EP1872631A1 - Einstellbare digitale leuchtmittelleistungsregelung - Google Patents

Einstellbare digitale leuchtmittelleistungsregelung

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EP1872631A1
EP1872631A1 EP06707645A EP06707645A EP1872631A1 EP 1872631 A1 EP1872631 A1 EP 1872631A1 EP 06707645 A EP06707645 A EP 06707645A EP 06707645 A EP06707645 A EP 06707645A EP 1872631 A1 EP1872631 A1 EP 1872631A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
lamp
power
parameter
digital
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06707645A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Dworatzek
Markus Mayrhofer
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.)
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonicatco GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Tridonicatco GmbH and Co KG filed Critical Tridonicatco GmbH and Co KG
Publication of EP1872631A1 publication Critical patent/EP1872631A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H05B41/3925—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by frequency variation
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
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    • 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 present invention relates generally to the digital control of the power of lighting devices, such as may be applied by an electronic ballast (ECG) for gas discharge lamps.
  • ECG electronic ballast
  • Digital control of the power of a light w means in this context that depending on a feedback variable as the actual value and an internally or externally generated setpoint according to an implemented control algorithm, a control variable is generated, which dictates the power of the light source based on a specific parameter.
  • the feedback variable can be, for example, a parameter representing the power of the luminous means, such as, for example, illuminant voltage, luminous flux or luminous power (measured, for example, via photodiodes).
  • ECGs electronic ballasts
  • Gas discharge lamps are known for example from FIG. 1 of WO 02/43087 A2.
  • the present invention has now set itself the task of designing a digital lighting power control more flexible.
  • a method for regulating the power of a luminous means in particular a gas discharge lamp.
  • the parameter representing the lamp power and / or the at least one further parameter are subjected to a threshold discrimination, and regulated as an actual value depending on the result of the threshold discrimination on the power parameter or the further parameter.
  • control may have different dynamic characteristics than in the case of control to the other parameter.
  • the at least one further parameter can reproduce the impedance of the luminous means. It can be controlled to the lamp impedance, if this exceeds a predetermined threshold, and is otherwise regulated to the lamp power reproducing parameters.
  • a control value for the illuminant power can be determined digitally based on a setpoint and the actual value.
  • the invention also relates to a computer software program product that supports a digital control method according to any one of the preceding claims when running on a computing device.
  • the invention relates to a digital circuit configured for use as a digital regulator in a method according to any one of the preceding claims.
  • the invention also relates to a digital control circuit for the power of a luminous means, comprising:
  • an output for a control value indicating the power of the luminous means a first input for the feedback of a parameter representing the power of the luminous means, at least one further input for a further parameter representing a state of the luminous means, and
  • a discriminating and switching device connected to the first or the second input and configured to subject the current value of the parameter applied to the input to a threshold discrimination and to subject the control system to the control system depending on the result of the discrimination Performance parameter or a control to switch to the other parameter.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a digital lamp power control according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of FIG. 1 with regard to the algorithm implemented in digital controller 1 and the coefficients stored in system memory 6, and FIG
  • Fig. 3 shows the different coefficients used for different applied dimming values.
  • a digital circuit 1 for controlling the power of a connected light source is shown schematically.
  • This digital circuit 1 is part of a control gear for the bulbs.
  • the invention will be explained with reference to an electronic ballast as an example of an operating device and to a gas discharge lamp as an example of a light source. However, the invention can also be applied to other dimmable control gear and lamps
  • the digital circuit 1 generates as a control signal
  • FETs of an inverter 14, by which an applied DC supply voltage V z (DC link voltage) can be converted into an AC voltage with adjustable frequency, which is tapped at the midpoint of the inverter 14. At this midpoint of the
  • Inverter 14 are in a known manner an RC circuit provided with an inductor 13 and a capacitor 18, to which a coupling capacitor 16 is connected in parallel with the lamp 17. Symbolically, it is shown in FIG. 1 that the lamp 17 can be electrically reproduced as a variable impedance resistor.
  • a signal S ⁇ M p which directly or indirectly reflects the lamp impedance.
  • S pow is a signal indicating the lamp power.
  • the lamp power can be reproduced for example by the lamp voltage, the lamp current or else the light power (detected, for example, via photodetectors).
  • the feedback signals S IM P / S pow supplied to the digital control circuit 1 thus represent actual values of the lamp operation and are digitized by AD converters 19, 20.
  • the digitized actual value of the lamp power reproducing signal S pow is compared with a first reference voltage V re fi. This reference voltage represents an internal setpoint value. As shown in FIG.
  • this setpoint value may however depend, in particular, on an externally supplied dimming value.
  • the result of the comparison actual value / setpoint represents the control error e (k), which is supplied to a first digital controller 4.
  • a control algorithm is implemented, which generates a control signal 8 depending on the input signal supplied, by means of the corresponding position of an electronic switch 10 (FET, etc.) an inverter driver 12 is driven, so that the output signal (control signal y (k )) of the controller 4 indicates the operating frequency of the inverter 14 and the operating frequency of the inverter 14 again indicates the lamp power due to the known resonance curve of a gas discharge lamp 17.
  • the control branch using an inverter 14, in which the control variable that is the frequency of the switches of the inverter 14, is only an example.
  • control variables such as light source etc , which can be used at any time in connection with the present invention.
  • the digital circuit 1 has a system controller 2, which processes a program stored as a firmware.
  • the system controller 2 is connected to a system memory 6 and is clocked by a system clock (system clock) 7.
  • the system controller 2 is connected to an interface 3, the dimming signals from the outside, for example, be fed from a bus line forth.
  • the external dimming signals may be analog and / or digital, in any case, the interface 3 transmits to the system controller 2 digital values that reflect the applied dimming signals.
  • the system controller 2 is, for example, firmware configured such that it adjusts characteristics of the controller 4 as a function of the digital values supplied by the interface 3, which thus reproduce the external dimming signals.
  • Properties of the controller 4 can be assigned to specific dimming values in the system memory 6, so that the system controller 2 can read out from the system memory 6 the properties required for the application of a specific dimming value and set the controller 4 accordingly.
  • the controller 4 has properties that can be set on the system controller 2 depending on externally supplied dimming signals.
  • a second regulator 5 can be provided as an actual variable, for example the lamp impedance S IMP , for a further feedback signal.
  • This regulator 5 is supplied with digitized values by the AC converter 19, which thus represent a signal which directly or indirectly reproduces the current lamp impedance S IMP .
  • the controller 5 also generates a control signal 9 according to the control algorithm implemented in it, depending on a comparison of the actual impedance with a reference value for the impedance, which is reproduced in the form of a voltage V REF2 .
  • the electronic switch 10 is driven and thus selected whether the control signal 8 from the first digital controller 4 or the control signal 9 from the second controller 5 is to be used as the actual input signal for the inverter driver 12.
  • the switch controller 11 may be the electronic switch 10 depending on the current value of the
  • Threshold discrimination function with respect to the applied signal equipped.
  • the switch controller 11 only activates the switch 10 for the use of the second regulator 5 when the currently applied, the lamp impedance reproducing Signal S IMP is above a predetermined threshold.
  • the signal impedance S IMP in digital form
  • regulation is made using the lamp impedance S IMP as the feedback magnitude, while otherwise, ie, when the lamp impedance is below a predetermined threshold the lamp power reproducing signal S pow is regulated as feedback size and actual value.
  • the properties of the second controller 5 can be set by the system controller 2 in a comparable manner to the first controller 4 as a function of applied dimming values.
  • the controller 4 and optionally also the controller 5 generate an output signal y (k) depending on an input signal e (k) and possibly also the value of the input signal not only to the currently present time step K, but also previous time steps k-1, k-2, ...
  • the control signal y (k) can thus be calculated using a linear combination consisting of so-called control coefficients all, a21, ... the control difference e (k) present at the current time step K and a series of control differences for preceding time steps e (kl), e (k-2), ...
  • y (k) ai • e (k) + a 2 ⁇ e (kl) + ... a n • e (kn1) + b ⁇ ⁇ y (k) + Jb 2 'y (kl) + ... b m ⁇ y (KML)
  • k is the current time step (clock).
  • m is the maximum number of historical values taken into account.
  • the dynamic behavior of the so-called controlled system i. the lighting means together with the output circuit of the upstream electronics (eg ballast) usually determines the choice of suitable control coefficients. These are chosen so that the closed loop reacts quickly but also stably to changes in the input or to disturbances.
  • the properties of the digital implementation of the control algorithm are set as a function of the currently set dimming value, which is carried out by the system controller 1 as described above, for example
  • the properties of the controller can also be adjusted depending on the current operating state of the lamps in operation.
  • these different operating states may be, for example: - shortly after ignition,
  • control coefficients all, a21, etc. can be changed relatively easily by control signals from the system controller 1.
  • a switchover between different hardware elements would be necessary, which is complicated and expensive and also affects the accuracy of the system.
  • the control properties can be changed such that the type of the selected feedback variable is changed as the actual value. For example, it may be provided that it is then no longer the signal S pow reproducing the lamp power, but another measured variable, such as the impedance of the lamp S IMP, used as the feedback variable to ensure stable operation of the lamp.
  • the values and the number of control coefficients can also be changed at the same time. For this purpose, as mentioned, switching to a second controller 5 may be advantageous.
  • the digital control circuit 1 may be implemented in hardware, software, programmable logic, or any combination thereof.

Landscapes

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

Abstract

Eine digitale Regelschaltung für die Leistung eines Leuchtmittels weist auf : einen Ausgang für einen die Leistung des Leuchtmittels angebenden Steuerwert, einen ersten Eingang für die Rückführung eines die Leistung des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters, wenigstens einen weiteren Eingang für einen weiteren einen Zustand des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters, und eine Diskriminierungs- und Schalteinrichtung, die mit dem ersten oder dem zweiten Eingang verbunden ist und dazu ausgelegt ist, den aktuellen Wert der an dem Eingang anliegenden Parameters einer Schwellenwert-Diskriminierung zu unterziehen und das Regelsystem abhängig von dem Ergebnis der Diskriminierung auf eine Regelung auf den Leistungsparameter bzw. eine Regelung auf den weiteren Parameter zu schalten.

Description

Einstellbare digitale Leuchtmittelleistungsregelung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die digitale Regelung der Leistung von Leuchtmitteln, wie sie beispielsweise durch ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen angewendet werden kann.
"Digitale Regelung der Leistung eines Leuchtmittelsw bedeutet in diesem Zusammenhang, dass abhängig von einer Rückführgröße als Istwert sowie einem intern oder extern erzeugten Sollwert gemäß einem implementierten Regelalgorithmus eine Steuergröße erzeugt wird, die die Leistung des Leuchtmittels anhand eines bestimmten Parameters vorgibt .
Die Rückführgröße kann dabei beispielsweise ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter, wie beispielsweise Leuchtmittelspannung, Leuchtmittelstrom oder Lichtleistung (beispielsweise gemessen über Fotodioden) sein.
Digitale Lampenregelungen in der Verwendung von elektronischen Vorschaltgeräten (EVGs) für
Gasentladungslampen sind beispielsweise aus Fig. 1 der WO 02/43087 A2 bekannt.
Aus der EP 1 395 096 A2 ist ein Verfahren zum Betreiben von Leuchtstofflampen sowie ein Vorschaltgerät bekannt, bei dem durch Variation der Schaltfrequenz eines Wechselrichterschalters die Helligkeit der Leuchtstofflampen auf dem gewünschten Wert eingestellt wird. Um in einem kritischen Dimmbereich Oszillationen zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen zu verhindern, wird dabei die Leistungsaufnahme der Leuchtstofflampen durch eine zusätzliche Regelschleife stabilisiert.
Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, eine digitale Leuchtmittelleistungsregelung flexibler auszugestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe vorgesehen. Dabei werden
- ein die Lampenleistung wiedergebender Parameter sowie wenigstens ein weiterer den Zustand des Leuchtmittels wiedergebender Parameter zurückgeführt,
- der die Lampenleistung wiedergebende Parameter und/oder der wenigstens eine weitere Parameter einer Schwellenwert- Diskriminierung unterzogen, und - abhängig von dem Ergebnis der Schwellenwert- Diskriminierung auf den Leistungsparameter oder den weiteren Parameter als Istwert geregelt.
Für den Fall der Regelung auf den Leistungsparameter kann die Regelung andere dynamische Eigenschaften aufweisen als für den Fall der Regelung auf den weiteren Parameter.
Der wenigstens eine weitere Parameter kann die Impedanz des Leuchtmittels wiedergeben. Es kann auf die Lampenimpedanz geregelt werden, wenn diese einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, und sonst auf den die Lampenleistung wiedergebenden Parameter geregelt wird.
Ein Steuerwert für die Leuchtmittel-Leistung kann digital anhand eines Sollwerts und des Istwerts ermittelt werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computersoftware- Programmprodukt, das ein digitales Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unterstützt, wenn es auf einer Recheneinrichtung läuft.
Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Schaltung, die zur Verwendung als Digitalregler in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist.
Schliesslich betrifft die Erfindung auch eine digitale RegelSchaltung für die Leistung eines Leuchtmittels, aufweisend:
- einen Ausgang für einen die Leistung des Leuchtmittels angebenden Steuerwert, einen ersten Eingang für die Rückführung eines die Leistung des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters, - wenigstens einen weiteren Eingang für einen weiteren einen Zustand des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters, und
- eine Diskriminierungs- und Schalteinrichtung die mit dem ersten oder dem zweiten Eingang verbunden ist und dazu ausgelegt ist, den aktuellen Wert der an dem Eingang anliegenden Parameters einer Schwellenwert-Diskriminierung zu unterziehen und das Regelsystem abhängig von dem Ergebnis der Diskriminierung auf eine Regelung auf den Leistungsparameter bzw. eine Regelung auf den weiteren Parameter zu schalten. Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der in der Anlage beigefügten Zeichnungen sowie anhand eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt dabei eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen digitalen Leuchtmittelleistungsregelung,
Fig. 2 zeigt eine detaillierter Ansicht von Fig. 1 hinsichtlich des in dem Digitalregler 1 implementierten Algorithmus sowie der in dem Systemspeicher 6 abgelegten Koeffizienten, und
Fig. 3 zeigt die unterschiedlichen verwendeten Koeffizienten für verschiedene anliegende Dimmwerte .
In Fig. 1 ist schematisch eine digitale Schaltung 1 zur Regelung der Leistung eines angeschlossenen Leuchtmittels dargestellt. Diese digitale Schaltung 1 ist Teil eines Betriebsgeräts für die Leuchtmittel. Im weiteren wird die Erfindung Bezug nehmend auf ein elektronisches Vorschaltgerät als Beispiel für ein Betriebsgerät sowie auf eine Gasentladungslampe als Beispiel für ein Leuchtmittel erläutert. Indessen lässt sich die Erfindung auch auf andere dimmbare Betriebsgeräte und Leuchtmittel anwenden
Die digitale Schaltung 1 erzeugt als Steuersignal
Ansteuersignale für die beiden elektronischen Schalter
(FETs) eines Wechselrichters 14, durch den eine angelegte Versorgungs-Gleichspannung Vz (ZwischenkreisSpannung) in eine WechselSpannung mit einstellbarer Frequenz umgesetzt werden kann, die am Mittenpunkt des Wechselrichters 14 abgegriffen wird. An diesen Mittenpunkt des
Wechselrichters 14 sind in bekannter Weise ein RC-Kreis mit einer Induktivität 13 und einer Kapazität 18 vorgesehen, zu dem ein Koppelkondensator 16 mit der Lampe 17 parallel geschaltet ist. Symbolisch ist in Fig. 1 dargestellt, dass sich die Lampe 17 elektrisch als Widerstand mit variabler Impedanz wiedergeben läßt.
Verschiedene Parameter der Lampe 17 lassen sich zu der digitalen RegelSchaltung 1 zurückführen. Als Beispiele sind gezeigt, ein Signal SΪMp, das direkt oder indirekt die Lampenimpedanz wiedergibt. Mit Spow ist ein die Lampenleistung wiedergebendes Signal gekennzeichnet. Die Lampenleistung kann beispielsweise durch die Lampenspannung, den Lampenstrom oder aber auch die Lichtleistung (beispielsweise über Fotodetektoren erfasst) wiedergeben. Die der digitalen RegelSchaltung 1 zugeführten Rückführsignale SIMP/ Spow stellen also Istwerte des Lampenbetriebs dar und werden durch AD-Konverter 19, 20 digitalisiert. Der digitalisierte Istwert des die Lampenleistung wiedergebenden Signals Spow wird mit einer ersten Referenzspannung Vrefi verglichen. Diese Referenzspannung stellt einen internen Sollwert dar. Wie in Figur 1 durch eine Strichlinierung dargestellt kann dieser Sollwert aber insbesondere von einem extern zugeführten Dimmwert abhängen. Auf jeden Fall stellt das Ergebnis des Vergleichs Istwert/Sollwert den Regelfehler e (k) dar, der einem ersten Digitalregler 4 zugeführt wird.
In dem Regler 4 ist ein Regelalgorithmus implementiert, der abhängig von dem zugeführten Eingangssignal ein Steuersignal 8 erzeugt, mittels dem bei entsprechender Stellung eines elektronischen Schalters 10 (FET, etc.) ein Wechselrichtertreiber 12 angesteuert wird, so dass das Ausgangssignal (Steuersignal y(k) ) des Reglers 4 die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters 14 angibt und die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters 14 wiederum aufgrund der bekannten Resonanzkurve einer Gasentladungslampe 17 die Lampenleistung angibt. Der Steuerzweig unter Verwendung eines Wechselrichters 14, bei dem die Steuergröße also die Frequenz der Schalter des Wechselrichters 14 ist, stellt nur ein Beispiel dar. Für Gasentladungslampen aber insbesondere auch für andere Leuchtmittel (Leuchtdioden, etc.) sind andere Steuergrößen, wie beispielsweise Leuchtmittelstrom etc. bekannt, die jederzeit in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Die Digitalschaltung 1 weist einen Systemcontroller 2 auf, der ein als Firmware abgelegtes Programm abarbeitet. Der Systemcontroller 2 ist dabei mit einem Systemspeicher 6 verbunden und wird durch einen Systemtaktgeber (system clock) 7 getaktet.
Der Systemcontroller 2 ist mit einer Schnittstelle 3 verbunden, der Dimmsignale von außen, beispielsweise von einer Busleitung her zuführbar sind. Die externen Dimmsignale können dabei analog und/oder digital sein, auf jeden Fall übermittelt die Schnittstelle 3 dem Systemcontroller 2 Digitalwerte, die die anliegenden Dimmsignale wiedergeben.
Der Systemcontroller 2 ist bspw. Firmware derart konfiguriert, dass er Eigenschaften des Reglers 4 abhängig von den von der Schnittstelle 3 zugeführten Digitalwerten, die also die externen Dimmsignale wiedergeben, einstellt.
In dem Systemspeicher 6 können dazu Eigenschaften des Reglers 4 bestimmten Dimmwerten zugeordnet werden, so dass der Systemcontroller 2 die bei Anliegen eines bestimmten Dimmwerts notwendigen Eigenschaften aus dem Systemspeicher 6 auslesen kann und den Regler 4 entsprechend einstellen kann.
Zusammengefasst weist also der Regler 4 Eigenschaften auf, die auf dem Systemkontroller 2 abhängig von extern zugeführten Dimmsignalen eingestellt werden können. Wie in Fig. 1 ersichtlich, kann für ein weiteres Rückführsignal als Istgröße, beispielsweise die Lampenimpedanz SIMP ein zweiter Regler 5 vorgesehen sein. Diesem Regler 5 werden von dem AC-Konverter 19 digitalisierte Werte zugeführt, die also ein Signal wiedergeben, das direkt oder indirekt die aktuelle Lampenimpedanz SIMP wiedergibt. Vergleichbar zu dem Regler 4 erzeugt auch der Regler 5 gemäß dem in ihm gerade implementierten Regelalgorithmus ein Steuersignal 9 abhängig von einem Vergleich der Ist-Impedanz mit einem Sollwert für die Impedanz, der in Form einer Spannung VREF2 wiedergegeben ist.
Es können also unterschiedliche Parameter, einer davon die Lampenleistung wiedergebend, von der Lampe zu der Regelung zurückgeführt werden. Für den Leistungsparameter bzw. den weiteren Parameter kann dabei jeweils ein Sollwert bereitgestellt werden (s. Vrefi, VrΘf2) , welcher Sollwert dann mit dem jeweiligen Istwert verglichen wird, so dass das Differenzsignal dann dem Regler zugeführt werden kann.
Durch eine Schaltersteuerung 11 wird der elektronische Schalter 10 angesteuert und somit ausgewählt, ob das Steuersignal 8 von dem ersten Digitalregler 4 oder das Steuersignal 9 von dem zweiten Regler 5 als tatsächliches Eingangssignal für den Wechselrichtertreiber 12 zur Anwendung kommen soll .
Die Schaltersteuerung 11 kann dabei den elektronischen Schalter 10 abhängig von dem aktuellen Wert des die
Lampenimpedanz wiedergebenden digitalisierten Signals SIMP einstellen. Dazu ist die Schaltersteuerung 11 mit einer
Schwellenwert-Diskriminierungsfunktion bzgl. des anliegenden Signals ausgestattet.
- Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schaltersteuerung 11 nur dann den Schalter 10 zur Verwendung des zweiten Reglers 5 ansteuert, wenn das aktuell anliegende, die Lampenimpedanz wiedergebende Signal SIMP über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Wenn also das die Lampenimpedanz direkt oder indirekt wiedergebende Signal SIMP (in digitaler Form) über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, erfolgt eine Regelung unter Verwendung der Lampenimpedanz SIMP als Rückführgroße, während andernfalls, d.h. wenn die Lampenimpedanz unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, auf das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow als Rückführgroße und Istwert geregelt wird.
Im übrigen kann vorgesehen sein, dass die Eigenschaften des zweiten Reglers 5 durch den Systemkontroller 2 in vergleichbarer Weise zu dem ersten Regler 4 abhängig von anliegenden Dimmwerten einstellbar sind.
In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, dass in dem Systemspeicher 6 Koeffizienten für den Regelalgorithmus abgelegt sind. Der Regler 4 und ggf. auch der Regler 5 erzeugen ein Ausgangssignal y(k) abhängig von einem Eingangssignal e(k) und ggf. auch dem Wert des Eingangssignals nicht nur zu dem gerade vorliegenden Zeitschritt K, sondern auch vorhergehenden Zeitschritten k-1, k-2, ...
Das Steuersignal y(k) kann also berechnet werden unter Verwendung einer Linearkombination bestehend aus sogenannten Regelkoeffizienten all, a21, ... der zum aktuellen Zeitschritt K vorliegenden Regeldifferenz e(k) sowie einer Reihe von Regeldifferenzen für vorhergehende Zeitschritte e(k-l) , e(k-2),...
Mathematisch läßt sich die Linearkombination also beispielsweise wie folgt darstellen:
y(k) = ai • e(k) + a2 ■ e(k-l) + ... an • e(k-n-l) + b± ■ y(k) + Jb2 ' y(k-l) + ...bm ■ y(k-m-l) a und b sind dabei Reglerkoeffizienten. k ist der aktuelle Zeitschritt (Takt) . m ist die maximale Anzahl der berücksichtigten in der Vergangenheit liegenden Werte.
Das dynamische Verhalten der sogenannten Regelstrecke, d.h. das Leuchtmittel zusammen mit dem Ausgangskreis der vorgeschalteten Elektronik (beispielsweise Vorschaltgerät) bestimmt üblicherweise die Wahl geeigneter Regelkoeffizienten. Diese werden also so gewählt, dass der geschlossene Regelkreis schnell, aber auch stabil auf Änderungen am Eingang oder auf Störgrößen reagiert .
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften der digitalen Implementierung des Regelalgorithmus abhängig von dem aktuell eingestellten Dimmwert eingestellt, was wie bereits oben ausgeführt beispielsweise durch den Systemcontroller 1 unter
Verwendung der Koeffizienten aus dem Systemspeicher 6 erfolgen kann.
Alternativ oder zusätzlich können die Eigenschaften des Reglers auch abhängig vom aktuellen Betriebszustand der im Betrieb befindlichen Leuchtmittel eingestellt werden. Im Falle der Verwendung einer gezündeten Gasentladungslampe können diese verschiedenen Betriebszustände bspw. sein: - Kurz nach dem Zünden,
Eingebrannt, d.h. stabilisierter Betrieb etc .
Ein Vorteil der digitalen Implementierung des Regelkreises besteht darin, dass diese Regelkoeffizienten all, a21 etc. verhältnismäßig einfach durch Steuersignale von dem Systemcontroller 1 verändert werden können. Bei einem vergleichbaren analogen System wäre dazu eine Umschaltung zwischen verschiedenen Hardware-Elementen notwendig, was aufwendig und kostenintensiv ist und zudem die Genauigkeit des Systems beeinträchtigt . Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können bei bestimmten Randbedingungen, beispielsweise beim Betrieb des Leuchtmittels bei tiefen Temperaturen und verhältnismäßig geringen Dimmwerten, die Regeleigenschaften derart geändert werden, dass die Art der gewählten Rückführgröße als Istwert verändert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eben dann nicht mehr das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow, sondern eine andere Meßgröße, wie beispielsweise die Impedanz der Lampe SIMP als Rückführgröße verwendet wird, um einen stabilen Betrieb der Lampe zu gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Umschaltung bzgl. der Rückführgröße können gleichzeitig auch die Werte und die Anzahl der Regelkoeffizienten geändert werden. Dazu ist wie gesagt die Umschaltung auf einen zweiten Regler 5 ggf. vorteilhaft.
Die digitale RegelSchaltung 1 kann in Hardware, Software, als programmierbare Logik oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden.

Claims

Ansprüche;
1. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer
Gasentladungslampe, bei dem
- ein die Lampenleistung wiedergebender Parameter sowie wenigstens ein weiterer den Zustand des Leuchtmittels wiedergebender Parameter zurückgeführt werden,
- der die Lampenleistung wiedergebende Parameter und/oder der wenigstens eine weitere Parameter einer Schwellenwert-Diskriminierung unterzogen werden, und
- abhängig von dem Ergebnis der Schwellenwert- Diskriminierung auf den Leistungsparameter oder den weiteren Parameter als Istwert geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für den Fall der Regelung auf den Leistungsparameter die Regelung andere dynamische
Eigenschaften aufweist als für den Fall der Regelung auf den weiteren Parameter.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem der wenigstens eine weitere Parameter die Impedanz des Leuchtmittels wiedergibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die Lampenimpedanz geregelt wird, wenn diese einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, und sonst auf den die Lampenleistung wiedergebenden Parameter geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Steuerwert für die Leuchtmittel-Leistung digital anhand eines Sollwerts und des Istwerts ermittelt wird.
6. Verfahren zu digitalen Leistungsregelung eines
Leichtmittels , bei dem die Eigenschaften der Leistungsregelung im
Betrieb der Leuchtmittel abhängig von einem erfassten
Zustand der Lampe verändert werden.
7. Computersoftware-Programmprodukt, das ein digitales Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unterstützt, wenn es auf einer Recheneinrichtung läuft.
8. Digitale Schaltung, die zur Verwendung als Digitalregler in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist.
9. Digitale RegelSchaltung für die Leistung eines Leuchtmittels, aufweisend:
- einen Ausgang für einen die Leistung des Leuchtmittels angebenden Steuerwert,
- einen ersten Eingang für die Rückführung eines die Leistung des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters,
- wenigstens einen weiteren Eingang für einen weiteren einen Zustand des Leuchtmittels wiedergebenden Parameters, und
- eine Diskriminierungs- und Schalteinrichtung die mit dem ersten oder dem zweiten Eingang verbunden ist und dazu ausgelegt ist, den aktuellen Wert der an dem Eingang anliegenden Parameters einer Schwellenwert- Diskriminierung zu unterziehen und das Regelsystem abhängig von dem Ergebnis der Diskriminierung auf eine Regelung auf den Leistungsparameter bzw. eine Regelung auf den weiteren Parameter zu schalten.
10. Schaltung nach Anspruch 9, bei dem der wenigstens eine weitere Parameter die Impedanz des Leuchtmittels wiedergibt.
11. Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, die dazu ausgelegt ist, bei dem auf die Lampenimpedanz geregelt wird, wenn diese einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, und sonst auf den die Lampenleistung wiedergebenden Parameter geregelt wird.
12. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die digital implementiert ist.
13. Digitale RegelSchaltung für die Leistung eines
Leuchtmittels , wobei die Eigenschaften der RegelSchaltung abhängig von dem Zustand des Leuchtmittels im Betrieb einstellbar sind.
EP06707645A 2005-04-22 2006-03-27 Einstellbare digitale leuchtmittelleistungsregelung Withdrawn EP1872631A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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