EP1738619A1 - Elektronisches vorschaltgerät mit digitaler steuerung von dimmvorgängen - Google Patents

Elektronisches vorschaltgerät mit digitaler steuerung von dimmvorgängen

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Publication number
EP1738619A1
EP1738619A1 EP05732151A EP05732151A EP1738619A1 EP 1738619 A1 EP1738619 A1 EP 1738619A1 EP 05732151 A EP05732151 A EP 05732151A EP 05732151 A EP05732151 A EP 05732151A EP 1738619 A1 EP1738619 A1 EP 1738619A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ballast
dimming
evg1
low
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP05732151A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Pilz
Andreas Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP1738619A1 publication Critical patent/EP1738619A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations

Definitions

  • the invention relates to an electronic ballast, a lighting system comprising this ballast and an associated control unit, and an operating method for the ballast and the lighting system. Specifically, it is about the internal or external digital control of dimming processes of a light-generating element operated by the ballast.
  • ballasts which are part of lighting systems, with digital control signals.
  • DALI Digital Addressable Lighting Interface
  • the present invention is based on the problem of specifying an improved ballast and a corresponding lighting system and an operating method which are designed for digital control of dimming processes.
  • the invention is directed, on the one hand, to an electronic ballast for a light-generating element with a dimming device for dimming the light-generating element, in which the dimming process can be carried out by changing digital setpoints over time, characterized by a low-pass filter device for low-pass filtering the temporal change in the setpoints and smoothing temporal stages as a result of the digital representation of the target values
  • ballast and a lighting system comprising this ballast and a control device for digital control of the ballast, which control device is designed to output the external digital signals, and corresponding operating methods.
  • control device for digital control of the ballast, which control device is designed to output the external digital signals, and corresponding operating methods.
  • Preferred configurations are specified in the dependent claims.
  • the basic idea of the invention is based on the observation that, due to the limited resolution of the digital control, in particular within the framework of the DALI system, a time-graded course of setpoints is ultimately specified for dimming processes. On the one hand, this concerns the case of an external specification of the setpoints by external control signals. It can be as are perceived as disruptive that the correspondingly controlled ballast also follows this setpoint specification in chronological order.
  • the invention also relates to an internal generation of the digital setpoints, either as a result of an external specification of other data for a dimming process or also in the case of ballasts which are used individually and are not integrated in a lighting system. Then the ballast itself is controlled by the operator, for example by pressing a button, corresponding mains interruptions or the like. The ballast also internally generates digital setpoints for dimming processes, which creates the same problem.
  • the inventors therefore propose to carry out low-pass filtering in the ballast in order to smooth the course of the setpoint over time. This ensures the continuous temporal development familiar from analogue controlled dimming processes.
  • a suitable design of the filter characteristics ensures that the desired time course is essentially adhered to, ie that there is no significant change in the total dimming time. In individual cases, it can be taken into account when designing whether a quick response in the case of desired light jumps or optimal smoothing with slow dimming processes is in the foreground.
  • the low-pass filter device can be controlled, so that this adaptation is not fixed in the ballast, but can be changed.
  • the ballast is designed to record the speed of the change over time and to set the filter characteristic automatically accordingly.
  • Favorable compromises can therefore be made in advance for the respective speeds of the dimming process, whereupon the ballast selects the filter characteristic suitable for the corresponding dimming processes.
  • the low-pass filter device can be designed analogously and can obtain different filter characteristics, for example, by switching resistors or capacitors.
  • a controlled resistor for example a field effect transistor, can also be used as a variable resistor.
  • a digital-electronic implementation of the filter device in particular as a computing algorithm in a programmable circuit, for example a microcontroller.
  • a digital electronic implementation in "hardware”, for example as an ASIC can also take place.
  • a so-called recursive low-pass filter which is known to the person skilled in the art from the literature, is particularly suitable as the operating algorithm for the digital-electronic low-pass filtering. For example, reference is made to the book “Signal kau" by Elmar Schrüfer, Hanser-Verlag, Vienna, 1990.
  • the above-mentioned detection of the speed of the time course of the dimming process can take place, for example, via a differentiating element, which in turn can be implemented using analog technology, but also, and preferably, digitally electronically.
  • implementation as a computing algorithm in a microcontroller is preferably considered.
  • an inexpensive alternative to detection using a differentiating element in particular in the context of the DALI system, is to specify the speed of the upcoming dimming process in the external digital signal, that is to say to transmit the required information about the time profile with this , if or before the actual dimming process begins. Then the ballast can Determine proper filter characteristics either using a calculation algorithm or by looking up the corresponding values in a look-up table.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a lighting system according to the invention.
  • FIG. 2 shows various timing diagrams of dimming processes to explain the method according to FIG. 3.
  • Figure 3 shows a schematic diagram of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a lighting system according to the invention in a highly schematic representation.
  • a control unit SG sends digital control signals to three electronic ballasts EVG1, EVG2 and EVG3 via signal lines. These are representative of a larger lighting system and control a respective lamp L1, L2 or L3.
  • the ballasts EVG1 - EVG3 are designed in response to digital control signals from the control device SG a dimming function, ie a continuous increase or Decrease the lamp power of the lamp L1, L2 or L3 concerned.
  • FIG. 2 shows in the upper diagram, numbered a), a typical graded time profile of the setpoint values expressed as relative luminous flux (vertical axis) during a dimming process.
  • the straight line between the horizontal start value level and the horizontal end value level corresponds to a desired continuous course of the dimming process, while the stepped line symbolizes the finite resolution of the digital setpoint values.
  • the partial diagram b) shows the corresponding stepped transitions in a relatively fast dimming process compared to the diagram a) in relation to the setpoint values.
  • the curve drawn through between the start value and the end value corresponds to a smoothing according to the invention of this staged setpoint specification by means of low-pass filtering.
  • the smoothing overall has resulted in a considerable extension of the dimming process to more than twice the time extension.
  • Partial diagram c) shows a relatively slower dimming process with a smoothing, which, however, does not completely eliminate the steps here due to the time constant of the low pass filter being too short. Although the dimming process will be perceived visually as significantly more continuous due to the smoothing according to partial diagram c), there is still room for improvement.
  • the partial diagrams d) and e) in turn show the setpoint specification according to the fast dimming process from partial diagram b) or according to the slow dimming process from partial diagram c) with respectively adapted low-pass filtering.
  • a relatively short time constant was selected for sub-diagram d) in order to avoid the significant extension of the dimming process according to sub-diagram b), but to completely filter out the staging of the setpoint specification.
  • sub-diagram e) shows an extension of the time constant of the low-pass filtering compared to sub-diagram c) and thus also a complete filtering out of the stages with a not significantly increased duration of the dimming process compared to sub-diagram c).
  • FIG. 2 thus shows overall that the invention at least improves the visual appearance of dimming processes carried out with digital setpoint values.
  • good compromises can be achieved between optimal step filtering on the one hand and not too extensive expansion of the dimming process on the other hand.
  • control unit SG from FIG. 1 already outputs the digital setpoints shown in FIG. 2 in the form of a digital control signal to the ballasts EVG1-3.
  • an external, stepped setpoint value corresponding to FIG. 2 is smoothed in the respective ballast.
  • An 8-bit representation is used within the DALI system, so that the smoothing results in an effective increase in the bit resolution in the visually visible dimming process.
  • the setpoint values correspond to digital codes which are assigned to corresponding lamp operating data by a look-up table stored in the respective ballast. This assignment is carried out in such a way that the nonlinear sensitivity of the human eye to brightness is compensated for, so that a consecutive sequence of adjacent setpoint codes ultimately does not produce a linear temporal luminous flux development in the physical sense. Rather, the luminous flux development is actually exponential, in such a way that a linear sensation is created for the eye.
  • the control device SG transmits digital control signals to the ballasts EVG1-3, which contain a final value of the dimming process and an indication of the speed, for example also in the form of the total duration of the dimming process.
  • the digital setpoints shown in FIG. 2 are then generated in the electronic ballast itself. These are then generated within the scope of the exemplary embodiment within the same 8-bit system that is used for the DALI control signals. There is also an assignment to lamp operating parameters via the look-up table mentioned.
  • Maintaining the DALI 8-bit system within the ballast also has the advantage that, for example, dimming processes that have not been completed and terminated for certain reasons can result in feedback of the ballast to the control unit in a particularly simple manner. Furthermore, the look-up table mentioned above can be used to assign the setpoint codes to the lamp operating parameters without having to recreate them for a ballast-internal system with a higher digital resolution.
  • Figure 3 illustrates a simple variant of smoothing.
  • the elements drawn correspond to function blocks of microcontroller programming.
  • the setpoint entering the ballast from the left is fed in the ballast to a low-pass filter TP on the one hand, and to an element designated GE that determines the dimming speed.
  • This exemplary embodiment is an algorithm part that reads the speed of the upcoming dimming process from a digital signal at the beginning of the dimming process. So here the digital control signal already contains the necessary information. Accordingly, a value representing the dimming speed is output and used to set the filter characteristic of the low-pass filter TP.
  • the setpoint specifications can be smoothed accordingly.
  • the differentiator 3 could also represent a differentiating element and allow a conclusion to be drawn about the dimming speed by determining the first derivative.
  • the differentiator provides a signal in the true sense of a differentiation as long as the sampling rate and the calculation rate of the digital algorithm are slower than the step spacing of the setpoint signal.
  • the term “differentiator” can also be extended to determine the speed from the height of the steps and the time interval between the steps. The step height does not always have to be the same. Since the adjustment of the low-pass filter TP also only takes place at discrete times in this exemplary embodiment, no difficulties arise from the discontinuous speed determination.
  • the time constants can be assigned to the dimming speeds within the low-pass filter TP using a simple calculation algorithm, for example, reciprocal value formation and multiplication by a constant.
  • a simple calculation algorithm for example, reciprocal value formation and multiplication by a constant.
  • the use of a look-up table is preferred here, that is to say the fixed specification of data on the time constant of the low-pass filtering at corresponding dimming speeds.
  • FIG. 3 can also be explained as follows: The setpoint shown is generated by the ballast itself based on a definition of the dimming process given by external control signals, for example via the dimming speed and the final value. This has already been explained with reference to FIG. 1.
  • FIG. 3 can be explained as a further exemplary embodiment as follows:
  • the setpoint is generated by the ballast itself after an appropriate command into the ballast for a certain time by an operation, for example by a power interruption or by pressing a button - guesses was entered by the operator himself.
  • an operation for example by a power interruption or by pressing a button - guesses was entered by the operator himself.
  • the look-up table mentioned above can still be used.

Landscapes

  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät, das durch digitale Sollwertvorgaben Dimmvorgänge durchführen kann. Dabei wird eine Glättung der Sollwertvorgaben verwendet, um kontinuierliche Dimmvorgänge zu erzielen.

Description

Elektronisches Vorschaltgerät mit digitaler Steuerung von Dimmvorgängen
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät, ein Beleuchtungssystem aus diesem Vorschaltgerät und einem zugehörigen Steuergerät sowie ein Betriebsverfahren für das Vorschaltgerät und das Beleuch- tungssystem. Konkret geht es dabei um die interne oder externe digitale Steuerung von Dimmvorgängen eines von dem Vorschaltgerät betriebenen Licht erzeugenden Elements.
Stand der Technik
Es ist an sich bekannt, mit Hilfe elektronischer Vorschaltgeräte für Licht erzeugende Elemente, also Lampen verschiedenster Art, aber auch LEDs und andere Licht erzeugende elektronische Bauelemente, Dimmvorgänge, d. h. mehr oder weniger kontinuierliche zeitliche Veränderungen der Lichtleistung, durchzuführen. Dies gilt zum einen beispielsweise für den Betrieb von Niedervolt-Halogenglühlampen mit elektronischen Transformatoren, andererseits auch für Niederdruckentladungslampen, insbesondere Energiesparlam- pen und für andere Anwendungsfälle.
Es ist ferner an sich bekannt, elektronische Vorschaltgeräte, die Bestandteil von Beleuchtungsanlagen sind, mit digitalen Steuersignalen anzusteuern. In jüngster Zeit ist dabei vor allem ein unter dem Namen "DALI" (Digital Adres- sable Lighting Interface) zusammengefasstes System bekannt geworden, in dem die Vorschaltgeräte nicht etwa durch Schalten oder Beeinflussen der Versorgung, sondern durch davon unabhängige digitale Steuersignale geschaltet und gedimmt werden können.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein verbessertes Vorschaltgerät und ein entsprechendes Beleuchtungssystem sowie ein Betriebsverfahren anzugeben, die für eine digitale Steuerung von Dimmvorgängen ausgelegt sind.
Die Erfindung richtet sich zum einen auf ein elektronisches Vorschaltgerät für ein Licht erzeugendes Element mit einer Dimmeinrichtung zum Dimmen des Licht erzeugendes Elements, bei dem der Dimmvorgang durch eine zeitliche Veränderung von digitalen Sollwerten erfolgen kann, gekennzeichnet durch eine Tiefpassfiltereinrichtung zum Tiefpassfiltern der zeitlichen Veränderung der Sollwerte und Glättung zeitlicher Stufen infolge der digitalen Darstellung der Sollwerte,
und auf ein Beleuchtungssystem aus diesem Vorschaltgerät und einem Steuergerät zur digitalen Steuerung des Vorschaltgeräts, welches Steuergerät dazu ausgelegt ist, die externen digitalen Signale auszugeben, sowie auf entsprechende Betriebsverfahren. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Grundidee der Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass aufgrund der, insbesondere im Rahmen des DALI-Systems, begrenzten Auflösung der digitalen Steuerung für Dimmvorgänge letztlich ein zeitlich gestufter Verlauf von Sollwerten vorgegeben wird. Zum einen betrifft dies den Fall einer externen Vorgabe der Sollwerte durch externe Steuersignale. Dabei kann es als störend empfunden werden, dass das entsprechend angesteuerte Vorschaltgerät dieser Sollwertvorgabe ebenfalls zeitlich gestuft folgt.
Zum anderen bezieht sich die Erfindung jedoch auch auf eine interne Erzeugung der digitalen Sollwerte, entweder infolge einer externen Vorgabe ande- rer Daten zu einem Dimmvorgang oder auch bei Vorschaltgeräten, die einzeln verwendet werden und nicht in einem Beleuchtungssystem integriert sind. Dann wird das Vorschaltgerät selbst etwa durch Tastenbetätigung, entsprechende Netzstromunterbrechungen oder Ähnliches vom Bediener gesteuert. Das Vorschaltgerät erzeugt intern ebenfalls digitale Sollwerte für Dimmvorgänge, woraus die gleiche Problematik entsteht.
Die Erfinder schlagen daher vor, in dem Vorschaltgerät eine Tiefpassfilterung zur Glättung des zeitlichen Sollwertverlaufs durchzuführen. Damit kann die von analog gesteuerten Dimmvorgängen gewohnte kontinuierliche zeitliche Entwicklung gewährleistet werden. Andererseits stellt eine geeignete Ausle- gung der Filtercharakteristik sicher, dass trotzdem im Wesentlichen der gewünschte Zeitverlauf eingehalten wird, also keine wesentliche Veränderung der gesamten Dimmzeitdauer eintritt. Im Einzelfall kann bei der Auslegung darauf Rücksicht genommen werden, ob ein schnelles Ansprechen bei gewünschten Lichtsprüngen oder eine optimale Glättung bei langsamen Dimm- Vorgängen im Vordergrund steht.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Tiefpassfiltereinrichtung steuerbar, so dass diese Anpassung in dem Vorschaltgerät nicht fest vorgegeben ist, sondern verändert werden kann. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass das Vorschaltgerät dazu ausgelegt ist, die Ge- schwindigkeit der zeitlichen Veränderung zu erfassen und die Filtercharakteristik entsprechend selbsttätig einzustellen. Es können also vorher günstige Kompromisse für jeweilige Geschwindigkeiten des Dimmvorgangs vorgegeben werden, woraufhin das Vorschaltgerät für die entsprechenden Dimmvorgänge die zeitlich passende Filtercharakteristik auswählt. Selbstverständlich kann dabei auch in einer "Klassenunterteilung" gearbeitet werden, so dass also nicht für jeden denkbaren zeitlichen Verlauf eine eigens angepasste Filtercharakteristik ausgewählt wird, sondern die zeitlichen Verläufe zu bestimmten Gruppen zusammengefasst entsprechenden Filtercharakteristiken zugeordnet werden.
Die Tiefpassfiltereinrichtung kann analog ausgeführt sein und dabei beispielsweise durch Umschalten von Widerständen oder Kondensatoren verschiedene Filtercharakteristiken erhalten. Es kann auch ein gesteuerter Widerstand, beispielsweise ein Feldeffekttransistor, als variabler Widerstand genutzt werden.
Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung jedoch eine digitalelektronische Realisierung der Filtereinrichtung, und zwar insbesondere als Rechenalgorithmus in einer programmierbaren Schaltung, etwa einem Mikrocontroller. Natürlich kann auch eine digitalelektronische Realisierung in "Hardware", etwa als ASIC, erfolgen. Als Betriebsalgorithmus für die digitalelektronische Tiefpass- filterung kommt insbesondere ein sog. rekursiver Tiefpass, der dem Fachmann aus der Literatur bekannt ist, in Betracht. Es wird beispielhaft verwiesen auf das Buch "Signalverarbeitung" von Elmar Schrüfer, Hanser- Verlag, Wien, 1990.
Die bereits erwähnte Erfassung der Geschwindigkeit des zeitlichen Verlaufs des Dimmvorgangs kann beispielsweise über ein Differenzierglied erfolgen, das wiederum analogtechnisch, aber auch, und zwar bevorzugt, digitalelektronisch realisiert sein kann. Wiederum kommt vorzugsweise eine Realisierung als Rechenalgorithmus in einem Mikrocontroller in Betracht.
Bei einer externen Steuerung besteht eine günstige Alternative zur Erfassung über ein Differenzierglied, insbesondere im Rahmen des DALI-Systems, darin, die Geschwindigkeit des kommenden Dimmvorgangs bereits in dem externen digitalen Signal anzugeben, mit diesem also bereits die benötigte Information über den zeitlichen Verlauf zu übertragen, wenn bzw. bevor der eigentliche Dimmvorgang beginnt. Dann kann das Vorschaltgerät die zuge- hörige Filtercharakteristik entweder über einen Rechenalgorithmus oder auch durch Aufsuchen der entsprechenden Werte in einer Look-Up-Tabelle ermitteln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dabei offenbarten Merkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Die vorstehende und die nachfolgende Beschreibung beziehen sich jeweils sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch auf die Verfahrenskategorie der Erfindung, ohne dass dies im Einzelnen noch explizit erwähnt wird. Die Merkmale sind also sowohl für das Vor- schaltgerät als auch für das Beleuchtungssystem und schließlich auch für das Betriebsverfahren von Bedeutung.
Figur 1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.
Figur 2 zeigt verschiedene Zeitverlaufsdiagramme von Dimmvorgängen zur Erläuterung des Verfahrens gemäß Figur 3.
Figur 3 zeigt eine Prinzipdarstellung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem in stark schemati- scher Darstellung. Ein Steuergerät SG gibt über Signalleitungen digitale Steuersignale an drei elektronische Vorschaltgeräte EVG1 , EVG2 und EVG3. Diese stehen stellvertretend für eine größere Beleuchtungsanlage und steuern eine jeweilige Lampe L1 , L2 bzw. L3 an. Die Vorschaltgeräte EVG1 - EVG3, sind dazu ausgelegt, ansprechend auf digitale Steuersignale des Steuergeräts SG eine Dimmfunktion, d. h. eine kontinuierliche Erhöhung oder Erniedrigung der Lampenleistung der betreffenden Lampe L1 , L2 oder L3 durchzuführen.
Figur 2 zeigt in dem oberen, mit a) bezifferten Diagramm einen typischen gestuften Zeitverlauf der als relativer Lichtstrom (vertikale Achse) ausge- drückten Sollwertvorgaben während eines Dimmvorgangs. Die gerade Linie zwischen dem horizontalen Startwertniveau und horizontalen Endwertniveau entspricht dabei einem gewünschten kontinuierlichen Verlauf des Dimmvorgangs, während die gestufte Linie die endliche Auflösung der digitalen Sollwertvorgaben symbolisiert.
Das Teildiagramm b) zeigt bei einem im Vergleich zu dem Diagramm a) in Bezug auf die Sollwertvorgaben relativ schnellen Dimmvorgang die entsprechenden gestuften Übergänge. Die zwischen dem Startwert und dem Endwert rund durchgezogene Kurve entspricht dabei einer erfindungsgemäßen Glättung dieser gestuften Sollwertvorgabe durch eine Tiefpassfilterung. Man erkennt jedoch, dass durch die Glättung insgesamt eine erhebliche Verlängerung des Dimmvorgangs auf mehr als die doppelte zeitliche Ausdehnung erfolgt ist.
Teildiagramm c) zeigt einen relativ langsameren Dimmvorgang mit einer Glättung, die aber hier infolge einer zu kurzen Zeitkonstante der Tiefpassfilte- rung die Stufigkeit nicht völlig behebt. Zwar wird der Dimmvorgang durch die Glättung gemäß Teildiagramm c) visuell als deutlich kontinuierlicher wahrgenommen werden, ist jedoch noch verbesserungsfähig.
Die Teildiagramme d) und e) wiederum zeigen die Sollwertvorgabe gemäß dem schnellen Dimmvorgang aus Teildiagramm b) bzw..gemäß dem lang- samen Dimmvorgang aus Teildiagramm c) mit jeweils angepassten Tiefpassfilterungen. So wurde für das Teildiagramm d) eine relativ kurze Zeitkonstante gewählt, um die deutliche Verlängerung des Dimmvorgangs gemäß Teildiagramm b) zu vermeiden, dabei aber die Stufigkeit der Sollwertvorgabe vollständig auszufiltern. Komplementär dazu zeigt Teildiagramm e) eine Verlängerung der Zeitkonstante der Tiefpassfilterung gegenüber Teildiagramm c) und damit ebenfalls eine vollständige Ausfilterung der Stufigkeit bei im Vergleich zu Teildiagramm c) nicht erheblich erhöhter Dauer des Dimmvorgangs.
Figur 2 verdeutlicht also insgesamt, dass mit der Erfindung zumindest eine Verbesserung des visuellen Erscheinungsbildes von mit digitalen Sollwertvorgaben durchgeführten Dimmvorgängen möglic ist. Bei entsprechender Optimierung der Tiefpassfiltercharakteristik lassen sich gute Kompromisse zwischen optimaler Stufenausfilterung einerseits und nicht zu starker zeitli- eher Ausdehnung des Dimmvorgangs andererseits erzielen.
Bei einer Variante der Erfindung gibt das Steuergerät SG aus Figur 1 bereits die in Figur 2 dargestellten digitalen Sollwerte in Form eines digitalen Steuersignals an die Vorschaltgeräte EVG1 - 3 aus. Dabei wird also in dem jeweiligen Vorschaltgerät eine externe gestufte Sollwertvorgabe entsprechend Fi- gur 2 geglättet. Innerhalb des DALI-Systems wird mit einer 8 Bit-Darstellung gearbeitet, so dass durch die Glättung eine effektive Erhöhung der Bit- Auflösung in dem visuell sichtbaren Dimmvorgang erzielt wird.
Die Sollwertvorgaben entsprechen dabei digitalen Codes, die durch eine in dem jeweiligen Vorschaltgerät abgespeicherte Look-Up-Tabelle entspre- chenden Lampenbetriebsdaten zugeordnet sind. Diese Zuordnung erfolgt so, dass die nichtlineare Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Helligkeit kompensiert wird, eine konsekutive Folge von benachbarten Sollwertcodes also letztlich keine im physikalischen Sinn lineare zeitliche Lichtstromentwicklung erzeugt. Die Lichtstromentwicklung ist vielmehr tatsächlich exponentiell, und zwar in solcher Weise, dass für das Auge ein linearer Sinneseindruck entsteht.
Statt einer Übertragung von Sollwertvorgaben in Form der digitalen Steuersignale kann aber auch eine Übertragung von anderen Daten zu dem . Dimmvorgang erfolgen. Beispielsweise kann bei einem anderen Ausführungsbei- spiel das Steuergerät SG gemäß Figur 1 an die Vorschaltgeräte EVG1 - 3 digitale Steuersignale übertragen, die einen Endwert des Dimmvorgangs und eine Angabe zur Geschwindigkeit, etwa auch in Form der Gesamtdauer des Dimmvorgangs, enthalten. Dann werden die in Figur 2 dargestellten digitalen Sollwerte in dem EVG selbst erzeugt. Diese werden dann im Rahmen des Ausführungsbeispiels innerhalb des selben 8 Bit-Systems erzeugt, das für die DALI-Steuersignale verwendet wird. Es folgt ferner eine Zuordnung zu Lampenbetriebsparametern über die erwähnte Look-Up-Tabelle.
Eine Beibehaltung des DALI-8-Bit-Systems innerhalb des Vorschaltgeräts hat auch den Vorteil, dass beispielsweise bei aus bestimmten Gründen nicht zu Ende geführten und abgebrochenen Dimmvorgängen eine Rückmeldung des Vorschaltgeräts an das Steuergerät in besonders einfacher Weise erfolgen kann. Ferner kann die bereits erwähnte Look-Up-Tabelle für die Zuordnung der Sollwertcodes zu den Lampenbetriebsparametern verwendet werden, ohne diese für ein vorschaltgerätinternes System mit höherer digitaler Auflösung neu zu erstellen.
Figur 3 verdeutlicht eine einfache Variante einer Glättung. Die gezeichneten Elemente entsprechen dabei Funktionsblöcken einer Mikrocontrollerpro- grammierung. Dabei wird der von links in das Vorschaltgerät einlaufende Sollwert in dem Vorschaltgerät einerseits einem Tiefpassfilter TP zugeführt und andererseits einem mit GE bezeichneten Element, das die Dimmgeschwindigkeit ermittelt. Es handelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel dabei um einen Algorithmusteil, der aus einem digitalen Signal am Beginn des Dimmvorgangs die Geschwindigkeit des kommenden Dimmvorgangs ausliest. Hier enthält also das digitale Steuersignal bereits die notwendige Information. Dementsprechend wird ein die Dimmgeschwindigkeit darstellender Wert ausgegeben und zur Einstellung der Filtercharakteristik des Tiefpassfilters TP verwendet. Die Sollwertvorgaben können dementsprechend geglättet werden. Alternativ dazu könnte in Figur 3 das Element GE auch ein Differenzierglied darstellen und durch Ermittlung der 1. Ableitung einen Rückschluss auf die Dimmgeschwindigkeit zulassen. Das Differenzierglied liefert so lange ein Signal im eigentlichen Sinn einer Differenzierung, wie die Abtastrate und die Rechnungsrate des digitalen Algorithmus langsamer als der Stufenabstand des Sollwertsignals sind. Allerdings kann der Begriff des Differenziergliedes auch erweitert werden auf eine Ermittlung der Geschwindigkeit aus der Höhe der Stufen und dem zeitlichen Abstand der Stufen. Die Stufenhöhe muss dabei nicht immer gleich sein. Da auch die Verstellung des Tiefpassfilters TP bei diesem Ausführungsbeispiel nur zu diskreten Zeiten erfolgt, ergeben sich aus der diskontinuierlichen Geschwindigkeitsermittlung keine Schwierigkeiten.
Die Zuordnung der Zeitkonstanten zu den Dimmgeschwindigkeiten innerhalb des Tiefpassfilters TP kann durch einen einfachen Rechenalgorithmus erfol- gen, beispielsweise eine Kehrwertbildung und Multiplikation mit einer Konstanten. Bevorzugt ist hier jedoch die Verwendung eine Look-Up-Tabelle, also die feste Vorgabe von Daten zur Zeitkonstanten der Tiefpassfilterung zu entsprechenden Dimmgeschwindigkeiten.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel lässt sich Figur 3 aber auch wie folgt erläutern: Der eingezeichnete Sollwert wird nach einer durch externe Steuersignale gegebenen Definition des Dimmvorgangs beispielsweise über die Dimmgeschwindigkeit und den Endwert von dem Vorschaltgerät selbst erzeugt. Dies wurde bereits im Hinblick auf Figur 1 erläutert.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung jedoch auch auf einzelne Vor- schaltgeräte ohne externe Steuerung. In diesem Sinn lässt sich Figur 3 als weiteres Ausführungsbeispiel wie folgt erklären: Der Sollwert wird von dem Vorschaltgerät selbst erzeugt, nachdem durch eine Bedienung, etwa durch eine Netzunterbrechung für eine bestimmte Zeit oder durch einen Tastendruck für eine bestimmte Zeit ein entsprechender Befehl in das Vorschaltge- rät selbst durch die Bedienungsperson eingegeben wurde. Hier ist es im Sin- ne einer möglichst weitgehenden Kompatibilität solcher Vorschaltgeräte mit für DALI-Beleuchtungsanlagen ausgelegten Vorschaltgeräten bzw. Identität der Vorschaltgeräte im Rahmen einer weitgehenden Standardisierung zur Kosteneinsparung erwünscht, bei dem erwähnten 8 Bit-Code aus der DALI- Steuerung zu bleiben. Dabei kann insbesondere die bereits erwähnte Look- Up-Tabelle weiterhin verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Vorschaltgerät (EVG1 - 3) für ein Licht erzeugendes Element (L1 - 3) mit einer Dimmeinrichtung zum Dimmen des Licht erzeugendes Elements (L1 - 3), bei dem der Dimmvorgang durch eine zeitliche Veränderung von digita- len Sollwerten erfolgen kann, gekennzeichnet durch eine Tiefpassfiltereinrichtung (TP) zum Tiefpassfiltern der zeitlichen Veränderung der Sollwerte und Glättung zeitlicher Stufen infolge der digitalen Darstellung der Sollwerte.
2. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 1 , bei dem die Filtercharak- teristik der Tiefpassfiltereinrichtung (TP) steuerbar ist.
3. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 2, das die Geschwindigkeit der zeitlichen Veränderung der Sollwerte erfassen (GE) und die Filtercharakteristik daran angepasst selbsttätig einstellen kann.
4. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Tiefpassfiltereinrichtung (TP) digitalelektronisch realisiert ist.
5. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 4, bei dem die Tiefpassfiltereinrichtung (TP) als rekursiver Tiefpass realisiert ist.
6. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Tief- passfiltereinrichtung (TP) in einem in einem Mikrocontroller ablaufenden Rechenalgorithmus realisiert ist.
7. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Differenzierglied (GE) zur Erfassung der Geschwindigkeit der zeitlichen Veränderung der Sollwerte.
8. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 7, bei dem das Differenzierglied (GE) digitalelektronisch realisiert ist.
9. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach Anspruch 8, bei dem das Differenzierglied (GE) in einem in einem Mikrocontroller ablaufenden Rechenalgo- rithmus realisiert ist.
10. Vorschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mit einem externen digitalen Signal Daten für den von der Dimmeinrichtung durchzuführenden Dimmvorgang vorgegeben werden können.
11. Vorschaltgerät nach Anspruch 10, bei dem das externe digitale Signal Sollwerte für den Dimmvorgang vorgibt.
12. Vorschaltgerät nach Anspruch 10, bei dem das externe digitale Signal einen Endwert und eine Zeitdauer oder Geschwindigkeit für den Dimmvorgang vorgibt.
13. Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Geschwindigkeit der zeitlichen Veränderung der Sollwerte vor Beginn des Dimmvorgangs aus dem externen digitalen Signal entnommen werden kann.
14. Beleuchtungssystem aus einem Vorschaltgerät (EVG1 - 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, zumindest Anspruch 10, und einem Steu- ergerät (SG) zur digitalen Steuerung des Vorschaltgeräts (EVG1 - 3), welches Steuergerät (SG) dazu ausgelegt ist, die externen digitalen Signale auszugeben.
15. Verfahren zum Betreiben eines Vorschaltgeräts nach einem der Ansprüche 1 - 13 mit einer Dimmeinrichtung zum Dimmen des Licht er- zeugendes Elements (L1 - 3), bei dem der Dimmvorgang durch eine zeitliche Veränderung von digitalen Sollwerten erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung der Sollwerte tiefpassgefiltert und die Stufen infolge der digitalen Darstellung der Sollwerte geglättet werden.
16. Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 14, bei dem mit dem Steuergerät (SG) digitale Signale zur Vorgabe von Daten für von einer Dimmeinrichtung des Vorschaltgeräts (EVG1 - 3) durchzuführende Dimmvorgänge ausgegeben werden, das Vorschalt- gerät (EVG1 - 3) die digitalen Signale empfängt und Dimmvorgänge ansprechend auf die digitalen Signale ausführt, wobei Dimmvorgänge durch eine zeitliche Veränderung von digitalen Sollwerten durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung der Sollwerte tiefpassgefiltert und die Stufen infolge der digitalen Darstellung der Sollwerte geglättet werden.
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