtdimmungsbedingungen hält das offenbarte Vorschaltgerät einen Leistungsfaktor von > 0,99, einen Gesamtklirrfaktor von < 10% und einen Scheitelfaktor von < 1,6 aufrecht, so dass mit dem Schaltkreis sowohl das erforderliche, dimmbare Vorschaltgerät als auch ein hoher Leistungsfaktor vorgesehen wird und der Gesamtklirrfaktor, die elektromagnetische Funktionsstörung sowie die Beanspruchung der Bauelemente selbst bei niedrigsten Dimmerstärken äußerst gering gehalten werden.

Claims (12)

1. Anordnung zum Betreiben einer Lampe, welche

zwei Eingangsanschlüsse (W1, W3) zum Anschluss an eine Sinusspeisespannungsquelle,

Codiermittel (WU1, IC1), welche mit den Eingangsanschlüssen verbunden sind, um einen Teil einer vorgegebenen Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung zu stören, wobei die vorgegebene Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung zusammen eine Steuerperiode bildet,

ein Vorschaltgerät (A, B, C, E, G, I) mit

- Eingangsanschlüssen (1', 2'), welche bei Lampenbetrieb an die Codiermittel gekoppelt sind, um die gestörte Sinusspeisespannung aufzunehmen,

- Mitteln I (A, B, C, E) zur Erzeugung eines Lampenstromes aus der gestörten Sinusspeisespannung,

- Mitteln II (G), welche an Mittel I gekoppelt sind, um die Betriebscharakteristik der Lampe in Abhängigkeit eines Steuersignals zu steuern,

- Decodiermitteln (I) zur Erzeugung des Steuersignals in Abhängigkeit der Form der Steuerperiode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Codiermittel vorgesehenen Störungen Phasenkürzungen darstellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der gestörte Teil jeder Halbperiode zwischen 10% und 50%, vorzugsweise zwischen 10% und 25%, einer Halbperiode ausmacht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Decodiermittel Mittel (GC2, GR5) aufweisen, um die gestörte Sinusspeisespannung zu differenzieren.

4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Mittel zur Steuerung der Betriebscharakteristik der Lampe die Betriebscharakteristik der Lampe um eine vorgegebene Größe erhöhen, sobald eine erste Form der Steuerperiode durch die Decodiermittel ermittelt wird, und die Betriebscharakteristik der Lampe um eine vorgegebene Größe zu reduzieren, sobald eine zweite Form der Lichtleistung durch die Decodiermittel nachgewiesen wird.

5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Steuerperiode durch zwei aufeinander folgende, gestörte Halbperioden der Speisespannung und die dazwischenliegenden, nicht gestörten Halbperioden gebildet wird und das Dimmersignal von der Zeitdauer der Steuerperiode abhängig ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Steuerperiode eine feste Anzahl Halbperioden der Sinusspeisespannung aufweist.

7. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Steuerperiode durch eine Binärziffer dargestellt ist, wobei jede nicht gestörte Halbperiode der Steuerperiode einer "0" (Null) und jede gestörte Halbperiode einer "1" (Eins) entspricht.

8. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Steuerperiode durch eine Binärziffer dargestellt ist, wobei jede nicht gestörte Halbperiode der Steuerperiode einer "1" (Eins) und jede gestörte Halbperiode der Steuerperiode einer "0" (Null) entspricht.

9. Anordnung nach Anspruch 6, wobei das Signal von der Anzahl gestörter Halbperioden der Sinusspeisespannung in einer Steuerperiode abhängig ist.

10. Anordnung flach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Betriebscharakteristik der Lampe deren Lichtleistung ist.

11. Codiermittel, welche zur Verwendung in einer Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche geeignet sind.

12. Vorschaltgerät, welches zur Verwendung in einer Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche geeignet ist.