Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtquellen mit Vorschaltgerät
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I. Technisches Gebiet
Derartige Vorrichtungen sind Bestandteil von Vorschaltgeräten für elektrische Lichtquellen
und zur Verwendung in Beleuchtungsanlagen bestimmt, deren Lichtquellen
mit Hilfe eines zentralen Bedienungs- oder Steuerpultes ein- und ausgeschaltet und
gedimmt werden. Üblicherweise werden mit einem Bedienungselement des Steuerpultes
mehrere Lichtquellen, beispielsweise die Lichtquellen eines Raumes, gemeinsam
gesteuert. Diese zu einer Gruppe zusammengefaßten Lichtquellen werden durch
Betätigen desselben Bedienungselementes gemeinsam ein- bzw. ausgeschaltet oder
gedimmt. Durch Betätigen eines Bedienungselementes, beispielsweise eines Helligkeitsreglers,
wird ein Helligkeitssollwert für eine Gruppe von Lichtquellen vorgegeben
und mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
in ein entsprechendes Steuersignal, das zur Helligkeitssteuerung der an die Vorschaltgeräte
angeschlossenen Lichtquellen verwendet wird, umgewandelt. Der Wert
des dafür erforderlichen Steuersignals hängt einerseits von dem vorgegeben Helligkeitssollwert
und andererseits von der Art der zu betreibenden Lichtquellen ab.
II. Stand der Technik
Die europäische Offenlegungsschrift EP 0 688 153 A2 offenbart eine Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Offenlegungsschrift beschreibt
eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Helligkeit und des Betriebsverhaltens
von Gasentladungslampen. Die Schaltungsanordnung besitzt eine Empfangseinrichtung,
der über einen digitalen Steuereingang Befehle zur Steuerung der Helligkeit
von Gasentladungslampen zuführbar sind. Diese Befehle werden mittels eines logarithmisch
bzw. exponentiell wirkenden Funktionsgliedes in eine entsprechende
Steuerspannung zur Einstellung der gewünschten Helligkeit der Gasentladungslampen
umgewandelt. Das logarithmisch oder exponentiell wirkende Funktionsglied ist
speziell auf die Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen abgestimmt und ermöglicht
bei anderen Lichtquellenarten nur eine unzulängliche Helligkeitssteuerung,
da eine Übertragungsfunktion zur Anpassung der Lichtquelle an die physiologische
Empfindlichkeit des menschlichen Auges erforedrlich ist.
III. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtquellen
mit Vorschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, die
es ermöglicht, bei Beleuchtungsanlagen mit Lichtquellen unterschiedlicher Art die
Helligkeit dieser Lichtquellen gemeinsam, im gleichen Maße zu reduzieren bzw. zu
erhöhen.
Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Lichtquellen mit Vorschaltgerät
ist mit einem Sollwertgeber zur Einstellung eines Helligkeitssollwertes für die
Lichtquellen verbindbar und besitzt Mittel zur Erzeugung einer vom Sollwert des
Sollwertgebers abhängigen Steuersignals zur Helligkeitssteuerung der Lichtquellen
sowie Mittel zur Anpassung des Steuersignals an unterschiedliche Lichtquellenarten.
Dadurch wird gewährleistet, daß unterschiedliche Arten von Lichtquellen, die in einer
Beleuchtungsanlage zu einer Gruppe von gemeinsam zu schaltenden Lichtquellen
zusammengefaßt sind, in gleichem Maße gedimmt werden können. Insbesondere
ist gewährleistet, daß durch die Vorgabe eines Helligkeitssollwertes für die vorgenannte
Gruppe von Lichtquellen jede dieser Lichtquellen, auch wenn sie von unterschiedlicher
Art sind, mit derselben Dimmstufe betrieben wird. Dieselbe Dimmstufe
bedeutet hier, daß die Lichtquellen in diesem Betriebszustand jeweils denselben relativen
Lichtstrom abgeben. Beispielsweise bedeutet die Vorgabe der Dimmstufe
70%, daß jede Lichtquelle der Gruppe 70% ihres maximalen Lichtstroms abgibt. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung konvertiert den vom Sollwertgeber vorgegebenen
Helligkeitssollwert in ein der zu betreibenden Lichtquellenart angepaßtes Steuersignal,
das zur Helligkeitssteuerung der Lichtquellen verwendet wird.
Vorteilhafterweise beinhalten die Mittel zur Erzeugung des Steuersignals oder/und
die Mittel zur Anpassung des Steuersignals an unterschiedliche Lichtquellenarten
Mittel zur Erzeugung von ersten Steuersignalwerten, deren Abhängigkeit von dem
Sollwert durch eine erste Steuersignal-Sollwert-Kennlinie beschreibbar ist, sowie
Mittel zur Erzeugung von zweiten Steuersignalwerten und eventuell weiteren Steuer-signalwerten,
deren Abhängigkeit von dem Sollwert durch eine zweite Steuersignal-Sollwert-Kennlinie
beziehungsweise durch weitere Steuersignal-Sollwert-Kennlinien
beschreibbar ist, und außerdem Mittel zur Selektion der ersten Steuersignalwerte
oder der zweiten Steuersignalwerte oder der eventuell weiteren Steuersignalwerte, so
daß zur Helligkeitssteuerung der Lichtquellen wahlweise die ersten oder die zweiten
oder die eventuell weiteren Steuersignalwerte verwendbar sind. Dadurch kann mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuerspannung an mindestens zwei
unterschiedliche Lichtquellenarten, die zur Einstellung des gewünschten Helligkeitssollwertes
ein unterschiedliches Steuersignal benötigen, angepaßt werden. Vorteilhafterweise
weist die erste Steuersignal-Sollwert-Kennlinie einen im wesentlichen
linearen Verlauf und die zweite Steuersignal-Sollwert-Kennlinie einen nicht-linearen,
vorzugsweise einen im wesentlichen exponentiellen bzw. logarithmischen
oder durch ein Polynom höheren Grades darstellbaren Verlauf auf. Die Steuersignal-Sollwert-Kennlinie
mit dem im wesentlichen linearen Verlauf ist auf die Helligkeitssteuerung
von Glühlampen und die Steuersignal-Sollwert-Kennlinie mit dem nicht-linearen
Verlauf ist auf die Helligkeitssteuerung von Leuchtstofflampen abgestimmt.
Die Mittel zur Anpassung des Steuersignals an unterschiedliche Lichtquellenarten
umfassen vorteilhafterweise einen programmierbaren Mikroprozessor oder eine programmierbare
Logikschaltung oder eine programmgesteuert betreibbare Analogschaltung.
In diesen Fällen können die vorgenannten unterschiedlichen Steuersignal-Sollwert-Kennlinien
in einem nichtflüchtigen Speichermittel abrufbar gespeichert
werden. Die Mittel zur Selektion der ersten oder zweiten bzw. weiteren Steuersignalwerte
sind vorteilhafterweise als Schaltmittel ausgebildet, die eine Umschaltung
zwischen den entsprechenden Steuersignal-Sollwert-Kennlinien ermöglichen.
Auf diese Weise kann durch manuelles oder automatisches Umschalten auf die entsprechende
Steuersignal-Sollwert-Kennlinie eine Anpassung des Steuersignal an die
Art der zu betreibenden Lichtquellen durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich,
die Mittel zur Selektion der ersten oder der zweiten bzw. der weiteren Steuersignalwerte
als Steuersignalausgänge auszubilden, so daß den ersten und den zweiten sowie
den eventuell weiteren Steuersignalwerten jeweils mindestens ein separater
Steuersignalausgang zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise in einem separaten Gehäuse
untergebracht und besitzt mindestens einen Steuersignalausgang, an den mindestens
ein Vorschaltgerät anschließbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann
aber auch als Bestandteil eines Vorschaltgerätes für elektrische Lichtquellen ausgebildet
sein.
IV. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- Eine schematische Darstellung von zwei Vorrichtungen gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung als Teils einer Beleuchtungsanlage
- Figur 2
- Eine schematische Darstellung von zwei Vorrichtungen gemäß des zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung als Teils einer Beleuchtungsanlage
- Figur 3
- Eine schematische Darstellung der unterschiedlichen Steuersignal-Sollwert-Kennlinien
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Bei den in Figur 1 abgebildeten Vorrichtungen 10, 11 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung handelt es sich um Konverter 10, 11, die mit elektrischen
Anschlüsse a bis h ausgestattet sind und digitale Steuerbefehle in eine entsprechende
Steuerspannung für die Vorschaltgeräte 20 bis 23 konvertieren. Die Vorschaltgeräte
20 bis 23 dienen zum Betrieb der Lichtquellen 30 bis 35. Die Figur 1
zeigt auch die Integration der Konverter 10, 11 mit einer Beleuchtungsanlage, die
außerdem auch die Netzspannungsleitungen L, N, ein zentrales Steuerpult (nicht abgebildet),
das mit Bedienungselementen zum Ein- und Ausschalten sowie zum Dimmen
der Lichtquellen 30 bis 35 versehen ist, Datenübertragungsleitungen DA und
mehrere Vorschaltgeräte 20 bis 23 sowie zahlreiche Lichtquellen 30 bis 35 umfaßt.
Die Netzspannungsleitungen L, N dienen zur Spannungsversorgung der Konverter
10, 11 und Vorschaltgeräte 20 bis 23 und sind zu diesem Zweck mit den Netzspannungsanschlüssen
c, d der Konverter 10, 11 sowie den Netzspannungsanschlüssen k,
1 der Vorschaltgeräte 20 bis 23 verbunden. Die Datenübertragungsleitungen DA verbinden
den Steuerbefehlausgang des Steuerpultes (nicht abgebildet) mit den Steuerbefehleingängen
a, b der Konverter 10, 11. Über diese Datenübertragungsleitungen
DA werden die mittels der Bedienungselemente am Steuerpult (nicht abgebildet)
vorgegebenen Sollwerte für die Betriebszustände der Lichtquellen 30 bis 35 an die
Konverter 10, 11 übertragen. Die vorgenannten Sollwerte für die Betriebszustände
der Lichtquellen 30 bis 35, insbesondere für die gewünschte Dimmstufe, gelangen in
der Form von digitalen Steuerbefehlen zu den Eingängen a, b der Konverter 10, 11.
Die Konverter 10, 11 wandeln die digitalen Steuerbefehle in entsprechende Steuersignale
um, die an den Steuersignalausgängen g, h der Konverter 10, 11 bereitgestellt
werden. Die Steuersignalausgänge g, h des Konverters 10 sind mit den Steuersignaleingängen
i, j der Vorschaltgeräte 20, 21 verbunden und die Steuersignalausgänge
g, h des Konverters 11 sind mit den Steuersignaleingängen i, j der Vorschaltgeräte
22, 23 verbunden. Als Steuersignal dient eine Steuerspannung, die Werte zwischen
0 V und 10 V annehmen kann. Die Vorschaltgeräte 20 bis 23 betreiben die an ihre
Spannungsausgänge m, n, o, p angeschlossenen Lichtquellen 30 bis 35 in Abhängigkeit
von der vorgenannten Steuerspannung. Der momentane Betriebszustand der an
einem beliebigen Vorschaltgerät 20, 21, 22 oder 23 angeschlossenen Lichtquellen 30,
31, 32, 33, 34 oder 35 hängt daher von dem aktuellen Wert der Steuerspannung am
Steuersignaleingang i, j des entsprechenden Vorschaltgerätes 20, 21, 22 oder 23 ab.
Bei den in der Figur 1 schematisch abgebildeten Lichtquellen 30 bis 32 handelt es
sich um Leuchtstofflampen und bei den Lichtquellen 33 bis 35 um elektrische Glühlampen.
Die Vorschaltgeräte 20, 21 sind daher als Betriebsgeräte für Leuchtstofflampen
- beispielsweise als Elektronische Vorschaltgeräte, die einen fremdgesteuerten
Halbbrückenwechselrichter mit. nachgeschaltetem Serienresonanzkreis
aufweisen - ausgebildet, während es sich bei den Vorschaltgeräten 22, 23 um Betriebsgeräte
für Glühlampen - beispielsweise um elektronische Transformatoren oder
um Dimmer - handelt. Dem entsprechend ist der Konverter 10 an die Steuerung von
Betriebsgeräten für Leuchtstofflampen und der Konverter 11 an die Steuerung von
Betriebsgeräten für Glühlampen angepaßt. Zur Anpassung der Konverter 10, 11 an
die beiden vorgenannten unterschiedlichen Arten von Betriebsgeräte dienen die
Kontaktbrücke 40 sowie die Pins e, f der Konverter 10, 11. Beim Konverter 11 sind
die Pins e,.f durch die Kontaktbrücke 40 elektrisch leitend miteinander verbunden,
während beim Konverter 10 die Pins e, f nicht miteinander verbunden sind. Durch
Entfernen bzw. Aufstecken der Kontaktbrücke 40 auf die Pins e, f erfolgt eine Anpassung
der Konverter 10, 11 an die beiden unterschiedlichen Arten von Vorschaltgeräten
20, 21 einerseits und 22, 23 andererseits.
Die Konverter 10, 11 sind jeweils mit einem programmierbaren Mikroprozessor
(nicht abgebildet) und einem nicht-flüchtigen Speichermittel (nicht abgebildet) ausgestattet.
Mit Hilfe des programmierbaren Mikroprozessors und des nicht-flüchtigen
Speichermittels werden den digitalen Steuerbefehlen, die an den Eingängen a, b des
Konverters 10 oder 11 anliegen, entsprechende Steuerspannungswerte zugeordnet,
die an dem Steuerspannungsausgang g, h des Konverters 10 oder 11 für die daran
angeschlossenen Vorschaltgeräte 20, 21 oder 22, 23 bereitgestellt werden. Durch
Aufstecken bzw. Entfernen der Kontaktbrücke 40 auf die Pins e, f der Konverter 10,
11 wird eine der beiden in Figur 3 dargestellten Steuersignal-Sollwert-Kennlinien
ausgewählt, die jeweils jedem Sollwert für die Helligkeit der Lichtquellen 30 bis 35
ein entsprechendes Steuersignal zuordnen. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird der Helligkeitssollwert durch einen digitalen Steuerbefehl vorgegeben.
Jedem digitalen Wert des Steuerbefehls wird von den Konvertern 10, 11 mittels
des Mikroprozessors programmgesteuert ein entsprechender Steuersignalwert, das
heißt, ein entsprechender Steuerspannungswert zwischen 1 V und 10 V zugeordnet.
In Figur 3 sind eine im wesentlichen lineare Kennlinie 1 und eine nicht-lineare
Kennlinie 2 abgebildet, die eine annähernd lineare Abhängigkeit der Steuerspannung
von dem digitalen Steuerbefehl beziehungsweise eine extrem nicht-lineare Abhängigkeit
der Steuerspannung von dem digitalen Steuerbefehl beschreiben. Der Konverter
10, bei dem die Pins e, f nicht durch eine Kontaktbrücke 40 verbunden sind,
stellt an seinem Steuersignalausgang g, h eine Steuerspannung bereit, die dem Verlauf
der nicht-linearen Kennlinie 2 folgt und die zur Steuerung von Vorschaltgeräten
20, 21 für Leuchtstofflampen 30 bis 32 vorgesehen ist. Der Konverter 11, bei dem
die Pins e, f durch eine Kontaktbrücke 40 verbunden sind, stellt an seinem Steuersignalausgang
g, h eine Steuerspannung bereit, die dem Verlauf der im wesentlichen
linearen Kennlinie 1 folgt und die zur Steuerung von Vorschaltgeräten 22, 23 für
Glühlampen 33 bis 35 vorgesehen ist. Durch die Konverter 10, 11 wird gewährleistet,
daß die Leuchtstofflampen 30 bis 32 und die Glühlampen 33 bis 35 durch Vorgabe
eines digitalen Steuerbefehlwertes simultan und zwar in gleichem Maße gedimmt
werden können. Jeder digitale Steuerbefehlswert, der mittels der Datenübertragungsleitungen
DA vom Steuerpult übertragen wird und für beide Konverter 10,
11 bestimmt ist und zur Helligkeitssteuerung der Lichtquellen 30 bis 35 dient, wird
mittels der Konverter 10, 11 in eine entsprechende Steuerspannung für die Vorschaltgeräte
20 bis 23 konvertiert, so daß alle Lichtquellen 30 bis 35, unabhängig von
ihrer Art, annähernd denselben relativen Lichtstrom abgeben. Dadurch entspricht
jedem vorgegebenen, der Helligkeitssteuerung dienenden digitalen Steuerbefehlswert,
unabhängig von der Lichtquellenart, ein bestimmter relativer Lichtstrom bzw.
eine bestimmte Dimmstufe. Beispielsweise entspricht dem digitalen Steuerbefehlswert
"220" ein relativer Lichtstrom von 40%. Dieser Steuerbefehlswert wird mit Hilfe
der Konverter 10, 11 in eine an die Vorschaltgeräte 20, 21 bzw. 22, 23 angepaßte
Steuerspannung von ca. 5 V bzw. ca. 8 V umgewandelt, so daß sowohl die Leuchtstofflampen
30 bis 32 als auch die Glühlampen 33 bis 35 auf der Dimmstufe 40%
betrieben werden, das heißt, jeweils 40% ihres maximalen Lichtstromes abgeben.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hier Bestandteil der Vorschaltgeräte 12, 13.
Bei dem Vorschaltgerät 12 handelt es sich um einen Elektronischen Transformator
oder um einen Dimmer zum Betrieb einer Glühlampe 36, während das Vorschaltgerät
13 als Treiberschaltung für eine Vielzahl von Leuchtdioden 37 ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anpassung der Steuerspannung an die Lichtquellenart
weist jeweils einen programmierbaren Mikroprozessor und ein nichtflüchtiges
Speichermittel sowie Pins e, f, die mittels der Kontaktbrücke 40 verbindbar
sind, auf. Durch Entfernen bzw. Aufstecken der Kontaktbrücke 40 wird die am
Spannungsausgang g, h bereitstehende Steuerspannung für die Lichtquellen 36 bzw.
37 an die Helligkeitssteuerung von Glühlampen bzw. Leuchtdioden angepaßt. Die
Zuordnungsvorschrift, die jedem digitalen Steuerbefehl am Steuereingang a, b einen
entsprechenden Wert für die Steuerspannung am Steuerspannungsausgang g, h zuordnet,
ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel in Form von zwei unterschiedlichen
Steuersignal-Sollwert-Kennlinien gespeichert, die durch Aufstecken bzw. Entfernen
der Kontaktbrücke 40 selektiert wird. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
dient hier die Steuerspannung nicht zur Steuerung der Vorschaltgeräte der
Lichtquellen, sondern zum Betreiben der Lichtquellen 36, 37. Die Bezugszeichen L,
N, DA, c, d haben dieselbe Bedeutung wie die entsprechenden Bezugszeichen des
ersten Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele.
Es ist beispielsweise möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mehr als nur zwei unterschiedliche Steuersignal-Sollwert-Kennlinien zu speichern
und zu selektieren, so daß eine Anpassung der Steuersignals für entsprechend viel
unterschiedliche Lichtquellenarten durchführbar ist. Die Selektion der entsprechenden
Steuersignal-Sollwert-Kennlinie kann bei mehr als zwei solcher Kennlinien beispielsweise
durch einen Codierschalter erfolgen, der eine entsprechende Anzahl von
Schaltstufen besitzt. Statt eines manuell zu betätigenden Schaltmittels können die
Konverter 10, 11 bzw. 12, 13 aber auch Mittel zur Detektion der angeschlossenen
Lichtquellenarten und Mittel zur automatischen Anpassung der Steuerspannung an
die detektierte und zu betreibende Lichtquellenart aufweisen. Alternativ können die
Mittel zur Selektion einer der Steuersignal-Sollwert-Kennlinien als Mittel zum Empfang
und zur Auswertung eines Steuerkommandos, beispielsweise von einer externen
Steuereinrichtung, ausgebildet sein, der eine Umschaltung zwischen den unterschiedlichen
Steuersignal-Sollwert-Kennlinien auslöst. Eine weitere denkbare Variante
der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, statt der Kontaktbrücke 40
bzw. statt des Codierschalters, für jede unterschiedliche Steuersignal-Sollwert-Kennlinie
einen separaten Steuersignalausgang am Konverter 10, 11 bzw. 12, 13
vorzusehen, so daß beispielsweise an einem ersten Steuersignalausgang des Konverters
ein Steuersignal zum Betrieb von Leuchtstofflampen, an einem zweiten Steuersignalausgang
ein Steuersignal zum Betrieb von Glühlampen und an einem weiteren
Steuersignalausgang ein Steuersignal zum Betrieb von Leuchtdioden bereitgestellt
wird.