EP1872636A1 - Einstellbare digitale leuchtmittelleistungsregelung - Google Patents

Einstellbare digitale leuchtmittelleistungsregelung

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EP1872636A1
EP1872636A1 EP06742658A EP06742658A EP1872636A1 EP 1872636 A1 EP1872636 A1 EP 1872636A1 EP 06742658 A EP06742658 A EP 06742658A EP 06742658 A EP06742658 A EP 06742658A EP 1872636 A1 EP1872636 A1 EP 1872636A1
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EP
European Patent Office
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value
power
digital
lamp
setpoint
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EP06742658A
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English (en)
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EP1872636B1 (de
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Dirk Dworatzek
Nebojsa Jelaca
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonicatco GmbH and Co KG
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Publication of EP1872636B1 publication Critical patent/EP1872636B1/de
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
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    • H05B41/3925—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by frequency variation
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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 regulation of the power of a light source in this context means that depending on a return flow as 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 return flow size can be, for example, a parameter that reflects the power of the light source, such as, for example, the light source voltage, the luminous flux or the light output (measured, for example, via photodiodes).
  • ECGs electronic ballasts
  • the present invention has now set itself the task of designing a digital lighting power control more flexible.
  • a method for controlling the power of a light source such as a gas discharge lamp when using an electronic ballast (EVGs)
  • EDGs electronic ballast
  • a lamp parameter is fed back as an actual value and compared with an internal or externally predetermined setpoint becomes.
  • a control value for the lamp power that depends on the comparison of the setpoint with the actual value is then calculated and output.
  • Gemass of the invention is used as a setpoint dimming signal.
  • the invention thus relates to bulbs with preselectable power PDimmen ').
  • At least one property of the digitally implemented algorithm is changed depending on the value of the currently applied dimming signal. With smaller dimming values, the digitally implemented algorithm thus differs in at least one property from its state for larger dimming values.
  • the digitally implemented algorithm can use governing coefficients that can be changed depending on the value of the currently applied dimming signal.
  • Time constants of the digitally implemented algorithm can be changed depending on the value of the currently applied dimming signal.
  • the calculated control value can specify a frequency to be set for the supply voltage of the gas discharge lamp in the case of using a gas discharge lamp as the light source, since gas discharge lamps can be subjected to a frequency control as is known.
  • the measured variable which causes the switching can be, for example, the dimming value and / or the temperature of the luminous means. This plays a major role in particular in the case of the gas discharge lamp with temperature-dependent impedance.
  • the other physical quantity may be the directly or indirectly detected impedance and / or the temperature of the luminous means.
  • the invention relates to the digital power control of lighting devices, in which the dynamic properties of the power control are changed depending on the value of a supplied dimming signal.
  • the invention also relates to a computer software program product that supports such digital control methods when running on a computing device.
  • a dimmable electronic control device for lighting means, in particular electronic ballast for gas discharge lamps.
  • the operating device has a digital control system for the power of the light source.
  • a digital interface is provided, which is configured to supply dimming signals as setpoints for the digital control system.
  • a device is provided in the operating device which is designed to set properties of the digital control system as a function of the current value of the dimming signals.
  • This setting means may be arranged to adjust coefficients of the digital control system depending on the current value of the dimming signals.
  • the device may be configured to adjust dynamic characteristics of the digital control system depending on the current value of the dimming signals.
  • the invention also relates to a digital control circuit for the power of lighting means, which generates a power control value depending on a zubuchten actual value and a desired value.
  • the circuit has a digital interface.
  • the digital interface is configured as a setpoint for dimming signals.
  • the digital control circuit is designed to change its characteristics depending on dimming signals supplied by the digital interface.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an inventive digital
  • FIG. 2 shows a detailed view of FIG.
  • System memory 6 stored coefficients
  • Fig. 3 shows the different coefficients used for different adjacent ones
  • a digital circuit 1 for controlling the power of a connected light source is shown schematically.
  • This digital circuit 1 is part of a Radio-Fields 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. In the meantime, the invention can also be applied to other dimmable operating devices and illuminants
  • the digital circuit 1 generates as a control signal
  • Supply DC 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.
  • an RC circuit with an inductor 13 and a capacitor 18 are provided in a known manner, to which a coupling capacitor 16 to the lamp 17 is connected in parallel.
  • 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 returned to the digital control circuit 1 return signals Si MP , S pow thus represent actual values of the lamp operation and are digitized by AD converter 19, 20.
  • the digitized actual value of the lamp power reproducing signal S pow is compared with a first reference voltage V ref i. This reference voltage represents an internal setpoint value. As shown in FIG.
  • this setpoint value can 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.
  • the digital controller is preferably implemented purely in software, with the A / D converted signals directly feedable to this software controller. This allows for increased processing speed and faster response to changes compared to caching.
  • the purely digital execution allows a high flexibility of the controller properties.
  • a control algorithm is implemented in a digital manner, which generates a control signal 8, depending on the supplied input signal, by means of the corresponding position of a 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 due to the known resonance curve of a gas discharge lamp 17 Indicates lamp power.
  • the control branch using an inverter 14, in which the control size so the frequency of the
  • Example dar For gas discharge lamps but especially for other bulbs (light emitting diodes, etc.) are other control variables, such as light bulbs, etc. known, 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, which can be supplied with dimming signals from the outside, for example from a bus line.
  • 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 properties of the controller 4 depending on the digital values supplied by the interface 3, which thus reproduce the external dimming signals.
  • properties of the controller 4 can be assigned to certain dimming values, so the system controller 2 can read out the properties required for the application of a specific dimming value from the system memory 6 and set the controller 4 accordingly.
  • the controller 4 has properties that can be set on the system controller 2 depending on externally supplied Dimmsignalen.
  • a second regulator 5 can be provided as an actual variable, for example the lamp impedance Si M p, for a further feedback signal.
  • this controller 5 is supplied with digitized values directly from the AC converter 19, which thus represent a signal which directly or indirectly represents the current lamp impedance S IMP .
  • the controller 5 also generates a control signal 9 according to the control algorithm implemented digitally in it, depending on a comparison of the actual impedance with a desired value for the impedance, which is reproduced in the form of a voltage VR EF2 .
  • 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 should be used as an actual input signal for the inverter driver 12.
  • the switch controller 11 can thereby adjust the electronic switch 10 as a function of the current value of the digitized signal S IMP reproducing the lamp impedance. For example, it may be provided that the switch controller 11 only activates the switch 10 for use of the second regulator 5 when the currently applied signal S IMP representing the lamp impedance is above a predetermined threshold value. So if the signal impedance directly or indirectly representing the lamp impedance S IMP (in digital form) over one predetermined threshold, a control is performed by using the lamp impedance S ⁇ M p as jerk vehicle Large, otherwise, ie, when the lamp impedance is while below a predetermined limit value, to which the lamp power reproducing signal Sp o w is controlled as a jerk vehicle Large and actual value.
  • the properties of the second controller 5 are adjustable by the system controller 2 in a comparable manner to the first controller 4 as a function of adjacent 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 preceding 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,... Of the control difference e (k) present at the current time step K and a series of control differences for preceding time steps e (k-1). , e (k-2), ...
  • linear combination can thus be represented, for example, as follows:
  • y (k) S 1 ⁇ e (k) + a 2 ⁇ e (kl) + ... a n • e (knl) + b! ⁇ y (k) + b 2 ⁇ y (kl) + ... Jb 1n - y (kml)
  • a and b are governor coefficients.
  • k is the current time step (clock).
  • m is the maximum number of considered in the Past values.
  • 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 controller can also be adjusted depending on the current operating state of the lamps in operation.
  • these different operating states can be, for example:
  • the current operating state can be measured (for example, based on the lamp current and / or the lamp voltage) or estimated from the time elapsed since the ignition.
  • the properties of the digital implementation of the control algorithm in software are set depending on the currently set dimming value, which may be done by the system controller 1 using the coefficients from the system memory 6, as explained above.
  • control coefficients a1, a21 etc. can be changed relatively easily by control signals from the system controller 1.
  • control signals from the system controller 1 In a comparable analog system would need to switch between different hardware elements, which is complicated and costly and also affects the accuracy of the system.
  • the control properties can be changed in such a way that the type of the selected return amount 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 Si MP, used as a return variable, in order to ensure stable operation of the lamp.
  • another measured variable such as the impedance of the lamp Si MP, used as a return variable, in order 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 also 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)

Abstract

Zur digitalen Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, werden die folgenden Schritte ausgeführt: - der Sollwert wird als externes Dimmsignal zugeführt, und - Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus werden abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert.

Description

TridonicAtco GmbH S Co . KG
Einstellbare digitale Leuchtmittelleistungsregelung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die digitale Regelung der Leistung von Leuchtmitteln, wie sie beispielsweise durch ein elektronisches Vorschaltgerat (EVG) für Gasentladungslampen angewendet werden kann.
„Digitale Regelung der Leistung eines Leuchtmittels,, bedeutet in diesem Zusammenhang, dass abhangig von einer Ruckfuhrgroße 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 Ruckfuhrgroße 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 Vorschaltgeraten (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 Vorschaltgerat 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 Betriebszustanden zu verhindern, wird dabei die Leistungsaufnahme der Leuchtstofflampen durch eine zusatzliche Regelschleife stabilisiert .
Aus der US 6,316,886Bl ist ein Betriebsgerat mit einem Regler bekannt, bei dem die eigentliche Reglerfunktion ist analog mittels Hardware (ASIC) implementiert ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, eine digitale Leuchtmittelleistungsregelung flexibler auszugestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelost. Die abhangigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, wie beispielsweise einer Gasentladungslampe bei Verwendung eines elektronischen Vorschaltgerats (EVGs) vorgesehen, bei dem ein Leuchtmittel-Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem internen oder extern vorgegebnen Sollwert verglichen wird. Unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus wird dann ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet und ausgegeben. Gemass der Erfindung wird dabei als Sollwert ein Dimmsignal verwendet. Die Erfindung bezieht sich also auf Leuchtmittel mit vorwahlbarer Leistung PDimmen'). Wenigstens eine Eigenschaft des digital implementierten Algorithmus wird dabei abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert. Bei kleineren Dimmwerten unterscheidet sich somit der digital implementierte Algorithmus in wenigstens einer Eigenschaft von seinem Zustand bei größeren Dimmwerten. Der digital implementierte Algorithmus kann Regierkoeffizienten verwenden, die abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden können .
Zeitkonstanten des digital implementierten Algorithmus können abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.
Der berechnete Steuerwert kann für den Fall einer Verwendung einer Gasentladungslampe als Leuchtmittel eine einzustellende Frequenz für die Versorgungsspannung der Gasentladungslampe vorgeben, da Gasentladungslampen bekanntlich einer Frequenzregelung unterzogen werden können.
Abhangig von einer das Leuchtmittel betreffenden Meßgroße kann von der Leuchtmittelleistung auf eine andere physikalische Große als zurückgeführter Istwert (Ruckfuhrgroße) umgeschaltet werden.
Die Meßgroße, die das Umschalten veranlasst, kann beispielsweise der Dimmwert und/oder die Temperatur des Leuchtmittels sein. Dies spielt insbesondere bei der Gasentladungslampe mit temperaturabhangiger Impedanz eine große Rolle.
Die andere physikalische Große kann die direkt oder indirekt erfasste Impedanz und/oder die Temperatur des Leuchtmittels sein.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf die digitale Leistungsregelung von Leuchtmitteln, bei denen die dynamischen Eigenschaften der Leistungsregelung abhangig von dem Wert eines zugefuhrten Dimmsignals verändert werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computersoftware- Programmprodukt , dass derartige digitale Regelverfahren unterstutzt, wenn es auf einer Recheneinrichtung lauft.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein dimmbares elektronisches Betriebsgerat für Leuchtmittel, insbesondere in elektronisches Vorschaltgerat für Gasentladungslampen vorgesehen. Das Betriebsgerat weist dabei ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels auf. Weiterhin ist eine digitale Schnittstelle vorgesehen, die zur Zufuhrung von Dimmsignalen als Sollwerte für das digitale Regelsystem konfiguriert ist. Weiterhin ist in dem Betriebsgerat eine Einrichtung vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
Diese Einstelleinrichtung kann dazu ausgelegt sein, Koeffizienten des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
Die Einrichtung kann dazu ausgelegt sein, dynamische Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf eine digitale Regelschaltung für die Leistung von Leuchtmitteln, die abhangig von einem zugefuhrten Istwert und einem Sollwert einen Leistungssteuerwert erzeugt. Die Schaltung weist dabei eine digitale Schnittstelle auf. Die digitale Schnittstelle ist für Dimmsignale als Sollwerte konfiguriert. Die digitale Regelschaltung ist dazu ausgelegt, ihre Eigenschaften abhangig von mittels der digitalen Schnittstelle zugefuhrten Dimmsignalen zu verandern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der in der Anlage beigefugten Zeichnungen sowie anhand eines Ausfuhrungsbeispiels für die vorliegende Erfindung naher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt dabei eine schematische Ansicht einer erfindungsgemaßen 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 Betriebsgerats für die Leuchtmittel. Im weiteren wird die Erfindung Bezug nehmend auf ein elektronisches Vorschaltgerat als Beispiel für ein Betriebsgerat sowie auf eine Gasentladungslampe als Beispiel für ein Leuchtmittel erläutert. Indessen lasst sich die Erfindung auch auf andere dimmbare Betriebsgerate 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 zurückfuhren. 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 zugefuhrten Ruckfuhrsignale 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 zugefuhrten Dimmwert abhangen. Auf jeden Fall stellt das Ergebnis des Vergleichs Istwert/Sollwert den Regelfehler e (k) dar, der einem ersten Digitalregler 4 zugeführt wird.
Der Digitalregler ist vorzugsweise rein in Software implementiert, wobei die A/D-gewandelten Signale direkt diesem Software-Regler zufuhrbar sind. Die ermöglicht im Vergleich zu einer Zwischenspeicherung eine erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit und somit eine schnellere Reaktion auf Änderungen. Die rein digitale Ausfuhrung ermoglxcht eine hohe Flexibilität der Reglereigenschaften.
In dem Regler 4 ist in digitaler Weise ein Regelalgorithmus implementiert, der abhangig von dem zugefuhrten 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 Steuergroße 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 Steuergroßen, 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 zufύhrbar 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 abhangig von den von der Schnittstelle 3 zugefuhrten 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 abhangig von extern zugefuhrten Dimmsignalen eingestellt werden können.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, kann für ein weiteres Ruckfuhrsignal als Istgroße, beispielsweise die Lampenimpedanz SiMp ein zweiter Regler 5 vorgesehen sein. Diesem Regler 5 werden wiederum unmittelbar 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 digital implementierten Regelalgorithmus ein Steuersignal 9 abhangig von einem Vergleich der Ist-Impedanz mit einem Sollwert für die Impedanz, der in Form einer Spannung VREF2 wiedergegeben ist.
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 tatsachliches Eingangssignal für den Wechselrichtertreiber 12 zur Anwendung kommen soll .
Die Schaltersteuerung 11 kann dabei den elektronischen Schalter 10 abhangig von dem aktuellen Wert des die Lampenimpedanz wiedergebenden digitalisierten Signals SIMP einstellen. 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 SτMp als Ruckfuhrgroße, wahrend andernfalls, d.h. wenn die Lampenimpedanz unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, auf das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow als Ruckfuhrgroße 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 abhangig von anliegenden Dimmwerten einstellbar sind.
In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, dass in dem Systemspeicher 6 Koeffizienten für den digitalen Regelalgorithmus abgelegt sind. Der Regler 4 und ggf. auch der Regler 5 erzeugen ein Ausgangssignal y(k) abhangig 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-1) , e (k-2) , ...
Mathematisch laßt sich die Linearkombination also beispielsweise wie folgt darstellen:
y(k) = S1 ■ e(k) + a2 ■ e(k-l) + ... an • e(k-n-l) + b! ■ y(k) + b2 ■ y(k-l) + ...Jb1n - 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
Vorschaltgerat) 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.
Alternativ oder zusatzlich können die Eigenschaften des Reglers auch abhangig vom aktuellen Betriebszustand der im Betrieb befindlichen Leuchtmittel eingestellt werden. Im Falle der Verwendung einer gezündeten Gasentladungslampe können diese verschiedenen Betriebszustande bspw. sein:
- Kurz nach dem Zünden,
- Eingebrannt, d.h. stabilisierter Betrieb - etc.
Der aktuelle Betriebszustand kann dabei gemessen werden (bspw. anhand des Lampenstroms und/oder der Lampenspannung) oder anhand der seit dem Zünden verstrichenen Zeit abgeschätzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften der digitalen Implementierung des Regelalgorithmus in Software abhangig 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.
Ein Vorteil der digitalen Implementierung des Regelkreises in Software 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 Ruckfuhrgroße als Istwert verändert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eben dann nicht mehr das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow, sondern eine andere Meßgroße, wie beispielsweise die Impedanz der Lampe SiMP als Ruckfuhrgroße verwendet wird, um einen stabilen Betrieb der Lampe zu gewahrleisten. Zusatzlich oder alternativ zu dieser Umschaltung bzgl. der Ruckfuhrgroße 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 auch in Hardware, Software, als programmierbare Logik oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden.

Claims

TridonicAtcoAnsprüche :
1. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem
Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei
- der Sollwert als externes Dimmsignal zugeführt wird, und
- Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der digital implementierte Algorithmus Reglerkoeffizienten verwendet, die abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zeitkonstanten des digital implementierten Algorithmus abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Leuchtmittel eine Gasentladungslampe verwendet wird, deren Leistung über die Einstellung der Frequenz einer der Gasentladungslampe zugefuhrten Versorgungsspannung gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem abhangig von einer das Leuchtmittel betreffenden Messgrosse von der Leuchtmittelleistung auf eine andere physikalische Grosse als zurückgeführter Istwert umgeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Messgrosse der Dimmwert und/oder die Temperatur des Leuchtmittels ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die andere physikalische Grosse die direkt oder indirekt erfasste Impedanz des Leuchtmittels ist.
8. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie in digitaler Implementierung ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei
- der Sollwert als externes Dimmsignal zugeführt wird, und
- dynamische Eigenschaften der Leistungsregelung abhangig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.
9. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus abhangig von dem aktuellen Zustand der Leuchtmittel im Betrieb verändert werden.
10. Computersoftware-Programmprodukt , das ein digitales Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unterstutzt, wenn es auf einer Recheneinrichtung lauft.
11. Digitale Schaltung, die zur Verwendung als Digitalregler in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist.
12. Dimmbares elektronisches Betriebsgerat für Leuchtmittel, insbesondere elektronisches Vorschaltgerat für Gasentladungslampen, aufweisend
- ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels,
- eine Schnittstelle, die zur Zufuhrung von Dimmsignalen als Sollwerte für das digitale Regelsystem konfiguriert ist, und
- eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
13. Betriebsgerat nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung dazu ausgelegt ist, Koeffizienten des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
14. Betriebsgerat nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einrichtung dazu ausgelegt ist, dynamische Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.
15. Elektronisches Betriebsgerat für Leuchtmittel, insbesondere elektronisches Vorschaltgerat für Gasentladungslampen, aufweisend
- ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels, und
- eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhangig von dem aktuellen Betriebszustand der Gasentladungslampe einzustellen.
16. Digitale Regelschaltung für die Leistung von Leuchtmitteln, die abhangig von einem zugefuhrten Istwert und einem Sollwert einen Leistungssteuerwert erzeugt, wobei die Schaltung eine digitale Schnittstelle aufweist, die für Dimmsignale als Sollwerte konfiguriert ist, und die digitale Regelschaltung dazu ausgelegt ist, ihre Eigenschaften abhangig von mittels der digitalen Schnittstelle zugefuhrten Dimmsignalen zu verandern.
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